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Zylinderkopf für eine luftgekühlte Hubkolbenmaschine Die Erfindung
bezieht sich auf einen Zylinderkopf für eine luftgekühlte Hubkolbenmaschine in Reihenbauart,
dessen Luftdurchtritte annähernd parallel zu einem oder mehreren Gaswechselkanälen
verlaufen, wobei die Gaswechselkanäle durch abgedichtete Flanschverbindungen mit
Sammelrohren verbunden sind.
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Bei luitgekühlten Hubkolbenmaschinen in Reihenbauweise wird die Kühlluft
in der Regel von einer Seite der Zylinderreihe entlang den Kühlrippen von Zylinder
und Zylinderkopf zur anderen Seite der Zylinderreihe gefördert, wo sie ungehindert
abströmt.
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Bei einer solchen PUhrung der Kühlluft wird die Anblasseite der Zylinder
und ZyLinderköpfe besonders intensiv gekühlt. Die besonders gute Kühlung der Anblasseite
ist
auf das größereWärmegefälle zwischen Kühlluft und Kühlflächen und die unmittelbare
Anströmung der anblasseitigen Kühlflächen zurückzuführen. Auf der Abströmseite ist
die Kühlung weniger intensiv, weil hier die Kühlluft schon zum Teil erwärmt ist
und die StrUmungsrichtung der Kühlluft von den Bauteilen weggerichtet ist, so daß
die Proektionsfläche von Zylinder und Zylinderkopf auf der Abströmseite wenig oder
garnicht von der Kühlluft erreicht wird.
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Es ist bekannt, MTZ 1954, Seite 291 bis 298, bei Zylindern von luftgekühlten
Brennkraftmaschinen durch die Verwendung von Leitblechen auf der Abströmseite eine
bessere Kühlwirkung an den Zylindern und damit eine gleichmäßigere Wärmeverteilung
zu erreichen. Bei Zylinderköpfen mit ihren zerklüfteten Bauformen ergeben sich für
Leitbleche auf der Abströmseite sehr verwickelte Bauformen, die schlecht zu befestigen
und teuer in der Herstellung sind. Bei Befestigungsbutzen, die direkt im Zylinderkopf
vorgegossen sind, ergeben sich Materialanhäufungen, die gießtechnisch
unerwtlzischt
sind und im Betrieb zuviel Wärme speichern.
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Die Befestigung von Leitblechen an anderen Bauteilen ergibt in der
Regel Relativbewegungen zwischen Zylinderkopf und Leitblech, so daß sich Scheuerstellen
bilden und zusätzlich lärmabstrahlende Flächen entstehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer luftgekühlten
Hubkolbenm--schine in Reihenbauart eine bessere Ausnutzung der Kühlluft und eine
gleichmäßigere Wärmeverteilung mit einfachen Mitteln zu erreichen.
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Diese wird bei einer Hubkolbenbrennkraftmaschine der eingangs genannten
Art dadurch erreicht, daß die Flanschdichtungen über die Flanschfläche hinausragen
und als Leitflächen für den KühIluftstrom ausgebildet sind.
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Die Verbindung einer Leitfläche mit einer Flanschdichtung ist besonders
günstig, weil die Leitfläche keiner besonderen Befestigung bedarf. Sofern es sich
bei der Dichtung des Gaswechßelkanals um die des Auspuffkanals handelt, ist diese
eine hitzebeständige Ausführung, die für die zusätzliche Funktion als Leitfläche
eine
genügende Steifigkeit besitzt. Bei weniger formfestem Dichtungsmaterial kann durch
Ubergang auf eine entsprechende bessere Dichtungsausführung beispielsweise eine
solche, die mit Aluminiumblech oder Weicheisenblech plattiert und eingefaßt ist,
die gewünschte Formsteifigkeit erreicht werden. Durch den Luftstrom wird zugleich
der auspuffleitige Bereich der Dichtung noch gekühlt. Falls mit einer solchen verstärkten
Dichtung eine große Leitfläche verbunden ist, kann es aus Kostengründen günstiger
sein, wenn die Flanschdichtung durch eine lose beigelegte Blechplatte verstärkt
ist oder die Blechplatte allein die Funktion der Leitfläche übernimmt, wobei die
Dichtung auf die Flanschfläche beschränkt bleibt.
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Eine besondere zweckmäßige Kombination von Flanschdichtung und Leitfläche
ergibt sich, wenn die Flanschverbindungen für den Ein- und Auslaßkanal in einer
Ebene liegen, so daß beide Flanschdichtungen durch eine Leitfläche verbunden sind.
Damit die Kühlluft nach Umlenkung an besonders heiße Stellen ungehindert abfließen
kann, wird vorgeschlagen, daß die Leitfläche Öffnungen hat.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, daß
die Leitfläche örtlich abgewinkelt ist. Hierbei können Öffnungen in der Leitfläche
durch teilweises Ausstanzen und Abwinkeln entgegen oder mit dem Luftstrom bestimmte
gewünschte Strömungen erzeugen.
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Eine andere Art, die Kühlluft an besonders heiße Stellen abzulenken,
ergibt sich dadurch, daß die Leitfläche bis in den Bereich des benachbarten Zylinderkopfes
hinseinragt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt.
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Die Abb. 1 zeigt einen horizontalen Längsschnitt durch den Zylinderkopf
einer luftgekühlten Hubkolbenbrennkraftmaschine in Reihenbauart mit stehenden Zylindern.
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Die Abb. 2 zeigt einen vertikalen Längsschnitt durch den in Abb. 1
gezeigten Zylinderkopf.
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Die Abb. 3 zeigt eine Ansicht auf die Abs*Mmseite des in der Abb.
1 und 2 gezeigten Zylinderkopfes.
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In Abb. 1 ist ein Zylinderkopf 1 für eine luftgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine
im Längsmittelschnitt dargestellt. Die von einem nicht näher dargestellten Gebläse
geförderte Kühlluft durchströmt den verrippten Mittelteil und entlang den Seitenflächen
des Zylinderkopfes 1 in Längsrichtung. Die Richtung des Kühlluftstromes ist durch
die eingezeichneten Pfeile 2 gekennzeichnet. Der besonders heiße Mittelteil des
Zylinderkopfes wird durch entsprechend große Mittelrippen 3, die vom Zylinderkopfboden
ausgehen, gekühlt; die benachbarten Gaswechselkanäle für Ein- und Auslaß 4, 5 haben
sowohl zum Mittelteil des Zylinderkopfes als auch zu den Seitenflächen hin horizontal
angeordnete Kühlrippen 6. Damit die Kühlluft, wie die Richtungspfeile 2 zeigen,
auf der Abströmseite nicht ungehindert abfließen kann, sind die Flanschdichtungen
der beiden Gaswechselkanäle 4, 5 zu einer Leitfläche 7 verbunden. Diese Leitfläche
7 mit einer Drosselöffnung 8 lenkt den Kühlluftstrom
ab und führt
ihn auf der Abströmseite 9 des Zylinderkopfes an besonders heiße Stellen, um dise
weiter abzukühlen und damit eine gleichmäßigere Temperaturverteilung am Zylinderkopf
1 zu erreichen. Damit die sehr heiße Auslaßseite besonders gut gekühlt wird, ist
die Leitfläche 7 so ausgebiZbtX daß sie an der Einlaßseite übersteht undSn = Baúraum
des Nachbarzylinders hineinragt, wo dessen Auslaßseite ist. Hierdurch wird die an
der Einlaßseite weniger erwärmte Kühlluft der sehr heißen Auslaßseite zugeführt.
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In Abb. 2 ist ein Zylinderkopf 1 im vertikalen Längsmittelschnitt
dargestellt. Die Kühlluftwege im verrippten Mittelteil des Zylinderkopfes sind durch
die Pfeile 2 gekennzeichnet. Der heiße Zylinderkopfboden 10 und die Gaswechselkanäle
4, 5, insbesondere der Auspufikanal 5 werden in ihrer Längsrichtung durch das hohe
W§megefälle besonders wirkungsvoll gekühlt. An der Abstrdmseite 9 des Zylinderkopfes
1 ist die Leitfläche 7, die aus den überstehenden Flanschdichtungen der Gaswechselkanäle
4, 5
gebiet wird, angeordnet. Die Leitfläche 7 lenkt den ankommenden
Kühlluftstrom teilweise nach oben um den Boden der Ventilkammer zu kühlen und teilweise
nach unten, um die Stirnseite des Zylinderkopfbodens 10 zu kühlen. Ein Teil der
Kühlluft fließt durch die Drosselöffnung 8 und die Aussparung 12 ab. Diese Drosselöffnung
kann, wie das Beispiel zeigt, durch teilweises Ausstanzen und Umbiegen der Leitfläche
7 leicht hergestellt werden. Die Lage der Drosselöffnung kann so gewählt werden,
daß besonders stark erhitzte Kühlluft, die an der Auspuffkanalwand entlangströmt,
abgeführt wird. Die Verwendung solcher, besonders ausgebildeten Flanschdichtungen
zugleich als Leitflächen, ergibt eine sehr einfache Befestigung für die Leitflächen.
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Um die Kühlwirkung zu steigern, sind an der Abströmseite 9 des Zylinderkopfes
1 noch besondere Kühlrippen 11 vorgesehen.
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Die Abb. 3 zeigt den Zylinderkopf 1 mit Blickrichtung auf die Abströmseite
9. Die beiden Flanschdichtungen
der Gaswechselkanäle 4, 5 bilden
zusammen mit der sie verbindenden Fläche die Leitfläche 7, die im Bereich unterhalb
des Einlaßkanals 4 in den Bereich des Nachbarzylinderkopfes hineinragt. Dadurch
wird die weniger heiße Kühlluft, die entlang dem Einlaßkanal 4 strömt, zum heißen
Auspuffbereich des Nachbarzylinderkopfes abgelenkt. Durch Öffnungen 10 und Aussparungen
12, 13 kann der abgelenkte Kühlluftstrom, nachdem er noch besonders verrippte Bereiche
auf der Abströmseite gekühlt hat, ins Freie strömen.
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Mit diesen einfachen Mitteln ist es möglich, ungleich hohe Temperaturen
am Zylinderkopf auszugleichen und örtliche Temperaturspitzen abzubauen, so daß eine
größere Betriebssicherheit oder eine Lelstungssteigerung möglich ist.