DE4207403A1 - Zylinderkopfdichtung für Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopfdichtung für Verbrennungskraftmaschinen mit mindestens zwei in Reihe nebeneinander angeordneten Brennraumöffnungen und auf der Dichtung in kritischen Bereichen aufliegenden Auflagen oder Metallplättchen als die Dichtpressung erhöhende Maßnahmen.

Bei Zylinderkopfdichtungen für Verbrennungskraftmaschinen mit in Reihe nebeneinander angeordneten Brennraumöffnungen ist es bekannt, die am meisten beanspruchten Dichtungsbereiche, wie vor allem den Stegbereich zwischen zwei benachbarten Brennraumöffnungen, durch ein- oder beidseitige Auflagen aus polymerem Material oder aufliegenden Metallplättchen zu verstärken, so daß in diesen Bereichen die Dichtpressung und damit die Abdichtwirkung erhöht wird. Entsprechend sind die auf den verstärkten Bereichen der Zylinderkopfdichtung aufliegenden Teile des Motorblockes oder des Zylinderkopfes hohen Belastungen ausgesetzt, und vor allem neigt der hochbelastete Stegbereich des Motorblockes zwischen den zwei Verbrennungszylindern zu Überhitzungen.

Gleichzeitig ist es auch bekannt, zur Kontrolle des Verbrennungsablaufes in den Zylindern einer Verbrennungskraftmaschine und damit zur Erfassung von durch Klopfen erzeugten Unregelmäßigkeiten im Verbrennungsablauf während des motorischen Betriebes die Temperatur mit temperaturempfindlichen Elementen laufend zu messen und elektronisch zur Steuerung des Verbrennungsablaufes auszuwerten.

Nach beispielsweise der DE-OS 29 32 386 sind dann die temperaturempfindlichen Elemente in Bohrungen in der Zylinderwand des Verbrennungszylinders angeordnet, und nach der DE-PS 30 06 603 werden Thermoelemente direkt unter den Metalleinfassungen der Zylinderkopfdichtungen am Brennraumrand angeordnet, so daß individuell für jeden Zylinder einzeln Unregelmäßigkeiten im Verbrennungsablauf erfaßt und ausgeglichen werden können.

Bei derartigen Anordnungen aber müssen temperaturempfindliche Elemente nahezu ungeschützt am Verbrennungszylinder angeordnet sein, so daß sie hohen Temperatureinwirkungen ausgesetzt sind und relativ schnell abgenutzt werden. Gleichzeitig ist mit derartigen Anordnungen der temperaturempfindlichen Elemente am Brennraumrand die Messung und Kontrolle nur des Verbrennungsablaufes, nicht aber von Motorüberhitzungen, möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zylinderkopfdichtung gemäß Oberbegriff des Hauptpatentanspruches mit darauf angeordneten temperaturempfindlichen Elementen zu schaffen, mit der möglichst genau die Motortemperatur insbesondere an kritisch belasteten Stellen gemessen werden kann. Über die gemessenen Temperaturwerte soll die Kühlmittelzufuhr und damit die Kühlung des Motors insbesondere an kritischen Stellen auf eine möglichst konstante Temperatur eingestellt werden können. Die Zylinderkopfdichtung soll möglichst einfach und kostensparend mit den temperaturempfindlichen Elementen ausrüstbar sein, ohne daß das Funktionsverhalten der Dichtung wesentlich beeinträchtigt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Zylinderkopfdichtung gemäß Oberbegriff des Hauptpatentanspruches gelöst, bei der mindestens eine der Auflagen als temperaturempfindliches Element ausgebildet und bei der das temperaturempfindliche Element mit nach außen führenden elektrischen Zuleitungen und Ableitungen versehen ist.

Bevorzugt ist dazu als die Dichtpressung erhöhende Auflage auf der Zylinderkopfdichtung mindestens eines der Stegplättchen im Zylinderkopfdichtungsstegbereich zwischen den Brennraumöffnungen als temperaturempfindliches Element ausgebildet.

Das temperaturempfindliche Element kann ein Thermoelement sein, indem es aus zwei oder mehreren elektrisch zueinander isolierten und an einer Berührungsstelle miteinander verbundenen Metallplättchen aus unterschiedlichen, das Thermoelement bildenden Elementen besteht. Ebenso kann die als temperaturempfindliches Element ausgebildete Auflage ein elektrisches Widerstandsthermometer sein, indem sie aus einem Metall besteht, dessen elektrischer Widerstand sich abhängig von der Temperatur ändert.

Im Sinne der Erfindung kann dabei auch die als temperaturempfindliches Element dienende Auflage beziehungsweise das Plättchen in zwei mit Abstand zueinander angeordnete Hälften unterteilt sein, so daß in den Zwischenraum das eigentliche temperaturempfindliche Element, vor äußeren schädlichen Einflüssen geschützt, eingelegt ist. Die temperaturempfindlichen Elemente sind zusätzlich nach außen elektrisch isoliert. Dies kann durch Einhüllen in elektrisch isolierende Folien oder durch Einbetten in Gußharzmassen geschehen. Die von den temperaturempfindlichen Elementen ausgehenden Anschlüsse bestehen bevorzugt aus elektrisch isolierten Drähten oder aus im Siebdruckverfahren aufgetragenen Leiterbahnen aus elektrisch leitendem Material.

Durch die Erfindung ist es jetzt möglich, mit einfachen und wirtschaftlich zu realisierenden Maßnahmen die Motortemperatur während des motorischen Betriebes zu messen und entsprechend den Meßergebnissen in insbesondere kritisch belasteten Bereichen die Kühlmittelzufuhr zur Kühlung zu steuern. Vor allem in der Warmlaufphase bietet sich dadurch ein Vorteil, wenn die Kühlmittelzufuhr bis zum Erreichen einer kritischen Temperatur an den heißesten Motorbereichen unterbrochen ist. Der Motor ist vor Überhitzungen und dadurch vor Zerstörungen geschützt.

Dadurch daß die temperaturempfindlichen Elemente bevorzugt aus den ohnehin auf der Dichtung vorgesehenen Auflagen bestehen, werden keine neuen Bauteile auf der Zylinderkopfdichtung eingesetzt, und das Funktionsverhalten der Dichtung wird durch die erfindungsgemäße Gestaltung allenfalls wenig beeinträchtigt. Gleichzeitig ist die Dichtung selbst einfach und wirtschaftlich herstellbar.

Über die elektrischen Zuleitungen können die Meßergebnisse von der Meßstelle direkt zur gegebenenfalls elektronischen Auswerteinrichtung geleitet werden, und von dort kann zur Temperaturregelung des Motors der Kühlmittelstrom gesteuert werden.

Im allgemeinen, vor allem bei kleineren Zylinderkopfdichtungen, genügt es, wenn nur ein temperaturempfindliches Element vor allem in einem der Stegbereiche der Dichtung eingesetzt wird.

Im Sinne der Erfindung können jedoch mehrere temperaturempfindliche Elemente auf einer Zylinderkopfdichtung angeordnet sein, so daß je nach Anwendungsfall auch auf mehreren oder allen Stegbereichen der Dichtung oder an anderen kritischen Stellen der Dichtung temperaturempfindliche Elemente angeordnet sind. Falls erforderlich, kann dann auch individuell der Kühlmittelstrom direkt zur vermessenden kritischen Stelle gelenkt werden.

Die Erfindung wird durch die fünf Abbildungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Aufsicht auf eine erfindungsgemäß ausgerüstete Zylinderkopfdichtung;

Fig. 2 ein verwendetes Thermoelement in Aufsicht;

Fig. 3 das Thermoelement der Fig. 2 im Querschnitt;

Fig. 4 ein weiteres verwendetes Thermoelement in Aufsicht;

Fig. 5 ein verwendetes elektrisches Widerstandsthermometer in Aufsicht.

In Fig. 1 ist (1) die Zylinderkopfdichtung mit vier in Reihe nebeneinanderliegenden benachbarten Brennraumöffnungen (2) sowie den weiteren Öffnungen (3) für die Befestigungsschrauben, das Kühlmittel und das Schmiermittel. In den Stegbereichen (4) der Dichtung (1) zwischen den Brennraumöffnungen (2) sind Stegplättchen (5) zur Dichtpressungserhöhung angeordnet. Diese Stegplättchen sind zugleich als temperaturempfindliche Elemente (5) ausgebildet und besitzen Anschlußstellen mit elektrischen Zuleitungen (6) und Ableitungen (7).

In den Fig. 2 und 3 ist das Stegplättchen (5) als Thermoelement ausgebildet. Es besteht gemäß Querschnittsbild der Fig. 3 aus den beiden aufeinanderliegenden Metallplättchen (8, 9) aus unterschiedlich das Thermoelement bildenden Metallen, die durch Löten an der Verbindungsstelle (10) miteinander verbunden sind. Die Metallplättchen sind durch zwischenliegende und beidseitig aufliegende, elektrisch isolierende Folien (11) gegeneinander und nach außen elektrisch isoliert. Die obere Metallplatte (8) ist mit der Zuleitung (6) und die untere Metallplatte (9) mit der Ableitung (7) verbunden, so daß über das entstandene elektrische Potential die Temperatur elektrisch ermittelt und ausgewertet werden kann.

Im Aufsichtsbild der Fig. 4 ist das Stegplättchen (5) in zwei mit Abstand zueinander liegende Stegplättchenhälften (5a, 5b) unterteilt, und in dem Spalt zwischen den beiden Stegplättchenhälften (5a, 5b) ist ein handelsübliches Thermoelement (12) mit den elektrischen Zuleitungen (6′) und Ableitungen (7′) angeordnet. Auf diese Weise ist das Thermoelement (12) vor mechanischen Überlastungen geschützt, während nur die Stegplättchenhälften (5a, 5b) die die Dichtpressung erhöhende Maßnahme bilden.

In Fig. 5 ist das temperaturempfindliche Element (13) ein elektrisches Widerstandsthermometer und besteht aus einem U-förmig verlaufenden Metalldraht (13) mit temperaturabhängig sich änderndem Widerstand. Die Enden des Metalldrahtes (13) sind mit der elektrischen Zuleitung (6′′) und der elektrischen Ableitung (7′′) verbunden und sind in den Zwischenräumen zwischen den beiden Stegplättchenhälften (5a′, 5b′), ähnlich wie das Thermoelement (12) der Fig. 4, angeordnet.

Claims (5)

1. Zylinderkopfdichtung für Verbrennungskraftmaschinen mit mindestens zwei in Reihe nebeneinander angeordneten Brennraumöffnungen und in kritisch belasteten Bereichen ein- oder beidseitig aufliegenden Auflagen als zur Dichtpressungserhöhung dienende Maßnahmen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Auflagen (5, 12, 13) als temperaturempfindliches Element (5, 12, 13) ausgebildet und daß das temperaturempfindliche Element (5, 12, 13) mit nach außen führenden elektrischen Zuleitungen (6) und Ableitungen (7) versehen ist.

2. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der der Dichtpressungserhöhung dienenden Auflagen im Stegbereich zwischen zwei Brennraumöffnungen (2) als temperaturempfindliches Element ausgebildet ist.

3. Zylinderkopfdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der der Dichtpressungserhöhung dienenden Maßnahmen (5) in zwei mit Abstand zueinander liegende Metallplättchenhälften (5a, 5b) unterteilt und daß das eigentliche temperaturempfindliche Element (12, 13) im Zwischenraum zwischen den beiden Metallplättchenhälften (5a, 5b) angeordnet ist.

4. Zylinderkopfdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturempfindliche Element (5, 12) ein Thermoelement ist.

5. Zylinderkopfdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturempfindliche Element (5, 13) ein elektrisches Widerstandsthermometer ist.