SE503465C2 - Cylinder till en förbränningsmotor - Google Patents

Description

15 20 25 30 505 465 2 cylindern är formlåst på något sätt. Föreliggande uppfinning reducerar även denna risk.

En annan påtaglig fördel med lägre foderyta om fodret är tillverkat av gjutjärn eller av material med lägre värmeledningsförmåga än materialet i cylinderblocket, företrädesvis någon aluminiumlegering, att detta kan hjälpa till att reducera antalet lokala varma områden i förbränningsrummet för att därigenom ge bättre prestanda genom en ökning av motorns förmåga att motstå knackning. Om fodret är längre från värmekällan och något avskärmad från denna genom kolvens topland är det möjligt att den arbetar vid en lägre temperatur än ett konventionellt foder. Om istället för gjutjärn, aluminium används vid cylinderloppets allra översta del möjliggörs en större värmeavledning till motoms kylvätska.

Uppfinningen avser således en förbränningsmotor med ett cylinderblock i vilket är anordnat åtminstone en cylinder med en förbränningskammare och ett tak i vilket minst ett par ventiler är anordnade och i vilken cylinder en kolv är fram- och återgående anordnad i ett cylinderfoder vars övre ändyta är väsentligen i jämnhöjd med den övre kolvringen när kolven befinner sig vid sitt övre dödläge, kännetecknad av att cylindern har en övre del med mindre diameter och en nedre del med större diameter, mellan vilka delar är anordnat ett ringforrnat utsprång, att cylinderfodrets övre yta stöder mot utsprånget som är utformat vid den nedre änden av cylindems övre del, att cylindems övre del har en minsta diameter som är åtminstone lika med cylinderfodrets innerdiameter, att åtminstone ett av ventilsätena för motsvarande ventiler sträcker sig i sin radialriktning in i väggen hos den övre delen av cylindem och att den övre cylinderväggdelen är utformad med åtminstone en kavitet anordnad i nivå med kolvens topland när kolven befinner sig vid sitt övre dödläge varvid nämnda kavitet möjliggör för åtminstone ett av ventilsätena för motsvarande ventil att sträcka sig i sin radialriktning in i den övre delens vägg vid montering av ventilsätet i cylindems tak.

Företrädesvis har cylindems övre del en diameter som är något större än cylinderfodrets innerdiameter. Denna fördelaktiga utföringsform medför att fodret kan henas på plats i en motor av monoblocktyp. Den övre cylinderdelens något större diameter gör det möjligt att vända heningsslaget utan att påverka heningsstenarna eller det resulterande heningsmönstret i cylinderväggen. Detta är särskilt viktigt vid renovering eller ombyggnad av motom. 10 15 20 25 30 505' 465 3 En annan fördel som uppnås vid den fördelaktiga utföringsformen är att det är möjligt att förhindra att kolven stöder mot den övre cylinderväggen om denna del inte är i linje med den nedre cylinderdelen på grund av någon radiell förskjutning av den övre cylinderväggen eller cylinderfoderstöden vid bearbetningen av dessa.

Med fördel sträcker sig cylindems övre del i sin axialriktning precis förbi kolvens ändyta när kolven befinner sig i det övre dödläget.

Genom uppfinningen erhålles en monoblockkonstruktion med ett integrerat cylinderhuvud och cylinderblock. Uppfinningen är särskilt användbar vid bensinmotorer.

Uppfinningen beskrivs som exempel med hänvisning till bifogade fi gurer.

Fig 1 visar ett tvärsnitt av en tändstiftsmotor enligt uppfinningen. På vänster sida om den vertikala centrumlinjen visas en cylinder medan på höger sida visas kolven vid sitt övre dödläge. Figur 1 återger ett snitt enligt A-A i figur 2.

Fig 2 visar en vy av det i figur 1 visade cylindertaket och cylinderfodret sedda underifrån och Fig 3 visar en delförstoring av ett område i figur 2 vilket område visar en del av en inloppsventil.

I figurerna 1-3 visas en förbränningsmotor 1 med överliggande kamaxel för att styra ventiler, vilken förbränningsmotor är en fyrtakts Ottomotor med tändstiftständning och av monoblockkonstruktion i vilken cylinderhuvudet 3 är utformat som en integrerad del av cylinderblocket 2. Den exemplifierade utföringsforrnen är en Ottomotor, men uppfinningen kan även utnyttjas vid Dieselmotorer.

Motom kan ha ett flertal cylindrar 40, företrädesvis fyra eller sex, som var och en är fodrad med cylinderfoder 19 i vilket en kolv 4 är fram- och återgående anordnad, och via en vevstake (ej visad) förbunden med en vevaxel (ej visad).

Varje cylinder 40 har ett konkavt förbränningsrumstak 41 i vilket är anordnat fyra ventiler Sa, 5b och 6a, 6b för att styra motom. Ventilema 5a,5b är inloppsventiler med en större diameter än de andra ventilerna 6a, 6b som är utloppsventiler. Ventilema 5a,5b och 6a,6b är förskjutbart anordnade i ventilstymingar 16 och trycks av ventilfjädrar 15 till ett stängt läge mot ventilsäten 17a,17b anordnade i förbränningsrummets tak 41. De övre ändama av 503 465 10 15 20 25 30 4 ventilskaften 42 mottas av ventilspelsjusterare / ventillyftare 14 som stöder mot kammar 43 på kamaxlar 7 och 8. Ventiltransrnissionen 7, 8, 14 etc är anordnad under en ventilkåpa 9 som tillförs smörjolja via kanaler 13.

Ventilsätena 17a vid inloppsventilema 5a, 5b är anordnade vid varsin inloppskanal 11 vilka kanaler strålar samman till en gemensam inloppsport 10. Ventilsätena l7b vid avgasventilema 6 är förbundna med ett avgassystem ( ej visat) via varsin avgaskanal 12.

Varje cylinder 40 har en nedre del 40a med större diameter i vilken cylinderfodret 19 är anordnat och en övre väggdel 20 med mindre diameter intill taket 41. Varje cylinderfoder 19 är anordnad i respektive cylinder 40 så att den övre ändytan 44 hos fodret 19 stöder mot ett ringformat utsprång 34 utformad mellan den övre och nedre delen 20 respektive 40b av cylindern. Utsprånget 34 är anordnat så att fodrets övre ändyta 44 befinner sig något över eller väsentligen på samma höjd som den övre kolvringen 32 när kolven 4 befinner sig i det övre dödläget (Ö.D) av sitt arbetsslag. Cylinderfodrets ände 44 är företrädesvis anordnad 2mm över den övre kolvringen 32 vid Ö.D.

Den övre cylinderväggdelen 20 har en något större diameter än cylinderfodrets 19 innerdiameter. Vid en cylinder med ett cylinderfoder 19 med en diameter på 60 mm är exempelvis diametern hos väggdelen 20 ungefär 0,2 mm större. Den övre väggdelen 20 sträcker sig axiellt uppåt för att möta taket 41 och för att i sin omkretsriktning definiera gränsema för squish-planet 45 ungefär 1 mm över kolvens ändyta 46 vid Ö.D. Det tänkta squish-planet 45 bildas mellan kolvens ändyta 46 och ringformat anordnade squish- alstrande ytor 25, 26 i cylinderns tak 41. Den luft-bränsleblandning som fångas mellan dessa ytor 25,26 och kolvens ändyta pressas direkt mot tändstiftet med hög hastighet och bländande effekt, för att därigenom skapa en homogen blandning som bidrar till en fullständig förbränning.

Kolven 4 har ett topland 18 som sträcker sig från ändytan 47 till den övre kolvringen 32 och som är ca 6 mm långt i axialled, vilket är något kortare än den 7 mm långa axiella längden hos den övre delen 20 av cylindern. 10 15 20 25 30 503 465 5 Det övre partiet av den övre delen 20 har en urtagning 21 upptagen i cylinderväggen för att rymma respektive ventilsäte 17b när ventilsätena positioneras vid montering. Urtagningen 22, visad med sträckade konturer, representerar den maximala urtagningsstorleken med hänsyn tagen till produktionstoleranser, vilken urtagning fortfarande är positionerad med marginal från cylinderfodrets övre ände 44.

Utformningen av förbränningsrummets tak 41 framgår bäst av figur 2. De fyra ventilema 5a, 5b, 6a, 6b är väsentligen med lika vinkelfördelning anordnade runt ett gängat hål 31 i vilket är anordnat ett tändstift när motom äri drift. Cylinderfodret 19 har en yttre omkrets 23 och en inre omkrets 24.

Invid takets 41 yttre periferi äri squish-planet 45 utformat två platta squish-ytor, en i omkretsriktningen sig sträckande yta 26 och två diametralt motsatta större ytor 25.

Ventilerna 5a, 5b, 6a, 6b är anordnade så att den radiellt yttre delen (radiellt relativt cylinderfodret) av varje ventil sträcker sig radiellt förbi den i omkretsriktningen sig sträckande squishytan 26 och in i den övre delen 20 av cylinderväggen.

Den yttre omkretsen 28 hos varje inloppsventil 5a eller 5b skär den ringformade övre delen 20 av cylinderväggen avgränsad av cylinderfodrets 19 inre och yttre periferi 23, 24. Detta gäller också för den radiellt yttre omkretsen 27 hos varje avgasventil 6a, 6b. Detta framgår bäst av figur 3 där inloppsventilens Sa yttre omkrets 27 periferi 37 utsträcker sig runt 50% över fodrets 19 ringforrni ga utsträckning såsom det definieras av cylinderväggens övre del 20. Nämnda ringformiga utsträckning begränsas av övre respektive nedre cylinderdels mantelyta/omkrets, vilka är väsentligen desamma som fodrets 19 yttre och inre periferi 23,24.

Den övre cylinderväggdelen 20 är utformad med konkava kaviteter för att inrymma en del av ventilsätena. Detta möjliggör utnyttjandet av större inlopps- och utloppsventiler för en given Cylinderdiameter. Kavitetema har dessutom i radialriktning successivt minskande djup mot övre delen av cylinderfodret 19, detta på grund av lutningen hos ventilerna och motsvarande ventilsäten. Kaviteterna, utformade på detta sätt, är likvinkligt anordnade i den ringforrnade förlängningen av cylinderväggen vilken utgörs av den övre delen 20. Den yttre ringformade delen hos cylinderväggens övre del 20, mellan kaviteterna, upprätthåller 503 465 10 6 en smal spalt mellan kolvens topland och omgivande cylindervägg, vilket begränsar varje NOx-skapande ñcka i området runt topland.

Det faktum att cylinderfodrets 19 övre yta 44 är sänkt till en position i nivå med den övre kolvringen då kolven befinner sig vid Ö.D. ger ytterligare fördelar eftersom skarven mellan det ringformade utsprånget 34 och fodrets övre del inte är direkt utsatt för tryck och hetta på grund av squish-effekt. Vid konventionella konstruktioner, där delningen är belägen i squish-planet erhålles dålig kylverkan av denna synnerligen varma del av förbränningsrummet och risken ökar för att förbränningsgaser tränger förbi delningen och till och med trycker fodret nedåt.

Cylinderblocket och cylinderhuvudet är utformade med ett flertal kylkanaler 30 för tillförsel av kylvatten.

Claims (10)

10 15 20 25 30 503 465 Patentkrav

1. Förbränningsmotor (1) med ett cylinderblock (2) i vilket är anordnat åtminstone en cylinder (40) med en förbränningskammare och ett tak i vilket minst ett par ventiler (Sa, 6a) är anordnade och i vilken cylinder (40) en kolv (4) är fram- och återgående anordnad i ett cylinderfoder vars övre ändyta (44) är väsentligen i jämnhöjd med den övre kolvringen (32) när kolven befinner sig vid övre dödläge, kännetecknad av att cylindem (40) har en övre del (20) med mindre diameter och en nedre del (40a) med större diameter, mellan vilka delar är anordnat ett ringforrnat utsprång (34), att cylinderfodrets ( 19) övre yta (44) stöder mot utsprånget (34) som är utformat vid den nedre änden av cylindems övre del, att cylindems (40) övre del (20) har en minsta diameter som är åtminstone lika med cylinderfodrets (19) innerdiameter, att åtminstone ett av ventilsätena(17a,17b) för motsvarande ventiler (5a, 5b) sträcker sig i sin radialriktning in i väggen hos den övre delen (20) av cylindern och att den övre cylinderväggdelen är utfonnad med åtminstone en kavitet (21) anordnad i nivå med kolvens topland när kolven befinner sig vid sitt övre dödläge, varvid nämnda kavitet möjliggör för åtminstone ett av ventilsätena (17) för motsvarande ventil att sträcka sig i sin radialriktning in i den övre delens (20) vägg vid montering av ventilsätet i cylindems tak.

2. Förbränningsmotor enligt patentkrav 1, kännetecknar! av att cylindems (40) övre del (20) har en diameter som är större än cylinderfodrets innerdiameter.

3. Förbränningsmotor enligt patentkrav 2, kännetecknad av att cylinderfodrets (19) innerdiameter är 60 mm och att den övre cylinderväggens (20) diameter är 60,2 mm.

4. Förbränningsmotor enligt något av patentkraven 2 eller 3, kännetecknad av att cylindems (40) övre del (20) sträcker sig i axialled precis förbi kolvens (4) ändyta (46) när kolven befinner sig i det övre dödläget.

5. Förbränningsmotor enligt något av patentkraven 1-4, kännetecknad av att längden av cylindems (40) övre del (20) är väsentligen lika med längden av kolvens topland (18). 503 465 10 15 20 8

6. Förbränningsmotor enligt något av patentkraven 1-5, kännetecknar! av att nämnda ventilpar (5a,6a) utgörs av en inloppsventil (Sa) och en utloppsventil (6a), vilka ventiler (Sa, 6a) har ventilsäten (17) som vid montering sträcker sig i sin radialriktning in i väggen hos den övre delen (20) av cylindern.

7. Förbränningsmotor enligt patentkrav 6, kännetecknad av att förbränningsrummet har två par ventiler (5a,6a och Sb, 6b), vilka var och en har ett ventilsäte (17) som vid montering sträcker sig i sin radialriktning in i väggen hos den övre delen (20) av cylindem.

8. Förbränningsmotor enligt något av patentkraven 6 eller 7, kännetecknad av att ventilsätena vid montering sträcker sig i sin radialriktning in i väggen hos övre delen (20) av cylindern en sträcka motsvarande upp till 50% av cylinderfodrets ringformjga utsträckning vid övre delen (20) av cylinderväggen.

9. Förbränningsmotor enligt något av patentkraven 1 - 8, kännetecknad av att ventilerna även sträcker sig i squish-planet (26) beläget där nämnda övre cylinderdel (20) möter förbränningsrummets tak (41).

10. Förbränningsmotor enligt något av patentkraven 1 - 9, kännetecknad av att motorn är av en monoblockkonstruktion där cylinderhuvudet är utformat som integrerad del av cylinderblocket.