DE2657890B2 - Brennkraftmaschine mit einem von Kühlwasser durchströmten Zylinderblock - Google Patents
Brennkraftmaschine mit einem von Kühlwasser durchströmten ZylinderblockInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem von Kühlwasser durchströmten Zylinderblock,
einem im Zylinderblock angeordneten, etwas aus diesem herausragenden, büchsenförmigen Zylindereinsatz,
dessen Wand in seinem oberen Bereich über den Umfang verteilte, mit dem Kühlwasserstrom im
Zylinderblock in Verbindung stehende Kühlkanäle aufweist, und mit einem mit dem Zylinderblock lösbar
verbundenen, auf dem Zylindereinsatz abgestützten Zylinderdeckel, der mit dem Kühlwasser, das die
Kühlkanäle des Zylindereinsatzes durchströmt, in Verbindung stehende Hohlräume aufweist.
Bei einer bekannten Brennkraftmaschine dieser Art ist um d<;n Zylindereinsatz im Bereich der Austritte
seiner Kühlkanäle ein flacher Ring herumgelegt, an den außen mehrere das Kühlwasser aus den Kühlkanälen
zum Zylinderdeckel führende Leitungen angeschlossen sind. Jeder dieser Leitungen sind also mehrere
Kühlkanalaustritte zugeordnet Mit dieser Gestaltung des Kühlwasserüberganges vom Zylindereinsatz zum
Zylinderdeckel war keine über den Umfang des Zylindereinsatzes gleichmäßige Kühlung zu erreichen,
was zu Undichtigkeiten zwischen dem Zylindereinsatz und dem Zylinderdeckel und damit zum Austreten von
Gas aus dem Brennraum des Zylinders führen konnte. Durch Vergrößern der Zahl der am Ring angeschlosse-
is neu Leitungen ließe sich zwar eine gleichmäßigere
Kühlung des oberen Bereiches des Zylindereinsatzes erzielen, jedoch steht dem der wesentliche Nachteil
gegenüber, daß der Arbeits- und Zeitaufwand recht beträchtlich ist, wenn der Zylinderdeckel demontiert
werden muß, da dann auch alle am Ring angeschlossenen Leitungen gelöst werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art so zu
verbessern, daß die Kühlung des Zylindereinsatzes im Bereich der Kühlkanäle gleichmäßiger wird und
gleichzeitig der Aufwand beim Dementieren des Zylinderdeckels verringert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das aus dem Zylinderblock herausragende Ende des
Zylindereinsatzes von zwei zur Achse des Zylindereinsatzes konzentrisch angeordneten, über mindestens eine
Drosselstelle miteinander verbundene Kammern umgeben ist, wobei die oberen Enden der im Zylindereinsatz
befindlichen Kühlkanäle in die innenliegende Kammer münden und die außenliegeride Kammer über eine
einzige Verbindungsleitung mit den Hohlräumen im Zylinderdeckel in Verbindung steht.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung zweier Kammern, die kühlwasserseitig übt. Drosselstellen
miteinander verbunden sind, wird auf einfache Weise erreicht, daß die Wasseraustrittsgeschwindigkeit aus
den Kühlkanälen vergleichmäßigt und damit über den Umfang des Zylindereinsatzes eine einheitliche Temperatur
erzielt wird.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß Wärmespannungen im oberen Bereich des Zylindereinsatzes wesentlich
verringert sind und somit auch die Rißgefahr vermindert ist. Ein weiterer erheblicher Vorteil besteht darin, daß
infolge der gleichmäßigen Kühlung die Kreisform an den Kolbenringen erhalten bleibt. Die im Kühlwasserstrom
nachgeschaltete zweite Kammer mit der einzigen Verbindungsleitung zum Zylinderdeckel vermindert den
Aufwand beim Demontieren des Zylinderdeckels sehr wesentlich. Durch nur eine Verbindungsleitung wird
überdies der Aufbau der Maschine vereinfacht und die Zugänglichkeit zu den einzelnen Konstruktionselementen
erleichtert.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die beiden Kammern in an sich bekannter Weise in einem
auf die äußere Umfangsfläche des Zylindereinsatzes dicht aufgesetzten ringförmigen Hohlkörper mit im
wesentlichen rechteckigem Querschnitt ausgebildet. Hierdurch sind die beiden Kammern in einem
einheitlichen, vom Zylindereinsatz lösbaren Bauteil enthalten, was die Fertigung und Ausbildung der
Kammern am Zylindereinsatz vereinfacht.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der ringförmige Hohlkörper eine
zwischen den beiden Kammern nach einem Vieleck verlaufende Trennwand auf, wobei zweckmäßig die
Trennwand im Bereich jeder Ecke des Vielecks verdickt ausgebildet ist und jede Verdickung ein durchgehendes
Loch aufweist, durch das sich eine den Zylinderdeckel mit dem Zylinderblock verbindende Schraube erstreckt
Durch diese Ausführungsform wird es trotz des Vorhandenseins der beiden Kammern möglich, die
Verbindungsschrajben zwischen Zylinderdeckel und
Zylinderblock platzsparend nahe am Umfang des Zylindereinsatzes anzuordnen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher
erläutert Es zeigt
F i g. 1 einen Axialschnitt durch den oberen Teil eines Zylinders und einen Teil des Zylinderdeckels,
Fig.2 einen Ausschnitt durch das obere Ende des
Zylindereinsatzes nach F i g. 1 mit den Kammern für das Kühlwasser in größerer Darstellung und
F i g. 3 einen Querschnitt durch den Zylinder entsprechend der LinieIII-IIIin Fig. 1.
Gemäß F i g. 1 ist im Zylinderblock 1 einer Üieselbrennkraftmaschine
z. B. der V-Art ein Zylinderunsatz 2 angeordnet in dem ein Kolben 3 auf- und abbeweglich
ist der an einer Pleuelstange 4 angelenkt ist. Der mit
seinem oberen Ende aus dem Zylinderblock 1 herausragende Zylindereinsatz 2 weist an diesem Ende
einen nach außen ragenden Flansch 5 auf, mit dem er auf dem Zylinderblock 1 ruht Zwischen dem Zylindei block
1 und dem Zylindereinsatz 2 ist ein ringförmiger, wasserdurchströmter Kühlraum 6 vorgesehen. Die
Wand des Zylinderblockes 1 ist an ihrem oberen Ende etwas eingezogen und liegt mit diesem eingezogenen
Abschnitt am Zylindereinsatz 2 dichtend an. Entsprechend ist auch das untere, nicht dargestellte Ende des
Zylinderblockes 1 etwas eingezogen und liegt dichtend am Zylindereinsatz 2 an.
Auf dem Zylindereinsatz 2 ruht der Zylinderdeckel 9, der über mehrere über den Umfang des Zylindereinsatzes
2 verteilte und im Zylinderblock 1 befestigte Schrauben 8 mit diesem lösbar verbunden ist. Der
Zylinderdeckel 9, der eine Brennstoffeinspritzdüse 10, nicht gezeichnete Ein- und Auslaßventile sowie ein
Anfahrventil 11 aufweist, enthält mehrere wasserdurchströmte Hohlräume 12, 13, die untereinander in nicht
näher dargestellter Weise in Verbindung stehen.
Im Bereich des Flansches 5 des Zylindereinsatzes 2
sowie des Wandabschnitts des Zylinderblockes 1 sind im Zylindereinsatz 2 über den Umfang gleichmäßig verteilt
48 geradlinig und steigend verlaufende Kühlkanäle 14 vorgesehen, die mit ihrem unteren Ende in den
ringförmigen Kühlraum 6 münden. Oberhalb des Flansches 5 ist der Zylindereinsatz 2 von einem
ringförmigen, zwei konzentrische, ineinanderliegende Kammern 16 und 17 enthaltenden Hohlkörper 15
dichtend umgeben, der auf dem Flansch 5 ruht (F i g. 2). In die innere, ringsum durchlaufende Kammer 16
münden die 48 Kanäle 14, indem diese an ihrem oberen Ende über je einen radialen Kühlkanal 14' bis zum
äußeren Umfang des Zylindereinsatzes 2 verlängert sind. Damit bildet die innere Kammer 16 einen
Sammelraum für das vom ringförmigen Kühlraum 6 her durch die Kühlkanäle 14, 14' strömende Kühlwasser.
Zwischen der inneren Kammer 16 und der äußeren Kammer 17 ist eine ringsum durchlaufende Trennwand
20 vorgesehen, die im Grundriß des Hohlkörpers 15 nach einem regelmäßigen Achteck verläuft (F i g, 3). An
jeder Ecke dieses Achtecks baucht sich die Trennwand 20 bis nahe an den Zylindereinsatz 2 aus, so daß die
Kammer 16 durch die so gebildeten Verdickungen der Trennwand in acht Abschnitte unterteilt ist, die im
Druckausgleich miteinander stehen. An jeder Ausbauchung der Trennwand 20 ist ein durchgehendes Loch 21
vorgesehen, durch das sich jeweils eine der oben erwähnten Schrauben 8 erstreckt Zwischen je zwei
Ausbauchungen ist in der Trennwand 20 eine Öffnung als Drosselstelle 22 vorgesehen, über die das Kühlwasser
aus dem zugehörigen Abschnitt der Kammer 16 in die äußere Kammer 17 übertritt Diese Kammer 17
weist auf der Oberseite des Hohlkörpers 15 eine einzige Austrittsöffnung 23 auf, an die in nicht näher
dargestellter Weise eine Verbindungsleitung 25 (F i g. 1) angeschlossen ist die die Kammci 17 mit den
Hohlräumen 12,13 im Zylinderdeckel 9 verbindet In der Verbindungsleitung 25 ist zweckmäßig ein Absperrorgan
vorgesehen.
Wie am besten aus F i g. 2 ersichtlich ist, strömt im Betrieb der Brennkraftmaschine das Kühlwasser aus dem Kühlraum 6 in die Kühlkanäle 14 des Zylindereinsatzes 2, wodurch dieser in seinem oberen, temperatur- und druckmäßig am stärksten beanspruchten Bereich intensiv gekühlt wird. Aus den Kanälen \4 gelangt das Kühlwasser über die radialen Kühlkanäle 14' in die innere Kammer 16, wobei die acht gleichmäßig über den Umfang der Trennwand 20 verteilten Drosselstellen 22 für eine untereinander gleichmäßige Austrittsgeschwindigkeit des Wassers aus den Kühlkanälen 14' sorgen.
Wie am besten aus F i g. 2 ersichtlich ist, strömt im Betrieb der Brennkraftmaschine das Kühlwasser aus dem Kühlraum 6 in die Kühlkanäle 14 des Zylindereinsatzes 2, wodurch dieser in seinem oberen, temperatur- und druckmäßig am stärksten beanspruchten Bereich intensiv gekühlt wird. Aus den Kanälen \4 gelangt das Kühlwasser über die radialen Kühlkanäle 14' in die innere Kammer 16, wobei die acht gleichmäßig über den Umfang der Trennwand 20 verteilten Drosselstellen 22 für eine untereinander gleichmäßige Austrittsgeschwindigkeit des Wassers aus den Kühlkanälen 14' sorgen.
Die Querschnitte der Drosselstellen 22 sind so bemessen, daß die Wassergeschwindigkeit im Quadrat
in den Drosselstellen mindestens iOmal größer ist als in
den Querschnitten der Kühlkanäle 14' und in den Querschnitten der engsten Stellen zwischen den
Verdickungen der Trennwand 20 und der äußeren Wand 18 des Hohlkörpers 15. Nach Passieren der
Drosselstellen 22 gelangt das Kühlwasser in die äußere Kammer 17, in der es zur Austrittsstelle 23 strömt und
über diese sowie die daran angeschlossene Verbindungsleitung
25 (F i g. I) den Hohlkörper 15 verläßt. Aus der Leitung 25 gelangt das Kühlwasser in die
Hohlräume 12 und 13 des Zylinderdeckel 9. Beim Demontieren des Zylinderdeckels ist lediglich der
Anschluß der Verbindungsleitung 25 zu lösen.
5u Abweichend vom beichriebenen Ausführungsbeispiel
ist es auch möglich, die Austrittsöffnung 23 in der äußeren Wand 18 des Hohlkörpers 15 anzuordnen.
Weiter Lt es möglich, daß sich die äußere Kammer 17
etwa nur über Dreiviertel des Umfangs des Hohlkörpers
v> 15 erstreckt, indem an den beiden Enden dieser
Kammer die Trennwand 20 mit der äußeren Wand 18 zusammengefügt wird. Die äußere Wand 18 verläuft
dann, abweichend von der in F i g. 3 gezeichneten Kreisform, in dem Abschnitt zwischen den beiden
Enden der Kammer 17 in geringerem Abstand zum Zylindereinsatz 2. Eine solche Gestaltung kann aus
Platzgründen notwendig sein.
Claims (6)
1. Brennkraftmaschine mit einem von Kühlwasser durchströmten Zylinderblock, einem im Zylinderblock
angeordneten, etwas aus diesem herausragenden, büchsenförmigen Zylindereinsatz, dessen Wand
in seinem oberen Bereich über den Umfang verteilte, mit dem Kühlwasserstrom im Zylinderblock in
Verbindung stehende Kühlkanäle aufweist, und mit einem mit dem Zylinderblock lösbar verbundenen,
auf dem Zylindereinsatz abgestützten Zylinderdekkel,
der mit dem Kühlwasser, das die Kühlkanäle des Zylindereinsatzes durchströmt, in Verbindung stehende
Hohlräume aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Zylinderblock (1)
herausragende Ende des Zylindereinsatzes (2) von zwei zur Achse des Zylindereinsatzes (2) konzentrisch
angeordneten, über mindestens eine Drosselstelle
(22) miteinander verbundenen Kammern (16, 17) umgeben 1st, wobei die oberen Enden der im
Zyündereinsatz (2) befindlichen Kühlkanäle (14) in
die innenliegende Kammer (16) münden und die außenliegende Kammer (17) über eine einzige
Verbindungsleitung (25) mit den Hohlräumen (12, 13) im Zylinderdeckel (9) in Verbindung steht.
2. Maschine nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kammern (16,17) in an sich
bekannter Weise in einem auf die äußere Umfangsfläche des Zylindereinsatzes (2) dicht aufgesetzten
ringförmigen Hohlkörper (15) mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt ausgebildet sind.
3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Hohlkörper (15) eine
zwischen den beiden Kammern (16. 17) nach einem Vieleck verlaufende, mit der D.osselstelle (22)
versehene Trennwand (20) aufweist
4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (20) im Bereich jeder
Ecke des Vielecks verdickt ausgebildet ist und jede Verdickung ein durchgehendes Loch (21) aufweist,
durch das sich eine den Zylinderdeckel (9) mit dem Zylinderblock (1) verbindende Schraube (8) erstreckt.
5. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der
Hohlkörper (15) in seiner dem Zylindereinsatz (2) zugewendeten Wand eine über den Umfang
durchlaufende öffnung aufweist, die auf der Höhe der Austritte der Kühlkanäle (14) liegt.
6. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung (25) ein
Absperrorgan vorgesehen ist.
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