DE692237C

DE692237C - Cooling device, especially for the cylinders of internal combustion engines

Info

Publication number: DE692237C
Application number: DE1935D0071385
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wilhelm Seyerle
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1935-10-29
Filing date: 1935-10-29
Publication date: 1940-06-15

Description

Kühlvorrichtung, insbesondere für die Zylinder von Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine Verbesserung von Kühlvorrichtungen, insbesondere für die Zylinder von Brennkraftniaschinen, bei welchen das Kühlmittel in Richtteig senkrecht zur Zylinderachse um die Zylinderlaufbahn herum durch von Rippen und einem düsenförmigen Gehäuse gebildete Kanäle fließt. Es sind die Rippen in einem düsenförmigen Durchlaß angeordnet, welcher gleichzeitig den eigentlichen Zylinder oder eine Zylinderlaufbiichse einschließt. Die Rippen erstrecken sich über die ganze Länge der düsenförmigen Begrenzungswände und sind mit dem Zylindergehäuse aus einem Stück gegossen. Weiterhin können, in Strömungsrichtung des Kühlmittels gesehen, vor und hinter der Zylinderwand oder -laufbüchse shauhügel- und wirbelschwanzförinige Werkstoffanhäufungen vorgesehen sein:.Cooling device, in particular for the cylinders of internal combustion engines The invention relates to an improvement of cooling devices, in particular for the cylinders of internal combustion engines, in which the coolant is placed vertically in straightening dough to the cylinder axis around the cylinder liner by ribs and a nozzle-shaped Housing formed channels flows. It is the ribs in a nozzle-shaped passage arranged, which at the same time the actual cylinder or a cylinder liner includes. The ribs extend over the entire length of the nozzle-shaped boundary walls and are cast in one piece with the cylinder housing. Furthermore, in Direction of flow of the coolant seen, in front of and behind the cylinder wall or - Rifle shauhügel- and eddy-tail-shaped accumulations of material provided be:.

Die Erfindung besteht darin, daß das aus Werkstoff- und Kühlmitteladern bestehende Kühlsystem zwischen zwei vollwandigen Werkstoffplatten von vorzugsweise annähernd gleicher Größe und Form angeordnet ist, welche im wesentlichen zueinander parallel und im rechten Winkel zur Zylinderachse liegen und mit den Werkstoffsäulen, =wänden, -stegen und -rippen aus. einem Stück gegossen sind. Auf die obere Werkstoffplatte ist außerdem ein Deckel= aufgesetzt, der über in demselben verlaufenden Kanälen wiederum eine diese ab.-' ,deckende Werkstoffplatte und über der Werkstoffplatte und seiner Decke einen geräumigen Hohlraum aufweist.The invention consists in the fact that the material and coolant cores existing cooling system between two full-walled material plates of preferably is arranged approximately the same size and shape, which are substantially to each other parallel and at right angles to the cylinder axis and with the material columns, = walls, webs and ribs. are cast in one piece. On the upper material plate is also a cover = put on, the over in the same running channels in turn a material plate covering this off ', and over the material plate and its ceiling has a spacious cavity.

Es hat sich die geschilderte Ausführungsform sowohl in gießereitechnischer als auch in wärmetechnischer Hinsicht als besonders vorteilhaft erwiesen. Wärmetechnisch insofern, weil die beiden vollwandigen Platten mit ihren werkstoffreichen Säulenverbindungen eine außerordentlich große, von Kühlmittel adern durchzogene Werkstoffanhäufung bilden, welche eine sehr große Wärmemenge aufzunehmen vermag und eine sehr große, vom Kühlmittel bespülte Oberfläche aufweist; gießereitechnisch, weil durch die durchgehenden geraden und glatten Werkstoffsäulen einfache Gießformen entstehen, welche keine teueren Modelle erfordern und die auch einfach zu handhaben sind. Außerdem verleihen die parallelen Platten mit den dazwischenliegenden Werkstoffsäulen dem ganzen Zylinderblock eine außerordentliche Festigkeit, und die geschlossene Formgebung unterdrückt in einem weitgehenden Maße alle Geräusche und Schwingungen. Auch fällt. der Zylinderblock trotz seiner größeren Oberflächen kaum schwerer aus und benötigt vor allem nicht mehr, sondern eher weniger Platz als die bekannten Zylinderblöcke. * Ein weiterer Vorteil dar Erfindung ist, -daß die Zylinderwärme nicht auf das Kurbelgehäuse übertritt, was" insbesondere bei solchen bekannten 1Va schinen der Fall ist, bei denen Zylinder- uiid Kurbelgehäuse aus einem Stück gegossensind.The described embodiment has proven itself both in terms of foundry technology as well as proven to be particularly advantageous from a thermal point of view. Thermally insofar as the two full-walled panels with their material-rich column connections an extraordinarily large accumulation of material permeated by coolant veins form, which is able to absorb a very large amount of heat and a very large, has the surface flushed by the coolant; In terms of foundry technology, because through the continuous straight and smooth columns of material create simple casting molds that do not have any require expensive models and which are also easy to use. Also lend the parallel plates with the columns of material in between the entire cylinder block extraordinary strength, and the closed shape suppresses in to a large extent all noises and vibrations. Also falls. the cylinder block Despite its larger surfaces, it is hardly heavier and, above all, is not required more, but rather less space than the well-known cylinder blocks. * Another advantage the invention is that the cylinder heat does not transfer to the crankcase, which "is particularly the case with those known 1Va machines in which cylinder uiid crankcases are cast in one piece.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt, un4 zwar zeigen: Abb. i einen Zylinderblock im Längsschnitt, Abb. 2 und 3 Querschnitte durch den Zylinderblock in Höhe der Linien A-A und B-B der Abb. i, jedoch unabhängig von der Ausführungsform dieser Abbildung, Abb. 4 bis 14 weitere Querschnittsformen, Abb. 15 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungs£örm eines Zylinderblockes, bei welchem die Kühlkanäle zur Zuführung der Aufladeluft mit herangezogen sind, Abb. 16 bis 21 weitere Querschnittsformen im Schnitt nach der Linie C-C oder D-D von Abb. 15, Abli.22 einen Längsschnitt durch einen Zylinderdeckel.The invention is shown in several exemplary embodiments in the drawing shown schematically, although un4 show: Fig. i a cylinder block in longitudinal section, Fig. 2 and 3 Cross sections through the cylinder block at the level of lines A-A and B-B of Fig. i, but regardless of the embodiment of this Figure, Fig. 4 to 14 further cross-sectional shapes, Fig. 15 a longitudinal section through a further embodiment of a cylinder block, in which the cooling ducts for supplying the supercharging air are also used, Fig. 16 to 21 further cross-sectional shapes in section according to the line C-C or D-D of Fig. 15, Fig. 22 a longitudinal section through a cylinder cover.

Die Abb. i bis 3, 15 und 22 sind gegenüber den übrigen Abbildungen in einem größeren Maßstab gezeichnet.Figures i to 3, 15 and 22 are opposite to the other figures drawn on a larger scale.

Wie das Ausführungsbeispiel nach Abb. i zeigt, besteht der Zylinderblock aus einem Gehäuse i mit einem Kühlmittelsammelraum 2 und den Werkstoffanhäufungen 9, io vor und hinter einer Zylinderlaufbüchse 7, an welche langgestreckte, praktisch fugenlose, am benetzten Umfang allseitig geschlossene Kühlkanäle 3 unmittelbar vorbeiführen (Abb. 2 und 3), die durch die Stege und Säulen 4, 5 des Zylinderblockes i gebildet werden. Nach der Erfindung liegen die Werkstoffanhäufungen 9 und io zwischen zwei vollwandigen Werkstoffplatten 22 und 23 (Abb. i), welche zueinander parallel und im" rechten Winkel zur Zylinderachse liegen. Diese beiden Platten werden an der einen Seite durch die Wand i des Sammelraumes 2 und auf der anderen Seite von den hohlen Säulen 5 abgefangen (Abb.2), welche die Ventilkanäle i i einschließen können. Die Ventilkanäle i i durchsetzen entweder nur die Platte 22, wie die Abb. i zeigt, oder beide Platten 22 und 23. In letzterem Falle bilden diese zwei kräftige Werkstoffsäulen 5 (Abb. 2), welche von der einen Platte 22 zur anderen Platte 23 reichen. So sind alle Ausführungsformen nach den Abb.3 bis io als Querschnitte in Höhe der Linie B-B anzusehen. Auch kann ein Querschnitt in dieser Höhe einem Querschnitt nach Abb.2 bildgleich sein.As the embodiment according to Fig. I shows, there is the cylinder block from a housing i with a coolant collecting space 2 and the material accumulations 9, io in front of and behind a cylinder liner 7, to which elongated, practical Run seamless cooling channels 3 that are closed on all sides on the wetted circumference (Fig. 2 and 3) formed by the webs and columns 4, 5 of the cylinder block i will. According to the invention, the material accumulations 9 and io lie between two full-walled material plates 22 and 23 (Fig. i), which are parallel to each other and at right angles to the cylinder axis. These two plates are attached to the one side through the wall i of the collecting space 2 and on the other side of the hollow columns 5 intercepted (Fig.2), which can include the valve channels i i. The valve channels i i either only pass through the plate 22, as Fig. I shows, or both plates 22 and 23. In the latter case, these form two strong columns of material 5 (Fig. 2), which extend from one plate 22 to the other plate 23. So are all embodiments according to Figures 3 to 10 as cross-sections at the level of the line B-B to look at. A cross-section at this height can also correspond to a cross-section according to Fig.2 be the same image.

Beim Ausführungsbeispiel nach Abb.4 sind die Hohlsäulen 5 vorn offen gelassen. Beim Ausführungsbeispiel nach Abb.5 sind die inneren Säulenwände 5' kürzer und in Abb. 6 sämtliche Säulenwände 5 kürzer ge-#-Ihalten. Beim Ausführungsbeispiel nach Abb. 7 '._bIhen die beiden Säulen 5 in die Stege 4 des 225#Iinderblockes über, und außerdem sind wei-,tere Kühlkanäle 25 vorhanden, welche nicht an der Laufbüchse 7 unmittelbar vorbeiführen. Bei der Querschnittsform nach Abb.8 gehen die Säulen 5 in die um die Zylinderlauffläche herumgruppierten Werkstoffanhäufungen 9 über. Es wird außerdem bei dieser Anordnung die Zylinderlaufbähn nicht von einer eingesetzten Büchse 7; sondern durch die Werkstoffwände 26 gebildet. Beim Ausführungsbeispiel nach Abb.9 ist nur ein Ventilkanal 24 vorgesehen, dessen Wand 5 zu einer um die Zylinderlaufbüchse 7 sich herumlegende Werkstoffmasse 5" zusammengezogen ist. Die gleiche Anordnung ist beim Ausführungsbeispiel nach Abb. io getroffen. Nur ist dort der Ventilschacht i i offen gelassen, und die Stegwände 5 sind kurz gehalten. Beim Ausführungsbeispiel nach Abb. i i sind die Wände der Säulen 5 bis zur Randebene E-E der Platten 22, 23 vorgezogen. Im Rahmen der Erfindung lassen sich die einzelnen Querschnittsformen beliebig kombinieren. So können- z. B. nach dem Vorbild des Ausführungsbeispieles nach Abb.7 auch bei allen anderen Ausführungsbeispielen eine zweite oder beliebig viele" weitere Kühlkanalreihen nach der Art des Kanals 25 vorgesehen sein, die sich gegebenenfalls wieder beliebig -verzweig-en, oder es kann bei allen Ausführungsbeispielen die eingesetzte Büchse 7 wegfallen. Bei Zylinderanordnungen, bei denen nur ein Ventil auf jeder oder auf einer Zylinderseite vorliegt oder bei denen die Ventile ausschließlich im Zylinderkopf, also die Ventilkanäle nicht im Zylindermantelblock liegen, können die Zylinderblöcke auch symmetrisch gestaltet sein, wie z. B. die Abb. 12, 13 und 14 zeigen. Es kann in diesem Fall entweder die linke oder die rechte Zylinderblockseite An- oder Abströmseite sein. Die symmetrische Bauart ist insbesondere bei Zweitaktmaschinen brauchbar, bei denen das Spülen und Aufladen durch kolbengesteuerte Schlitze vor sich geht. Die Zuführung der Spül- und Aufladeluft erfolgt hier entweder durch besondere Leitungen, welche die Werkstoffanhäufungen durchbrechen, oder .es sind die dort bereits vorhandenen Kühlkanalwände zum Zu- und Ableiten der Spülluft und Abgase mit herangbzogen. Ein solches Beispiel zeigt die Abb. i5. Die Zylinderwand weist z. B. untere, radial und im rechten Winkel gegen die Zylinderachse gerichtete EinlaßschlitZe 27 auf, und darüber liegen tangential gegen die Zylinderwand gerichtete Einlaßschlitze 28 sowie sog. Nadhladeschlitze 29. Der Auslaß erfolgt durch ein aus der Zeichnung nicht ersichtliches Ventil im Zylinderdeckel. Es können jedoch auch Auslaßschlitze im Zylindermantel in an sich bekannter beliebiger Weise angeordnet sein: So können z. B. die Ein- und Auslaßschlitze alle in einer Ebene liegen oder .auf der gleichen. Seite am Zylinder oder einander gegenüberliegen usw. Die Schlitze können dabei entweder gegen den Kolben oder gegen die Zylinderdecke gegen eine gegenüberliegende Seite der Zylinderwand und radial oder tangential mit Bezug auf die Zylinderachse oder so gerichtet sein, daß die Spülluftstrahlen zu einem oder zu mehreren Strahlen sich vereinigen, sich kreuzen, umkehren o. dgl.; wesentlich ist dabei, daß die durchgehenden Werkkstoffsäulen 3o bis 6o vorliegen (Abb. 17 bis 2 1), welche nicht nur die Spülluft und die Abgase führen, sondern auch der Zylinderlaufbüchse und den Abgasen Wärme .entziehen. Bei den in den Abb. 16 bis 21 gezeigten Querschnitts,-bildern kann es. sich sowohl um Querschnitte nach der Linie C-C als auch um Querschnitte nach der Linie D-D der Abb. 15 - handeln; oder es sind die dort gezeigten Formen an einem Zylinder oder Zylinderblock beliebig kombiniert: Bei den Ausführungsformen nach Abb. i9 bis 21 sind die Kanäle 3 durch eine Platte 61 0. dgl. abgeschlossen. Es wird- dadurch beim Aufladen in den nahe der' Abschlußr platte 61 gelegenen Kanalabschnitten 62 ein Staudruck erzeugt, der die Aufladeluft radial durch die öffnungen 63 (Abb. z9) und 6¢ (Abb. 2o und 21) eintreten läßt. Umgekehrt können die Abgase z. B. bei einem Querschnitt nach Abb. 18 nach allen Seiten rasch entweichen. Die Leitung 65 (in Abb. 20) ist in diesem Falle Auspuffleitung.In the embodiment according to Figure 4, the hollow columns 5 are left open at the front. In the exemplary embodiment according to FIG. 5, the inner column walls 5 'are shorter and in FIG. 6 all column walls 5 are kept shorter. In the embodiment according to Fig. 7 '._bIhen the two columns 5 into the webs 4 of the 225 linder block, and there are also further cooling channels 25 which do not lead directly past the liner 7. In the cross-sectional shape according to Figure 8, the columns 5 merge into the material accumulations 9 grouped around the cylinder running surface. It is also not in this arrangement, the cylinder running track of an inserted liner 7; but formed by the material walls 26. In the embodiment according to Fig. 9, only one valve channel 24 is provided, the wall 5 of which is contracted to form a mass of material 5 "lying around the cylinder liner 7. The same arrangement is made in the embodiment according to Fig. 10. Only valve shaft ii is left open there , and the web walls 5 are kept short. In the embodiment according to Fig Following the example of the exemplary embodiment according to FIG. 7, in all other exemplary embodiments a second or any number of "further cooling channel rows can be provided according to the type of channel 25, which optionally branch out again, or the one used in all exemplary embodiments Can 7 omitted. In cylinder arrangements in which there is only one valve on each or on one cylinder side or in which the valves are exclusively in the cylinder head, so the valve channels are not in the cylinder jacket block, the cylinder blocks can also be designed symmetrically, such. B. Figs. 12, 13 and 14 show. In this case, either the left or the right cylinder block side can be the inflow or outflow side. The symmetrical design is particularly useful in two-stroke engines where purging and charging is done through piston-controlled slots. The supply of the scavenging and supercharging air takes place here either through special lines that break through the accumulations of material, or the cooling duct walls that are already present there are included for the supply and discharge of the scavenging air and exhaust gases. Such an example is shown in Fig. I5. The cylinder wall has z. B. lower, radially and at right angles to the cylinder axis directed EinlaßschlitZe 27, and above that are tangentially directed against the cylinder wall inlet slots 28 and so-called. Needle loading slots 29. The outlet is through a valve not shown in the drawing in the cylinder cover. However, outlet slots can also be arranged in the cylinder jacket in any manner known per se. B. the inlet and outlet slots are all in one plane or .on the same. Side on the cylinder or opposite each other, etc. The slots can be directed either against the piston or against the cylinder cover against an opposite side of the cylinder wall and radially or tangentially with respect to the cylinder axis or so that the scavenging air jets become one or more jets unite, cross, turn around or the like; It is essential that the continuous material columns 3o to 6o are present (Fig. 1 7 to 2 1), which not only carry the scavenging air and the exhaust gases, but also remove heat from the cylinder liner and the exhaust gases. In the case of the cross-sections shown in Figs. 16 to 21, it can. are both cross-sections according to the line CC and cross-sections according to the line DD of Fig. 1 5 -; or the shapes shown there are combined as desired on a cylinder or cylinder block: In the embodiments according to FIGS. 19 to 21, the channels 3 are closed off by a plate 611 or the like. During charging, a dynamic pressure is generated in the channel sections 62 located near the end plate 61, which allows the charging air to enter radially through the openings 63 (Fig. Z9) and 6 [(Fig. 20 and 21) . Conversely, the exhaust gases z. B. escape quickly on all sides with a cross-section according to Fig. 18. The line 65 (in Fig. 20) is in this case the exhaust line.

Die obere Platte 22 ist durch einen Deckel 66 (Abb.22) abgedeckt. Dieser weist düsenartige Kanäle 67 auf. Außerdem ist im Deckel 66 eine Zwischenplatte 68 bzw. zwischen der Kanaldecke und der Decke des Zylinderdeckels ein Zwischenraum 69 vorgesehen. Die Platte 68 deckt sämtliche Kanäle 67 und deren Wände 7o ab. Die Werkstoffmasse 71 des Zylinderdeckels weist weiterhin den Ventilraum 72 mit dem Verbrennungsraum 73 auf, .in den ein Kanal 7¢ z. B. für .eine Zündkerze 7 5 o. dgl. einmündet. Die Säulen 76 mit ihren Bohrungen 77 dienen für die Aufnahme der Befestigungsschrauben des Deckels. Gleichartige Werkstoffsäulen mit einem größeren Durchmiesser .können im mittleren Bereich des Zylinderdeckels vorgesehen. sein und zur Aufnahme von Ventilen und deren Kanäle, für die Aufnahme von Anheizvorrichtungen usw. dienen.The top plate 22 is covered by a cover 66 (Figure 22). This has nozzle-like channels 67. In addition, there is an intermediate plate in the cover 66 68 or a gap between the duct ceiling and the ceiling of the cylinder cover 69 provided. The plate 68 covers all of the channels 67 and their walls 7o. the Material mass 71 of the cylinder cover also has the valve chamber 72 with the Combustion chamber 73, .in which a channel 7 [z. B. for. A spark plug 7 5 or the like. joins. The columns 76 with their bores 77 are used to receive the fastening screws of the lid. Similar material columns with a larger diameter .können provided in the middle area of the cylinder cover. and to accommodate valves and their channels, for the inclusion of heating devices, etc. are used.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Cooling device, especially for the cylinders of internal combustion engines in which the coolant is at right angles to the cylinder axis around the cylinder barrel balm by von-ribs and a nozzle-shaped housing channels formed flows, characterized in that the 'material and coolant cores existing cooling system between two full-walled material plates of preferably approximately the same size and shape is arranged, which are substantially to each other parallel and at right angles to the cylinder axis and with the material columns, -walls, webs and ribs are cast in one piece.

2. Device for cooling of cylinders according to claim i, characterized in that the substantially parallel to the cylinder axis extending hollow forms of the cooling system (5, q.) between the two Boundary plates (22, 23) in part for guiding the scavenging and charging air or of the exhaust gases are included and - these are the upper and lower limit plates or enforce only the upper or only the lower delimitation plate.

3. Cooling device according to claims i and 2, characterized in that the two have solid walls Plates (22, 23) include substantially perpendicularly extending passages (25), which do not run directly past the cylinder liner. q ..

Cooling device according to claims i to 3, characterized in that the channels (3), webs (q.), Columns (5) and walls (i) of the cylinder block on the inflow and outflow side symmetrically are designed.

5. Cooling device according to claims i to q., Characterized in that that the upper plate (22) of the cylinder block is covered by a cover (66) is, which over the extending in the cover channels (67) a covering this Material plate (68) and .this material plate and its ceiling a cavity (69).