DE3629673A1 - Brennkraftmaschine mit fluessigkeitsgekuehlter zylinderlaufbuchse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

In der DE-OS 29 45 249 ist eine auswechselbare Zylinder­ laufbuchse beschrieben, die in eine Zylinderbohrung im Mo­ torblock einer Brennkraftmaschine eingesetzt wird. Die Zy­ linderlaufbuchse weist ungefähr in der Mitte ihrer axialen Länge auf der Außenseite einen Auflagebund auf, mit dem die Zylinderlaufbuchse auf dem Kurbelgehäuse abgestützt ist. Oberhalb des Auflagebundes ist ein Kühlraum zwischen Zylinderlaufbuchse und Kurbelgehäuse angeordnet, der sich vom Auflagebund bis zu einem Dichtungsbereich am oberen, dem Zylinderkopf zugewandten Ende des Zylinderkopfes er­ streckt. Als Kühlmittel wird Schmieröl verwendet.

Nachteilig an dieser Anordnung ist die aufwendige Kon­ struktion besonders bei Einzelzylinderköpfen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine mit einer flüssigkeitsgekühlten Zylinderlaufbuchse zu schaf­ fen, die einen Kühlraum aufweist, der in seiner Form leicht veränderbar, kostengünstig herzustellen und pro­ blemlos mit größeren Fertigungstoleranzen einzubauen ist.

Dadurch, daß der Kühlraum in radialer Richtung einerseits von der Zylinderlaufbuchse und andererseits durch einen Blechmantel gebildet ist, ist der Kühlraum in seiner Form leicht veränderbar, kostengünstig herzustellen und pro­ blemlos mit größeren Fertigungstoleranzen in die Brenn­ kraftmaschine einzubauen.

Vorteilhafterweise ragen der Blechmantel und der Kühlraum in den Zylinderkopf hinein um eine besonders intensive Kühlung gerade des Dichtungsbereiches zwischen der Zylin­ derlaufbuchse und dem Zylinderkopf zu erreichen.

Es ist zweckmäßig, den Kühlflüssigkeitseinlaß am unteren, dem Kurbelgehäuse zugewandten Ende des Kühlraumes und den Kühlflüssigkeitsauslaß am oberen, dem Zylinderkopf zuge­ wandten Ende des Kühlraumes anzuordnen. Dies ist u. a. vorteilhaft bei der Entlüftung.

Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, wenn die Kühlflüssig­ keit die Zylinderlaufbuchse in Umfangsrichtung umströmt und der Kühlraum aus einem durchgehenden, ungeteilten Raum besteht.

In einer besonderen Ausgestaltung besteht der Kühlraum aus mindestens zwei nur durch Verbindungskanäle verbundenen Teilkühlräumen. In dieser Ausführung ist es sinnvoll, daß jeweils zwei in bezug auf die Zylinderlaufbuchse axial be­ nachbarte Teilkühlräume einen in Umfangsrichtung entgegen­ gesetzten Kühlflüssigkeitsstrom aufweisen.

Dies ist besonders vorteilhaft bei Ölkühlung, da durch den kleineren Kühlmittelquerschnitt eine höhere Ölgeschwindig­ keit erreicht ist.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann auch anstatt des Blechmantels ein Gußstück den Kühlraum begrenzen.

Als Kühlflüssigkeit ist Öl und Wasser bestens geeignet.

Besonders hervorgehoben sei, daß es sich um eine Erfin­ dung vorteilhafterweise für Einzelzylinderköpfe handelt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Be­ schreibung und den Zeichnungen, die in verschiedenen Schnitten Ausführungsformen der Erfindung zeigen und nach­ folgend näher beschrieben sind.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Brennkraftmaschine mit flüssigkeitsgekühlter Zylinderlaufbuchse, wobei ein ungeteilter Kühlraum durch einen Blechmantel gebil­ det ist,

Fig. 2 eine Zylinderlaufbuchse, wobei sich ein ungeteilter Kühlraum bis in den Zylinderkopf hinein erstreckt,

Fig. 3 eine Zylinderlaufbuchse mit einem geteilten Kühl­ raum,

Fig. 4 eine Zylinderlaufbuchse mit einem geteilten Kühl­ raum, wobei sich der Kühlraum bis in den Zylinder­ kopf hinein erstreckt,

Fig. 5 eine Zylinderlaufbuchse, bei der anstatt des Blech­ mantels ein Gußstück den Kühlraum begrenzt.

Fig. 1 zeigt in verschiedenen Schnitten eine Brennkraft­ maschine mit einer flüssigkeitsgekühlten Zylinderlaufbuch­ se 1, wobei der Kühlraum 3 durch einen Blechmantel 8 ge­ bildet ist. In Fig. 1a ist ein Schnitt durch die Zylin­ derlaufbuchse 1 mit angrenzendem Zylinderkopf 7 gezeigt. Die Zylinderlaufbuchse 1 ist an ihrem unteren, einem Kur­ belgehäuse 2 zugewandten Ende mit einem Auflagebund 6 auf dem Kurbelgehäuse 2 abgestützt. Auf die Außenseite der Zy­ linderlaufbuchse 1 ist ein Blechmantel 8 so aufgesetzt, daß zwischen Blechmantel 8 und Zylinderlaufbuchse 1 ein Kühlraum 3 gebildet ist. Am unteren, dem Kurbelgehäuse 2 zugewandten Ende des Kühlraums 3 ist ein Kühlflüssigkeits­ einlaß 4 angeordnet, der mit einem Sammelkanal in Verbin­ dung steht, der die gesamte Zylinderreihe durchzieht. ln bezug auf die Zylinderlaufbuchse 1 ist dem Kühlflüssig­ keitseinlaß 4 diametral gegenüberliegend am oberen, dem Zylinderkopf 7 zugewandten Ende des Kühlraums 3 ein Kühl­ flüssigkeitsauslaß 5 angeordnet, der einen die gesamte Zy­ linderreihe durchziehenden Sammelkanal bildet. Der Blech­ mantel 8 des Kühlraums 3 ist beliebig formbar und dadurch leicht den Maßen und Anforderungen der Brennkraftmaschine anzupassen. Ferner kann bei der Montage eine größere Fer­ tigungstoleranz in Kauf genommen werden.

Angrenzend an die Zylinderlaufbuchse 1 ist ein Einzelzy­ linderkopf 7 angeordnet, der in der Zeichnung nur angedeu­ tet ist und alle für den Betrieb einer Brennkraftmaschine nötigen Teile wie Einspritzdüse, Aus- und Einlaßventil, Zu- und Abgasleitung u. a. aufweist.

Seitlich, der Zylinderlaufbuchse 1 benachbart, ist eine Nockenwelle 11 angeordnet, die einen nicht gezeigten Stößel in einem Stößelrohr 12 kraftbeaufschlagt, wobei der Stößel in den Zylinderkopf 7 führt und dort über einen Kipphebel die Ventile (nicht gezeigt) betätigt.

Die Größe des Kühlraums 3 sollte so gewählt werden, daß eine ausreichende Kühlung gewährleistet ist. So ist es sinnvoll, einzelne Bereiche des Kühlraums 3 größer zu di­ mensionieren als andere. Die jeweiligen Ränder des Blech­ mantels 8 können in beliebiger Weise z. B. durch Löten, Schweißen, Kleben, Aufschrumpfen oder durch Presskraft mit der Zylinderlaufbuchse 1 verbunden werden.

In dieser eben beschriebenen Ausführungsform ist der Kühl­ raum 3 ungeteilt und die Kühlflüssigkeit umströmt die Zy­ linderlaufbuchse 1 in Umfangsrichtung.

Fig. 1b zeigt dieselbe Ausführungsform wie in Fig. 1a beschrieben, jedoch als Schnitt durch einen Zuganker 13. Besonders hervorgehoben sei, daß es sich um eine Erfindung vorteilhafterweise für Einzelzylinderköpfe 7 handelt.

Fig. 1c zeigt die erfindungsgemäße Anordnung als Drauf­ sicht in Axialrichtung auf die Zylinderlaufbuchse 1. Es ist zu erkennen, daß der Blechmantel 8 zwischen zwei Zy­ linderlaufbuchsen 1 eine Abflachung 14 aufweist und an den Kühlmitteleinlaßstellen und -auslaßstellen 4, 5 vergrößert ist.

Die Fig. 1d und 1e zeigen den in Fig. 1b mit A be­ zeichneten Ausschnitt in jeweils verschiedener Ausfüh­ rungsform. Es handelt sich dabei um die Anordnung des Blechmantels 8 auf der Zylinderlaufbuchse 1 speziell um eine gute Abdichtung und Kühlung zu erreichen. In Fig. 1d weist die Zylinderlaufbuchse 1 an ihrem oberen Ende einen Bund 15 auf. Der Blechmantel 8 füllt dabei die radiale Tiefe unterhalb des Bundes 15 in etwa aus. In Fig. 1e ist die Zylinderlaufbuchse 1 bundlos und der Blechmantel 8 führt bis zum oberen Rand der Zylinderlaufbuchse 1. Die Anordnung gemäß Fig. 1d führt in der Regel zu einer bes­ seren Dichtung und die gemäß Fig. 1e zu einer besseren Kühlung.

Fig. 2 zeigt eine ähnliche Ausführung wie in Fig. 1 dar­ gestellt, nur ragen hier der Kühlraum 3 und der Blechman­ tel 8 bis in den Zylinderkopf 7 hinein. Im Zylinderkopf 7 bzw. im Zylinderkopfboden sind Kühlkammern und Bohrungen 16 angebracht, die z. B. die Einspritzdüse oder die Ein- und Auslaßkanäle umgeben. Der Kühlflüssigkeitsauslaß 5 ist in der Höhe des Dichtflächenbereiches zwischen Zylinderlauf­ buchse 1 und Zylinderkopf 7 angeordnet und ist ebenfalls wie in Fig. 1 dargestellt als Sammelkanal ausgebildet. Die Kühlflüssigkeit verteilt sich, nachdem sie durch den Kühlflüssigkeitseintritt 4 in den Kühlraum 3 gelangt ist, axial entlang der Zylinderlaufbuchse 1 bis in den Zylin­ derkopf 7. Ein Teil umfließt die Zylinderlaufbuchse 1 in Umfangsrichtung und ein anderer Teil fließt durch einen Ringraum 17 und die Bohrungen 16 im Zylinderkopf 7 bis zum Kühlflüssigkeitsauslaß 5, der wie schon in Fig. 1 darge­ stellt, dem Kühlflüssigkeitseinlaß 4 diametral gegenüber­ liegend angeordnet ist. Es kann auch vorteilhaft sein, den Kühlflüssigkeitseinlaß 4 mit dem Kühlflüssigkeitsauslaß 5 zu vertauschen.

Ebenso kann es zweckmäßig sein, wenn die Kühlflüssigkeit die Kühlräume 3 benachbarter Zylinder nacheinander durch­ fließt, d. h. in Reihenschaltung. Der Zylinderkopf 7 selbst kann wahlweise mit Öl, Wasser, Luft oder mittels anderer Medien gekühlt werden. Als Kühlflüssigkeiten für die Zylinderlaufbuchse 1 sind Öl und Wasser bestens geeig­ net, jedoch sind auch andere Kühlflüssigkeiten von Vorteil.

Fig. 2b zeigt dieselbe Ausführung wie Fig. 2a als Schnitt durch einen Zuganker 13. Gut zu erkennen ist die Lage des Ringraums 17 der oberhalb des Dichtflächenberei­ ches zwischen der Zylinderlaufbuchse 1 und dem Zylinder­ kopf 7 angeordnet ist. Der Blechmantel 8 ist bis in den Zylinderkopf 7 hinein hochgezogen, so daß der Kühlraum 3 einerseits vom Blechmantel 8 und andererseits von der Zy­ linderlaufbuchse 1 bzw. dem Zylinderkopf 7 begrenzt ist.

In Fig. 2c ist eine Draufsicht auf den Zylinderkopfboden gezeigt. Zu erkennen ist die Formung des Blechmantels 8 mit Abflachungen 14 im Zwischenbereich zweier Zylinder und Vergrößerungen am Kühlflüssigkeitseinlaß und -auslaß 4, 5. Die Bohrung 16 durchzieht den Zylinderkopfboden zwischen Ein- und Auslaßventil und entspringt und mündet in den Ringkanal 17.

Fig. 2d zeigt den mit B bezeichneten Ausschnitt aus Fig. 2b, nämlich die Anordnung des Blechmantels 8 auf der Zy­ linderlaufbuchse 1. Am zylinderkopfseitigen Ende des Blech­ mantels 8 ist zwischen Zylinderkopf 7 und Blechmantel 8 eine O-Ring-Dichtung 18 angeordnet, die eine Abdichtung des Kühlraums 3 gewährleistet. Vom Kühlraum 3 geht im Zy­ linderkopf 7 eine Verbindung 19 zum Ringkanal 17 ab. Zwi­ schen Zylinderkopf 7 und Zylinderlaufbuchse 1 ist eine Dichtung 20 angeordnet, die den Brennraum vom Kühlraum 3 abdichtet.

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung, bei der der Kühlraum 3 aus zwei nur durch einen Verbindungskanal 9 verbundenen Teilkühlräumen 3 a, b besteht. Ein erster, dem Zylinderkopf 7 benachbarter Teilkühlraum 3 a erstreckt sich axial von der Oberkante der Zylinderlaufbuchse 1 bis zu einer Verdickung 21. Anschließend erstreckt sich ein zwei­ ter, dem Kurbelgehäuse 2 zugewandter Teilkühlraum 3 b bis zum Auflagebund 6 der Zylinderlaufbuchse 1.

Der Blechmantel 8 ist einstückig ausgebildet. Es kann auch sinnvoll sein, den Blechmantel 8 aus mehreren Teilen zu­ sammenzusetzen. Dies kann sinnvoll sein, wenn der Kühlraum aus mehr als zwei Teilkühlräumen besteht.

Der Kühlflüssigkeitseinlaß 4 ist am unteren, dem Kurbelge­ häuse 2 zugewandten Ende des zweiten Kühlraums 3 b angeord­ net und bildet einen Sammmelkanal für alle Zylinder. Der Kühlflüssigkeitsauslaß 5 ist - in axialer Richtung der Zy­ linderlaufbuchse gesehen - über dem Kühlflüssigkeitseinlaß 4 angeordnet und bildet ebenfalls einen Sammelkanal. Die beiden Teilkühlräume 3 a, b sind nur durch einen Verbin­ dungskanal 9 verbunden, der in Umfangsrichtung der Zylin­ derlaufbuchse 1 dem Kühlflüssigkeitseinlaß 4 und Kühlflüs­ sigkeitsauslaß 5 diametral gegenüberliegend angeordnet ist und die Verdickung 21 in etwa axial durchsetzt.

Die Kühlflüssigkeit tritt in den Kühlflüssigkeitseinlaß 4 ein, umströmt im zweiten Teilkühlraum 3 b die Zylinderlauf­ buchse 1 in Umfangsrichtung und gelangt anschließend durch den Verbindungskanal 9 in den ersten Teilkühlraum 3 a, wo die Kühlflüssigkeit die Zylinderlaufbuchse in einer zum zweiten Teilkühlraum 3 b entgegengesetzten Umfangsrichtung umströmt um dann durch den Kühlflüssigkeitsauslaß 5 den Zylinder zu verlassen.

Wird Öl als Kühlflüssigkeit verwendet, so bewirken die zwei Teilkühlräume eine höhere Ölgeschwindigkeit. Bei der Verwendung von Wasser als Kühlflüssigkeit wird eine besse­ re Strömung erreicht und es entstehen keine "toten Ecken", die von Wasser nur anzureichend beaufschlagt werden.

In Fig. 3b ist dieselbe Ausführungsform wie in Fig. 3a beschrieben, gezeigt, jedoch als Schnitt durch einen Zug­ anker 13. Gut zu erkennen ist der einstückige Blechmantel 8 und der Verbindungskanal 9 in der Verdickung 21.

Fig. 3c zeigt diese Anordnung als Draufsicht auf die Zy­ linderlaufbuchse in Axialrichtung. Wie schon in den Fig. 1 und 2 beschrieben, weist der Blechmantel 8 Ab­ flachungen 14 auf und ist an den Kühlflüssigkeitseinläs­ sen und -auslässen 4, 5 ausgebuchtet.

Die Fig. 4a, b, c zeigen eine Ausführungsform bei der der erste Teilkühlraum 3 a und der Blechmantel 8 in den Zy­ linderkopf 7 hineinragen. Dadurch führt die Kühlmittel­ strömung im ersten Teilkühlraum 3 a parallel sowohl in Um­ fangsrichtung um die Zylinderlaufbuchse 1 als auch durch den Zylinderkopf 7. Die Anordnung des Ringraumes 17 und der Bohrung 16 ist identisch mit der gemäß Fig. 2. Die axiale Lage der Verdickung 21 auf der Zylinderlaufbuchse 1 muß entsprechend dem Kühlungsbedarf gewählt werden. Eine Anordnung im oberen Drittel der Zylinderlaufbuchse 1 ist zweckmäßig. Es kann auch von Vorteil sein, das Zylinder­ rohr 1 ohne Verdickung 21 herzustellen und die Verdickung 21 nur am Blechmantel 8 anzubringen.

Die Fig. 5a, b, c zeigen eine Ausführungsform, bei der anstatt des Blechmantels 8 ein Gußstück den Kühlraum be­ grenzt. Der Kühlraum ist wie auch in den Fig. 3, 4 be­ schrieben in zwei Teilkühlräume 3 a, b unterteilt, wobei sich der erste Teilkühlraum 3 a bis in den Zylinderkopf 7 hinein erstreckt. Bei dieser Ausführungsform ist es zweck­ mäßig, die Kühlflüssigkeitseinlässe und -auslässe 4, 5 als Sammelkanäle ausgebildet direkt in das Gußstück zu inte­ grieren.

Es kann von Vorteil sein, die Kühlräume oder Teilkühlräume - in bezug auf die Zylinderlaufbuchse - axial oberhalb und unterhalb der Kühlflüssigkeitseinlässe und -auslässe zu verbreitern, damit sich die Kühlflüssigkeit axial auf der Zylinderlaufbuchse 1 gut verteilt.

Claims (9)

1. Brennkraftmaschine mit flüssigkeitsgekühlter Zylin­ derlaufbuchse (1), wobei zwischen Zylinderlaufbuchse (1) und Kurbelgehäuse (2) ein Kühlraum (3) mit einem Einlaß (4) und Auslaß (5) angeordnet ist, durch den im Betrieb der Brennkraftmaschine Kühlflüssigkeit gefördert wird und die Zylinderlaufbuchse (1) einen Auflagebund (6) aufweist, der unterhalb des dem Zylinderkopf (7) zugewandten Kragens der Zylinderlaufbuchse (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlraum (3) in radialer Richtung einerseits von der Zylinderlaufbuchse (1) und an­ dererseits durch einen Blechmantel (8) gebildet ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechmantel (8) und der Kühlraum (3) in den Zylinderkopf (7) hineinragen.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlflüssigkeitseinlaß (4) am unteren, dem Kurbelgehäuse (2) zugewandten Ende des Kühlraums (3) und der Kühlflüssigkeitsauslaß (5) am obe­ ren, dem Zylinderkopf (7) zugewandten Ende des Kühlraumes (3) angeordnet ist.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit die Zylin­ derlaufbuchse (1) in Umfangsrichtung umströmt.

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlraum (3) aus einem durchgehenden, ungeteilten Raum besteht.

6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlraum (3) aus minde­ stens zwei nur durch Verbindungskanäle (9) verbundenen Teilkühlräumen (3 a, 3 b) besteht.

7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei in Bezug auf die Zylinderlaufbuchse (1) axial benachbarte Teilkühlräume (3 a, 3 b) einen in Umfangsrichtung entgegengesetzten Kühl­ flüssigkeitsstrom aufweisen.

8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß anstatt des Blechmantels (8) ein Gußstück (10) den Kühlraum (3) begrenzt.

9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit Wasser ist.