DE2657890C3

DE2657890C3 - Brennkraftmaschine mit einem von Kühlwasser durchströmten Zylinderblock

Info

Publication number: DE2657890C3
Application number: DE2657890A
Authority: DE
Inventors: Arnold Dipl.-Masch.-Techn. Winterthur Schumacher (Schweiz)
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1976-12-15
Filing date: 1976-12-21
Publication date: 1980-01-03
Also published as: NL7713398A; DK143911C; US4172435A; CH615980A5; NO145284C; NO145284B; FI58003B; FI773742A; DK143911B; IT1090144B; DE2657890A1; FR2374509A1; NO774293L; JPS5376243A; FI58003C; DK543977A; SE7713654L; GB1597584A; DE2657890B2

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 den 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

ίο 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. DuiCh Vergrößern der Zahl der am Ring angeschlossenen 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 aiie 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 Demontieren des Zylinderdeckels verringert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das aus dem Zylinderblock herausragende Ende des

jo Zylindereinsatzes von zwei zur Achse des Zylindereinsatzes kon/entrisch angeordneten, über mindestens eine Drosselstelle miteinander verbundene Kammern umgeben ist, wobei die oberen Enden der im Zylindereinsatz befindlichen Kühlkanäle in die innenliegende Kammer

J5 münden und die außenliegende Kammer über eine einzige Verbindungsleitung mit den Hohlräumen im Zylinderdeckel in Verbindung steht

Durch die erfindungsgemäß'; Am. rinung zweier Kammern, die kühlwasserseitig über Drosselstellen miteinander verbunden sind, wird ajf einfache Weise erreicht. dal> die Wasseraustrittsgeschwindigkeit aus den Kühlkanälen vergleichmäßigt und damit über den Umfang des Zylindereinsatzes eine einheitliche Temperatur erzielt wird.

4Ί 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

V) den Kolbenringen erhalten bleibt. Die im KühlwasserstroTi nachgeschaltete /weite Kammer mit der einzigen Verbindungsleitung /um Zylinderdeckel vermindert den Aufwand beim Demontieren des Zylinderdeckels sehr wesentlich. Durch nur eine Verbindungsleitung wird

^r>5 überdies der Aufbau der Maschine vereinfacht und die Zugänglichkeit zu den ein/einen Konstruktionselemcnten erleichtert.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die beiden Kümmern 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 AusfUhrungsform 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 Verbindungsschrauben 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,

F i g. 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 Linie III-IIIinFig. 1.

Gemäß Fig. 1 ist im Zylinderblock 1 einer Dieselbrennkraftmaschine z. B. der V-Art ein Zylindereinsatz 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 ! ruht. Zwischen dem Zylinderblock I 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 tO, nicht gezeichnete Ein- und Auslaßventile sowie ein Anfahrventil 1! 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, /wci konzentrische, ineinanderliegende Kammern Ib 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 Sarnmelraum für das vom ringförmigen Kühlraum 6 her durch die Kühlkanäle 14, 14' strömende Kühlwasser.

Zwischen d^r inneren Kammer 16 und der äußeren Kammer 17 ist eine nngsum durchlaufende Trennwand 20 vorgesehen, die im Grundriß des Hohlkörpers 15 nach einem regelmäßigen Achteck verläuft (Fig. 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 Austrittsöffming 23 auf, an die in nicht näher dargestellter Weise eine Verbindungs¹. -ang 25 (F i g. 1)

2ü angeschlossen isi, die die Kammer '·' mit den Hohlräumen 12,13 im Zylinderdeckel 9 verbindet. In der Verbindungsleitung 25 ist zweckmäßig ein Absperrorgan vorgesehen.
Wie ar besten aus Fig. 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, te.nperatur- und druckmäßig am stärksten beanspruchten Bereich intensiv gekühlt wird. Aus den Kanälen 14 gelangt das

so 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 lOmal größer ist a.'s in den Querschnitten der Kühlkanäle 14' und in den Querschnitten der engsten Stellen zwischen den

■«ι Verd .kungen 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 Verbin-

4'. dungsleitung 25 (F i g. 1) den Hohlkörper 15 verläßt. Aus der Leitung 25 gelangt das Kühlwasser in die Hohlräume 12 und 13 des Zylinderdeckeis 9. Beim Demontieren des Zylinderdeckels ist lediglich der Anschluß der Verbindungsleitung 25 zu lösen.

« Abweichend vom beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, die Austrittsöffnung 23 in der äußere" Wand 18 des Hohlkörpers 15 anzuordnen. Weiter ist es möglich, daß sich die äußere Kammer 17 etwa nur über Dreivi ^i tel des Umfangs des Hoii'körpers

ν· 15 erstreckt, indem an den beiden Enden dieser Kammer die Trennwand 20 mit der äußeren Wand 18 zusammengefügt v/ird. Die äußere Wand 18 verläuft dann, abweichend von der in F ι g. J gezeichneten Kreisform, in dem Abschnitt zwischen den beiden Enden der Kammer 17 in geringerem Abstand zum Zylindereinsalz 2. Eine solche Gestallung kann aus Platzgründen notwendig sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Sl I 9 Patentansprüche:

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) mileinander verbundenen Kammern (16, 17) umgeben isi, wobei die oberen Enden der im Zylindereinsatz (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 Zyliiidereinsatzes (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 (ίυ, 17) nach einem Vieleck verlaufende, mit der Drosselstelle (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 gekenn zeichnet, daß in der Verbindungsleitung (25) ein Absperrorgan vorgesehen ist.