DD200908A1 - Verspannungsverband von zylinderkopf,zylinderlaufbuchse und zylindergehaeuse fuer viertaktdieselmotoren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verspannungsverband von Zylinderkopf, Zylinderlaufbuchse und Zylindergehaeuse fuer hochaufgeladene Viertaktdieselmotoren, bei denen die Zylinderlaufbuchsen mit einem tiefgezogenen Auflagebund versehen sind. Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verspannungsverbandes, der hohen mechanischen und thermischen Beanspruchungen gerecht wird, eine oekonomische Fertigung gestattet und damit einen hohen Gebrauchswert besitzt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen guenstigen Kraftfluss der Vorspannung im Verspannungsverband sowie eine Reduzierung und Vergleichmaessigung der Vorspannkraft auf dem Umfang der Zylinderlaufbuchse zu erreichen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die Einspannhoehe der Zylinderlaufbuchse mindestens 60% des Kolbenhubes betraegt, der Innendurchmesser der Zylinderkopfdichtung etwa gleich dem Bohrungsdurchmesser der Zylinderlaufbuchse ist, der Zylinderkopf zumindest im unteren Bereich einen Stuetzring mit kegelstumpffoermiger Kontur besitzt, dessen resultierender Kraftfluss auf die Zylinderkopfdichtung gerichtet ist und innerhalb des Zylindergehaeuses vier zu der Kreisringflaeche des Auflagebundes sekantenartig verlaufende, im wesentlichen ebene Versteifungswaende jeweils eine Zylindereinheit bilden, wobei in den Schnittbereichen der Versteifungswaende die Zylinderkopfschrauben verankert sind. Fig. 1

Description

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Titel der Erfindung

Verspannungsverband von Zylinderkopf, Zylinderlaufbuchse und Zylindergehäuse für Viertaktdieselmotorea

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Yerspannungsverband von Zylin« derkopfj Zylinderlaufbuchse und Zylindergehäuse für Tier» taktdieselmotoren_t insbesondere hochaufgeladene Viertaktdieselmotoren₃ bei denen die Zylinderlaufbüchsen mit einem tiefgezogenen Auflagebund versehen sind»

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Eine Viertaktbrennkraftmaschine mit einer Zylinderlauf «· buchse mit tiefgezogenem Auflagebund ist aus der DD-PS 133985 bekannt« Di© "Vorspannung von Zylinderkopf, Zylinderlaufbuchse und Zylindergshäuse erfolgt dabei mittels Zylin·» derkopfschrauben j die von den am Außenring des Zylinder« kopfes angeordneten Kanonen bis zum Zylindergehäuse geführt sind. Durch den Kraftflußversatz der Zylinderkopfschrauben zu der Zylinderkopfdichtung wird bereits im vorgespannten Zustand des Verspannungs verbände & ein Moment auf den Außen«=· ring und die Bodenplatte des Zylinderkopfes aufgebracht« Dieses Moment wird durch den Zünddruck als dynamischen Anteil der Beanspruchungen noch verstärkt. Unter der Wir-» kung dieser Beanspruchungen erfährt der brennraumseitige Zylinderkopfboden eine Wechselverformung₉ die gleichzeitig zu. einer Verformung des oberen Bereiches der Zylinderlaufbuchse führt und dadurch, insbesondere das Laufverhalten

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negativ beeinflußt· Aus der Anordnung der Zylinderkopfdichtung nahezu über der Bundauflage ergibt sich ferner am Zylinderkopfboden eine gegenüber der Zylinderlaufbuchsen querschnitt sf lache größere Piaehe, die vom Zünddruck beaufschlagt ist, so daß dieser erhöhten Beanspruchung durch eine entsprechend große Vorspannkraft entgegengewirkt werden muß.

Verlagerungen der Zylinderkopfdichtung in den Bereich über der Kreisringfläche der Zylinderlaufbuchsenwand führen zu unzulässig großen Einspanninomenten und dem Aufbau hoher Zugspannungen im Bereich der Hohlkehle des Auflagebundes bereits für den Lastfall Vorspannung durch die Zylinderkopfschrauben»

Diesem Ausgangslastfall wird die thermische Beanspruchung durch den Motorarbeitsprozeß mit der Erwärmung der Zylinderlaufbuchse überlagert, so daß es noch zu Relativbe^egungen der Zylinderlaufbuchse zum Zylinderkopf bzw· zum Zylindergehäuse an der Bundauflage kommen kann, da sich die Zylinderlaufbuchse im Verspannungsverband relativ am stärksten ausdehnt. Im abgestellten und damit kalten Zustand der Brennkraftmaschine verbleiben dadurch wegen der wirkenden hohen Vorspannung gefährliche Restverspannungen in der Zylinderlaufbuchse_β

Die örtlich unter den Zylinderkopfschrauben vorhandenen Maxima der Vorspannung auf dem tJmfang werden diesem Vorgang in ihrer Wirkung überlagert. Es tritt zusätzlich eine Unsymmetrie der Spannungsausbildung in diesem oberen mechanisch und thermisch hoch belasteten Bereich der Zylinderlaufbuchse auf, die ihre Ursache auch in der ungenügenden Steifheit der Auflagsfläche des Zylindergehäuses hat. Die unsymmetrische Spannungsausbildung auf dem Umfang der Zylinderlaufbuchse steht außerdem einem Annähern der Vorspannung der Zylinderkopf^chrauben an den theoretisch möglichen minimalen Wert entgegen*

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines Ver»» Spannungsverbandes von Zylinderkopf, Zylinderlaufbuchse und Zylindergehäuse für Yiertaktdieselmotoren_s der hohen mechanischen und thermischen Beanspruchungen gerecht wird,, eine ökonomische Fertigung gestattet und damit einen hohen Gebrauchswert besitzt»

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aofgabe der Erfindung ist ea_$ den Verspannungsverband so zu gestaltenj daß ein günstiger Kraftfluß der Vorspannung vom Zylinderkopf über die Zylinderlaufbuchse zum Zylindergehäuse erreicht wird, daß sich die Maxima der thermischen und mechanischen Belastung an der Zylinderla ufbuchse durch ihre örtliche Zuordnung in direkter und indirekter Auswirkung gegenseitig nicht überlagern und daß eine weitgehende Ver« gleichmäßigung der Vorspannkraft auf dem Umfang der Zylinderlaufbuchse sowie eine Reduzierung der Yorspannkraft⁰der Zylinderkopfschrauben erzielt'"wird·

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Einspannhöhe der Zylinderlaufbuchse mindestens 60 % des Kolbenhubes beträgt, der Innendurchmesser der Zylinder·» kopfdichtung .etwa gleich dem Bohrungsdurchmesser der Zylinderlaufbuchse ist j der Zylinderkopf zumindest im unteren Bereich einen Stützring mit kegelstumpfförmiger Kontur besitzt, dessen resultierender Kraftfluß auf die Zylinderkopfdichtung gerichtet ist₉ und innerhalb des Zylinderge« häuses vier zu der Kreisringfläche des Auflagebundes" sekantenartig verlaufendes im wesentlichen ebene Yerstei» fungswände jeweils eine Zylindereinheit bilden, wobei in den Schnittbereichen der Versteifungswände die Zylinder«« kopfschrauben verankert sind»

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Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig* 1 : einen senkrechten Schnitt durch den Verspannungsverband nach Fig. 2,

Fig. 2 ; einen waagerechten Schnitt nach Fig. 1.

Der Verspannungsverband besteht aus dem Zylinderkopf 1, der Zylinderlaufbuchse 2 und dem Zylindergehäuse 3* Die Zylinderlaufbuchse 2 besitzt einen tiefgezogenen Auf« lagebund 4 mit einer Hohlkehle 5 und einen Kühlmantel 6 unter Bildung eines Kühlraumes 7· Die Vorspannung erfolgt mittels der Zylinderkopfschrauben 8₉ Zwischen dem Zylinderkopf 1 und der Zylinderlaufbuchse 2 ist die Zylinderkopfdichtung 9 zur Abdichtung des Verbrennungsraumes angeordnet.

Der Zylinderkopf 1 weist einen Stützring 10 mit kegelstumpfförmiger Kontur auf, dessen resultierender Kraftfluß aus der Vorspannung auf die Zylinderkopfdichtung 9 gerichtet ist. Der Innendurchmesser des? Zylinderkopfdichtung 9 ist dabei gleich dem Bohrungsdurchmesser d der Zylinderlauf·» buchse 2. Die Einspannhöhe a der Zylinderlaufbuchse 2 be« trägt mindestens 60 % des Kolbenhubes* Das Zylindergehäuse besitzt je Zylindereinheit vier Versteifungswände 11 ₉ in deren Schnittbereichen jeweils die Zylinderkopfschrauben verankert sind. Die Versteifungswände 11 sind dabei zumindest mittig zwischen den Zylinderkopfschrauben 8 eben ausgeführt und zu der Kreisringfläche des Auflagebundes sekantenartig angeordnet.

Diese Ausbildung des Verspannungsverbandes ermöglicht durch das Zusammenwirken der einseinen erfinderischen Merkmale die ökonomische Fertigung einer geometrisch ein·» fachen Zylinderlaufbuchse 2. Die von den Zylinderkopf« schrauben 8 ausgehende Yorspannkraft kann durch die günstige Gestaltung des Zylinderkopfes 1 in Verbindung mit

der Anordnung der Zylinderkopfdichtung 9 so weit minimiert werden, daß eine Ausführung mit vier Zylinderkopfschrauben 8 je Zylin&ereiükeit auch bei hoohaufgeladeüeri Viex-taktdieselmotoren möglich wird.

Durch die Anordnung der Versteifungswände 11 und durch die Befestigung der Zylinderkopfschrauben 8 in den Schnittbereichen der Versteifungswände 11 des Zylindergehäuses 3 wird abgesichert, daß die Auflagefläche für die Zylinderlaufbuchse 2 auf dem Zylindergehäuse 3 entsprechend steif ausgebildet ist» Weiterhin gewährleistet diese Anordnung, daß bei vier Zylinderkopfschrauben 8 ein kleiner Zylinder·» abstand ausführbar ist. Diese Ausbildung des Verspannungs-Verbandes führt dazu_s daß im höchstbelasteten Bereich der Zylinderlaufbuchse 2 am Auflagebund 4 eine qualitative Verbesserung des Beanspruchungsmechanismus erreicht wird» Die Zuordnung der Maxima der thermischen und mechanischen Belastung an der Zylinderlaufbuchse 2 erfolgt ferner örtlich so weit auseinander, daß sie sich gegenseitig in direkter und indirekter Auswirkung nicht überlagern«, Außerdem werden die noch vorhandenen Unsymraetrien der Krafteinleitung durch die Zylinderkopfschrauben 8 weitgehend durch die große Höhe des eingespannten Auflagebun-» des 4 kompensierte Der hohe axial elastische Auflagebund vermeidet ferner gefährliche Restverspannungen in der Zylinderlaufbuchse 2 und gewährleistet eine steife, durch Wärmedehnung nur minimal beanspruchte Bundauflage auf dem Zylindergehäuse 3» so daß auch eine relativ geringe Beanspruchung in der Hohlkehle 5 am Auflagebund 4 auftritt.

Claims (1)

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   Erfindungsanspruch

   yoü Zyllüaex-kopf, Syli&aei'Iaufbuchse und Zylindergehäuse für Viertaktdieselmotoren, insbesondere hochaufgeladene Viertaktdieselmotoren, bei denen die Zylinderlaufbuchse*! mit einem tiefgezogenen Auflagebund versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannhöhe (a) der Zylinderlaufbuchse (2) mindestens 60 % des Kolbenhubes beträgt, der Innendurchmesser der Zylinderkopfdichtung (9) etwa gleich dem Bohrungsdurchmesser (d) der Zylinderlaufbuchse (2) ist, der Zylinderkopf (1) zu»» mindest im unteren Bereich einen Stüizring (10) mit kegelstumpf förmiger Kontur besitzt, dessen resultierender Kraftfluß auf die Zylinderkopfdichtung (9) gerichtet ist, und innerhalb des Zylindergehäuses (3) vier zu der Kreisringfläche des Auflagebundes (4) sekantenartig verlaufende, im wesentlichen ebene Versteifungsvtfände (11) jeweils eine Zylindereinheit bilden, wobei in den Schnittbereichen der Versteifungswände (11) die Zylinderkopfschrauben (8) verankert sind»

   "Hierzu 2 Seiten Zeichnungen"