DE2349173A1

DE2349173A1 - Fluessigkeitsgekuehlte hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer zylinder-zylinderkopfeinheit

Info

Publication number: DE2349173A1
Application number: DE19732349173
Authority: DE
Inventors: Bernhard Medenus
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1973-09-29
Filing date: 1973-09-29
Publication date: 1975-04-03

Description

Kiöckner-Humboidt-Deutzag iiilCHD 5 Köln 80, den 18. Sept. 1973

Unser Zeichen: D 73/81 APTB N/B

Flüssigkeitsgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer Zylinder-Zylinderkopfeinheit

Die Erfindung bezieht sich auf eine flüssigkeitsgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, das sich bis über den Zylinderkopfboden erstreckt und in das eine Zylinder-Zylinderkopfeinheit eingesetzt und durch in Schraubenbutzen des Zylinderkopfes angeordneten Schrauben befestigt ist.

Es ist bekannt (DT-OS 1 936 022), die Schraubenbutzen an der äußeren den Zylinderkopf umschließenden Wand zu befestigen, wobei der Innenmantel der äußeren Wand in Form eines Zylindermantels ausgebildet ist, der bis zum Zylinderkopfboden reicht. Da jedoch die Gaskräfte beim Betrieb der Brennkraftmaschine vom Zylinderkopfboden aufgenommen werden und zu den Schraubenbutzen geführt werden müssen, ist diese. Ausgestaltung der Zylinder-Zylinderkopfeinheit ungünstig, da die Kräfte vom gylinderkopfboden nur indirekt zu den Schraubenbutzen gelangen, so daß eine Verformung des Zylinderkopf bod ei* erfolgt, die aufgrund des wechselnden Druckanstiegs im Brennraum der Brennkraftmaschine zu Zerstörungen des Zylinderkopfbodens und der Ventilsitze führen kann. WiiJ der Zylinderkopf bzw. der Zylinderkopfboden hinreichend stark ausgebildet, so ergibt sich eine Bauart, die sehr schwer ist und schlechte Wärmeleitfähigkeit hat.

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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine flüssigkeitsgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine obiger Gattung so zu verbessern, daß diese Nachteile vermieden werden und gleichzeitig eine leichte Bauart erzielt wird. Dabei soll gleichzeitig eine gute Kühlflüssigkeitsführung erreicht werden, wobei besonderer Wert darauf gelegt wird, daß der Zylinderkopfboden gut gekühlt ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß zwischen dem Zylinderkopfboden und den Schraubenbutzen Übergangsquerschnitt vorgesehen sind, deren Mantellinie in radial-axialer Richtung zur Zylinderachse schrüg nach außen verläuft. Dadurch werden die Zündkräfte ohne Umwege auf kürzestem Wege zu den Zylinderkopfschrauben weitergeleitet, so daß nur geringe Verformungen des Zylinderkopfes auftreten. Dadurch kann auch der Zylinderkopfboden verhältnismäßig dünn ausgestaltet sein. Diese Ausgestaltung ist weiterhin bei Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit Zylinder-Zylinderkopfeinheit günstig, weil hierteine zusätzliche Biegebeanspruchung des Zylinderkopfes durch Zylinderkopfdichtungen erfolgt, so daß die Biegespannungen insgesamt geringer sind. Weiterhin wirken auf den dem Zylinderkopf benachbarten Teil des Zylinderrohres radiale Druckkräfte, die, da das Äylinderrohr mit dem Zylinderkopf eine Einheit bildet, ein Gegenmoment erzeugen, so daß diese Ausgestaltung des ÜbergangsquerSchnittes eine wirksame Entlastung des Zylinderkopfbodens bringt.

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Eine besonders günstige Kraftverteilung vom Zylinderkopfboden rum Schraubenbutzen ergibt sich dann, wenn die Mantellinie ein parabelförmiger Kurvenzweig ist, wobei der ParabelScheitelpunkt etwa auf dem Zylinderkopfboden liegt»

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Übergangsquerschnitte in ihrer zum Zylinder gesehen tangentialen Erstreckung vom Zylinderkopfboden ausgehend, in Richtung und entlang der Schraubenbutzen eich verjüngend ausgebildet sind. Dadurch werden größere Bereiche des Zylinderkopfes von den Übergangsquerschnitten erfaßt und eine leichte aber gleichzeitig'formsteife Ausgestaltung des Zylinderkopfes erzielt. Diese Verbreiterung des Übergangsquerschnittes in Zylinderkopfbodenn&he hat weiterhin den Vorteil, daß eine geringere Anzahl von Zylinderkopfschrauben ausreicht. Eine gute Kühlung der Übergangsquerschnitte wird dadurch erreicht, daß diese in der Nähe des Zylinderkopfbodens vorzugsweise tangentiale KühlflUssigkeitsbohrungen haben. Eine gute Kühlung für den Zylinderkopfboden bei einem Zylinderkopf mit vier Ventilen, in deren Mitte ein Einspritzventil und/oder eine Vorkammer angeordnet ist, wird dadurch erreicht, daß um dme Einspritzventil und/oder die Vorkammer herum Kühlflüssigkeitsrlurne angeordnet sind, die mit zwischen den Ventilen angeordneten Ventilstegkühlbohrungen in Verbindung stehen. Schließlich ist es bei einer Zylinder-Zylinderkopfeinheit mit vier Ventilen pro Zylinderkopf günstig, wenn der Zylinderkopf drei Schrauben mit Übergangsquerschnitten hat, wobei je ein Übergangsquerschnitt bis zu je einem

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Ventilsitz geführt.ist und der dritte Übergangsquerschnitt zwischen zwei Ventilen angeordnet ist und bis zu deren Ventilsitz reicht, wobei letztgenannter Übergangsquerschnitt im Bereich des Zylinderkopfbodens eine radiale Öffnung hat, die mit einer Ventilstegkühlbohrung in Verbindung steht.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es aeigen:

Abb. 1 einen Schnitt parallel zur Zylinderachse einer Zylinder-Zylinderkopf einheit und das den Zylinder umgebende Kurbelgehäuse gemäß der Linie I - I in Abb. 2,

Abb. 2 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Zylinderkopf der Zylinder-Zylinderkopfeinheit gemäß der Linie II - II in Abb. 1,

Abb. 3 einen Schnitt durch den Zylinderkopf der Zylinder-^Zylinderkopf einheit gemäß der Linie III - III in Abb. 1, wobei zusätzlich auch das Kurbelgehäuse teilweise mitgeschnitten ist.

In den Abbildungen ist, soweit dargestellt, mit 1 ein Kurbelgehäuse bezeichnet, das nicht dargestellt zur Aufnahme einer Kurbelwelle mit an dieser über Pleuelstangen befestigten Kolben dient, In dem Kurbelgehäuse 1 ist der Anzahl der Zylinder entsprechend je eine Zylinder-Zylinderkopfeinheit 2 eingesetzt. Die Zylinder-

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zylinderkopf einheit 2 besteht aus dem Zylinder 3 und dem Zylinderkopf 4. Zwischen dem Kurbelgehäuse 1 und dem Zylinder 3 bzw Zylinderkopf 4 ist ein Kühlflüssigkeitsmantel 5 vorgesehen. Der Zylinder 3 weist weiterhin in seinem Innern eine Laufbuchse 6 auf, in der der nicht dargestellte Kolben geführt ist. Wie insbesonde-· re aus den Abb. 2 und 3 ersichtlich, weist der Zylinderkopf 2 zwei Auslaßventile 7 und zwei Einlaßventile 6 auf, die in (bücher·· Weise den Gaswechsel der Brennkraftmaschine beherrschen. Etwa in der Mitte der Ventile ist ein Einspritzventil 9 im Zylinderkopf 4 befestigt, das mit einer Vorkammer 10 in Wirkverbindung steht· Im Zylinderkopf sind um das Einspritzventil 9 und die Vorkammer IQ herum sowie im Bereich der Ventile Kühlflüssigkeitsräume 11 vorgesehen, die mit dem Kühlflüssigkeitsmantel 5 in Verbindung stehen. Der Zylinderkopf 4 weist weiterhin einen Zylinderkopfboden 12, der den von der Laufbuchse 6 und dem Kolben gebildeten Verbrenminjje« raum abschließt, und Schraubenbutzen 13 auf. In den Schraubenbutzen 13 sind Zylinderkopfschrauben 14 angeordnet, die die Zylinder-Zylinderkopf einheit 2 am Kurbelgehäuse 1 befestigen. Zwischen dem Zylinderkopfboden 12 und den Schraubenbutaer. 13 ist je ein Übergangsquerschnitt 15 vorgesehen, dessen Mantellinie 16 etwa parabeiförmig ausgebildet ist· Da die Abb. 2 und 3 übereinander angeordnete Schnittbilder darstellen, ist insbesondere aus diesen Abbildungen ersichtlich, daß die Übergangsquerschnitte ISj' ausgeheneu vom Zylinderkopfboden 12 entlang der Schraubenbutzen 13, sich verjüngend ausgebildet sind. Damit die übergangsquerschnitte 15 im Bereich des Zylinderkopfbodens 12 eine hinreichende Kühlung

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erfahren, weisen diese tangential zum Zylinder angeordnete KUhI-flUssigkeitsbohrungen 17 auf. Die Bohrungen tangential anzuordnen, 1st insbesondere deshalb günstig, weil dadurch eine hinreichend· Kühlung, jedoch keine nennenswerte Schwächung der Übergangsquerschnitte 15 erfolgt. Wie insbesondere aus Abb. 3 ersichtlich, sind zwischen den Übergangsquerschnitten 15 große Aussparungen vorhanden, die den KühlflUsslgkeitsmantel 5 mit den Kühlflüssigkeit sräuraen 11 des Zylinderkopfes verbinden, so daß eine gute Kühlung gewährleistet ist. Wie weiterhin in Abb. 3 ersichtlich, steht der Kühlflüssigkeitsraum um das Einspritzventil 9 bzw. die Vorkammer 10 mit Aussparungen zwischen den Ventilen bzw. mit VentilstegJcühlbohrungen 18 in Verbindung. Oa die Zylinder-Zylinderkopfelnhelt 2 mit drei Zylinderkopfschrauben 14 am Kurbelgehäuse 1 befestigt ist, greifen zwei der Übergangsquerschnitte 15 seitlich versetzt in der Hähe je eines Ventilsitzes am Zylinderkopfboden an, während ein Übergangsquerschnitt zwischen zwei Ventilen angeordnet 1st und in Zylinderkopfbodennähe eine öffnung 19 aufweist, die mit einer Ventilstegfcühlbohrung 18 in Verbindung steht.

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Claims

5 Köln 80, den 18. Sept. 1973 Unser Zeichen: D 73/81 APTB N/B

Patentansprüche

fl.) Flüssigkeitsgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, das sich bis über den Zylinderkopfboden erstreckt und in das eine Zylinder-Zylind«rkopfeinheit eingesetzt und durch in Schraubenbutzen des Zylinderkopfes angeordneten Schrauben befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zylinderkopfboden (12) und den Schraubenbutzen (13) Übergangsquerschnitte (15) vorgesehen sind, deren Mantellinie (16) in radial-axialer Richtung der Zylinderachse schräg nach außen verläuft.
2. Flüssigkeitsgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantellinie (16) ein parabelförmiger Kurvenzweig ist, wobei der ParabelScheitelpunkt etwa auf dem Zylinderkopfboden (12) liegt.
3. Flüssigkeitsgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsquerschnitte (15) in ihrer zum Zylinder (3) gesehen tangentialen Erstreckung vom Zylinderkopfboden (12) ausgehend in Richtung und entlang der Schraubenbutzen (13) sich verjüngend ausgebildet sind.
4. Flüssigkeitsgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsquerschnitte (15) in der Nähe des Zylinderkopfbodens (12) vorzugsweise tangentiale Kühlflüssigkeitsbohrungen (17) haben.

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5. Flüssigkeitsgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit vier Ventilen pro Zylinderkopf, in deren Mitte ein Einspritzventil und/oder eine Vorkammer angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß um das Einspritzventil (9) und/oder die Vorkammer (10) herum Kühlflüssigkeitsräume (11) angeordnet sind, die mit zwischen den Ventilen (7, 8) angeordneten Ventilstegkühlbohrungen (18) in Verbindung stehen.
6. Flüssigkeitsgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf (4) drei Zylinderkopfsehraben (14) mit Übergangsquerschnitten (15) hat, wobei je ein Übergangsquerschnitt (15) bis zu je einem Ventilsitz geführt ist und der dritte Übergangsquerschnitt (15) zwischen zwei Ventilen (7) angeordnet ist und bis zu deren Ventilsitz rdcht, wobei letztgenannter Übergangsquerschnitt (15) im Bereich des Zylinderkopfbodens (12) eine radiale Öffnung (19) hat, die mit einer Ventilstegkühlbohrung (18) in Verbindung steht.

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