DE3326320A1 - Kolbenbrennkraftmaschine mit einer, in ein zylinderkurbelgehaeuse eingesetzten, nassen zylinderlaufbuechse - Google Patents
Kolbenbrennkraftmaschine mit einer, in ein zylinderkurbelgehaeuse eingesetzten, nassen zylinderlaufbuechseInfo
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Description
3*3^6320
Kolbenbrennkraftmaschine mit einer, in ein Zylinderkurbelgehäuse eingesetzten,
nassen Zylinderlaufbüchse
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenbrennkraftmaschine mit einer in ein Zylinderkurbelgehäuse eingesetzten, nassen
Zylinderlaufbüchse, deren oberer Abschnitt zwischen einem
Zylinderkopf und einer innerhalb des Zylinderkurbelgehäuses angeordneten zylindrischen Aufnahme eingespannt ist und an
einen Raum angrenzt, der unmittelbar von Kühlflüssigkeit umströmt wird, wogegen sich der darunterliegende Abschnitt der
Zylinderlaufbüchse, von der Kühlflüssigkeit getrennt, in der
Aufnahme erstreckt.
Eine lediglich in ihrem oberen Abschnitt unmittelbar von Kühlflüssigkeit
umströmte Zylinderlaufbüchse ist aus der DE-OS 20 30 983 bekannt. Hierbei ist der untere Abschnitt
der Zylinderlaufbüchse in die zylindrische Aufnahme eingesetzt, wobei die Zylinderlaufbüchse und die Aufnahme über die gesamte
Höhe der Aufnahme, ohne einen Raum zu bilden, aneinanderliegen.
Dieser Anordnung haftet der Nachteil an, daß die Zylinderlaufbuchse
über ihre HöhenerStreckung einen ungünstigen Temperaturverlauf
aufweist, denn der thermisch besonders hoch belastete obere Abschnitt der Zylinderlaufbüchse (nahe dem Brennraum)
wird nur langsam und unzureichend gekühlt, da die Zylinderlaufbüchse
dort eine große Wanddicke - sie wirkt sich auch gewichtserhöhend aus - aufweist. Außerdem ist der zwischen
Zylinderkurbelgehäuse und Zylinderlaufbüchse sich erstreckende, die Kühlflüssigkeit aufnehmende Raum zum Zylinderkopf hin sehr
klein, so daß das in diesem Bereich vorhandene Kühlmittelvolumen keine ausreichende Kühlung bewirkt.
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Ferner wird durch die Kontaktberührung zwischen der Aufnahme und der Zylinderlaufbüchse der ohnehin wesentlich kältere
untere Abschnitt der Zylinderlaufbüche im Betrieb der Kolbenbrennkraftmaschine schnell abgekühlt bzw. er wird beim Kaltstart
nur langsam warm. Durch dieses verzögerte Erwärmen des unteren Abschnittes der Zylinderlaufbüchse tritt, insbesondere
im unteren Lastbereich der Brennkraftmaschine, ein Erlöschen
der Flamme (Flammdurchblase-Effekt) auf, das eine erhöhte HC-Emmission zur Folge hat.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zylinderlaufbüchse zu
schaffen, die im Teillast- und Vollastbetrieb der Kolbenbrennkraftmaschine
einen günstigen (gleichmäßigen) Temperaturverlauf über ihre gesamte Höhe aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung in
vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale enthalten die Unteransprüche.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, daß durch die Anordnung einer Querschnittserweiterung
des die Kühlflüssigkeit aufnehmenden Raumes im oberen Abschnitt der Zylinderlaufbüchse und durch die Ausbildung eines
geschlossenen Luftraumes zwischen Aufnahme und unterem Bereich der Zylinderlaufbüchse ein gleichmäßiger Temperaturverlauf
über die gesamte Höhenerstreckung der Zylinderlaufbüchse sowohl im Vollast- als auch im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine
erzielt wird.
Wird die Querschnittserweiterung durch eine am äußeren Umfang der Zylinderlaufbüchse angeordnete Einschnürung gebildet, so
wird einerseits eine gute Kühlfunktion erzielt und andererseits das Gewicht der Zylinderlaufbüchse niedrig gehalten.
Der zwichen der Aufnahme und dem unteren Abschnitt der Zylinderlaufbüchse
angeordnete, geschlossene ringförmige Luftraum
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wirkt als Isolator, d. h., dieser Abschnitt der Zylinderlaufbüchse
wird beim Kaltstart schneller erwärmt bzw. weist bei warmer Brennkraftmaschine einen optimierten Temperaturzustand
(gegenüber Kontaktberührung zwischen Aufnahme und Zylinderlaufbüchse) auf, da nur ein reduzierter Wärmeübergang
von der Zylinderlaufbüchse über den Luftraum zur Aufnahme stattfindet. Hierdurch wird dem Erlöschen der Flamme im niedrigen
Lastbereich der Brennkraftmaschine entgegengewirkt und somit eine verringerte HC-Emmission sichergestellt.
Durch die raschere Erwärmung des unteren Abschnitts der Zylinderlaufbüchse
während der Kaltstartphase wird zudem der thermische und mechanische Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine
verbessert. Außerdem wird durch die relativ hoch liegende Abstützung der Zylinderlaufbüchse eine vibrationsarme Lagerung
derselben gewährleistet.
In der Zeichnung wird eine Ausführungsform der Erfindung beispielhaft
erläutert.
Eine wassergekühlte Reihenbrennkraftmaschine 1 - Ottobauart weist
im dargestellten Bereich einen Zylinderkopf 2, ein Zylinderkurbelgehäuse 3, eine nasse Zylinderlaufbuchse 4 und
einen, mit einem Pleuel 5 zusammenwirkenden Kolben 6 auf. Bei 7 ist das Pleuel 5 mit einer Kurbelwelle 8 verbunden.
Im Zylinderkopf 2 sind oberhalb eines Brennraumes 9 Ventilsitze 10, 11 für ein Einlaßventil 12 und ein Auslaßventil 13
angeordnet.
Der aus Aluminium-Druckguß gefertigte Zylinderkopf 2 ist unter Vermittlung einer Dichtung 14 auf das Zylinderkurbelgehäuse 3
aufgesetzt und mittels nicht näher dargestellter Schrauben mit diesem verbunden.
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Das Zylinderkurbelgehäuse 3 besteht vorzugsweise aus einer im Kokillenguß hergestellten Aluminiumlegierung und weist
in seinem Innenraum 15 eine zylindrische Aufnahme 16 auf. Die Aufnahme 16 wird durch einen rohrförmigen Stutzen 17 gebildet,
dessen unteres Ende 18 oberhalb eines Kurbelraumes einstückig mit dem außenliegenden Zylinderkurbelgehäuse 3 verbunden
ist. Außerdem ist das Zylinderkurbelgehäuse 3 bei 20 mit mehreren Kühlrippen 21 versehen.
Je nach Zylinderanzahl der Kolbenbrennkraftmaschine 1 sind
in das Zylinderkurbelgehäuse 3 ein oder mehrere, beispielsweise aus Grauguß gefertigte Zylinderlaufbüchsen 4 eingesetzt.
Ein oberer Abschnitt 22 der Zylinderlaufbüchse 4 ist zwischen dem Zylinderkopf 2 und dem oberen Ende 23 der Aufnahme 16 in
axialer Richtung eingespannt, wogegen ein darunterliegender Abschnitt 24 der Zylinderlaufbüchse 4 von oben in die Aufnahme
16 eingeführt ist und sich in dieser erstreckt.
Zur Kühlung der Zylinderlaufbüchse 4 ist im Zylinderkurbelgehäuse
3 ein ringförmiger, mit Kühlflüssigkeit (Wasser) versehener Raum 25 angeordnet, der im oberen Abschnitt 22 der
Zylinderlaufbüchse 4 seitlich durch die Außenseite 26 der Zylinderlaufbüchse
4 und die Innenseite 27 des Zylinderkurbelgehäuses 3 begrenzt wird. Somit wird der obere Abschnitt 22
der Zylinderlaufbüchse 4 unmittelbar von Kühlflüssigkeit umströmt.
Im darunterliegenden Abschnitt 24 der Zylinderlaufbüchse wird
der Raum 25 durch die Außenseite 28 der Aufnahme 16 und die Innenseite 27 des Zylinderkurbelgehäuses 3 begrenzt, d. h.,
der Abschnitt 24 ist durch die Aufnahme 16 von der Kühlflüssigkeit getrennt.
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Darüber hinaus setzt sich der mit Kühlflüssigkeit gefüllte
Raum 25 im Zylinderkopf 2 fort, wodurch auch die Ventilsitze 10, 11 gekühlt werden.
Da der obere Abschnitt 22 der Zylinderlaufbüchse 4 thermisch
besonders hoch belastet ist (nahe dem Brennraum 9 gelegen), weist der Raum 25 in diesem Bereich eine Querschnittserweiterung
auf, die vorzugsweise von einer am äußerem Umfang der Zylinderlaufbüchse 4 angeordneten Einschnürung 29 gebildet
wird. Die Einschnürung 29 erstreckt sich zwischen einer oberen Schulter 30 und einer unteren Schulter 31.
Die obere Schulter 30 dient als Auflagefläche für die Dichtung
14, während die untere Schulter 31 unter Vermittlung
einer weiteren Dichtung 3 2 auf dem oberen Ende 23 der Aufnahme 16 aufliegt.
Zwischen der Innenseite 33 der zylindrischen Aufnahme 16 und
der sich im Abschnitt 24 der Zylinderlaufbüchse 4 erstreckenden
Außenseite 34 ist ein geschlossener, ringförmiger Luftraum 35 vorgesehen, der als Isolator wirkt. Der Luftraum 35
erstreckt sich über einen wesentlichen Teilbereich der Höhe der Aufnahme 16. Zwischen dem Luftraum 35 und dem Kurbelraum
weist die Zylinderlaufbüchse 4 einen nach außen gerichteten Kragen 36 auf, der sich vorzugsweise gasdicht in einer Bohrung
37 der Aufnahme 16 abstützt. Der Kragen 36 ist benachbart dem unteren Ende 18 der Aufnahme 16 angeordnet. Ein unterhalb
des Kragens 36 verlaufender Endbereich 38 der Zylinderlaufbüchse 4 ragt in den Kurbelraum 19 hinein, ohne von der
Aufnahme 16 umgeben zu werden.
Darüber hinaus weist die Zylinderlaufbüchse 4 über ihre Gesamthöhe
wechselnde Wanddicken auf, dergestalt, daß sie an die mechanischen und thermischen Beanspruchungen angepaßt ist.
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Im Bereich der Einschnürung 29 ist die Wanddicke der Zylinderlaufbuchse
4 größer als im Bereich zwischen unterer Schulter und Kragen 36. Der untere Endbereich 38 der Zylinderlaufbüchse
4 ist wiederum mit einer geringeren Wanddicke versehen als der Bereich zwischen unterer Schulter 31 und Kragen 36.
Zur Erzielung einer vibrationsarmen Lagerung der Zylinderlaufbüchse
4 weist diese eine relativ kurze Einspannlänge auf. Der obere eingespannte Abschnitt 22 beträgt etwa ein Drittel
der Gesamthöhe der Zylinderlaubüchse 4.
Claims (1)
- Y 5PatentansprücheM .j Kolbenbrennkraftmaschine mit einer in ein Zylinderkurbelgehäuse eingesetzten, nassen Zylinderlaufbüchse, deren oberer Abschnitt zwischen einem Zylinderkopf und einer innerhalb des Zylinderkurbelgehäuses angeordneten zylindrischen Aufnahme eingespannt ist und an einen Raum angrenzt, der unmittelbar von Kühlflüssigkeit umströmt wird, wogegen sich ein darunterliegender Abschnitt der Zylinderlaufbüchse, von der Kühlflüssigkeit getrennt, in der Aufnahme erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der die Kühlflüssigkeit aufnehmende Raum (25) im oberen Abschnitt (22) der Zylinderlaufbüchse (4) eine Querschnittserweiterung aufweist, die vorzugsweise von einer am äußeren Umfang der Zylinderlaufbüchse (4) angeordneten Einschnürung (29) gebildet wird und daß darüber hinaus zwischen der zylindrischen Aufnahme (16) und dem Abschnitt (24) der Zylinderlaufbüchse (4) ein geschlossener, ringförmiger Luftraum (35) vorgesehen ist.2. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderlaufbüchse (4) über ihre Gesamthöhe wechselnde Wanddicken aufweist, dergestalt, daß sie an die mechanischen und thermischen Beanspruchungen angepaßt ist.3. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnürung (29) zu beiden Seiten durch Schultern (30, 31) begrenzt wird.4. Kolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Schulter (31) unter Vermittlung einer Dichtung (32) auf der zylindrischen Aufnahme (16) aufliegt.■) -e~, S^1 ^ "ι j·"* ί—j /■-,υ J .1 O O Z -Jb. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß <iie Zylinderlaufbüchse (4) zwischen dem Luftraum (35) und einem Kurbel raum (19) einen Kracren (36) aufweist, der sich vorzugsweise gasdicht in einer Bohrung (37) der Aufnahme (16) abstützt.6. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Luftraum (35) über einen wesentlichen Teilbereich der Flöhe der Aufnahme (16) erstreckt.7. Kolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein unterer Abschnitt (38) der Zylinderlaufbüchse (4) in den Kurbelraum (19) hineinragt, wobei dieser Abschnitt eine geringere Wanddicke aufweist als die Wanddicke der Zylinderlaufbüchse (4) im Bereich des Luftraumes (35) .8. Kolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke der Zylinderlaufbüchse (4) im Bereich der Einschnürung (29) größer ist als im Bereich zwischen unterer Schulter (31) und Kragen (36).9. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eingespannte obere Abschnitt (22) der Zylinderlaufbüchse (4) etwa ein Drittel der Gesamthöhe der Zylinderlaufbüchse (4) beträgt.
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