DE2734253C2

DE2734253C2 - Hubkolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2734253C2
Application number: DE2734253A
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl.-Ing. 5060 Bensberg Keylwert
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1977-07-29
Filing date: 1977-07-29
Publication date: 1985-08-22
Also published as: IT7822893A0; IT1095348B; JPS5425340A; GB1586151A; DE2734253A1

Description

4. Hubkolbenbrennkraftmaschine mit wassergekühlten Zylinderlaufbuchsen nach einem der Ansprüche 1 bis _, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderlaufbuchse (2) an ihrer A»flenmantelfläche zumindest eine ringförmige Aussparung (6) hat, in der die freien Enden der WärmeroK-e (7) angeordnet sind.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit zumindest einer Zylinderlaufbuchse, die von einem Kühlwasser- oder Kühlluftraum umge ben und — ggf. mittels eines Bundes — zwischen einer Auflagefläche eines Maschinengestells und einem Zylinderkopf axial verspannt ist

Die Zylinderlaufbuchsen von Hubkolbenbrennnkraftmaschinen mit hoher Leistung unterliegen infolge der Leistungssteigerung sehr großen thermischen Belastungen. Dies gilt in besonderem Maße für den Bereich des Laufbuchsenbundes, der besonders intensiv gekühlt werden muß, um einmal die thermische Beanspruchung des Werkstoffes, wie auch zum anderen die Temperatur der Lauffläche für eine ausreichende Schmierfilmbildung im zulässigen Bereich /u halten. Folglich isl es erforderlich, das Kühlmedium möglichst nahe an die Lauffläche der Laufbuchse heranzuführen, um durch einen günstigeren Wärmeaustausch, d. h. einen kurzen Wärmestromweg, die von den Verbrennungsgasen abgegebene hohe Temperatur wirkungsvoll abführen zu können. Diese Forderung kann jedoch nur durch eine !gefährliche Schwächung des Querschnittes des ebenfalls •mechanisch hochbeanspruchten Bauteiles Zylinderlaufbuchse erfüllt werden. Bei wassergekühlten Hubkolbenibrennkraftmaschinen dienen bei bekannten Ausführungen Bohrungen bzw. Abflußquerschnitte oder auch Kühlringe zur Verbesserung der Laufbuchsenbundkühlung, wobei jedoch Probleme durch die Notwendigkeiten auftreten, den Verbrennungsraum gegenüber dem Kühlwasser abzudichten, eine einfache Abführung des Kühlwassers zu erreichen und die Wandstärke der Zylinderlaufbuchse nicht unzulässig zu schwächen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei herkömmlichen Zylinderlaufbuchsenkühlungen bekannten Probleme zu vermeiden und eine kosten- und herstellungsmäßig günstige Ausführung der Kühlung einer Zylinderlaufbuchse zu schaffen, wobei insbesondere der obere Abschnitt der Zylinderlaufbuchse im Bereich

so des Bundes einen günstigen Wärmeübergang zum Kühlmedium bei einer ausreichenden Festigkeit haben soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelost, zlaß im Bereich der heißesten Zone der Zylinderlaufbuchse, vorzugsweise in dem dem Zylinderkopf zugewandten Abschnitt, mehrere in die Wandung der Zylinderlaufbuchse bzw. in den Bund eingesetzte, von diesen radial nach außen in den Kühlwasser- oder K-jhlluftraum sich erstreckende Wärmerohre angeordnet sind, die in ihrem Inneren Mittel, z. B. eine Kapillarstruktur, aufweisen, die einen Transport des flüssigen Wärmeträgers auch gegen die Schwerkraft ermöglichen.

In der Heizungs- und Klimatechnik sind Wärmerohre zur Wärmeübertragung an Wärmetauschern bereits bekannt (DE-Z »Kälte«, Nr. 6/1974. Seiten 210 bis 224). Die in dieser technischen Abhandlung beschriebenen Wärmerohre sind als isabförmige Hohlkörper ausgebildet, die luftleer und zum Teil mit einer Flüssigkeit gefüllt sind, wobei die Flüssigkeit an dem einen Ende durch Wärmezufuhr verdampft und am anderen Ende bei der Wärmeabgabe kondensiert Die Abhandlung gibt dabei aber keinerlei Hinweise zur Lösung der wärmclcchnischen Probleme im Hochtemperaturbereich einer Zylinderlaufbuchse. Durch die erfindungsgemäße Anordnung von Wärmerohren am Bund der Zylinderlaufbuchse, wobei die Wärmerohrc bis nahe an die Lauffläche der Zylinderlaufbuchse herangeführt sind, kann die ho he Temperatur in vorteilhafter Weise an das Kühlmedium abgeführt werden. Dabei ν ird de■■ Wärmetranspori auch über relativ lange Wege mit geringem Widerstand vollzogen, woraus der Vorteil resultiert, daß nicht nur der Außenmantelfläche der Zylinderlaufbuchse Wärme entzogen wird, sondern daß eine intensive Kühlung in dem Bereich der Zylinderlaufbuchse erfolgt, in dem die eingebetteten Enden der Wärmerohre liegen. Eine Anordnung der Wärmerohre im Laufbuchsenbund hat außerdem zur Folge, daß durch die Kühlung des Laufbuchsenbundes eine thermische und mechanische Überbeanspruchung des Laufbuchsenbundes und der AuNagefläche des Maschinengestells vermieden wird.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor. dal die Wärmerohrc den Verlauf der Manlcllinicn eines mit der Spit/c /.um Zylinderkopf /cigcndcn Kegels haben oder daß die Wärmerohrc den Verlauf der Lr/cii gcndcn eines konzentrisch /ur Laufbuchsenmiiiekichsc angeordneten Hyperboloides haben. Auf diese Weise lassen sich die freien Enden der Wärmerohrc lang ausführen, wobei sie in einem Bereich in das Kühlmedium hineinragen, in dem das Kühlmedium eine niedrige Temperatur hat. Außerdem wird durch die Anordnung bzw. Ausgestaltung der Wärmerohre erreicht daß die radiale Abmessung der Zylinderlaufbuchse nicht oder nur geringfügig vergrößert wird.

Für eine wassergekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschinc wird außerdem vorgeschlagen, daß die Zylinderlaufbuchse an ihrer Außenmantelfläche zumindest eine ringförmige Aussparung hat, in der die freien Enden der Wärmerohre angeordnet sind. Auf diese Weise wird die

Einbaukcntur der Zylinderlaufbuchse nicht verändert, wobei eine ausreichende Führung der Zylinderlaufbuchse im Kurbelgehäuse gewährleistet ist

Zur weiteren Erläuterung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigt

F i g. 1 einen Teillängsschnitt durch ein Kurbelgehäuse und eine Zylinderlaufbuchse einer wassergekühlten Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer Reihe radial schräg nach außen verlaufender Wärmerohre und

F i g. 2 einen Teillängsschnitt durch ein Kurbelgehäuse und eine Zylinderlaufbuchse eine: wassergekühlten Hubkolbenbrennkraftmaschine mit zwei in Achsrichtung der Zylinderlaufbuchse hintereinander radial schräg nach außen verlaufender Wärmerohre.

In den F i g. 1 und 2 ist soweit dargestellt mit J ein Maschinengestell bezeichnet, in das eine Zylinderlaufbuchse 2 eingesetzt ist Die Zylinderlaufbuchse 2 hat einen Laufbuchsenbund 3, mit dem sie auf einer Auflagefläche 4 des Maschinengestells 1 verspannt ist Zwisehen dem Maschinengestell ί und der Zylinderlaufbuchse 2 ist ein Kühlwasserraum 5 vorgesehen der mit ringförmigen Aussparungen 6 in der Außenrnantelfläche der Zylinderlaufbuchse 2 in Verbindung steht In diese ringförmige Aussparung 6 ragen Wärmerohre 7, die in der Zylinderlaufbuchse 2 radial schräg nach außen verlaufend, dicht an die Lauffläche der Zylinderlaufbuchse 2 herangeführt sind. In der F i g. 1 sind die Wärmerohre 7 in Umfangsrichtung der Zylinderlaufbuchse 2 in einer Reihe angeordnet während sie in F i g. 2 in zwei Reihen angeordnet sind.

Wie den Figuren zu entnehmen ist wird der Zylinderlaufbuchse 2 im Bereich des Laufbuchsenbundes 3 mit Hilfe der Wärmerohre 7 Wärme entzogen, ohne daß Kühlwasser aus dem Kühlwasserraum 5 an den Laufbüchsenbur.d 3 bzw. an die Auflagefläche 4 des Maschinengestells 1 herangeführt werden muß. Dabei steht die heißeste Zone der Zylinderlaufbuchse 2 über die Wärmerohre 7 mit Kühlwasser niedriger Temperatur in den Ausnehmungen 6 in Verbindung, so daß eine hohe thermische Belastung des Laufbuchsenbundes 3 bzw. der Lauffläche der Zylinderlaufbuchse 2 durch eine günstige Wärmeabfuhr vermieden werden kann. Zur Verbesserung des Wärmeübergangs in diesem Bereich kann die erforderliche Wandstärke der Zylinderlaufbuchse 2 erhalten bleiben, und es sind keine Maßnahmen zur Kühlwasserführung an den Laufbuchsenbund 3 erforderlich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Hubkolbenbrennkraftmaschine mit zumindest einer Zylinderlaufbuchse, die von einem Kühlwasser- oder Kühlluftraum umgeben und — ggf. mittels eines Bundes — zwischen Auflagefläche eines Maschinenteils und einem Zylinderkopf axial verspannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der heißesten Zone der Zylinderlaufbuchse (2), vorzugsweise in dem dem Zylinderkopf zugewandten Abschnitt mehrere in die Wandung der Zylinderlaufbuchse (2) bzw. in den Bund eingesetzte von diesen radial nach außen in den Kühlwasser- (5) oder Kühlluftraum sich erstreckende Wärmerohre (7) angeordnet sind, die in ihrem Inneren Mittel, z. B. eine Kapillarstruktur, aufweisen, die einen Transport des flüssigen Wärmeträgers auch gegen die Schwerkraft ermöglichen.

2. Hubkjibenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daS die Wannerohre (7) den Verlauf der Mantellinien eines mit der Spitze zum Zylinderkopf zeigenden Kegels haben.

3. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmerohre (7) den Verlauf der Erzeugenden eines konzentrisch zur Mittelachse der Zylinderlaufbuchse (2) angeordneten Hyperboloides haben.