DD216510A1

DD216510A1 - Wassergekuehlte zylinderlaufbuchse

Info

Publication number: DD216510A1
Application number: DD25225883A
Authority: DD
Inventors: Frank Seifert; Hans Standhardt; Gerhard Groebel
Original assignee: Skl Magdeburg Veb
Priority date: 1983-06-23
Filing date: 1983-06-23
Publication date: 1984-12-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine wassergekuehlte Zylinderlaufbuchse. Die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung der Kuehlvertiefungen und eine darauf abgestimmte Kuehlwasserfuehrung zu schaffen, die eine Ueberschreitung zulaessiger Grenztemperaturen des oberen Zylinderlaufbuchsenabschnittes verhindert und die Einhaltung eines optimalen Temperaturbereiches der Zylinderbohrung - insbesondere etwa im Bereich des oberen Totpunktes des ersten Kolbenringes - gewaehrleistet,wird dadurch geloest, dass oberhalb der axialen Bundauflageflaeche zwischen dem Bund der Zylinderlaufbuchse und einem den Bund radial umschliessenden Kuehlwasserring zwei in bezug auf die Stirnflaeche uebereinanderliegende, durch eine geschlossene Zwischenwand voneinander getrennte Kuehlwasserraeume angeordnet sind, die obere Begrenzung des oberen Kuehlwasserraumes etwa in Hoehe der Mitte der Oeffnung der radialen Kuehlvertiefungen im Bund der Zylinderlaufbuchse liegt und gleichzeitig nach oben mit einem Leitblech einer die Kuehlvertiefungen in zwei uebereinanderliegende, zum Grund der Kuehlvertiefungen hin- bzw. von dort wieder zurueckfuehrende Kanaele unterteilenden Leiteinrichtung abschliesst.

Description

Titel der Erfindung Wassergekühlte Zylinderlaufbuchse

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine wassergekühlte Zylinderlauf -buchse von Verbrennungskraftmaschinen. Eine Anwendung der Erfindung ist vor allem bei Zylinderlaufbuchsen zweckmäßig, deren mit radialen, als Sackbohrungen ausgeführte Kühlvertiefungen versehener} im Brennraumbereich liegender Bund die Zylinderlaufbuchse oben begrenzt«

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Allgemein ist bekannt, den im Brennraumbereich liegenden, thermisch hoch belasteten Bund größerer Zylinderlaufbüchsen dadurch zu kühlen, daß Kuhlwasser von einem unterhalb der axialen Bund-auflagefläche die Zylinderlaufbuchse umschließenden Kühlwasserraum aus über am Umfang verteilte, im Bund von unten nach oben verlaufende Kühlbohrungen und über mit diesen Kühlbohrungen oben im Bund zusammentreffende, von innen radial nach außen führende weitere Kühlbohrungen strömt.

ELn Nachteil dieser ZyIinderlaufbuchsenausführung besteht darin, daß es zumindest bei Teillastbetrieb in der Zylinderbohrung etwa im Bereich des oberen Totpunktes des ersten Kolbenringes zur SäuretaupunktunterschreituQg der Verbrennungsgase und in der Folge hier zu Kaltkorrosion bzw· größerem

Verschleiß kommen kann, weil die im Bund von unten nach

oben verlaufenden Kühlbohrungen diese Partie zu intensiv kühlen. .

Es ist auch bekannt, in dec im Bund von unten nach oben verlaufenden Kühlbohrungen eine Wärmedämmschicht vorzusehen (Informationsquelle: OH 62? 523)·

Dies ist jedoch verhältnismäßig aufwendig und oft nicht wirksam genug. Außerdem kommt es oft an den durch die im Bund von unten nach oben vorlaufenden Kühlbohrungen mit den radial oben im Bund angeordneten Kühlbohrungen gebildeten Verschneidungskanten infolge Wärmespannungen zu Anrissen·

Weiterhin 1st bekannt, daß in die im Brenaraumbereich von Kolben angeordneten, blind endenen Kühlbohrungen Röhrchen kleineren Durchmessers hineinragen, die dafür sorgen, daß das diesen Kühlbohrungen zugeführte flüssige Kühlmittel nahe genug an den Grund der Kühlbohrungen herangeführt, am Grund umgelenkt und in einem vom Zuführungskanal getrennten, zunächst in entgegengesetzter Richtung verlaufendem Kanal wieder abgeführt wird

(Informationsquelle« DB-OS 10 4-5 172)

Die Anwendung solcher Röhrchen als Leiteinrichtungen für radial im Bund von Zylinderlaufbüchsen angeordnete Kühlvertiefungen ist deshalb wenig geeignet, weil die damit verbundene Kühlwasserführung ungünstige Voraussetzungen für die Abschirmung des Kühlwasserstroms am Eintritt bzw» am Aus~ tritt der Kühlvertiefungen gegen die dazu senkrechte Strömung im den Bund der Zylinderlaufbuchse umschließenden Kühlwasserraum bei gleichzeitiger Bereitstellung ausreichender Eintritts- bzw· Austrittsquerschnitte für die Kühlvertiefungen bringt·

Es ist ferner bekannt, den im Brennbereich liegenden Bund größerer Zylinder lauf buchten so zu kühlen» daß das Kühl«·

wasser aus einem die Zylinderlaufbuchse unterhalb ihrer axialen Bundauflagefläche umsohließencta Kühlwasserraum in am Umfang verteiltet im Bund der Zylinderlaufbuchse von unten nach oben verlaufende» oben blind endende Kühlbohrungen geleitet wird, wobei als das Kühlwasser bis zum Grund heranführ ende ι es dort umlenkende und in zunächst entgegengesetzter Richtung zurück und dann senkrecht dazu abführende Leiteinrichtung die bereits aus der oben erwähnten DB-OS 10 45 172 bekannten Röhrchen und auf den unteren Abschnitt der von unten nach oben verlaufenden Kühlbohrungen treffende Querbonrungen im Bund der Zylinder laufbuchse dienen (Informationsquelles DEMDS 26 38 335).

Ein Nachteil dieser Lösung liegt wiederum in der Gefahr zu intensiver Kühlung der im Bereich des oberen Totpunktes des ersten Kolbenringes liegenden Partien der Zylinderbohrung und der daraus resultierenden» oben erläuterten Folgen.

Es ist auch bekannt, in im Bund von Zylinderlaufbüchsen von unten nach oben verlaufende Kühlbohrungen Leiteinrichtungen zur Führung der Strömung der Kühlflüssigkeit entlang der Wände der Kühlbohrung einzusetzen (Informationsquelle: CH 545

Primär dienen diese Leiteinrichtungen jedoch der Erhöhung der strömungsgeschwindigkeit durch Verringerung des Strömungsquerschnittes oder durch Verlängerung des Strömungsweges, wobei das Kühlmittel an einem Ende der Kühlbohrungen zu- und an derem anderen Ende abgeführt wird, d. h· die Kühlbohrungen enden nicht blind.

Es ist weiterhin bekannt, den im Brennraumbereich liegenden Bund größerer Zylinderlaufbüchsen in der Weise zu kühlen ₉ daß dieser Bund mit gegenüber der Zylinderachse geneigten*

Ια Bereich der axialen Bundauflagefläche eintretenden,» am Umfang verteilten, als Sackbohrungen ausgeführten Kühlvertiefungen versehen ist, denen jeweils das Kühlwasser aus einem unterhalb der axialen Bundauflagefläche die Zylinderlaufbuchse umschließenden Kühlwaaserraum über in einer gleichseitig den Bund axial abstützenden Zwischen·» wand angeordnete verengte Durohflußöffnungen unter Druckabfall in ihren wandnahen Bereich zugeführt wird® Das Kühlwasser soll die Köhlbohrungen im Bund der Zylinderlaufbuchse in Form einer auch die Bereiche am Grund der Kühl·» bohrungen erfassenden Umkehrströmung durchfließen und dann in einen den Bund der Zylinderlaufbuchse umgebenden Kühlwasserraum, der an eine Abflußleitung angeschlossen ist, einströmen (Informationsquelle« DE-OS 25 30 736)«

Nachteilig ist bei dieser Lösung, daß in die Kühlbohrung eintretendes Kühlwasser und unmittelbar daneben austretendes Kühlwasser sich gegenseitig negativ beeinflussen, so daß die angestrebte möglichst störungsfrei© Umkehrströmung kaum zu erreichen ist· Weiterhin ergeben sich aus der auf die vorgesehene Kühlwasserführung abgestimmten Neigung der Kühlbohrungen schneidenartige Kanten oben und unten am Kühlbohrungsraad, die hier die Ausbildung gefährlicher Spannungen» insbesondere als Zugspannungen auftretender Wärmespaanuiagesa_f zur Folge hat«

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die aufgeführten Nachteile bekannterZylinderlaufbuchsenausführungen, insbesondere zu intensive Kühlung der Zylinderbohrung im Bereich des oberen Totpunktes des ersten Kolbenringes und von den Kühlbohrungea im Bund der Zylinderlaufbuchse ausgehende Anrisse zu vermeiden«

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für wassergekühlte Zylinderlaufbüchsen mit in einem im Brennraumbereioh liegenden

Bond über den Umfang verteilten,, blind endenden, jeweils mit einer Leiteinrichtung zur Kühlwasserführung versehenen Kühlvertiefungen eine Anordnung der Kühlvertiefungen und eine darauf abgestimmte Kühlwasserführung zu schaffen, die sowohl eine Überschreitung der zulässigen oberen Grenztemperatüren an der brennraumseitigen Oberfläche des obersten Zylinderlauf buohsenabschaitt es verhindert als auch, die Einhaltung eines optimalen TemperatürBereiches der Zylinderbohrung in Höhe des oberen Totpunktes des ersten Kolbenringes ge» währleistet, ausreichende Mn- und Austrittsquerschnitte für die Kühlvertiefungen bereitstellt und günstige Strömungsverhältnisse in den Kühlvertiefungen sichert, in die Kühlvertiefungen einmündende, rißgefährdete Yerschneidungs« lean ten bildende weitere KüMbohrungen im Bund überflüssig macht und eine Neigung der Kühlbohrungen in bezug auf die Zylinderachse ermöglicht, die die Bildung rißgefährdeter schneidenartiger Kanten am Band der Kühlvertiefungen vermeidet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß oberhalb der axialen Bundauflagefläche, zwischen dem Bund der Zylinderlaufbuchse und einem den Bund radial umschließenden Kühlwasserring, zwei in bezug auf die Stirnfläche übereinander liegende, durch eine geschlossene Zwischenwand voneinander getrennte Kühlwasserräume angeordnet sind, die obere Begrenzung des oberen Kühlwasserraumes etwa in lohe der Mitte der Öffnung der radialen Kühlvertiefungen im Bund der Zylinderlaufbuchse liegt und gleichzeitig nach oben mit einem Leitblech einer die Kühlvertiefungen in zwei übereinander™ liegende, zum Grund der Kühlvertiefungen hin- bzw« von dort

15O wieder zurückführende Kanäle unterteilenden Leiteinrichtung abschließt, das aus einem die Zylinderlaufbuchse unterhalb der axialen Bundauflagefläche umschließenden Kühlwasserraum dem oberen Kühlwasserraum über einen oder mehrere Übertrittskanäle im den Bund umschließenden Kühlwasserring zufließende Kühlwasser jeweils unmittelbar im unteren Bereich der öffnung

der Kühlvertiefungen in deren zum Grund hinführenden unteren Kanal eintritt, die Kühlvertiefungen nach entsprechender Umlenkung am Grund über deren oberen Kanal verläßt und über sich an die oberen Kanäle anschließende» vorzugsweise als Bohrungen ausgebildete Kanäle im Kühlwasserring zum unteren KüTalwasserraum gelangt und schließlich von hier aus über einen oder mehrere Übertrii;tskanäle im Kühlwasserriog zum Zylinderkopf fließt.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der den Bund der Zylinderlaufbuchse radial umschließende, mit zum unteren Kühlwasserraum führenden Kanälen versehene Kühlwasserring als gesondertes Bauteil - getrennt vom Zylinderblock - ge« fertigt.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der den Bund der Zylinderlaufbuchse radial umschließende, mit zum unteren Kühlwasserraum führenden Kanälen versehene Kühlwasserring in den Zylinderblock integriert, d« h« mit diesem aus einem Stück gefertigt·

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Leitblech der Leiteinrichtungen jeweils mit einer in den als Sack« bohrungen ausgeführten Kühlvertiefungen festsitzenden Buchse formschlüssig so verbunden, daß es bei eingebauter Leiteinrichtung einzeln nicht demontierbar ist, wobei die Buchse an ihren Stirnseiten etwa in Höhe ihrer Achse mit Schlitzen versehen ist, die mit dem auf den Durohmesser der Kühlvertiefungen abgestimmten, jedoch für die Anpassung an das sich im Längsschnitt der Buchse unter Berücksichtigung deren Schlitze ergebende Profil sowie für das Fügen von Buchse und Leitblech vor deren gemeinsamen Einbau in die Kühlvertiefungen mit Ausnehmungen ausgeführten Leitblech im Eingriff sind.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungebeispiel näher erläutert werden. ϊα den zugehöriges Zeichnungen

zeigern

Pig·: 1 den im Brennraumbereich liegenden Bund einer wassergekühlten Zylinderlaufbuchse» versehen mit radial angeordneten, als Sackbohrungen auegeführten« ,jeweils mit einer Leiteinrichtung ausgestatteten Kühlvertiefungen,

Fig·: 2 den,Kühlwasserübertritt vom Zylinderblock über einen gesonderten Kühlwasserring zum den Bund der Zylinderlaufbuchse radial umschließenden oberen Kühlwasserraum,

Pig·: 3 den Kühlwasseribertritt vom den Bund der Zylinderlaufbuchse radial umschließenden unteren Kühl·» wasserraum zum Zylinderkopf.

In Pig· 1 ist der im Brennraumbereich liegende Bund 2 einer wassergekühlten Zylinderlaufbuchse 1 dargestfi.lt. Die Bundauflagefläche 3 stützt sich axial auf dem Zylinderblock 21 ab· Der Bund 2 besitzt über den Umfang verteilte» ale Sackbohrungen ausgeführte radiale Kühlvertiefungen 11, die jeweils mit einer eingebauten Leiteinrichtung 12 versehen sind. Diese Leiteinrichtung 12 unterteilt die Kühlver» tiefung 11 in zwei übereinanderliegend©* zum Grund 16 der Kühlvertiefung 11 hin- bzw· von dort wieder zurückführende Kanäle 13» 17· Oberhalb der axialen Bundauflagefläche 3 sind zwischen dem Bund 2 und einem diesen radial umschließenden Kühlwasserring 4 zwei in bezug auf die Stirnfläche 5 übereinanderliegende» durch eine geschlossene Zwischenwand voneinander getrennte Kühlwasserräjae 7» ⁸ angeordnet. Die obere Begrenzung 9 des oberen Kühlwasserraumes 7 liegt etwa in Höhe der Mitte der Öffnung 10 der radialen Kühlvertiefungen 11 im Bund 2 und schließt gleichzeitig nach oben mit dem Leitblech 24 der Leiteinrichtung 12

Aus einem die Zylinderlaufbuchse 1 unterhalb der axialen Bundauflagefläche 3 umschließenden Kühlwasserraum 14 fließt

das Kühlwasser - wie aus Figur 2 ersichtlich - dem oberen Kühlwasserraum 7 über einen oder mehrere Übertrittskanäle im Kühlwasserring 4 zu und tritt jeweils unmittelbar im unteren Bereich der Öffnung 10 der Kühlvertiefung 11 in deren zum Grund 16 hinführenden unteren Kanal 13 ein. Das Kühlwasser wird am Grund 16 der Kühlvertiefung 11 umgelenkt und verläßt diese über deren oberen Kanal 17, indem

23Ο es über sich hier anschließende» als Bohrungen ausgeführte Kanäle 18 im Kühlwasserring 4 zum unteren Kühlwasserraum 8 gelangt und von hier aus über einen oder mehrere Übertritts-» kanäle 19 im Küiilwasserring 4 - wie aus Figur 3 zu ersehen ist - zum Zylinderkopf 20 fließt·

Das Leitbloc.1 24 der Leiteinrichtung 12 ist mit einer in den als Sackbohrungen ausgeführten Kühlvertiefungen 11 festsitzenden Buchse 22 formschlüssig so verbunden, daß es bei eingebauter Leiteinrichtung 12 einzeln nicht demontierbar ist. Dazu ist die Buchse 22 an ihren Stirnseiten 25, 26 etwa in Höhe ihrer Achse .23 mit Schlitzen 27 versehen» die mit dem auf den Durohmesser der Kühlvertiefungen 11 abgestimmten» jedoch für die Anpassung an das sich im Längsschnitt der Buchse 22 unter Berücksichtigung deren Schlitze ergebende Profil sowie für das Fügen von Buchse 22 und Leitblech 24 vor deren gemeinsamem Einbau in die Kühlvertief UDgen 11 mit Ausnehmungen 28, 29 ausgeführten Leitblech 24 im Eingriff sind.

Die Vorteile der vorgeschlagenen Lösung bestehen darin» daß die Anordnung der über den Umfang verteilten radialen

25Ο Kühlvertiefungen mit der darauf abgestimmten Kühlwasserführung eine günstige Temperaturverteilung an der brennraumseitigen Oberfläche des Bundes der Zylinderlaufbuchse garantiert» indem die heißesten Partien des obersten Bundabschnittes am intensivsten gekühlt werden und in den weiter unten lie-' genden Partien des Bundes auf Kühlbohrungen ganz verzichtet werden kann» so daß die Zylinderbohrung in lohe des oberen

Totpunktes des ersten Kolbenringes nicht zu stark gekühlt wird und noch in einem optimalen Temperaturbereich bleibt. Dadurch wird die insbesondere bei mit Schweröl betriebenen_v motoren bestehende Gefahr von Kaltkorrosioß bzw* erhöhten Verschleißes infolge Säuretaupunktunterschreitung abgewendet .

Weiterhin ergeben sich ausreichende Ein« und Austrittsquerschnitte sowie günstige Strömungsverhältnisse für die radialen Kühlvertief ungen, wobei im für die Kühlung der Brennrauaoberflache wichtigsten Bereich der Kühlvertiefungen» nämlich an deren Grund₈ die hier vorgesehene Kühlwasserführung (Wasser steigt von unten nach oben auf und fließt seitlich ab) dem Absetzen von Luft·» und Dastpf säcken am besten vorgebeugt wird.

Durch den Verzicht auf in die radialen Kühlvertiefungen einmündende weitere Kühlbohrungen entfällt die Bildung von rißgefährdeten Verschneidungskanten im Inneren des Bundes· Außerdem ist eine günstige Neigung der radialen Kühlvertiefungen in bezug auf die Zylinderachse bzw« in bezug auf die Mantelfläche des Bundes realisierbar^ so daß keine rißgefährdeten schneidenartigen Kanten am Hand der Kühlvertiefungen entstehen«

Dadurch, daß der das aus den Kühlvertiefungen abströmende Kühlwasser aufnehmende» den Bund radial umschließende» mit seinem Querschnitt eine gewisse Höhe beanspruchende Kanal weit unterhalb der Kühlvertiefung angeordnet ist₉ lassen sich die Kühlvertiefungen so nahe an die obere Stirnfläche des Bundes heran legen₉ wie es deren inten·» sive Kühlung erfordert.

Claims

Erfindungsanspruch

1· Wassergekühlte Zylinderlaufbuchse von Yerbrennungskraftmaschinen mit in einem im Brennraumbereich liegen-· den Bund über den Umfang verteilten, blind endenden, vorzugsweise als Bohrungen ausgeführten Kühlvertiefungen_? die jeweils durch eine eingebaute Leiteinrichtung in je einen zum Grund der-Kühlvertiefungen hin- bzw» von dort wieder zurückführenden Kanal unterteilt sind, gekennzeichnet dadurch, daß oberhalb der axialen Bundauflagefläche (3), zwischen dem Bund (2) der Zylinderlaufbuchse (1) und einem den Bund (2) radial umschließenden Kühlwasserring (4) zwei in bezug auf die Stirnfläche (5) übereinanderliegende, durch eine geschlossene Zwischenwand (6) voneinander getrennte Kühlwasserräume (7;⁸) angeordnet sind, die obere Begrenzung (9) des oberen Kühlwasserraumes (7) etwa in lohe der Mitte der öffnung (10) der radialen Kühlvertiefungen (11) im Bund (2) der Zylinderlaufbuchse (1) liegt und gleichzeitig nach oben mit einem Leitblech (24) einer die Kühlvertiefungen (11) in zwei übereinanderliegende, zum Grund der Kühlvertiefungen (11) hin- bzw« von dort wieder zurückführende Kanäle (13)17) unterteilenden Leiteinrichtung (12) abschließt, das aus einem die Zylinderlaufbuchse (1) unterhalb der axialen Bundauflagefläche (3) umschließenden Kühlwasserraum (14) dem oberen Kühlwasserraum (7) über einen oder mehrere Übertrittskanäle (15) im den Bund (2) umschließenden Kühlwasserring (4) zufließende Kühlwasser jeweils unmittelbar im unteren Bereich der öffnung (10) der Kühlvertiefungen (11) in deren zum Grund (16) hinführenden unteren Kanal (13) eintritt, die Kühlvertiefungen (11) nach entsprechender Umlenkung am Grund (16) über deren oberen Kanal (17) verläßt und über sich an die oberen Kanäle (17) anschließende, vorzugsweise als Bohrungen ausgebildete Kanäle (13) im Kühlwasserring (4) zum unteren Kühlwasserraum (8) gelangt und schließlich von hier aus über einen oder mehrere Übertrittskanäle (19) im Kühlwasserring (4) zum Zylinderkopf (20) fließt.

2· Zylinderlaufbuchse nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch» daß der den Bund (2) der Zylinderlaufbuchse (1) radial umschließende« mit zum unteren Kühlwasserraum (8) führenden Kanälen (18) versehene Kühlwasserring (4) als gesondertes Bauteil - getrennt vom Zylinderblock (21) - gefertigt ist«

3# Zylinderlaufbuchse nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch^ daß der den Bund (2) der Zylinderlaufbuchse (1) radial I umschließende, mit zum unteren Kühlwasserraum (3) führenden Kanälen (18) versehene Kühlwasser ing (4) in den Zylinderblock (21) integriert, d» h· mit diesem aus einem Stück gefertigt ist.

4· Zylinderlaufbuchse nach Punkt 1, 2 oder 3» gekenn» zeichnet dadurch, daß das Leitblech (24) der Leiteinrichtungen (12) jeweils mit einer in den als Sackbohrungen ausgeführten Kühlvertiefungen (11) festsitzenden Buchse (22' formschlüssig so verbunden ist, daß es bei eingebauter Leiteinrichtung (12) einzeln nicht demontierbar ist, wobei die Buchse (22) an ihren Stirnseiten (25?26) etwa in Höhe ihrer Achse (23) mit Schlitzen (27) versehen ist, die mit dem auf den Durchmesser der Kühlvertiefungen (11) abgestimmten, jedoch für die Anpassung an das sich im Längsschnitt der Buchse (22) unter Berücksichtigung deren Schlitze (27) ergebende Profil sowie für das Fügen von Buchse (22) und Leitblech (24) vor deren gemeinsamem Einbau in die Kühlvertiefungen (11) mit Ausnehmungen (28 ; 29) ausgeführten Leitblech (24) im · Eingriff sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnung