SE503873C2 - Anordning för avtätning av en förbränningsmotors förbränningsrum - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 5 Û 3 8 7 5 Uppfinningens ändamål.

Uppfmningen har till ändamål att åstadkomma ett enkelt tätningsarrangemang av en förbränningsmotors törbränningsrum som klarar av att förhindra gasläckage från fórbränningsrummet. Arrangemanget skall i möjligaste mån undvika stora klämkraftsbehov som annars kan leda till brott.

Uppfmningen är speciell ägnad att förbättra tätningen för motorer där cylinderfodret är utbytbart och av rnidstop-typ.

Kort beskrivning av uppfinningen.

Den uppfinníngsenliga anordningen utrnärks av vad som anges patentkravets 1 kännetecknande del.

Genom att det utskjutande partiet är bredare än det motstående urtaget och har en längre radiell utsträckning såväl inåt som utåt erhålls två ringformade klämzoner där tätningsorganet kan sammanpressas och därmed förhindra gasläckage utan alltför stor kraftpåverkan.

Genom arrangemanget enligt patentkravets 2 kännetecknande del erhålls en produktionsmässigt enkel lösning eftersom cylinderhuvudet kan ges en plan nedre yta i vilket uttaget sedan kan formas.

Genom att använda en relativt mjuk tätningsskiva med låg sträckgräns enligt patentkravets 3 kännetecknande del kan en god avtätning erhållas där tätningen fyller urtaget väl. Lösningen har fördelar vid cylinderfoder av midstop-typ eftersom tätningsskivan kan deforrneras tillräckligt av relativt låga klämkrafter.

De övriga osjälvständiga kraven visar fördelaktiga dimensioneringar och detaljlösningar som bland annat säkerställer klärnzoner såväl radiellt innanför som utanför urtaget. Övriga uppfinningen utmärkande särdrag och fördelar framgår av den efterföljande beskrivningen av ett utföringsexempel. Beskrivningen sker med hänvisning till de bifogade figurema. 10 15 20 25 30 503 873 Figurfórteckning.

Figur 1 visar ett vertikalt snitt genom en förbränningsmotor.

Figur 2 visar ett förstorat snitt av ornrådet A enligt figur 1.

Beskrivning av utföringsexempel.

I beskrivningen anges ibland riktningar som uppåt och nedåt. Dessa hänvisar endast till figurerna som visar en stående motor. Självfallet är uppfinningen även tillämpbar på motorer med annan fysisk orientering.

I figurema visas ett vertikalt snitt genom en ó-cylindrisk dieselmotor av radtyp avsedd för ett tyngre fordon såsom en lastbil. Motorn innefattar bland annat ett cylinderblock 1, sex väsentligen cylindriska förbränningsrum 6 som var och en i radiell led avgränsas av ett respektive cylinderfoder 2 lagrat vid blocket 1. Varje förbränningsrum 6 avgränsas i axiell led av ett enskilt cylinderhuvud 3 och en rörlig kolv 4 anordnad att överföra kraften till drivlinan.

Cylinderfodret 2 kan lämpligen utformas enligt vad som anges i SE 92 03 933. Där visas ett cylinderfoder av så kallad midstop-typ. Fodret är lagrat vid cylinderblocket vid en ringforrnad nedåtriktad anliggningsyta 26 samverkande med en anliggningsyta 11 hos blocket, vilka ytor 1 1, 26 är anordnade i närheten av kolvens 4 nedre vändläge. Cylinderfodret 2 är omgivet av ett antal kylkanaler 12 för avkylning av dess övre varmare del.

Det i SE 92 03 933 angivna fodret är också utbytbart vilket självfallet är gynnsamt för motorns totala livslängd.

Den här beskrivna motorn är försedd med ett separat cylinderhuvud 3 för varje förbränningsrum 6. Cylinderhuvudet 3 är på känt sätt försett med inlopps- och avgaskanaler 31 (endast en visad i figur), kylkanaler 32, urtag 33 för ventilkroppar och bränsleinsprutare, samt hål 34 för bultar för infastning mot cylinderblocket 1.

Ett skivforrnigt tätningsorgan 5, här en uppfinningsenlig metallskiva med en sträckgräns under 250 MPa, företrädesvis under 150 MPa, är anordnad i den spalt som bildas mellan cylinderhuvudet 3 å ena sidan och cylinderblocket 1 och cylinderfodret 2 å andra sidan. 10 15 20 25 30 I7'7 I 503 8 4 Tätningsskivan 5 har till uppgift att förhindra gasläckage från förbränningsrummet 6 till omgivningen. Ett sådant läckage kan leda till funktionsstömingar eller haveri, beroende på att gas kan tillföras kylsystemet och den höga värme som bildas vid läckagepunkten.

Tätningskivan 5 har lämpligen samma utsträckning som cylinderhuvudets 3 nederyta 35.

I figur 2 visas en förstorad vy av gastätningsarrangemanget som i allt väsentligt är rotationssymmetriskt anordnat kring förbränningsrurnmets 6 centrumaxel.

Vid cylinderfodrets övre axiella ändparti är vid dess radiellt inre ände en utskjutande fläns 21 anordnad. Radiellt utanför denna är tätningsskivan 5 anordnad. Tätningsskivan 5 ligger anpressad mot en stödyta 22 vilken i höjdled något överstiger cylinderblockets 1 övre yta 13 i området. Detta är viktigt eftersom tätningsskivan 5 måste pressas fast mellan cylinderhuvudet 3 och cylinderblocket l. Vid ett omvänt förhållande skulle ej tillräcklig tätning kunna erhållas.

Vidare är en tätningsring 25 anordnad mellan cylinderfodret 2 och cylinderblocket 1 i syfte att förhindra läckage från den övre kylkanalen 12.

Vid den övre stödytan 22 är ett uppfinningsenligt ringforrnigt utskjutande parti 23 anordnat.

Väsentligen rnittför detta parti 23 är cylinderhuvudets 3 nederyta 35 försett med ett ringforrnigt urtag 36 med en kortare radiell bredd än det utskjutande partiet 23. Härigenom bildas två ringforrniga klärnzoner 51 där tätningsskivan 5 trycks mot det utskjutande partiet 23 men utanför urtaget 36. Tätningsskivan 5 deformeras därmed så att den väsentligen fyller ut urtaget 36 varigenom en ordentlig avtätning bildas i de båda klärnzonerna 51. Övre ytans radiellt yttre del 24 är något lägre än stödytan 22. Anledningen till detta är att man strävar efter att få cylinderfodrets kraftbelastning så nära dess genomsnittsradie som möjligt för att därigenom erhålla en gynnsam deformation av cylinderfodret 2. Därför strävar man efter att få väsentligen samma kontaktarea mellan cylinderfodret 2 och tätningsskivan utanför som innanför det utskjutande partiets 23 mitt i radiell led, vilket kan åstadkommas genom lämpligt val av radiell bredd hos det yttre partiet 24.

Vid tillämpning på midstop-foder kan cylinderfodret ej påverkas med samma höga klärnkraft som vid topstop-foder. Orsaken till detta har tidigare beskrivits. Om en vanlig plåtskiva används som tätning är denna så hård att de maximala krafter som kan utnyttjas vid rnidstop- foder ej förmår att deforrnera skivan tillräckligt för att "fylla" urtaget 36. Vidare skulle endast 10 15 20 25 30 503 8 7 3 5 linjekontakt skulle uppstå vid klärnzonema vilket är mycket känsligt för defekter och därmed kan leda till otillräcklig tätning.

Vid midstop-foder kan därför en mjukare skiva utnyttjas. Lämpligen används enkopparskiva eller en mjuk kolstålskiva med en sträckgräns under 150 MPa. Klämkraften över fodret bör vara ca 200-400 kN. Klärnkraften bör ökas vid ökad fodertjocklek eller ökad elasticitetsmodul hos fodret. Kraften bör på motsvarande sätt minskas vid minskad tjocklek eller elasticitetsmodul.

Försök har visat att rninskad klämkraft, bland annat genom mjukare tätning, kan uppvägas av en större area vid klärnzonema. Det uppfinningsenliga arrangemanget med två klärnzoner med mellanliggande "fyllt" urtag medför också att läckage vid ena zonen kan tolereras utan försämrad funktion.

Genom att det utskjutande partiet 23 och urtaget 36 är belägna på samma nominella medelavstånd från förbränningsrummets 6 centrumaxel minimeras risken att olyckliga toleranser kan leda till att urtaget 36 i monterat läge harnnar delvis innanför eller utanför det utskjutande partiet 23.

Försök har vid en flercylindrig dieselmotor med 2 liters slagvolym per cylinder har visat att optimal avtätning erhållas om det utskjutande partiet är hylliknade och har en höjd på ca 0,2 mm och en radiell bredd på ca 1,4 mm där urtaget har ett djup på ca 0,2 mm och en bredd på ca 1,0 mm. Härigenom blir respektive klärnzons radiella bredd ca 0,2 mm. Vid dessa försök användes en tätningsskiva med tjockleken 1,0 mm. Företrädesvis bör avvikelsema från ovan angivna mått vara högst någon eller några tiondels millimeter. Tjockleken hos tätningsskivan kan dock ligga mellan 0,5 - 2,0 mm beroende på motortyp.

Vid tillämpning på andra storlekar eller typer av motorer kan andra dimensioner vara att föredra men de inbördes förhållandena bör väsentligen överensstämma med de som kan erhållas ur ovan angivna mått. Lämpligen är den radiella bredden hos det utskjutande partiet 23 högst dubbelt så hög som urtagets 36 radiella bredd. Vidare bör det utskjutande partiets 23 höjd ej överstiga urtagets 36 djup och ej understiga hälften av dess djup.

Den beskrivna utföringsformen kan modifieras på ett flertal sätt inom rarnen för patentkraven. 503 875 6 Således kan uppfinningen tillämpas på andra förbränningsmotorer, ej endast dieselmotorer av radtyp. Vidare kan ett gemensamt cylinderhuvud användas för flera förbränningsrum.

Vidare kan man låta det utskjutande partiet och urtaget byta plats. Detta ger ingen nämnvärd 5 funktionsförändring men är dock ogynnsamt ur produktionssynpunkt eftersom tillverkningen av cylinderhuvudet därmed försvåras. Ändringen medför ingen motsvarande förenkling vid tillverkningen av cylinderfodret.

Claims (10)

10 15 20 25 30 Patentkrav.

1. Anordning för avtätning av en fórbränningsmotors förbränningsrum (6), vilken motor innefattar åtminstone ett cylinderblock (1) med åtminstone ett väsentligen cylindriskt fórbränningsrum (6) avgränsat av ett i cylinderblocket (1) anordnat cylinderfoder (2), en kolv (4) samt ett cylinderhuvud (3), ett tätningsorgan (5) inpressat mellan cylinderfodret (2) och cylinderhuvudet (3), vilket cylinderfoder (2) har en ändyta (22) riktad mot en nedre kontaktyta (35) hos cylinderhuvudet (3), där antingen ändytan (22) eller kontaktytan (35) är försedd med ett tingfotmigt hylliknande utskjutande parti (23) och den motstående ytan (35 ; 22) med ett det utskjutande partiet (23) motsvarande ringformigt urtag (36), kännetecknad av att det utskjutande partiets (23) ytterdiameter överstiger urtagets (36) ytterdiameter och att det utskjutande partiets (23) innerdiameter understiger urtagets (36) innerdiameter.

2. Anordning enligt kravet 1, känneteclazad av att ändytan (22) är försedd med det utskjutande partiet (23) och att kontaktytan (35) är försedd med urtaget (36).

3. Anordning enligt kravet 1 eller 2, kännetecknad av att tätningsorganet (5) är väsentligen skivformigt med en sträckgräns understigande 250 MPa, företrädesvis understigande 150 MPa.

4. Anordning enligt kravet 3, kännetecknad av att tätningsorganet (5) utgörs av en skiva med en tjocklek av 0,5 - 2,0 mm, företrädesvis 1,0 mm.

5. Anordning enligt något av kraven 1-4, kännetecknad av att cy1inderfodret(2) är utbytbart och innefattar en ändytan (22) motriktad tingforrnig anliggningsyta (26) mot cylinderblocket (1) , vilken anliggningsyta (26) är belägen i närheten av kolvens (4) nedre vändläge.

6. Anordning enligt något av kraven 1-5, kännetecknad av att det utskjutande partiet (23) och urtaget (36) har väsentligen samma medeldiameter.

7. Anordning enligt något av kraven 1-6, kännetecknad av att väsentligen samma kontaktarea mellan cylinderfodret (2) och tätningsskivan (5) uppstår radiellt utanför som radiellt innanför det utskjutande partiets (23) medeldiameter. 10 505 873 8

8. Anordning enligt något av kraven 1-7, kännetecknad av att det utskjutande partiet (23) har högst dubbelt så stor bredd som urtaget (36), att dess höjd ej överstiger urtagets (36) djup, samt att dess höjd ej understiger hälften av urtagets (36) djup.

9. Anordning enligt något av kraven l-8, kännetecknad av att det utskjutande partiets (23) bredd är 1,2 - 1,6 mm, företrädesvis 1,4 mm, att dess höjd är 0,15 - 0,25 mm, företrädesvis 0,2 mm, att urtagets (36) bredd är 0,8 - 1,2 mm, företrädesvis 1 mm, samt att dess djup är 0,15 - 0,25 mm, företrädesvis 0,2 mm.

10. Anordning enligt något av kraven 1-8, kännetecknad av att förbränningsmotom är en dieselmotor med ett flertal fórbränningsrum (6) inrymda i cylinderblocket (1), att varje förbränningsrum (6) avgränsas av ett cylinderfoder (2), en kolv (4), och ett enskilt cylinderhuvud (3), samt avtätas med hjälp av ett enskilt tätningsorgan (5).