DE1206655B

DE1206655B - Device for the prevention of pitting on the cooling chamber walls in fluid-cooled piston internal combustion engines

Info

Publication number: DE1206655B
Application number: DED31686A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Josef Reisacher
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1959-10-16
Filing date: 1959-10-16
Publication date: 1965-12-09

Description

Einrichtung zur Verhinderung der Anfressungen an den Kühlraumwandungen bei flüssigkeitsgekühlten Kolbenbrennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verhinderung der Anfressungen an den Kühlraumwandungen bei flüssigkeitsgekühlten Kolbenbrennkraftmaschinen, wobei in den Kühlmittelräumen durch einen geschlossenen Hohlraum entstehende, stoßdämpfende, in Form biegsamer Matten ausgebildete Körper eingebracht sind, welche eine große Anzahl in ihrem Inneren etwa gleichmäßig verteilter, voneinander und von außen getrennter Gaseinschlüsse aufweisen.Device to prevent corrugation on the cold room walls in liquid-cooled piston internal combustion engines The invention relates to a Device to prevent pitting on the cold room walls in the case of liquid-cooled ones Piston internal combustion engines, being in the coolant spaces through a closed Void created, shock-absorbing body in the form of flexible mats are introduced, which have a large number of approximately evenly distributed in their interior, have gas inclusions separated from one another and from the outside.

An flüssigkeitsgekühlten Kolbenbrennkraftmaschinen treten an den vom Kühlmittel benetzten, schwingenden Wandflächen starke Anfressungserscheinungen auf. Für die Verhinderung der Anfressungserscheinungen hat sich in letzter Zeit die Ansicht durchgesetzt, daß diese auf die Implosion von Dampfblasen (Kavitation) zurückgeführt werden können. Es ist bekannt, daß beim Zusammensturz von Dampfblasen in Flüssigkeiten im Kein zusammengestürzter Dampfblasen Drücke bis 'zu 1000 ata und Temperaturen bis zu 27001 C entstehen. Es ist weiter nachgewiesen, daß mit den hohen Drücken und Temperaturen auch beträchtliche elektrische Ladungen und Dissoziationserscheinungen der Flüssigkeiten verbunden sind. Somit ist durch die Dampfblasenimplosion, wenn sie an festen Wänden erfolgt, sowohl ein chemischer als auch ein elektrolytischer und ein mechanisch-thermischer Angriff des Wandmaterials erklärbar.In liquid-cooled reciprocating internal combustion engines, the vibrating wall surfaces wetted by the coolant show severe scuffing phenomena. In order to prevent seizure phenomena, the view has recently become established that these can be traced back to the implosion of vapor bubbles (cavitation). It is known that when vapor bubbles collapse in liquids in the absence of collapsed vapor bubbles, pressures of up to 1000 ata and temperatures of up to 27001 C arise. It has also been proven that the high pressures and temperatures are also associated with considerable electrical charges and dissociation phenomena in the liquids. Thus, when it occurs on solid walls, the vapor bubble implosion can explain both a chemical, an electrolytic and a mechanical-thermal attack on the wall material.

Es ist bisher kein Werkstoff bekanntgeworden, welcher auf die Dauer gegen Kavitation beständig ist. Durch die Verwendung geänderter Werkstoffe, chemischer Kühlmittelzusätze usw. können bei starker Kavitation zwar die Standzeiten der Motoren verlängert, nicht aber die Anfressungserscheinungen an sich verhindert werden. Dies könnte nur dann der Fall sein, wenn die Implosion von Dampfblasen im Kühlraum überhaupt oder zumindest an den festen Wänden des Kühlraumes verhindert wird.So far, no material has become known which can be used in the long term is resistant to cavitation. By using modified materials, chemical ones Coolant additives etc. can reduce the service life of the engines in the event of strong cavitation prolonged, but not preventing the seizure symptoms per se. this could only be the case if the implosion of vapor bubbles in the refrigerator compartment at all or at least on the solid walls of the cold room is prevented.

Im Kühlraum von Motoren entstehen Dampfblasen infolge örtlicher Volumenvergrößerungen des Kühlraumes, welche so rasch erfolgen, daß sie durch nachströmende Flüssigkeitsmassen nicht ohne Unterschreitung des Dampfdruckes der Flüssigkeit, also ohne Dampfblasenbildung, aufgefüllt werden können (unterkühlte Dampfblasen). Weiterhin entstehen Dampfblasen durch örtlich sehr starken Wärmefluß (überhitzte Dampfblasen). Unterkühlte Dampfblasen implodieren von selbst. überhitzte Dampfblasen implodieren nur, wenn sie durch Druckschwingungen angeregt werden.In the cooling chamber of engines, vapor bubbles arise as a result of local volume increases of the cooling chamber, which take place so quickly that they are replaced by inflowing masses of liquid not without falling below the vapor pressure of the liquid, i.e. without vapor bubble formation, can be filled (supercooled vapor bubbles). Furthermore, vapor bubbles develop by locally very strong heat flow (overheated vapor bubbles). Supercooled vapor bubbles implode by themselves. Superheated vapor bubbles only implode when they are caused by pressure oscillations be stimulated.

Im Kühlraum von Motoren sind durch die auftretenden Relativschwingungen der Wände, z. B. der Zylinderlaufbüchse zum umgebenden Motorgehäuse bzw. der Vorkammer zum umgebenden Zylinderkopf, sowohl die Voraussetzungen für das Entstehen von unterkühlten Dampfblasen als auch jene für das Zusammenstürzen von überhitzten Dampfblasen gegeben, wenn in Wirbelgebieten der Kühlmittelströmungen das Kühlmittel an heißen Wänden sehr lange verweilt. Es ist bekannt, im Kühlmittelraum Körper mit stoßdämpfenden Eigenschaften vorzusehen. Dabei wurden Platten vorgesehen, welche durch ihre Oberflächenform die auftretenden Gasblasen festhalten und mit diesen zusammen stoßdämpfend wirken. Weiterhin ist es bekannt, diese Platten aus elastischem Stoff herzustellen, die zur Erzielung eines möglichst großen Luftpolsters Hohlräume bilden können. Der Nachteil all dieser Anordnungen liegt in ihrer schweren Herstellbarkeit und vor allem darin, daß man sie nur sehr schwer in die Kühlmittelräume einbringen und dort befestigen kann, da diese meist eine recht verwickelte Gestalt haben.The relative vibrations that occur in the engine cooling chamber the walls, e.g. B. the cylinder liner to the surrounding engine housing or the prechamber to the surrounding cylinder head, both the conditions for the emergence of undercooled Steam bubbles as well as those for the collapse of overheated steam bubbles are given, when in vortex areas of the coolant flows the coolant on hot walls lingers for a very long time. It is known to have shock-absorbing bodies in the coolant space Properties to be provided. Plates were provided, which by their surface shape Hold on to the gas bubbles that occur and act together with them in a shock-absorbing manner. It is also known to produce these panels made of elastic material, which can form cavities to achieve the largest possible air cushion. The disadvantage of all these arrangements lies in their difficult manufacturability and, above all, in that it is very difficult to bring them into the coolant spaces and fix them there can, as these usually have a very complex shape.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die durch Hohlräume entstehenden stoßdämpfenden Körper der eingangs und vorstehend geschilderten Art derart zu verbessern, daß sie in ihrer Wirkung einer idealen Verteilung von freiem Gas im Kühlraum entsprechen und daß sie vor allem sich in wirtschaftlicher Weise in die Kühlmittelräume einbringen lassen.The object of the invention is to remove the cavities caused to improve shock-absorbing body of the type described above and above in such a way that that they correspond in their effect to an ideal distribution of free gas in the refrigerator and, above all, that they bring themselves into the coolant spaces in an economical manner permit.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt bei den eingangs erwähnten Einrichtungen dadurch, daß als stoßdämpfende Matte eine auf die Kühlraumwandungen in an sich bekannter Weise aufgespritzte Masse vorgesehen ist, die eine begrenzte innere Blähfähigkeit aufweist und anschließend selbsttätig aushärtbar ist.The problem is solved by the facilities mentioned at the beginning in that a shock-absorbing mat on the cold room walls is known per se Way sprayed mass is provided, which has a limited internal expandability has and is then automatically hardenable.

Es ist zwar das Aufspritzen elastischer Überzüge auf Kühlraumwandungen bereits bekanntgeworden, jedoch gibt diese bekannte Anordnung keine Lehre über eine bestimmte Aufblähung der aufgespritzten Masse und vor allem aber nicht über die selbsttätige Aushärtung. Gerade dadurch wird aber die besonders leichte Herstellbarkeit und Einbringung der bestimmten Art stoßdämpfender Körper erst erreicht.It is the spraying of elastic coatings on the walls of the cold room already become known however, there is no such known arrangement Teaching about a certain inflation of the sprayed mass and above all but not about the automatic hardening. But it is precisely because of this that it becomes particularly light The manufacturability and incorporation of the specific type of shock-absorbing body has only been achieved.

Wie die Erfindung ausgeführt sein kann, zeigt die Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel an Hand eines Längsschnittes durch einen Zylinder und eine Vorkammer.How the invention can be carried out, shows the drawing in one Embodiment based on a longitudinal section through a cylinder and an antechamber.

An der Motorgehäusewand 1 und Zylinderkopfwand 2 sind als stoßdämpfende Körper Moosgununimatten 3 und 4 angeordnet. Die zu kühlende Zylinderlaufbüchse 5 und Vorkammer 6 liegen über Ab- dichtungen 7 bis 10 an der Motorgehäusewand 1 bzw. an der Zylinderkopfwand 2 an. Die zwischen Zylinderkopfwand 2 und Vorkammer 6 sowie zwischen Zylinderlaufbüchse 5 und Motorgehäusewand 1 liegenden Kühlmittelräume 11 und 12 werden vom Kühlmittel durchströmt. Durch die Moosgummimatten 3 und 4 wird die Bildung von unterkühlten und die Implosion von überhitzten Dampfblasen infolge der Schwingung der Zylinderlaufbüchse 5 gegen die Motorgehäusewand 1 und der Vorkammer 6 gegen die Zylinderkopfwand 2 verhindert. Die Moosgummimatten 3, 4 werden dadurch gewonnen, daß auf die die Kühlmittelfäume 11, 12 bildenden Innenwandungen von Motorgehäuse und Zylinderkopf eine Lösung eines elastischen Stoffes, in diesem Fall Gummi, aufgespritzt wird, die ein begrenzt wirksames Blähmittel enthält, welches selbsttätig aushärtet. Beim Härtevorgang entsteht dann eine Moosgummimatte an allen gewünschten Stellen der Kühlmittelräume 11, 12. Moosgunimats 3 and 4 are arranged as shock-absorbing bodies on the engine housing wall 1 and cylinder head wall 2. Which are to be cooled cylinder liner 5 and preignition chamber 6 via exhaust seals 7 to 10 on the motor housing wall 1 and to the cylinder head wall 2 at. The coolant spaces 11 and 12 lying between the cylinder head wall 2 and antechamber 6 and between the cylinder liner 5 and the engine housing wall 1 are flowed through by the coolant. The foam rubber mats 3 and 4 prevent the formation of supercooled and the implosion of overheated vapor bubbles due to the vibration of the cylinder liner 5 against the engine housing wall 1 and the prechamber 6 against the cylinder head wall 2. The foam rubber mats 3, 4 are obtained by spraying a solution of an elastic material, in this case rubber, which contains a limited blowing agent which hardens automatically , onto the inner walls of the engine housing and cylinder head forming the coolant spaces 11, 12. During the hardening process, a foam rubber mat is then created at all desired points in the coolant spaces 11, 12.

Claims

Claim: Device for preventing pitting on the cooling chamber walls in liquid-cooled reciprocating internal combustion engines, with shock-absorbing bodies formed in the form of flexible mats being introduced into the coolant chambers through a closed cavity, a large number of which are approximately evenly distributed inside, from one another and from the outside have separate gas inclusions, characterized in that a mass is provided as a shock-absorbing mat which is sprayed onto the cooling chamber wall in a manner known per se, which has a limited internal expandability and is then automatically hardenable. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1051 568; British Patent No. 769 254.