NO149184B - Anordning for kjoeling av sylinderlokk for firetakts dieselmotorer - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en anordning for kjøling av et sylinderlokk for en firetakts dieselmotor og med utsparinger som forløper i sylinderens aksialretning for inntaks- og uttaksventilene, med flere lokkbunn-kjøleboringer som tjener til kjøling av bunnflaten og er anbragt i et plan parallelt med sylindrelokkets bunnflate, med flere lokkbunn-kjøleboringer for kjøling av inntaks- uttaksventilenes seter og med matekanaler for tilførsel av kjølemiddel til lokkbunn-kjøleborin-gene og ventilsete-kjøleboringene.

Sylinderlokk i dieselmotorer er sterkt belastede deler.

På den ene side er de utsatt for store gasskrefter som virker

i brennkammeret og på den annen side er de utsatt for varme-spenninger fra varmen som oppstår i brennkammeret. Vanskelig-hetene blir desto større jo høyere tenningstrykket er og jo større diameteren av motorens sylinderboring er. Dette gjel-der også med hensyn til kjølingen, idet kravene blir større jo større effekt hver sylinder i motoren har.

Ved dieselmotorer med forholdvis små effekter er det kjent å' utføre sylinderlokket med dobbelt vegg og å anordne et kjølerom for kjølemidlet mellom de to vegger. De gasskrefter som virker på den mot brennkammeret vendende vegg, såvel som den temperaturgradient som opptrer i denne, er små, slik at de spenninger som opptrer i veggen ikke byr på spesielle problemer.

Ved dieselmotorer med større effekter er sylinderlokkets dobbeltveggkonstruksjon ikke egnet, på den ene side av styrke-messige grunner bg på den annen side av deformasjonsgrunner.

Den som følge av de høyere gasstemperaturer større temperaturgradient kan-forårsake sprekker i den mot brennkammeret vendende vegg. I tillegg kan utbøyningen av denne vegg bli for stor, således at ventilenes tetthet ikke lenger er sikret. Gassen kan dermed slippe ut gjennom uttaksventilen og brenne denne.

En kjøleboringsanordning for en firetakts dieselmotor

og med kjøleboringer som krysser hverandre vinkelrett idet det mellom to ved siden av hverandre anordnede boringer for ventilene er anordnet en radial kjøleboring for hver, er kjent. Denne anordning kan ikke benyttes ved meget store sylinderef-fekter da de i radial retning ytterstliggende områder av lokk-

bunnen ikke blir tilstrekkelig kjølt.

Oppfinnelsens oppgave er å forbedre kjøleanordningen av den ovenfor beskrevne type, slik at den på enkel måte også ved sylinderlokk for firetakts dieselmotorer med meget store syl-indereffekter sikrer en tilstrekkelig kjøling.

Kjøleanordningen ifølge oppfinnelsen for løsning av denne oppgave er kjennetegnet ved at det for kjøling av hvert lokk-bunnområde som er avgrenset av to ved siden avhverandre anordnede boringer i radiale plan som krysser hverandre i sylinderaksen,er anordnet en gruppe med lokkbunn-kjøleboringer, idet hver gruppe har en indre boring som forløper i radial retning, og flere ytre boringer som konvergerer mot den indre boring og kommuniserer med denne og er fordelt over den i radial retning ytterstliggende del av lokkbunn-kjøleområdet som tilhører gruppen.

Denne kjøleanordning muliggjør på fordelaktig måte å omgå boringene for ventilene og å trekke hele det ytre område av sylinderlokkets bunnflate virksomt med i kjølingen ved hjelp av de til den indre boring konvergerende kjøleboringer. Ved en øk-ning av effekten og forøkning av sylinderboringen lar kjølin-gen seg godt tilpasse ved å forhøye antallet av de konvergerende ytre boringer og disses egnede fordeling over det ytre område av sylinderlokkets bunnflate.

Ved en første utførelsesform av oppfinnelsen er det for hver gruppe anordnet tre ytre boringer som lokkbunn-kjølebor-inger som konvergerer mot den tilhørende radiale indre boring. Videre er det like under inntaks- og/eller avgasskanalene anordnet ytterligere gasskanal-kjøieboringer i et plan som ligger parallelt med og høyere enn lokkbunn-kjøleboringenes plan. Et slikt sylinderlokk kan fordelaktig fremstilles i ett stykke av støpegods eller sfasrogods. Alle de nevnte kjøleboringer kommuniserer fortrinnsvis med overgangskanaler som mates med kjøle-middel fra en tilførselskilde, og som er utformet i en sylinderinnsats og i en ledemantel som omgir denne. Ledemantelen består fortrinnsvis av stålstøpegods og tjener samtidig som bandasje for sylinderinnsatsen.

Ved en annen utførelse av oppfinnelsen er sylinderlokket oppdelt i en overdel med inntaks- og avgasskanalene og en underdel med ventilsete-kjøleboringene og lokkbunn-kjøleboringene, hvorved det ikke er anordnet spesielle gasskanal-kjølgeborin-ger.

I det følgende vil oppfinnelsen bli beskrevet nærmere

i forbindelse med noen utførelseseksempler under henvisning til tegningene, hvor figur 1 viser et snitt gjennom et i ett stykke utført sylinderlokk og den øvre del av en sylinderinnsats etter linjen I-l på figur 2, figur 2 viser et horisontal-snitt gjennom sylinderlokket og en del av en ledemantel etter linjen II-II på figur 1, idet inntaks- og uttaksventilene er utelatt, figur 3 viser et snitt i likhet med det på figur 1 gjennom et delt sylinderlokk, og figur 4 viser et snitt i likhet med det på figur 3 gjennom et sylinderlokk som er forskjel-lig fra detpå figur 3.

Ifølge figur 1 og 2 er et sylinderlokk 1 utført i ett stykke festet på en sylinderinnsats 3 som styrer et stempel 2 ved hjelp av flere skruer 4, hvorav to er vist på figur 2. Sylinderlokket 1 har fire i aksial retning forløpende boringer for to inntaks- og to uttaksventiler. I hver boring 5 er det presset inn en ventilsetering 6 på hvilken det på den ende som vender mot sylinderens 3 brennkammer 35 er utformet et ventilsete 8 for den bevegelige lukkedel 31 for den tilhørende inntaks- eller uttaksventil. På figur 1 er lukkedelen 31 ført i en bøssing 33 og sitter i sin lukkestilling på ventilseteringens 6 ventilsete 8. På ventilseteringens 6 omkrets, mellom denne og boringens 5 indre vegg er det anordnet et ringrom 9 som kommuniserer med en ventilsete-kjøleboring 10. Sylinderlokket 1 har videre en til sylinderens 3 akse 26 koaksial boring 11 hvori en bøssing 12 for opptak av en ikke vist brennstoff-ventil er tett anordnet. På omkretsen har bøssingen 12 aksiale noter 14 som på den ene side kommuniserer med ventilsete-kjøleboringene 10 over seteringenes 6 ringrom 9, og på den annen side med et kjølevannsrom 15 for inntaks- og avgasskanalene 30. Tett under kanalen 30 er det anordnet en kanal-kjøleboring 28, av hvilken.det også kan finnes flere. En ledemantel 16 omgir sylinderinnsatsens 3 øvre ende og en sylindrisk ansats 36 på sylinderlokket 1 og er avtettet i forhold til denne mot kjølevannstap. Den inneholder aksiale overgangskanaler 23 fordelt over omkretsen, og som kommuniserer med kjølevanns-matekanaler 19 i sylinderinnsatsen 3 og med ventilsete-kjøle-boringene 10 i sylinderlokkansatsen 36 og kanal-kjøleboringene 28 samt med lokkbunn-kjøleboringene 18. Matekanalene 19 mun-ner ut i en ringkanal 17 som er utformet i sylinderinnsatsens

3 ytre omkrets.

Lokkbunn-kjøleboringene 18 er anordnet i et plan nær den mot brennkammeret 35 vendende bunnflate 22 av sylinderlokket 1, og, som vist på figur 2, fordelt i planet. Dette plan ligger under det plan hvor ventilsete-kjøleboringene 10 og kanal-kjøleboringene 28 befinner seg. Kjølingen av lokkbunnen er inndelt i fire kjøleområder, idet hvert område begrenses av to diametrale plan som krysser hverandre i sylinderaksen 26,

og som strekker seg gjennom to boringer 5 som ligger ved siden av hverandre og på disses akser. Til hvert på denne måte dan-nede kjøleområde hører en gruppe kjøleboringer 18. Hver slik gruppe består av en radial, innvendig anordnet indre boring 20 og tre ytre boringer 21 som konvergerer mot den indre boring, kommuniserer med denne og er fordelt over den radialt ytterstliggende del av kjøleområdet som tilhører gruppen.

De tre ytre boringer 21 i samme gruppe kommuniserer derved

med tre overgangskanaler 23,' mens to tilstøtende ytre boringer 21 fra to tilstøtende grupper mates fra den samme overgangskanal 23.

Kjølevannet blir ved hjelp av en ikke vist pumpe ledet over matekanalene 19 til overgangskanalene 23. Disse kanaler 23 fører dermed vannet til ventilsete-kjøleboringene 10, lokk-bunn-k jøleboringene 18 og kanal-kjøleboringene 28. Hvert ventilsete 8 blir derved kjølt av det vann som strømmer inn i ring-rommet 9 over den tilhørende ventilsete-kjøleboring 10, og som deretter over notene 14 i bøssingen 12 strømmer inn i kjøle-vannsrommet 15, hvorved også brennstoffventilen som befinner seg i bøssingen 12,kjøles. Det vann som strømmer gjennom lokk-bunn-k jøleboringene 18 kjøler lokkbunnen 22 og strømmer da likeledes over notene 14 i bøssingen 12 til kjølevannsrommet 15 og understøtter derved kjølingen av brennstoffventilen.

Det vann som strømmer gjennom kanal-kjøleboringene 28 kjøler den tilhørende vegg av kanalen 3 0 og strømmer likeledes over notene 14 i bøssingen 12 til kjølevannsrommet 15.

Den beskrevne anordning av lokkbunnkjøling muliggjør

en intensiv kjøling av hele lokkbunnflaten 22. Antallet av ytre boringer 21 er ikke begrenset til tre, men kan velges i henhold til de forventede temperaturer og den kjøleflate som skal bestrykes. Dermed kan de ved høyere effekter og større sylinderboringer betingede krav til lokkbunnkjøling løses uten problemer.

Med hensyn til materiale kan sylinderlokket 1 bestå av støpegods eller sfærogods. Ledemantelen 16 kan bestå av støpe-gods, mens man, når den skal tjene som strekkopptagende bandasje for sylinderinnsatsen 3, vil fremstille den av stålstøpe-gods.

Utførelsen ifølge figur 3 adskiller seg fra den på figur 1 og 2 ved at sylinderlokket 1' er avdelt i en overdel 2 4 og en underdel 25. Overdelen 24 inneholder gasskanalene 30 og består av støpegods eller sfærogods, mens underdelen 25 inneholder ventilsete-kjøleboringene 10 og lokkbunn-kjøleboringene 18 og består av stål eller stålstøpegods. Boringene tilsvar-ende kanal-kjøleboringene 28 mangler ved denne utførelse. Mellom overdelen 24 og underdelen 25 er det anordnet en tet-ningshylse 27 som med avstand omgir bøssingen 12, hvilket til-later fri gjennomstrømning av kjølevannet fra notene 14 til kjølevannsrommet 15 og samtidig forhindrer vanntap via skille-flaten mellom delene 24 og 25. Ventilsete-kjøleboringene 10 forløper i en spiss vinkel til lokkbunn-kjøleboringenes 18 plan og kommuniserer, som boringene 18, med overgangskanalane 23. Ledemantelen 16 kan også i dette tilfelle bestå av støpegods, eller - når den tjener som strekkopptagende bandasje for sylinderinnsatsen 3 - av stålstøpegods.

Utførelsen ifølge figur 4 adskiller seg fra den på figur 3 i det vesentlige ved at ledemantelen 16 er i ett stykke med underdelen 25 og er fremstilt av stål eller stålstøpegods. De over sylinderinnsatsens 3 omkrets fordelte matekanaler 19 kommuniserer over ringkanalen 17 med de som aksiale boringer i ledemantelen 16 utformede overgangskanaler 23. Til disse kanaler 23 er ventilsetekanalene 10 koblet, hvilke er anordnet i et plan parallelt med lokkbunn-kjøleboringenes 18 plan. Lokk bunn-kjøleboringene blir likeledes matet med kjølevann fra ringkanalen 17 over som aksiale boringer utformede overgangs-

kanaler 23". Den av stål eller stålstøpegods bestående lede-

mantel 16 er utformet som strekkopptagende bandasje for sylinderinnsatsen 3. Derved kan den ellers benyttede separate bandasje for sylinderinnsatsen spares.

Claims (7)

1. Anordning for kjøling av et sylinderlokk for en fire-takt-dieselmotor og med utsparinger som forløper i sylinderens aksialretning for inntaks- og uttaksventilene, med flere lokk-bunn-kjøleboringer som tjener til kjøling av bunnflaten og er anbragt i et plan parallelt med sylinderlokkets bunnflate, med flere lokkbunn-kjøleboringer for kjøling av inntaks- og uttaksventilenes seter, og med matekanaler for tilførsel av kjøle-

middel til lokkbunn-kjøleboringene og ventilsete-kjøleboringene,karakterisert ved at det for kjøling av hvert lokkbunn-kjøleområde som er avgrenset av to ved siden av hverandre anordnede boringer (5) i radiale plan som krysser hverandre i sylinderaksen (26), er anordnet en gruppe med lokkbunn-kjøleboringer (18) , idet hver gruppe har en indre boring (20) som forløper i radial retning, og flere ytre boringer (21) som konvergerer mot den indre boring (20) og kommuniserer med denne, og er fordelt over den i radial retning ytterstliggende del av lokkbunn-kjøléområdet som tilhører gruppen.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at matekanalene er utformet som overgangskanaler (23) mellom en sylinderinnsats (3) som har kjølemiddelkanaler (19) fordelt over omkretsen, og en ledemantel (16) som omgir sylinderinnsatsen (3) .

3. Anordning ifølge krav 1-2, hvor hver gruppe har tre ytre boringer som konvergerer mot den indre boring,karakterisert ved at hver av de ytre boringer (21) i samme gruppe kommuniserer med en overgangskanal (23), at to ved siden av hverandre liggende ytre boringer (21) som tilhører to nabogrupper, kommuniserer med samme overgangskanal (23), og at en ventilsete-kjøleboring (10) er forbundet med sistnevnte.

4. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at hver kanal-kjøleboring (28) kommuniserer med minst én av overgangskanalene (23).

5. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at ventilsete-kjøleboringene (10) er anordnet i en spiss vinkel til lokkbunn-kjøleboringenes (18) plan.

6. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at ledemantelen (16) er utformet som en bandasje til strekkopptak for sylinderinnsatsen (3).

7. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at lokkbunn-kjøleboringene (18) og ventilsete-kjøle-boringene (10) er utformet i en underdel (25) som er adskilt fra sylinderlokkets (1) overdel (24) som inneholder gasskanalene (30).