DE2149400B1

DE2149400B1 - Thermally and mechanically stressed wall element for delimiting a combustion chamber in an internal combustion engine

Info

Publication number: DE2149400B1
Application number: DE19712149400D
Authority: DE
Inventors: Hoppe Viggo Henning; Joergen Meier
Original assignee: Burmeister & Wain's Motor- Og Maskinfabrik Af 1971 AS; Burmeister and Wains Motorog Maskinfabrik AS
Current assignee: MAN B&W Diesel AS
Priority date: 1971-10-04
Filing date: 1971-10-04
Publication date: 1973-04-05
Also published as: DE2149400C2

Description

Gleichzeitig muß dieses Wandelement über seine ganze Dicke die mechanischen Kräfte aufnehmen, die durch den Gasdruck erzeugt werden. Durch die Einarbeitung der Nuten in dieses Wandelement wird die mechanische Belastbarkeit des Kolbenbodens erheblich verringert, so daß dieser von vornherein entsprechend dicker ausgebildet werden muß. Da auch der der Brennkammer abgewandte Bereich des Wandelementes erheblichen thermischen Beanspruchungen unterliegt, wirken sich die Wärmespannungen bei dieser bekannten Anordnung im vollen Umfang und über die gesamten Abmessungen des Wandelementes nachteilig aus, und zwar trotz der Einarbeitung der Nuten, da die durch die Nuten unterteilten Bereiche der Wand mit den an die gekühlte Rückseite des Wandelementes angrenzenden Bereiche starr verbunden sind. Es besteht daher im vollen Umfange die Gefahr, daß Spannungsrisse auftreten, die dann eine rasche Zerstörung des Kolbens zur Folge haben. Von diesen bekannten Nachteilen geht eine andere bekannte Konstruktion eines Kolbens für eine Brennkraftmaschine aus (vgl. deutsche Patentschrift 334924). Bei dieser Konstruktion soll dadurch Abhilfe geschaffen werden, daß man das an die Brennkammer angrenzende Wandelement mittels Tragrippen und Zwischenböden zusätzlich abstützt, so daß das Wandelement selbst relativ schwach ausgebildet werden kann, und daß man zusätzlich die besonders stark thermisch beanspruchten Bereiche durch von der die Brennkammer begrenzenden Fläche ausgehenden und tief eingearbeiteten schmalen Nuten trennt, welche in entsprechenden Stützrippen verlaufen. Auch hier wird zwar eine freie Ausdehnungsmöglichkeit des zentralen Teils des Kolbenbodens gegenüber den Randbereichen ermöglicht, jedoch wird auch bei dieser bekannten Ausbildung derjenige Teil der Wärmespannungen, der auf den Temperaturunterschied zwischen der warmen und der kalten Seite des Wandelementes beruht, durch die tief eingearbeiteten Nuten nicht beeinflußt, insbesondere nicht verringert. Vielmehr bleiben die unmittelbar an die Brennkammer angrenzenden Wandbereiche starr mit den an die Kühlseite angrenzenden Bereichen verbunden und dienen zur Übertragung der Kräfte.At the same time, this wall element must be mechanical over its entire thickness Absorb forces that are generated by the gas pressure. Through training the grooves in this wall element increase the mechanical strength of the piston crown considerably reduced, so that it is made thicker from the outset must become. Since the area of the wall element facing away from the combustion chamber is also considerable is subject to thermal stresses, the thermal stresses have an effect on this known arrangement in the full scope and over the entire dimensions of the wall element disadvantageous, in spite of the incorporation of the grooves, since the grooves subdivided areas of the wall with those on the cooled back of the wall element adjoining areas are rigidly connected. There is therefore the full extent of the There is a risk that stress cracks will occur, which will result in rapid destruction of the piston to the Have consequence. Of these known disadvantages there is another known construction of a piston for an internal combustion engine (cf. German Patent 334924). This construction is intended to remedy the situation, that one adjoins the combustion chamber wall element by means of supporting ribs and intermediate floors additionally supported, so that the wall element itself are relatively weak can, and that you also have the particularly high thermal stress areas by extending and deeply incorporated into the area delimiting the combustion chamber separates narrow grooves, which run in corresponding support ribs. Here too is a free expansion possibility of the central part of the piston head compared to the edge areas, but is also in this known training that part of the thermal stresses which is due to the temperature difference between the warm and the cold side of the wall element is based on the deeply worked Grooves not affected, in particular not reduced. Rather, they remain immediate Wall areas adjoining the combustion chamber are rigid with those adjoining the cooling side Connected areas and serve to transfer forces.

Demgegenüber sieht die Erfindung vor, daß die von der der Brennkammer zugekehrten Fläche ausgehenden schmalen Einschnitte jeweils in dem an die Brennkammer unmittelbar angrenzenden, massiven Wandbereich vorgesehen sind und die Mehrzahl der Einschnitte jeweils zwischen zwei benachbarten Kühlmittelkanälen angeordnet sind. Damit gelingt es, den gesamten thermisch beanspruchten Bereich des Wandelementes durch die Einschnitte von thermischen Druckspannungen zu entlasten, ohne nennenswert die mechanische Belastbarkeit des Wandelementes selbst zu beeinträchtigen. Dies wird dadurch möglich, daß einerseits die Einschnitte nur eine geringe Tiefe aufzuweisen brauchen und daß andererseits der von Einschnitten freie und damit relativ dicke Bereich des Wandelementes von thermischen Spannungen fast vollständig freigehalten wird. So hat es sich überraschend gezeigt, daß die Gesamtbelastbarkeit des Wandelementes auch in mechanischer Hinsicht trotz der augenscheinlichen Schwächung durch die Nuten gegenüber einem nicht mit Nuten versehenen Wandelement gleicher Art mindestens gleich, in den meisten Fällen sogar größer ist, und zwar auf Grund der kombinierten Wirkung der neuen Maßnahme. Bei der neuen Ausbildung lassen sich die thermisch hochbeanspruchten Bereiche so ausbilden, daß sie sich völlig frei ausdehnen können, und zwar über die volle Höhe des thermisch beanspruchten Bereiches. Durch die Einarbeitung der Kühlmittelkanäle wird gewährleistet, daß die Dicke des thermisch beanspruchten Bereiches relativ gering ist und auch die Tiefe der Nuten nur entsprechend klein zu sein braucht. Der restliche Teil der Dicke des Wandelementes steht dagegen voll zur Aufnahme der mechanischen Belastungen und Biegebeanspruchungen zur Verfügung. Erst auf Grund der neuen Ausbildung kann gewährleistet werden, daß das Auftreten von Spannungsrissen und dergleichen Ermüdungserscheinungen ausgeschaltet wird. Vorteilhafterweise wird die Anordnung so getroffen, daß die Tiefe der Einschnitte von der die Brennkammer begrenzenden Fläche aus gesehen wenigstens gleich dem kleinsten Abstand dieser Fläche von den Kühlmittelkanälen ist. Hierdurch wird im verstärkten Maße verhindert, daß sich Wärmespannungen in den mechanisch belastbaren Bereich hinter den Kühlmittelkanälen auswirken können. In contrast, the invention provides that the of the combustion chamber facing surface outgoing narrow incisions in each case in the to the combustion chamber directly adjacent, massive wall area are provided and the majority of the incisions are each arranged between two adjacent coolant channels are. This makes it possible to cover the entire thermally stressed area of the wall element relieving thermal compressive stresses through the incisions without significant to impair the mechanical strength of the wall element itself. this is possible because, on the one hand, the incisions have only a small depth need and that on the other hand the free of incisions and thus relatively thick The area of the wall element is kept almost completely free of thermal stresses will. It has surprisingly been shown that the total load capacity of the wall element also from a mechanical point of view despite the apparent weakening by the grooves at least equal to a wall element of the same type that is not provided with grooves, in most cases is even greater, due to the combined effect the new measure. With the new training, they can be subjected to high thermal loads Form areas in such a way that they can expand freely, over and above the full height of the thermally stressed area. By incorporating the Coolant channels ensure that the thickness of the thermally stressed area is relatively small and the depth of the grooves only needs to be correspondingly small. The remaining part of the thickness of the wall element, however, is fully available to accommodate the mechanical loads and bending loads are available. Only on the ground the new training can ensure that the occurrence of stress cracks and the like is eliminated. Advantageously, will the arrangement is made so that the depth of the incisions from the the combustion chamber Bounding area seen from at least the same the smallest distance of this area from the coolant channels. This prevents to a greater extent that thermal stresses in the mechanically resilient area behind the coolant channels can affect.

Die Einschnitte, die in an sich bekannter Weise senkrecht zu der die Brennkammer begrenzenden Fläche verlaufen können, werden zweckmäßigerweise in zwei im wesentlichen senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen orientiert, wobei der thermisch beanspruchte Teil des Wandelementes in blockartige Bereiche aufgeteilt wird. The incisions, which are perpendicular to the in a known manner the area delimiting the combustion chamber can expediently be in oriented in two directions substantially perpendicular to one another, wherein the thermally stressed part of the wall element is divided into block-like areas will.

Es ist an sich bei Kolben für Brennkraftmaschinen bekannt, nutenförmige Einschnitte geringer Tiefe in zwei im wesentlichen senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen zu orientieren (vgl. deutsche Patentschrift 826 994). Da in diesem bekannten Fall jedoch die blockartigen Bereiche des Wandelementes fest mit Bereichen des Wandelementes verbunden bleiben, die keine Einschnitte aufweisen und die im vollen Umfange der thermischen Beanspruchung unterliegen, läßt sich in diesem bekannten Falle mit der kreuzartigen Orientierung der Einschnitte die Gefahr der Rißbildung nicht nennenswert verringern. It is known per se for pistons for internal combustion engines, groove-shaped Incisions of shallow depth in two substantially perpendicular to each other Orientate directions (see German patent specification 826 994). As in this well-known However, if the block-like areas of the wall element are fixed to areas of the wall element remain connected that have no incisions and that are fully subject to thermal stress, can in this known case with the cross-like orientation of the incisions the risk of cracking is negligible to decrease.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to the drawing.

Es zeigt F i g. 1 einen halben Axialschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zylinderdeckels mit einem Teil der zugehörigen Zylinderlaufbuchse, F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen demjenigen nach Fig. 1 entsprechenden Axialschnitt durch eine zweite Ausführungsform entlang der Linie III-III in F i g. 4, Fig.4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3, Fig.5 einen Ausschnitt der in Fig.3 mit V bezeichneten Zone in größerer Darstellung, wobei der Schnitt im übrigen entlang der Linie V-V in F i g. 6 gelegt ist, F i g. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig.5und F i g. 7 eine Schrägansicht eines ebenen Zylinderdeckels von unten, der auf gleiche Weise wie der in den F i g. 3 bis 6 gezeigten geschlitzt ist. It shows F i g. 1 a half axial section through a first embodiment a cylinder cover according to the invention with part of the associated cylinder liner, F i g. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1, FIG. 3 shows one that 1 along corresponding axial section through a second embodiment the line III-III in F i g. 4, FIG. 4 shows a section along the line IV-IV in FIG. 3, FIG. 5 shows a detail of the zone denoted by V in FIG. 3 in a larger representation, the section otherwise along the line V-V in FIG. 6 is placed, FIG. 6 shows a section along the line VI-VI in FIG. 5 and FIG. 7 is an oblique view a flat cylinder cover from below, which is in the same way as that in the F i G. 3 to 6 shown is slotted.

Die F i g. 1 und 2 zeigen einen Zylinderdeckel 1 für einen Dieselmotor, z. B. einen Motor mit Längsspülung und mit einem Auslaßventil in der Mitte jedes Zylinderdeckels. Der Zylinderdeckel 1 ist aus einem äußeren Wandelement 2, das eine zentrale Bohrung3 für die Aufnahme des Ventils aufweist, und einem inneren Wandelement 4 zusammengesetzt, welches der Brennkammer des Zylinders zugekehrt ist. Die beiden Teile des Zylinderdeckels 1 sind durch eine umlaufende Schweißnaht5, die sich entlang der Außenseite des Wandelements 4 außerhalb des Zylinders befindet, miteinander verbunden. The F i g. 1 and 2 show a cylinder cover 1 for a diesel engine, z. B. an engine with longitudinal scavenging and with an exhaust valve in the middle of each Cylinder cover. The cylinder cover 1 is made of an outer wall element 2, the one has central bore 3 for receiving the valve, and an inner wall element 4 composed, which faces the combustion chamber of the cylinder. The two Parts of the cylinder cover 1 are through a circumferential weld 5, which runs along the outside of the wall element 4 is located outside the cylinder, with each other tied together.

Fig. 1 zeigt ferner den oberen Teil einer Zylinderlaufbuchse 6 und einen Zwischenring7, in welchen Kühlmittelkanäle 8 vorgesehen sind.Fig. 1 also shows the upper part of a cylinder liner 6 and an intermediate ring 7 in which coolant channels 8 are provided.

Die beiden Wandelemente2 und 4 liegen nach F i g. 1 von der Schweißnaht 5 aus gesehen über einen Teil ihrer radialen Ausdehnung in Richtung nach innen unmittelbar aufeinander auf, während zwischen den übrigen Teilen ihrer einander zugekehrten Flächen ein schmaler Spalt 9 besteht. Der Zylinderdeckel 1 ist mit Hilfe einer Anzahl nicht gezeigter Bolzen, die durch Bohrungen 10 im Wandelement 2 gehen, gegen den Zwischenring 7 gespannt. The two wall elements 2 and 4 are shown in FIG. 1 from the weld 5 viewed over part of its radial extent in the inward direction directly on each other, while between the remaining parts of their facing each other A narrow gap 9 consists of surfaces. Of the Cylinder cover 1 is with Using a number of bolts, not shown, through holes 10 in the wall element 2 go, stretched against the intermediate ring 7.

Im Wandelement 4 ist eine relativ große Anzahl radial verlaufender Kühlmittelkanäle 11 ausgeführt, die von der Peripherie des Wandelements 4 ausgehen und an ihren inneren, verhältnismäßig dicht an der radial innersten Fläche des Wandelements 4 liegenden Enden geschlossen sind. Ein Rohr 12 ragt in jeden Kühlmittelkanal 11 hinein und mündet ein Stück vom Boden des Kühlmittelkanals entfernt. Sämtliche Rohre 12 sind durch die Wand eines ringförmigen Gehäuses 13 geführt, welches das Wandelement 4 umgibt und zusammen mit diesem einen ringförmigen Sammelkanal 14 bildet. Um das Gehäuse 13 herum liegt ein weiteres, ringförmiges Gehäuse 15, das zusammen mit dem Gehäuse 13 einen ringförmigen Sammelkanal 16 begrenzt, der mit den Rohren 12 in Verbindung steht. Wie in F i g. 1 angedeutet, ist das Gehäuse 13 mit Hilfe einer Anzahl Bolzen flüssigkeitsdicht an der Unterseite des Wandelements 2 befestigt und gegen das Wandelement 4 mit Hilfe eines O-Ringes 17 abgedichtet. Das Gehäuse 15 ist teils an die Unterseite des Wandelements 2, teils an das Gehäuse 13 angeschraubt. Im Zusammenhang mit sämtlichen Bolzenverbindungen können zwischen die miteinander verschraubten Teile Dichtungen eingelegt sein. In the wall element 4 there is a relatively large number of radially extending ones Running coolant channels 11, which extend from the periphery of the wall element 4 and on their inner, relatively close to the radially innermost surface of the wall element 4 lying ends are closed. A tube 12 protrudes into each coolant channel 11 in and opens a little way from the bottom of the coolant channel. All pipes 12 are passed through the wall of an annular housing 13, which is the wall element 4 surrounds and together with this forms an annular collecting channel 14. To that Housing 13 is around another, annular housing 15, which together with the Housing 13 delimits an annular collecting channel 16 which is connected to the tubes 12 in Connection. As in Fig. 1 indicated, the housing 13 with the help of a Number of bolts attached to the underside of the wall element 2 in a liquid-tight manner and sealed against the wall element 4 with the aid of an O-ring 17. The housing 15 is partly screwed to the underside of the wall element 2 and partly to the housing 13. In connection with all bolt connections between the one another Bolted parts seals must be inserted.

An den Sammelkanal 16 sind ein oder mehrere Zuflußrohre 18 für Kühlmittel angeschlossen, und eine oder mehrere Querbohrungen 19 im Wandelement 2 münden im Sammelkanal 14. Hierdurch kann das Kühlmittel durch sämtliche Kühlmittelkanäle 11 im Wandelement 4 zirkulieren, indem sich das Kühlmittel vom Zuflußrohr 18 durch den Sammelkanal 16 auf die Rohre 12 verteilt und aus den einzelnen radialen Kühlmittelkanälen 11 wieder im Sammelkanal 14 gesammelt wird und von dort aus durch die Querbohrung oder die Querbohrungen 19 abfließt. One or more inlet pipes 18 for coolant are attached to the collecting channel 16 connected, and one or more transverse bores 19 in the wall element 2 open into Collecting channel 14. As a result, the coolant can flow through all of the coolant channels 11 circulate in the wall element 4 by the coolant from the supply pipe 18 through the collecting channel 16 distributed over the tubes 12 and from the individual radial coolant channels 11 is collected again in the collecting channel 14 and from there through the transverse bore or the transverse bores 19 drains.

Es ist einleuchtend, daß die Strömungsrichtung des Kühlmittels auch umgekehrt sein könnte.It is evident that the direction of flow of the coolant should also be could be reversed.

Zwischen den aufeinanderfolgenden radialen Kühlmittelkanälen 11 ist das Wandelement 4 mit ebenfalls radial verlaufenden Einschnitten 20 versehen, die sich in axialer Richtung durch die gesamte Dicke des Wandelements 4 erstrecken, während sie in radialer Richtung von der der Zylinderachse am nächsten liegenden Fläche des Wandelements 4 ausgehen und unmittelbar vor der erwähnten Auflagefläche zwischen den Wandelementen 2 und 4 enden, d. h., daß die Einschnitte 20 ungefähr die gleiche radiale Ausdehnung haben wie der Spalt 9. Wie bereits erwähnt, können der Spalt 9 und die Einschnitte 20 mit einem leicht zusammendrückbaren Isolationsmaterial, beispielsweise Asbestgewebe, ausgefüllt sein, welches die durch Eindringen heißer Gase aus der Brennkammer in die Spalte bewirkte Temperatursteigerung im Inneren des Zylinderdeckels 1 beschränkt. Between the successive radial coolant channels 11 is the wall element 4 is also provided with radially extending incisions 20 which extend in the axial direction through the entire thickness of the wall element 4, while in the radial direction they are closest to the cylinder axis Area of the wall element 4 go out and immediately in front of the mentioned support surface end between the wall elements 2 and 4, d. That is, the cuts 20 are approximately have the same radial extent as the gap 9. As already mentioned, can the gap 9 and the incisions 20 with an easily compressible insulation material, for example asbestos fabric, which is hotter due to penetration Gases from the combustion chamber into the column caused temperature increase inside of the cylinder cover 1 limited.

Das Herausfallen des Isolationsmaterials aus den Spalten kann durch das erwähnte vorübergehende Schließen der freien Kanten der Spalte verhindert werden, oder es besteht die Alternative, das Isolationsmaterial auf die Oberflächen der Spalte9 und Einschnitte 20 aufzukleben oder aufzuvulkanisieren.The falling out of the insulation material from the gaps can through the mentioned temporary closing of the free edges of the column can be prevented, or there is the alternative, the insulation material on the surfaces of the Glue or vulcanize column 9 and incisions 20.

Die Kühlmittelkanäle 11 im Wandelement 4 sichern, daß der größte Teil des Temperaturgefälles zwischen der Brennkammer des Zylinders und der Oberseite des Zylinderdeckels 1 in der relativ niedri- gen Zone zwischen der die Brennkammer begrenzenden Fläche 21 des Zylinderdeckels 1 und den Kühlmittelkanälen 11 auftritt, während die Temperatur im außerhalb der Kühlmittelkanäle 11 befindlichen Teil des Zylinderdeckels 1 auf einem annähernd konstanten Wert gehalten werden kann. Die durch Temperaturunterschiede hervorgebrachten Wärmespannungen im Zylinderdeckel 1 können daher bei der gezeigten Ausführungsform nur im Wandelement 4 wesentliche Werte annehmen, und wegen des Aufschlitzens dieses Wandelements 4 in radialer Richtung durch die Einschnitte 20 treten solche Wärmespannungen nur in radialer Richtung, nicht aber in tangentialer und axialer Richtung auf, da sich die einzelnen, zwischen den Einschnitten 20 befindlichen Abschnitte des Wandelements 4 in den beiden genannten Richtungen im wesentlichen frei ausdehnen und zusammenziehen können. Durch Berechnungen läßt sich nachweisen, daß sich die thermischen Spannungen, verglichen mit einer Konstruktion ohne die Einschnitte 20, hierdurch um etwa 300wo reduzieren lassen. The coolant channels 11 in the wall element 4 ensure that the largest Part of the temperature gradient between the combustion chamber of the cylinder and the top of the cylinder cover 1 in the relatively low gen zone between the the combustion chamber limiting surface 21 of the cylinder cover 1 and the coolant channels 11 occurs, while the temperature in the outside of the coolant channels 11 part of the Cylinder cover 1 can be kept at an approximately constant value. the Thermal stresses in the cylinder cover caused by temperature differences 1 can therefore be essential only in the wall element 4 in the embodiment shown Assume values, and because of the slitting of this wall element 4 in the radial direction through the incisions 20 such thermal stresses occur only in the radial direction, but not in the tangential and axial direction, since the individual, between the incisions 20 located sections of the wall element 4 in the two mentioned Directions can expand and contract essentially freely. By calculations it can be demonstrated that the thermal stresses, compared with a Construction without the incisions 20, thereby reducing it by about 300W.

Eine weitere Reduktion der Wärmespannungen kann durch Aufschlitzen des inneren Teils des Dekkels in sowohl radialer als auch tangentialer Richtung erreicht werden, so wie es aus den F i g. 3 bis 6 hervorgeht. A further reduction in thermal stress can be achieved by slitting of the inner part of the lid in both radial and tangential directions can be achieved, as shown in FIGS. 3 to 6 can be seen.

Die Fig.3 bis 6 veranschaulichen ein aus einem Stück hergestelltes Wandelement 31, das teils in der gesamten radialen Ausdehnung seiner die Brennkammer begrenzenden Fläche 21 mit von dieser Fläche 21 ausgehenden radialen Einschnitten 32, teils mit tangentialen bzw. umlaufenden Einschnitten 33 versehen ist, die mit der Zylinderlaufbuchse 6 koaxial sind und eine Tiefe aufweisen, die der Tiefe der Einschnitte 32 entspricht. Wie am besten aus F i g. 6 ersichtlich ist, werden durch die Einschnitte 32 und 33 blockartige Bereiche 34 gebildet, die oben mit dem Hauptteil des Wandelements 31 zusammenhängen, sich jedoch im übrigen bei Temperaturschwankungen ungehindert ausdehnen und zusammenziehen können. Figures 3 to 6 illustrate a one-piece Wall element 31, which is partly in the entire radial extent of its the combustion chamber delimiting surface 21 with radial incisions extending from this surface 21 32, is partially provided with tangential or circumferential incisions 33 with of the cylinder liner 6 are coaxial and have a depth equal to the depth of the Incisions 32 corresponds. As best seen in Fig. 6 can be seen through the incisions 32 and 33 formed block-like areas 34, the top with the main part of the wall element 31 related, but otherwise with temperature fluctuations expand and contract freely.

Zur Kühlung des Wandelements 31 ist von dessen nach außen gekehrter Oberfläche her eine Anzahl Kühlmittelkanäle 35 vorgesehen, die sich jeweils in einen der Bereiche 34 hinunter erstrecken, und zwar hauptsächlich in der Mitte derselben. Im oberen Ende jedes Kühlmittelkanals 35 ist mit Hilfe eines Füllringes 37 ein Rohr 36 flüssigkeitsdicht befestigt, und das Rohr 36 endet, wie ersichtlich ist, ein Stück über dem Boden des zugehörigen Kühlmittelkanals 35. Sämtliche Rohre 36 stehen an ihren nach außen gekehrten Enden miteinander in Verbindung, und zwar durch einen ringförmigen Deckel 38, der an der Außenseite des Wandelements 31 flüssigkeitsdicht befestigt und mit einer nicht gezeichneten Zuflußleitung für Kühlmittel versehen ist. In order to cool the wall element 31, it is turned towards the outside Surface ago a number of coolant channels 35 are provided, each in a of areas 34 extend down, mainly in the middle thereof. In the upper end of each coolant channel 35 is a tube with the aid of a filler ring 37 36 fastened in a liquid-tight manner, and the tube 36 ends, as can be seen, a Piece above the bottom of the associated coolant channel 35. All tubes 36 are standing at their outwardly facing ends in connection with each other, namely by a annular cover 38, which is liquid-tight on the outside of the wall element 31 attached and provided with an inflow line, not shown, for coolant is.

Durch das Wandelement 31 hindurch ist parallel mit der äußeren Stirnfläche desselben eine Anzahl Kühlmittelkanäle 39 gebohrt, die von einem ringförmigen Sammelkanal 40 auf der äußeren Zylinderfläche des Wandelements 31 ausgehen. Jeder Kühlmittelkanal 39 verbindet hierdurch den Sammelkanal 40 mit den Kühlmittelkanälen 35, die sich in eine radial fluchtende Reihe von blockartigen Bereichen 34 zwischen zwei radialen Einschnitten 32 hinuntererstrecken. Der Sammelkanal 40 ist auf seiner Außenseite durch einen aufgeschweißten Ring 41 verschlossen, und das Kühlmittel verläßt den Sammelkanal 40 durch eine oder mehrere Bohrungen 42, von denen eine in Verbindung mit einem Kühlmittelkanal 39 dargestellt ist, jedoch ebensogut direkt vom Sammelkanal 40 ausgehen könnte. Through the wall element 31 is parallel with the outer end face the same a number of coolant channels 39 drilled by an annular collecting channel 40 go out on the outer cylindrical surface of the wall element 31. Every coolant channel 39 thereby connects the collecting channel 40 with the coolant channels 35, which into a radially aligned row of block-like areas 34 between two radial ones Extend incisions 32 down. The collecting channel 40 is on its outside closed by a welded-on ring 41, and the coolant leaves the collecting channel 40 through one or more bores 42, one of which is shown in connection with a coolant channel 39, but just as directly could emanate from the collecting channel 40.

Das Kühlmittel, das durch die Rohre 36 und die zugehörigen Kühlmittelkanäle 35 fließt, bewirkt eine intensive Kühlung der der Fläche 21 am nächsten liegenden Zone des Wandelements 31, weshalb Wärmespannungen - genau wie beim erstbeschriebenen Ausführungsbeispiel - nur in derjenigen Zone auftreten, die bis zu den Böden der Kühlmittelkanäle 35 oder ein wenig weiter reicht. Die in dieser Zone des Wandelements 31 vorgesehenen Einschnitte 32 und 33 reduzieren theoretisch die Wärmespannungen bis auf Null, obwohl sie tatsächlich doch nicht ganz verschwinden, was sich unter anderem durch die nicht ganz regelmäßige Materialverteilung um die Kühlmittelkanäle 35, 39 herum und durch ein Temperaturgefälle im Material zwischen den Einschnitten 32, 33 und den Kühlmittelkanälen 35, 39 erklären läßt. The coolant flowing through the tubes 36 and the associated coolant channels 35 flows, causes an intensive cooling of the surface 21 closest Zone of the wall element 31, which is why thermal stresses - exactly as in the case of the first described Embodiment - only occur in the zone that extends to the bottoms of the Coolant channels 35 or a little further. Those in this zone of the wall element 31 provided cuts 32 and 33 theoretically reduce the thermal stresses down to zero, although they actually do not completely disappear what is underneath other by not very regular material distribution around the coolant channels 35, 39 and through a temperature gradient in the material between the incisions 32, 33 and the coolant channels 35, 39 can be explained.

Fig.7, in welcher Kühlmittelkanäle der tÇbersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet sind, dient der Veranschaulichung des Verlaufs der radialen und der umlaufenden Einschnitte. Fig. 7, in which coolant channels for the sake of clarity are not shown, serves to illustrate the course of the radial and the circumferential incisions.

Obwohl die Erfindung voranstehend in Verbindung mit Zylinderdeckeln erläutert ist, ist es einleuchtend, daß ihre grundlegende Idee auch bei der Konstruktion von Kolben und Zylinderwänden oder Zylinderlaufbuchsen zur Anwendung kommen kann, welche analog mit den Zylinderdeckeln durch die wechselnden Gasdrücke in der Brennkammer bedingten, sowohl thermischen als auch mechanischen Beanspruchungen unterliegen. Although the invention above in connection with cylinder covers As explained, it is evident that their basic idea also applies in the construction of pistons and cylinder walls or cylinder liners can be used, which are analogous to the cylinder lids due to the changing gas pressures in the combustion chamber conditional, thermal as well as mechanical loads.

Claims

Claims: 1. Thermally and mechanically stressed wall element for delimiting a combustion chamber in an internal combustion engine, in particular a piston crown, Cylinder cover and cylinder wall, in which in one of the combustion chambers directly facing, massive part of the wall element coolant channels are incorporated, d u r ch characterized in that the wall element (2, 4 or 31) with known per se, of the the surface (21) facing the combustion chamber, narrow incisions (20 or 32, 33) is provided that all incisions in a known manner each in the massive wall area immediately adjacent to the combustion chamber and that at least the majority of the incisions are each between two adjacent ones Coolant channels (11 and 35) are arranged.

2. Wall element according to claim 1, characterized in that the depth of the incisions seen from the surface (21) delimiting the combustion chamber at least is equal to the smallest distance of this area from the coolant channels.

3. Wall element according to claim 1 or 2, characterized in that which, in a manner known per se, is perpendicular to the surface bounding the combustion chamber (21) extending incisions in two substantially perpendicular to each other Directions are oriented and the thermally stressed part of the wall element divide into block-like areas (34).

The invention relates to a thermally and mechanically stressed Wall element for delimiting a combustion chamber in an internal combustion engine, in particular Piston head, cylinder cover and cylinder wall, with which in one of the combustion chambers directly facing, massive part of the wall element coolant channels are incorporated.

It is known in the construction of marine two-stroke diesel engines, thermally and mechanically stressed wall elements through coolant channels, which in a direct massive wall part adjoining the combustion chamber are incorporated into two parts to subdivide. The massive one that has the coolant channels on the combustion chamber the immediately adjacent part is the one that is essentially only thermally stressed is because in this almost all the temperature drop between the temperature in the Combustion chamber and the mean temperature of the wall element occurs. The one from the combustion chamber The remote part of the wall element, on the other hand, remains exposed to thermal loads almost completely free, since it is only subject to a uniform temperature, the is approximately equal to the mean temperature of the wall element. This part of the wall element takes over the mechanical loads (cf.

MTZ Motortechnische Zeitschrift, Volume 31, No. il, 1970, p. 457 to 460).

In such a wall element, the dimensions can be perpendicular to Boundary surface of the combustion chamber can be chosen to be relatively small, since the of the thermal stresses caused by the heat dissipation from the combustion chamber in the area between the area delimiting the combustion chamber and the coolant channels limited zone focus.

It is the object of the present invention, a thermal and mechanical to further develop the claimed wall element of the type specified in the introduction, that the compressive stresses caused by the remaining thermal stresses within the wall element to a very limited area of the thickness of the wall element can be concentrated, whereby they can be influenced in this area with optimal effect should be and a significant reduction in thermal stress can be achieved target.

This object is achieved according to the invention in that the wall element with known narrow ones starting from the surface facing the combustion chamber Incisions is provided that all incisions in a known manner provided in the massive wall area immediately adjacent to the combustion chamber and that at least the majority of the incisions are each between two adjacent ones Coolant channels are arranged.

It has long been known that tearing the face of a Piston weakened by machining grooves in the face of the piston can be, since the grooves a free expansion of the parts delimited by the grooves enable the piston. Because with wide grooves the heat from the combustion chamber is easy can penetrate through the grooves into the wall element delimiting the piston crown, one endeavored to make the grooves extremely narrow, so that the direct Penetration of heat into the grooves remains difficult (see German patent specification 282326). This is a hollow piston of an internal combustion engine, which can optionally be cooled on its back. So that carries the whole Thickness of the wall element forming the piston crown to dissipate the heat from the the area delimiting the combustion chamber to the cooled rear surface of the wall element at. This wall element is therefore thermally stressed over its entire thickness or height.