DE1576744A1

DE1576744A1 - Cylinder cooling for liquid-cooled internal combustion engines

Info

Publication number: DE1576744A1
Application number: DE19671576744
Authority: DE
Inventors: Walter Zscherpe
Original assignee: SCHOENEBECK DIESELMOTOREN
Current assignee: SCHOENEBECK DIESELMOTOREN
Priority date: 1967-01-16
Filing date: 1967-01-16
Publication date: 1971-09-23

Description

Zylinderkühlung für flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine Zylinderkühlung für flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschinen, bei der das beispielsweise vom Wärmetauscher kommende Kühlmittel, in der Regel Wasser, durch eine Kühlmittelzuführungsleitung, die im Gehäuse eingegossen oder auch außen angebracht ist, den einzelnen Zylindern, die bei hiehrzylindermotoren vorzugsweise blockförmig in Reihe angeordnet sind, zugeführt wird.Cylinder cooling for liquid-cooled internal combustion engines The invention relates to cylinder cooling for liquid-cooled internal combustion engines the coolant coming from the heat exchanger, for example, usually water, by means of a coolant supply line, which is cast in the housing or on the outside is attached to the individual cylinders, which are preferred for Hiehrzylindermotoren are arranged in blocks in a row, is supplied.

Bekannt sind Ausführungen von flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschinen, bei denen das vom Wärmetauscher kommende Kühlmittel ungefähr in Höhe der unteren Zylinderbuchsenaufnahme in den Motor eintritt und hier unmittelbar auf die Zylinderbuchse trifft.Designs of liquid-cooled internal combustion engines are known, where the coolant coming from the heat exchanger is approximately at the level of the lower Cylinder liner holder enters the engine and here directly on the cylinder liner meets.

An dieser Stelle wird die Zylinderbuchse intensiv gekühlt, während die gegenüberliegende Seite und besonders aber der Bereich am oberen Totpunkt des Kolbens, der durch die im Inneren stattfindende Verbrennung besonders stark aufgeheizt wird, mit schon erwärmtem Kühlmittel beaufschlagt wird. Durch diese bekannte und allgemein übliche Anordnung der Kühlmittelzuführung treten während des Motorbetriebes erhebliche Temperaturdifferenzen in der Wand der Zylinderbuchse sowohl am-Umfang, als auch in axialer Richtung auf, die Einfluß auf die geometrische Form der Laufbuchse haben und als Hauptursache von Kolbenstörungen angesehen werden müssen, wobei neben dem Ausfall von Kolben und Zylinderbuchse unter Umständen noch weitere Motorenhauptbauteile zu Schaden kommen können.At this point, the cylinder liner is intensively cooled while the opposite side and especially the area at the top dead center of the Piston, which is heated particularly strongly by the combustion taking place inside already heated coolant is applied. Through this well-known and common arrangement of the coolant supply occur during engine operation significant temperature differences in the wall of the cylinder liner both on the circumference, as well as in the axial direction, which influence the geometric shape of the liner and must be viewed as the main cause of piston malfunction, being in addition to If the piston and cylinder liner fail, there may be other main engine components can be harmed.

Weiterhin kann durch die Zylinderbuchsenverformung, welche durch die Temperaturdifferenzen bedingt ist, der Reibungsverlust über den normalen Wert ansteigen, so daß der mechanische Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine ungünstiger wird. Es Ist Zweck der Erfindung, Motorenschäden infolge Kolbenfresser zu vermeiden.Furthermore, the cylinder liner deformation caused by the Temperature differences, the friction loss increases above the normal value, so that the mechanical efficiency of the internal combustion engine is less favorable. It The purpose of the invention is to prevent engine damage due to piston seizure.

Aufgabe der Erfindung ist es, durch konstruktive Maßnahmen zu erreichen, daß die Differenz der Zylinderwrandtemperaturen an verschiedenen Stellen der Zylinderbuchue sowohl am Umfang als auch in Richtung der Zylinderachse während des Motorenbetriebes möglichst klein ist.The object of the invention is to achieve by constructive measures, that the difference in the cylinder wall temperatures at different points in the cylinder liner both on the perimeter as well as in the direction of the cylinder axis during engine operation is as small as possible.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kühlmitteleintrittsöffnung vorzugsweise in der Höhe angeordnet ist, wo sich die Kolbenringpartie befindet, wenn der Kolben den oberen Totpunkt erreicht hat und außerdem zwischen der Kühlmitteleintrittsöffnung und der Zylinderbuchse ein Steg eingebracht ist, der in der Breite mindestens der Breite der Kü,hlmitteleintrittsöffnung entspricht oder die Zylinderbuchse vorzugsweise bis zu einem Viertel ihres Umfanges umschließt. Unbedeutend für die Erfindung ist es an sich, welchen Querschnitt der Steg aufweist, aber im Hinblick auf günstige Strömungsverhältnisse ist es zweckmäßig, den Steg vorzugsweise mit flachem, dreieckigem oder bogenförmigem Profil auszuführen. Der Steg kann außerdem über die gesamte gekühlte hänge der Zylinderbuchse eingebracht sein.According to the invention, this object is achieved in that the coolant inlet opening is preferably arranged at the level where the piston ring section is located, when the piston has reached top dead center and also between the coolant inlet opening and a web is introduced into the cylinder liner which is at least the width in width Width of the coolant inlet opening corresponds or the cylinder liner preferably encloses up to a quarter of its circumference. Is insignificant for the invention it per se what cross section the web has, but in terms of favorable For flow conditions, it is advisable to design the web preferably with a flat, triangular shape or curved profile. The bridge can also be cooled over the entire slope of the cylinder liner.

Durch diese erfindungsgemäße Anordnung der Kühlmitteleintrittsöffnung wird der obere Bereich der Zylinderbuchse, in dem durch den Motorbetrieb die höchsten Zylinderwandtemperaturen auftreten, besonders intensiv gekühlt, während der übrige Teil der Zylinderbuchse durch die sogenannte Thermosyphonkühlung rückgekühlt wird. Gleichzeitig verhindert der eingebrachte Steg, daß das zuströmende Kühlmittel unmittelbar auf die Zylinderbuchse prallt und dadurch nur einen verhältnismäßig eng begrenzten Bereich - den Auftreffbereich - besonders stark kühlt. Außerdem wird der durch das direkte Auftreffen des Kühlmittels auf die Zylinderwand auftretende sogenannte Lochfraß, der zur Zerstörung der Zylinderbuchse führt, vermieden.This inventive arrangement of the coolant inlet opening becomes the upper area of the cylinder liner, in which the highest due to the engine operation Cylinder wall temperatures occur particularly intensively cooled, while the rest Part of the cylinder liner is recooled by the so-called thermosiphon cooling. At the same time, the introduced web prevents the inflowing coolant directly hits the cylinder liner and therefore only a relatively narrow one Area - the impact area - particularly cools. In addition, the direct impact of the coolant on the cylinder wall so-called pitting corrosion, which leads to the destruction of the cylinder liner, avoided.

Zur noch besseren Angleichung des Temperaturniveaus und zur Absenkung des Temperaturspiegels, besonders in dem durch die im Inneren stattfindende Verbrennung stark aufgeheizten oberen Teil der Zylinderbuchse kann außerdem eine den gesamten Kühlmittelraum um die Zylinderbuchse oder nur einen bestimmten Teil, vorzugsweise auf der Kühlmitteleintrittsseite in einen oberen und einen unteren Kühlraum teilende, mit kalibrierten Kühlmitteldurchtrittsöffnungen versehene weitere Stauwand, senkrecht oder geneigt zur Zylinderachse eingebracht sein. Mit Hilfe dieser erfindungsgemäßen Zusatzanordnung einer Stauwand ist es möglich, die Wandtemperaturen der Zylinderbuchse in Richtung Zylinderachse in verhältnismäßig engen Grenzen einander anzupassen, indem der Übertritt des vom Wärmetauscher kommende Kühlmittel vom oberen Kühlraum in den unteren und der Übertritt des erwärmten vom unteren in den oberen infolge der Thermosyphonwirkung durch kalibrierte Kühlmittelaustauschöffnungen dosiert wird. Es ist also durch diese erfindungsgemäße Anordnung möglich, die Wärmeabfuhr von der Zylinderwand verhältnismäßig genau zu steuern und so die Kühlung den Erfordernissen der einzelnen Idotortypen optimal anzupassen. Außerdem ist es möglich, durch den gesteuerten Kühlmittelaustausch zwischen einem oberen und einem unteren Kühlraum das Temperaturniveau der gesamten Zylinderbuchse, dadurch, daß der obere durch die Verbrennung stärker erhitzte Zylinderbereich noch intensiver gekühlt wird, weiter abzusenken. Besonders vorteilhaft für die erfindungsgemäße Ausführung einer Zylinderkühlung ist die an sich bekannte Kühlmittelabführung über den Zylinderkopf.For an even better adjustment of the temperature level and to lower the temperature level, especially in the upper part of the cylinder liner, which is strongly heated by the internal combustion, the entire coolant space around the cylinder liner or only a certain part, preferably on the coolant inlet side, can be divided into an upper and lower part A further baffle dividing a lower cooling space, provided with calibrated coolant passage openings, can be inserted perpendicular or inclined to the cylinder axis. With the help of this additional arrangement of a retaining wall according to the invention, it is possible to adjust the wall temperatures of the cylinder liner in the direction of the cylinder axis within relatively narrow limits by the transfer of the coolant coming from the heat exchanger from the upper cooling space to the lower and the transfer of the heated from the lower to the upper as a result the thermosyphon effect is metered through calibrated coolant exchange openings. It is thus possible through this arrangement according to the invention to control the heat dissipation from the cylinder wall relatively precisely and thus to optimally adapt the cooling to the requirements of the individual Idotortypes. In addition, it is possible, through the controlled exchange of coolant between an upper and a lower cooling chamber, to further lower the temperature level of the entire cylinder liner, in that the upper cylinder area, which is more intensely heated by the combustion, is cooled even more intensively. The known per se coolant discharge via the cylinder head is particularly advantageous for the embodiment of cylinder cooling according to the invention.

Die Erfindung soll an Hand der nachstehenden Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 den Querschnitt durch einen Zylinderblock, Fig. 2 den Schnitt nach Fig. 1, Fig. 3 den (Querschnitt durch einen Zylinderblock mit zusätzlicher Stauwand. Durch die Kühlmitteleintrittsöffnung 1, die in Höhe der KolbenrinGpartie bei Stellung des Kolbens im oberen Totpunkt angeordnet ist, strömt das Kühlmittel zunächst auf den Steg 3, durch den es geteilt wird. (Fig. 1). Ein Teil des Kühlmittels trifft seitlich des Steges 3 auf die Wand der Zylinderbuchse 2, und ein anderer Teil wird zunächst vor dem Steg 3 nach unten abgelenkt und trifft unterhalb des Steges 3 auf die i'Jand der Zylinderbuchse 2. Diese genannten Teilströme bewirken eine intensive Kühlung der stärker erhitzten oberen Zylinderpartie. Die anderen Abschnitte der Zylinderbuchse 2 werden durch den vom Steg 3 in amialer Richtung abgel erikten und infolfe der Thermosyphonwirkung an ihr wieder aufsteigenden Kühlmittelstrom gel:Wilt. Dieser 1->.ühlm3.ttelfl.uß w9 rd <lui-eli die Abführung des Kühlmittels über den Zylinderkopf unterstützt.The invention is based on the following drawing, which shows an embodiment represents, are explained in more detail. They show: FIG. 1 the cross section through a Cylinder block, FIG. 2 the section according to FIG. 1, FIG. 3 the (cross section through a Cylinder block with additional storage wall. Through the coolant inlet opening 1, which are arranged at the level of the piston ring part when the piston is in top dead center is, the coolant first flows onto the web 3, through which it is divided. (Fig. 1). Part of the coolant meets the wall of the cylinder liner at the side of the web 3 2, and another part is first deflected downwards in front of the web 3 and hits below the web 3 on the i'Jand of the cylinder liner 2. These partial flows mentioned cause intensive cooling of the more heated upper cylinder section. the other sections of the cylinder liner 2 are supported by the web 3 in the amial direction The coolant flow rises again due to the thermosyphon effect gel: Wilt. This 1 ->. Ühlm3.ttelfl.uss w9 rd <lui-eli the discharge of the Coolant supported over the cylinder head.

Ist zusätzlich zur weiteren Verbesserung der Kühlwirkung eine Stauwand 9 eingebracht (Fig. 3), so prallt der vom Steg 3 in Richtung Zylinderachse abgelenkte Kühlmittelteilstrom auf die eingebrachte Stauwand 9 und teilt sich wiederum.In addition to further improving the cooling effect, it is a retaining wall 9 introduced (Fig. 3), the deflected from the web 3 in the direction of the cylinder axis rebounds Partial flow of coolant onto the baffle 9 introduced and divides in turn.

Ein Teil des Kühlmittels strömt unter dem Steg 3 hindurch, oder wenn bei schmalem Steg 3 keine Öffnung zwischen Steg 3 und Stauwand 9 vorhanden ist, seitlich um den Steg 3 herum an die Zylinderbuchse 2 und von dort teilweise durch die ebenfalls seitlich angebrachten kalibrierten Kühlmittelaustauschöffnungen 5, die beispielsweise auch gegenüber der Kühlmitteleintrittsöffnung 1 in die Stauwand 9 eingebracht sein können, in den unteren Kühlraum 6. Der andere Teil strömt durch die kalibrierten und entsprechend angeordneten Öffnungen 4 in den unteren Kühlraum 6. Infolge der Thermosyphonwirkung während des Kühlprozesses steigt das Kühlmittel an der Wand der Zylinderbuchse 2 durch die Kühlmittelaustauschöffnungen 8 wieder in den oberen Kühlraum 7 auf und wird zusammen mit dem im oberen Kühlraum 7 verbliebenen Kühlmittel durch Bohrungen 10 abgeführt.Part of the coolant flows under the web 3, or if with narrow web 3 there is no opening between web 3 and retaining wall 9, laterally around the web 3 to the cylinder liner 2 and from there partially through the calibrated coolant exchange openings 5 also attached to the side, which, for example, also opposite the coolant inlet opening 1 in the retaining wall 9 can be introduced into the lower cooling space 6. The other part flows through the calibrated and appropriately arranged openings 4 in the lower cooling space 6. As a result of the thermosiphon effect during the cooling process, the coolant rises on the wall of the cylinder liner 2 through the coolant exchange openings 8 again in the upper cooling space 7 and is together with the remaining in the upper cooling space 7 Coolant discharged through bores 10.

Claims

Patent claims: 11 1, cylinder cooling for liquid-cooled internal combustion engines, in which the cooling material coming from the heat exchanger, for example medium through a coolant supply line, which is housing is cast in or attached to the outside of the individual Cylinders, which in multi-cylinder engines are preferably block are arranged in a series, is fed, thereby characterized in that the coolant inlet opening (1) is is preferably placed at the height at which the piston ring part is when the piston is top dead center has reached, between coolant inlet opening (1) and Cylinder liner (2) a web (3) is introduced on the the incoming coolant rebounds and from which it bounces sideways and is deflected downwards and optionally also into the Coolant space around the cylinder liner a calibrated coolant retaining wall (9) having medium exchange openings (4; 5; 8) is introduced perpendicular or inclined to the cylinder axis. 2. cylinder cooling for internal combustion engines according to claim 1, characterized in that the web (3) in the direction of Cylinder axis between coolant inlet opening (1) and Cylinder liner (2) along the entire cooled length of the cylinder linder bushing is introduced. 3. Cylinder cooling for internal combustion engines according to claim 1 and 2, characterized in that the web (3) at least as wide as the coolant inlet opening (1) is or the cylinder preferably up to a quarter encloses its circumference. Cylinder cooling for internal combustion engines according to claim 1 to 3, characterized in that the web (3) in his : Zzierschniüt to achieve favorable flow conditions preferably a flat, triangle. LL_: es o; ler arch-shaped Has profile. ! j1 inderhühlung according to claim 1 bi- :; 4, dadurcrs kezin- kE: nnmarks that the traffic jam: -uid (9) over the @; estunbo LC-Izige itxid l: roite lasting or just t, i: i.lwE: ise, viobei preferred

the coolant space on the coolant inlet side is introduced into an upper cooling space (7) around a lower cooling space (6). 6. Cylinder cooling according to claim 1 to 5, characterized in that the coolant exchange openings (8) of the ätauwand (g) are designed as a continuous or only partially circumferential annular gap. 7. Cylinder cooling according to claim 1 to 6, characterized in that the web (3) with the thaw (9) is continuously, partially or not connected.