DE1224094B

DE1224094B - Zylinderkopf fuer luftgekuehlte Otto- oder Diesel-Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1224094B
Application number: DEM47517A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Siegfried Meurer; Georg Dusold
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1960-12-24
Filing date: 1960-12-24
Publication date: 1966-09-01

Description

Zylinderkopf für luftgekühlte Otto- oder Diesel-Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinderkopf für luftgekühlte Otto- oder Diesel-Brennkraftmaschinen mit stehenden oder liegenden Zylindern und mit hängenden Ventilen, der im Bereich des Ein- und Auslaßventilkanals und des Ventilsteges zusätzlich durch Öl gekühlt ist, das in eine diesen Bereich umschließende Kammer eingeführt wird.
Bei Maschinen der vorgenannten Art konnte eine Kühlung durch Frischluft in nur ungenügendem Maße an dem Teil des Zylinderkopfes durchgeführt werden, der vom Ventilsteg, den benachbarten Wandungen des Aus- und Einlaßkanals, der Einspritzdüse und der Glühkerze begrenzt wird. Dieser Bereich des Zylinderkopfes und insbesondere der Ventilsteg ist aber gerade wegen seiner unmittelbaren Nähe zum Brennraum besonders hohen Wärmebeanspruchungen ausgesetzt und auf der anderen Seite wegen der seitlichen Abdeckung durch Düsenpfeife und Glühkerze für die Frischluft schwer zugänglich. Die Unterbringung von Kühlrippen im genannten Bereich zwecks Erzielung einer besseren Luftführung ist aus gußtechnischen Gründen kaum durchführbar, so daß sich in nachteiliger Weise immer wieder Rißbildungen am Ventilsteg und den benachbarten Wandteilen zeigten. Es ist zwar eine luftgekühlte Brennkraftmaschine bekannt, bei der zwischen den Ventilen ein Kühlkanal mit Kühllamellen vorgesehen ist. Wegen des sehr engen Zwischenraumes zwischen diesen Lamellen tritt jedoch hier eher eine Luftstauung als eine Kühlwirkung durch Luftführung ein.
Es ist außerdem bekannt, den Ventilsteg von wassergekühlten Brennkraftmaschinen dadurch zu kühlen, daß das Kühlmittel durch besondere, durch die Kühlmittelräume hindurchgeführte und innerhalb dieser Räume mündende Rohre dicht an die zu kühlende Ventilstegwand herangeführt wird. Ferner wird bei flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschinen eine erhöhte Kühlwirkung an heißen Maschinenstellen mittels erhöhter Durchflußgeschwindigkeit dadurch erreicht, daß das Kühlmittel gezwungen wird, durch von besonderen Rippen gebildete Verengungen hindurchzuströmen.
Eine bekannte Brennkraftmaschine ist mit je einem Kühlöl und Schmieröl enthaltenden Kühlkreislauf versehen, wobei nach dessen Verzweigung der eine Kühlstrom um die Zylinderlaufbüchsen herumläuft und der andere Kühlstrom um die Ventildurchbrechungen herum und zwischen ihnen hindurchgeführt wird. Eine solche Kühlung ist aber baulich benfalls sehr aufwendig und verlangt zusätzliche Lei-# zngen und zusätzliche Ventileinbauten. Auch enthält Giese Ausführung keine Anleitung für die Kühlung des besonders gefährdeten Ventilsteges und dessen benachbarte Wandungen.
Ferner ist eine Kühlvorrichtung von eingekapselten Ventilen und ihrem Antriebsgestänge bei luftgekühlten Explosionsmotoren bekannt, bei welcher ein mit Kühlflüssigkeit gefüllter Raum Verwendung findet. Dieser Raum weist aber in seiner halben Höhe eine durchgehende, waagerechte Wand bzw. einen entsprechenden Steg auf, so daß die in diesem Raum befindliche Kühlflüssigkeit in Ruhe verharren und nur schleppend die Wärme von den Wänden aufnehmen wird.
Bei einer anderen bekannten Zylinderkopfkühlung erstreckt sich diese nur auf die Kühlung des oberen Teiles der Ventilkammer und der einzelnen dort untergebrachten Steuerorgane. Auch benötigt diese Kühleinrichtung in nachteiliger und aufwendiger Weise eine zusätzliche Ölpumpe.
Schließlich ist eine Vorrichtung zum Kühlen und Schmieren der Ventilschäfte von Brennkraftmaschinen bekannt, bei der lediglich jeder Ventilschaft durch Umströmen der Ventilführung mittels aus der Maschinen-Schmierölanlage hergeleiteten Öles gekühlt bzw. geschmiert wird. Eine Kühlung des Ventilsteges und der anschließenden Wandflächen wird aber mit dieser Vorrichtung nicht ermöglicht.
Um die vorerwähnten Mängel zu beseitigen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, das Öl in bekannter Weise dem Schmierölkreislauf zu entnehmen und durch eine Spritzvorrichtung auf die zu kühlenden Flächen auftreffen zu lassen und sowohl die hohle Kipphebelwelle als auch das Kipphebellager mit je einer Bohrung zu versehen, aus der ein Druckölstrahl auf die zu kühlenden Flächen in der Kammer austritt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind an Stelle der einen Bohrung im Kipphebellager und in der Kipphebelwelle zwei oder mehrere nebeneinanderliegende Bohrungen vorgesehen. Auf diese Weise werden der Ventilsteg und die diesem benachbarten Flächen der Wandungen der mit Öl gefüllten Kammer unter Nutzbarmachung der bereits vorhandenen Kipphebelschmierung stets mit frischem Kühlmittel in wirksamer Weise bestrichen, ohne daß ein baulicher Mehraufwand und zusätzliche Platzbeanspruchung erforderlich werden. Es wird sich nämlich der Kühlmittelinhalt der Kammer bei dauernder Zuführung von gekühltem Öl und gleichzeitiger Beaufschlagung der heißesten Wandteile in steter Umwälzung befinden, wobei mit dem abfließenden Öl auch die vorhandene Wärme dauernd abgeführt und durch gekühltes frisches Öl laufend ersetzt wird.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung.
In der Zeichnung ist die Erfindung an einer Dieselmaschine mit Fremdzündung in Schnittdarstellungen beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Zylinderkopf, F i g. 2 einen Teilquerschnitt und F i g. 3 einen gegenüber F i g. 1 um 90° versetzten Längsschnitt.
In den Zeichnungen ist mit 1 der Zylinderkopf, 2 der Maschinenzylinder, 3 der den Brennraum 4 enthaltende Arbeitskolben in seiner oberen Totpunktlage bezeichnet. Das zu dem Auslaßkanal 5 gehörige Auslaßventil 6 ist in bekannter Weise in der Ventilpfeife 7 geführt. In ebenfalls üblicher Art ist im Einlaßkanal 8 das Einlaßventil 9 in der Ventilpfeife 10 untergebracht. Zwischen den beiden Ventilsitzen befindet sich der gemeinsame Ventilsteg 11, von dem aus der Wandteil 12 mit seiner Außenfläche 13 in die Auslaßventilpfeife 7 und der Wandteil 14 mit seiner Außenfläche 15 in die Einlaßventilpfeife 10 übergeht. Mit 16 ist der Ventilschaft des Auslaßventils 6 und mit 17 der des Einlaßventils 9 benannt. Diese Wandteile 12 und 14 bilden mit den Wandungen 18 und 19, die sich zum Teil aus den Pfeifen 20 und 21 der Einspritzdüse 22 und der Glühkerze 23 zusammensetzen, die erfindungsgemäße Kammer 24, deren Boden von dem Ventilsteg 11 gebildet wird.
Oberhalb bzw. im Bereich dieser Kammer 24, die also zu dem Kipphebel 25 hin offen ist, befindet sich die Mündung 26 einer als Einspritzrohr 27 gestalteten Ölspritzvorrichtung. Die Mündung 26 dieses Düsenrohres 27 ist so gerichtet, daß der austretende Ölstrahl 28 insbesondere auf den Ventilsteg 11 trifft, um damit gerade diese heißeste Stelle des Zylinderkopfes mit Kühlmittel zu beaufschlagen. An Stelle eines Ölstrahles 28 können auch zwei oder mehrere Ölstrahlen für die Kühlung des Ventilsteges 11 bzw. der Wand der Kammer 24 herangezogen werden.
Außer der Öleinspritzung durch das Einspritzrohr 26, 27 wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Welle 29 des Kipphebels 25 hohl auszubilden und diesen Hohlraum 30 mittels Zuführung 31 an den Schmierkreislauf der Maschine anzuschließen. Die Hohlwelle 29 erhält dann eine Bohrung 32 und das Kipphebellager 33 eine Bohrung 34, wobei diese beiden Bohrungen 32 und 34 im wesentlichen in Richtung zum Ventilsteg 11 hin bzw.-zu den diesem Steg benachbarten Flächen 13,15 gerichtet sind, so daß austretende Ölstrahlen 35, 36 wiederum insbesondere die Flächen 13 des Wandteiles 12 des Auslaßkanals 5 und den Ventilsteg 11 beaufschlagen. Eine großflächige Beaufschlagung des Ventilsteges 11 und der benachbarten Wandflächen 13 und 15 wird erhalten, wenn statt der einen Bohrung 34 zwei oder mehrere Bohrungen vorgesehen sind, so daß das Kühlmittel fächerförmig austritt und die erwähnten Wandflächen in einem größeren Bereich benetzt werden. Eine solche Kühlung ist insbesondere für Maschinen mit liegenden Zylindern vorteilhaft.
Bei Maschinen mit stehenden Zylindern wird sich die Kammer. 24 mit Kühlmittel anfüllen und die mit etwa 3 atü austretenden Ölstrahlen 28, 35 und 36 werden bis zum Ventilsteg 11 und den unteren Flächen 13 und 15 vordringen und dabei gleichzeitig das Kühlmittel in der Kammer 24 so weit umwälzen, daß kreisende Kühlmittelströme entstehen, die auch für eine Kühlung der Einspritzdüse 22 und der Glühkerze 23 sorgen werden. Hierbei werden die Ölstrahlen 35 und 36 im Rhythmus der Kipphebelbewegung um etwa 5° schwenken, so daß auf diese Weise unter Bildung von Ölströmungen eine Umwälzung des Kühlmittels in der Kammer 24 stattfinden wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Zylinderkopf für luftgekühlte Otto- oder Diesel-Brennkraftmaschinen mit stehenden oder liegenden Zylindern und mit hängenden Ventilen, der im Bereich des Ein- und Auslaßventilkanals und des Ventilsteges zusätzlich durch Öl gekühlt ist, das in eine diesen Bereich umschließende Kammer eingeführt wird, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Öl in bekannter Weise dem Schmierölkreislauf der Maschine entnommen und durch eine Spritzvorrichtung (26, 27, 32) auf die zu kühlenden Flächen aufgespritzt wird, und daß sowohl die hohle Kipphebelwelle (29) als auch das Kipphebellager (33) je eine Bohrung (32, 34) aufweisen, aus der ein Druckölstrahl auf die zu kühlenden Flächen in der Kammer (24) austritt.
2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle einer Bohrung (34) im Kipphebellager zwei oder mehrere nebeneinanderliegende Bohrungen vorgesehen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 383 384, 435112, 698 247, 927 608, 968 013; französische Patentschrift Nr. 975 412; USA.-Patentschriften Nr. 2148 702, 2 568 729, 2627319.