DE1936022C3

DE1936022C3 - Flüssigkeitsgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE1936022C3
Application number: DE1936022A
Authority: DE
Inventors: Otto Dr. 7060 Schorndorf Herschmann; Hans-Ulrich Howe; Hans-Juergen 5000 Koeln Klatte; Bernhard Medenus; Hermann Dipl.-Ing. 5038 Rodenkirchen Mettig
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1969-07-16
Filing date: 1969-07-16
Publication date: 1979-08-23
Also published as: FR2054948A5; GB1322372A; US3744462A; AT321034B; DE1936022A1

Description

Die Erfindung betrifft eine flüssigkeitsgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem bis in den Bereich des Fußes eines Zylinders reichenden Kurbelgehäuse, an das sich ein zwischen Zylinderkopf und Kurbelgehäuse eingespannter, bis über den Zylinderkopfboden erstreckender, den Zylinder umgebender und mit diesem einen Kühlflüssigkeitsraum bildender Mantel anschließt, in den eine einstückig ausgebildete Zylinder-Zylinderkopfeinheit eingesetzt is.t, deren Zylinder im Mantel axial in Richtung Kurbelwelle frei ausdehnbar ist, wobei vom Kühlflüssigkeitsraum aus im wesentlichen radial zur Zylinderachse angeordnete Kühlflüssigkeitsübertrittsöffnungen zu den Kühlflüssigkeitsräumen im Zylinderkopf führen, und wobei die Auflagefläche sowie die Zentrierung des Zylinderkopfes oberhalb des Zylinderkopfbcdens liegen.

Eine derartige Hubkolbenbrennkraftmaschine ist durch die US-PS 20 36 269 bekannt. Dabei bestehen die Kühlflüssigkeitsübertrittsöffnungen aus kleinen Bohrungen, die eine gute und gleichmäßige Umslrömiing des Zylinderkopfbodens nicht zulassen.

Ferner ist bei verwickelten Zylinderköpfen die Abstützung und die Entfernung der Gießkerne schwierig, auch können die Kühlmittelwege nur schlecht kontrolliert werden, so daß bei hoch belasteten

muß.

Es ist ferner eine Hubkolbenbrennkraftmaschine durch die US-PS 29 96 050 bekannt, bei der Zylinder und Zylinderkopf mehrere Teile bilden, die an den Fügestellen abgedichtet werden müssen.

Bei einer ölgekühlten Hubkolbenbrennkraftmaschine ist es bekannt (DE-PS 6 48 930), in den Mantel von der Kurbelgehäuseseite einen zylinderkopfseitig geschlossenen Zylinder bis zu einem Bund einzuschieben und mit einem von außen angesetzten Zylinderkopf zu verbinden.

Es ist ferner eine Hubkolbenbrennkraftmaschine bekannt (DE-PS 4 83 726), bei der ebenfalls ein zylinderkopfseitig geschlossener Zylinder mit dem Zylinderkopf verschraubt ist. Hierbei weist der Zylinderkopf Kühlräume ;;uf, die über Bohrungen im Zylinderboden mit einem den Zylinder umgebenden Kühlraum verbunden sind. Der letztgenannte Kühlraum wird durch die Außenwand des Zylinders und einen diesen umgebenden, an Stegen mit ihm verschweißten Wassermantel gebildet. Der Zylinderfuß weist einen Flansch auf, mit dem die Zylindereinheit am Kurbelgehäuse befestigt wird. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die durch die Verbrennung auftretenden Reaktionskräfte in axialer Richtung über die Zylinderwandungen geleitet werden, die dementsprechend starr und fest ausgebildet werden müssen.

Schließlich ist bekannt (DE-PS 7 01 345), Zylinderkopf, Zylinder und Mantel in einem Stück zu gießen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der Maschine nach der US-PS 20 36 269 eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei der die Zylinder-Zylinderkopfeinheit einfacher herzustellen und besonders im Bereich des Brennraumes besser gekühlt ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Hubkolbenbrennkraftmaschine der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Kühlflüssigkeitsübertrittsöffnungen durch eine sich über den ganzen Umfang der Zylinderkopfboden-Oberseite erstreckende Ausnehmung gebildet sind und daß diese Ausnehmung in einigen Bereichendes Umfangsdurch Innenvorsprünge, insbes. Verlängerungen der Zentrierung des Mantels überdeckt ist.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Übertrittsöffnungen erreicht man in vorteilhafter Weise eine gute Kernabstützung und eine leichte Entfernung des Kernsandes. Ferner werden hierdurch die thermisch hoch belasteten Zonen des Zylinders in der Höhe des Zylinderkopfbodens in strömungsgünstiger Weise auf breiter Front umströmt und besonders gut gekühlt. Die teilweise Überdeckung der Übertrittsöffnungen erlaubt trotzdem durch entsprechende Gestaltung des Mantels bzw. seiner Zentrierung eine die einfache Herstellung nicht beeinträchtigende Einflußnahme auf die Verteilung des Kühlmittels im Übertrittsbereich.

Zwecks weiterer Verbesserung der Kühlung und Erzielung einer gleichmäßigeren Temperaturverteilung im Zylinderkopf ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Ausnehmung bis zu einer Kühlflüssigkeitsbohrung nahe dem Düsenhalter so fortgesetzt ist. daß der Düsenhalter von der Kühlflüssigkeit umspült wird.

(irunosät/lidi ist es möglich, dabei die Zylinderkopfe mehrerer Zylinder-Zylinderkopfeinhciten zu einem Block /usummenzufassen. Es erscheint jedoch in bezug auf die bessere Fertigung der erfindungsgemäßen Übcrtrittsöffnungen vorteilhaft, daß gemäß einer

itiSCiiitiCn ΠΉΊ A\üSidnei1 gOi'cefiMüi wei'ueii wtriieiC'ii /MiSgeSiauüng ucr ei niiuuMg jeuci

einen von den Zylinderköpfen der übrigen Zylinder getrennt ausgeführten Zylinderkopf aufweist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Die Abb. 1 zeigt einen Teillängsschnitt durch eine einstückig ausgebildete Zylinder-Zy'inderkopfeinheit einer erfindungsgemäßen Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß der Schnittlinie 1-1 in A b b. 2.

Die A b b. 2 zeigt einen Querschnitt gemäß Jer Schnittlinie Ii-Il in A b b. 1.

Mit 1 ist das Kurbelgehäuse einer Hubkolbenbrennkraftmaschine bezeichnet, an das sich ein den Zylinder 7 umgebender Mantel 2 anschließt. Dieser besteht aus zwei Teilen 3 und 4, die quer zur Zylinderachse zusammengefügt sind. An der Trennfläche des Mantelteils 3 ist eine elastische Dichtung 5 vorgesehen, die die Trennstelle nach außen hin abdichtet.

In den Mantel 2 ist eine Zylinder-Zylinderkopfeinheit, bestehend aus einem zu einem Gußstück vereinigten Zylinderkopfe und Zylinder 7, eingesetzt. Der Zylinder 7 und der Mantel 2 bilden einen den Zylinder 7 umgebenden Kühlflüssigkeitsraum 8, der über Kühlflüssigkeitsübertrittsöffnungen 9 mit Kühlflüssigkeitsräumen 10 im Zylinderkopf 6 verbunden ist, über die die Kühlflüssigkeit abströmt. Der Kühlflüssigkeitsraum 8 ist an den Zentrierflächen zwischen dem Mantel 2 und der Zylinderkopf-Zylindereinheit mittels Ringdichtungen 11 und ^abgedichtet.

Der Mantel 2 reicht so weit über den Zylinderkopfboden 13 hinaus, daß zwischen dem Zylinderkopfboden 13 und der Ringdichtung 12 genügend Raum bleibt, um die Kühlflüssigkeitsübertrittsölfnungen 9 im wesentlichen radial anzuordnen. Dadurch erreicht man neben den fertigungstechnischen Vorteilen eine gute Umströmung des Zylinderkopfbodens 13, die noch dadurch verbessert wird, daß im Zylinderkopf 6 eine Leitwand 14 und eine Kühlflüssigkeitsbohrung 15 zwischen Kanälen 16 und 17 für den Gaswechsel und einem Düsenhalter 18 vorgesehen sind.

Um eine gezielte Kühlflüssigkeitsströmung am Zylinderkopfboden 13 zu erreichen, sind die Kühlflüssig-• keitsi'bertrittsöffnungen 9 nur an einem begrenzten Teil des Zylinderumfangs angeordnet. Dabei sind die radial zum Umfang hin offenen Kühlflüssigkeitsübertrittsöffnungen 9 in den Bereichen 19 des Zylinderumfangs durch die Zentrierung des Teils 4 des Mantels 2

ii. überdeckt. Durch eine geeignete Abstimmung der abgedeckten Teile der Kühlflüssigkeitsübertrittsöffnungen 9 mit den freien Teilen läßt sich eine möglichst gleiche Temperaturverteilung am Zylinderkopfboden 13 erzielen.

π Der Zylinder 7 kann so ausgebildet sein, daß seine Innenflächen unmittelbar die Laufflächen für den Kolben bilden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist jedoch in den Zylinder 7 eine trockene Zylinderlaufbuchse 20 eingesetzt.

:ii In der Zeichnung ist eine Zylinderkopf-Zylindereinheit einer mehrzylindrigen Hubkolbenbrennkraftmaschine dargestellt, bei der jeweils zwei benachbarte Zylinderköpfe mittels gemeinsamer Zuganker befestigt werden. Die Ausnehmungen am Zylinderkopf für den

j) Durchgang der Zuganker sind in A b b. 2 mit 21 bezeichnet. Durch die nicht näher dargestellten Zuganker wird der Mantel 2 zwischen dem Zylinderkopf 6 und dem Kurbelgehäuse 1 verspannt.

Die Vorteile, die mit der erfindungsgemäßen Ausge-

Id staltung der Zylinderkopf-Zylindereinheit verbunden sind, werden auch erreicht, wenn der Mantel 2 und das Kurbelgehäuse 1 einstückig ausgebildet ^irid. Das im Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 genannte Merkmal des zwischen Zylinderkopf und Kurbelgehäu-

;, se eingespannten Mantels soll daher die Einstückigkeit von Kurbelgehäuse und Mantel nicht ausschließen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

!. Flüssigkeitsgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem bis in den Bereich des Fußes eines Zylinders reichenden Kurbelgehäuse, an das sich ein zwischen Zylinderkopf und Kurbelgehäuse eingespannter, bis über den Zylinderkopfboden erstrekkender, den Zylinder umgebender und mit diesem einen Kühlflüssigkeitsraum bildender Mantel anschließt, in den eine einstückig ausgebildete Zylinder-Zylinderkopfeinheit eingesetzt ist, deren Zylinder im Mantel axial in Richtung Kurbelwelle frei ausdehnbar ist, wobei vom Kühlflüssigkeitsraum aus im wesentlichen radial zur Zylinderachse angeordnete Kühlflüssigkeitsübertrittsöffnunger. zu den Kühlflüssigkeitsräumen im Zylinderkopf führen, und wobei die Auflagefläche sowie die Zentrierung des Zylinderkopfes oberhalb des Zylinderkopfbodens liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeitsübertrittsöffnungen (9) durch eine sich über den ganzen Umfang der Zylinderkopfboden-Oberseite erstreckende Ausnehmung gebildet sind und daß diese Ausnehmung in einigen Bereichen (19) des Umfanges durch lnnenvorsprünge, insbes. Verlängerungen der Zentrierung des Mantels (2) überdeckt ist.
2. Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung bis zu einer Kühlflüssigkeitsbohrung (15) nahe dem Düsenhalter (18) so fortgesetzi ist, daß der Düsenhalter (18) von der Kühlflüssigkeit umspült wird.
3. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zylinder (7) einen von den Zylinderköpfen der übrigen Zylinder getrennt ausgeführten Zylinderkopf (6) aufweist.