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DIESELBRENNKRAFTMASCHINE -Die Erfindung betrifft eine Dieselbrennkraftmaschine
mit einem Zylinderkopf, der auf der Stirnfläche einer Zylinderbüchse abgestützt
ist, eine Ausnehmung für den Kompressionsraum aufweist,nd der an seinem Umfang mit
einem Flansch versehen ist, der zur Aufnahme von Schraubenkräften dient, welche
die Anpresskraft des Zylinderkopfes gegen die Zylinderbüchse bilden.
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Die Trennung eines Zylinders einer Brennkraftmaschine' in eine Zylinderbüchse
und einen Zylinderkopf gestattet die Ausbildung der Zylinderbüchse aus einem Material
mit guten Laufeigenschaften und des Zylinderkopfes aus einem Material mit hoher
Festigkeit, wie z.BQ Stahl0 Dadurch, dass sich der ganze Kompressionsrauia im Zylinderkopf
befindet und der Kolben somit in seiner oberen Totpunktstellung in die Ausnehmung
eingetaucht ist, wird ein Schutz der Lauffläche der Zylinderbüchse vor den höchsten
Temperaturen erhalten
Die Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung
dieser vorgeschlagenen Ausführungsform in der Richtung einer radialen Abstützung
der Zylinderbüchse, welche zu einer Erhöhung ihrer Steifigkeit in radialer Richtung
führt und die Gefahr der Entstehung von Rissen von Zylinderbüchsen wesentlich vermindert.
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Die erfindungsgemässe Dieselbrennkraftmaschine, durch welche dieses
Ziel erreicht wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung mindestens den
ganzen, über dem oberen Totpunkt des Kolbens befindlichen Kompressionsraum aufnimmt,
derart, dass der Kolben in seinem oberen Totpunkt in die Ausnehmung eintaucht,und
dass sich die untere Begrenzung des Flansches höchstens im Bereich der Höhe der
oberen Begrenzung des im oberen Totpunkt stehenden Kolbens befindetso dass der Flansch
eine radiale Versteifung des oberen Endes der Zylinderbüchse bildet.
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Auf diese Weise ist es möglich, den Flansch möglichst nahe an die
obere Stirnfläche der Zylinderbüchse heranzuziehen Dadurch wird der Zylinderkopf
in radialer Richtung besonders starr ausgebildet und kann als Stütze für den oberen
Rand der ZylinderbUchse gegen radiale Belastungen dienen. Die Kraftübertragung kann
dabei vorzugsweise durch die Anpresskraft erfolgen, mit welcher der Zylinderkopf
gegen die Stirnfläche der Zylinderbüchse angepresst wird.
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Vorzugsweise kann sich dabei die Trennfläche zwischen
der
Zylinderbüchse und dem Zylinderkopf um ein kleines Mass über der Stellung des ersten
Kolbenringes bei im oberen Totpunkt stehendem Kolben befinden Durch diese Massnahme
wird es ermöglicht, die Zylinderbüchse nur so hoch wie unbedingt erforderlich, d.h.
bis an das Ende der Bewegung der Kolbenringe, auszubilden. Der darüber befindliche,
thermisch hoch belastete Bereich des Zylinderraumes-befindet sich im Zylinderkopf,
welcher, wie bereits erwähnt, aus einem Material mit höherer Festigkeit als das
Material der Zylinderbüchse ausgebildet werden kann. Dadurch wird eine weitere Erhöhung
der Widerstandsfähigkeit der Zylinderbüchse und der Zuverlässigkeit der Maschine
erzielt.
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Zur Erzielung optimaler Resultate kann dabei der Zylinderkopf aus
vollem Material hergestellt sein und Kühlbohrungen aufweisen, welche sich entlang
der inneren Fläche der Ausnehmung erstrecken und an einen Ringkanal angeschlossen
sind, der sich am unteren Ende des Zylinderkopfes befindet und durch einen Deckring
abgeschlossen ist, der Oeffnungen für die Zufuhr bzw. Ableitung von Kühlwasser aufweist,
wobei sich der Deckring bis zum unteren Rand des Zylinderkopfes erstreckt und sich
unmittelbar an den Deckring der Flansch anschliesst.
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Durch eine derartige Ausbildung wird ein Zylinderkopf mit hoher Festigkeit
erhalten, welcher zur optimalen Abstützung der Zylinderbüchse geeignet ist.
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Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten
Ausführungsbeispieles erläutert.
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In der Beschreibung bedeutet, wie üblich, "oben" näher zum Brennraum
, "unten" näher zur Kurbelwelle.
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Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Zylinderkopf 1 einer
grossen Dieselbrennkraftmaschine, z.B. einer Schiffsmaschine, welcher über eine
Zylinderkopfdichtung 2 auf einer Zylinderbüchse3 abgestützt ist, in welcher ein
Kolben 4 mit Kolbenringen 5 geführt ist. Zur Verbindung des Zylinderkopfes 1 und
der Zylinderbüchse 3 mit einem Maschinengehäuse 6 sind Schrauben 7 vorgesehen, die
am oberen Ende ein Gewinde aufweisen, auf welchem Muttern 8 aufgeschraubt sind.
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Die Muttern 8 stützen sich gegen eine obere Fläche eines den Zylinderkopf
1 umschliessenden Flansches 10, der Bohrungen 11 aufweist, durch welche die Schrauben
7 durchgeführt sind.
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Wie noch aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist das obere Ende der
Zylinderbüchse 3 mit in bekannter Weise in Umfangsrichtung schräg angeordneten Kühlbohrungen
12 versehen, die gemeinsam an einen Sammelkanal 13 angeschlossen sind, welcher durch
einen Deckring 14 abgeschlossen ist. Der Deckring 14 ist mit mindestens einer Ausgangsbohrung
15 für Kühlwasser versehen, an welche sich eine Verbindungsleitung 16 anschliesst.
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Der Zylinderkopf 1 ist in bekannter Weise ,ist einer zentralen Bohrung
17 für ein Einspritzventil versehen, in welcher sich oben ein Einsatz 18 befindet.
Der Einsatz ist
von einem Kühlraum 20 für Kühlwasser umgeben. In
den Kühlraum 20 münden Kühlbohrungen 21, deren andere Enden mit einem Umfangskanal
22 am unteren Rand des Zylinderkopfes 1 in Verbindung stehen. Der Umfangskanal 22
ist durch einen Deckring 23 abgeschlossen, welcher in gleicher Weise wie der Deckring
14 mindestens eine Oeffnung 24 aufweist, an welche die Verbindungsleitung 16 angeschlossen
ist. In der Regel weisen die Deckringe 14 und 23 eine Mehrzahl von am Umfang verteiiten
Oeffnungen 15, 24 auf, wobei jeweils eine Oeffnung 15 mit einer Oeffnung 24 durch
eine Leitung 16 verbunden ist.
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Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist der Flansch 10 so tief hinuntergezogen,
wie es konstruktivmöglich ist. Die untere Begrenzung des Flansches 10, welche in
diesem Fall durch eine ebene Fläche 25 gebildet wird, befindet sich um ein Mass
A unter der oberen Begrenzung, d.h. dem Kolbenboden 26sdes im oberen Totpunkt stehenden
Kolbens. Andererseits befindet sich die Trennfläche 27 zwischen der Zylinderbüchse
und dem Zylinderkopf, d.h. die Fläche, an welcher die Lauffläche 28 der Zylinderbüchse
3 endet, um ein Mass B über der Stellung des ersten Kolbenringes 5 bei im oberen
Totpunkt stehendem Kolben 4.
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Bei der dargestellten Ausbildung der Zylinderbüchse und des Kolbens
beschränkt sich die aus einem Material mit guten Laufeigenschaften, jedoch niedrigerer
Festigkeit herzustellende Büchse nur auf das unbedingt notwendige Mass0 Die Entfernung
B kann zu diesem Zweck so klein wie möglich gemacht
werden, wobei
nur gewährleistet sein muss, dass der oberste Kolbenring 5 nicht die Lauffläche
28 der Zylinderbüchse 3 verlässt. Der Kompressionsraum 29 des Zylinders, d.h. der
über dem Kolben 4 im oberen Totpunkt verbleibende Raum befindet sich vollständig
im Zylinderkopf 1, der aus einem Material mit hoher Festigkeit hergestellt sein
kann und durch die Bohrungen 21 besonders intensiv gekühlt ist. Bei einer Expansionsbewegung
des Kolbens 4 in der Zeichnung nach unten erfolgt noch eine teilweise Entspannung
und somit auch Temperatursenkung der Brenngase, bevor die Lauffläche 28 der Zylinderbüchse
3 dem vollen Temperatureinfluss ausgesetzt wird. Der möglichst tief hinuntergezogene
Flansch 10 erhöht dabei wesentlich die Steifigkeit des Zylinderkopfes in radialer
Richtung. Diese kommt der Zylinderbuchse 3 zugute, deren oberer Rand durch den Zylinderkopf
festgehalten und dadurch abgestützt wird.
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Die Abstützung erfolgt durch die bedeutenden, an dieser Stelle unter
dem Einfluss der Schrauben 7 auftretenden Reibungskräfte.