SE509077C2 - Förbränningsmotor - Google Patents

Description

25 30 509 077 M 2 fredsstållande och jänm kylning av cylindrar och cylinderfoder och därmed motverka cylinder- och foderdeformation.

Dessa och ytterligare syften uppnås enligt uppfinningen genom att kylvätskekanalerna mynnar i cylinderhuvudet i ett område mellan avgasventilsåten för varje cylinder.

En förbrämiingsmotor med ett sådant kylsystem skapar en tillfredsställande och järrm kylning av cylindrar-na och cylinderfodren samtidigt som en tillfredsställande kylning av cylinderhuvudet i regionen mellan avgasventilsätena erhålles, vilket bland armat underlättar för stökiometrisk förbränning vid hög last.

Uppfinningen skall i det följande beskrivas närmare under hänvisning till på bifogade ritningar visade utföringsexempel, på vilka: fig 1 avser ett cylinderhuvud enligt en första utföringsform av föreliggande uppfin- ning, fig 2 avser en cylinderhuvudpackning enligt en första utföringsform av föreliggande uppfinning, fig 3 avser ett cylinderblock enligt en första utföringsform av föreliggande uppfinning, fig 4 avser en delvy av ett cylinderhuvud enligt en andra utföringsform av föreliggan- de uppfinning, fig. 5 avser en schematisk skiss över hur kylvätska strömmar i en förbrânningsmotor enligt den första utföringsformen av föreliggande uppfinning, fig 6 avser en schematisk skiss över hur kylvâtska strömmar i en förbrånningsmotor enligt den första utföringsformen av föreliggande uppfinning fig. 7 avseren schematisk skiss i perspektiv över hur kylvätska strömmar i en förbrän- ningsmotor enligt den första utföringsformen av föreliggande uppfinning, fig 8 avser en delvy över hur ett hål i en cylinderhuvudpaclcning samverkar med en kylvätskekanal i ett cylinderhuvud den första utföringsformen, och fig. 9 avser en schematisk perspektivvy av kylvätskans utbredning i cylinderblocket hos en förbränningsmotor enligt den första utföringsformen av föreliggande uppfin- ning 20 30 509 077 I figurerna 1 - 3 visas ett cylinderblock 1 med tillhörande cylinderhuvud 2 och cylin- derhuvudpackning 4 till bildande av en förbränningsmotor 6. Förbränningsmotom 6 enligt det visade utföiingsexemplet är utförd med fem cylindrar 8 i en rad Cylindrarna 8 är numrerade med nummer ett till fem I - V, där cylinder nummer ett I är belägen längst till vänster och cylinder nummer fem V är belägen längst till höger i fig 3. Varje cylinder 8 är försedd med två ínloppsventiler 10 och två avgasventiler 12, vilka sam- verkar med respektive ventilsâten 14, 16 i cylinderhuvudet 2. Mellan avgasventilsätena 16 för varje cylinder 8 mynnar en kylvätskekanal 18a - l8e. Kylvätskekanalerna 18a - l8e skapar en fluidiörbindelse för kylvätska 20 mellan cylinderblocket 1 och cylinder- huvudet 2. Kylvätskekanalema 18a - 18e har enligt den visade utföringsformen i fig 1 sarnma tvärsnittsarea relativt varandra I den visade uttöringsfonnen är även ett centralt hål 21 bildat i varje cylinder 8, vilket är avsett för ett tändstift (inte visat).

Mellan cylinderblocket 1 och cylinderhuvudet 2 är en cylinderhuvudpackriing 4 anord- nad, vilken är ßrsedd med ett flertal hål 22a - 22e som är avsedda att samverka med kylvätskekanalerna 18a - l8e i cylinderhuvudet 2. Hålen 22a - 22e har olika areor i syfte att skapa en lokalt styrt kylvâtskeflöde i respektive kanal 18a - l8e och därmed erhålla huvudsakligen samma volymflöde genom alla kanaler 18a - 18e. Detta beskrivs närmare nedan. Ett ytterligare hål 24 för kylvatten är anordnat i packningen 4 vid cy- linder nummer fem V för att förmå kylvätskan 20 att strömma rtmt cylinder nummer fem V och därmed skapa ett jämnt kylvåtskeflöde omlaing denna cylinder V. Vid cy- linder nummer ett I finns också ett hål 26 i packningen, vilket häl 26 tillser att even- tuella luftbubblor i kylvåtskan 20 avleds från cylinderblocket 1.

I fig 3 visas hur slitsar 28 är bildade i en mellanvägg 30 som är anordnad mellan varje angränsande cylinder 8. Slitsamas 28 bredd är omkring 1 mm och de har ett djup på omkring 20 mm. Syftet med slitsama 28 är att avlasta cylindrarna 8 och i cylindrarna 8 anordnade cylinderfoder 32 från spänningar i ßrbränningsmotoms 6 längdriktning, vilka spänningar uppkommer av bland annat värmeutvecklingen i förbränningsmotorn 6. Om spänningarna blir för stora, kan cylindrarna 8 och fodren 32 deformeras och bli 20 509 077 4 onmda, vilket bland annat leder till ökad friktion mellan kolv (inte visad) och foder 32 samt till ökad oljetörbrulming, vilket leder till ökade emissioner. Deformationen av cylindrama 8 och fodren 32 leder även till gasläckage mellan kolv och foder, så kallat ”blow by” samt även till ökade vibrationer och eiïektförluster. För att ytterligare mins- ka värmespänníngaina i cylindrama 8 och fodren 32 leds kylvâtska 20 genom slitsaina 28.

I fig 3 visas också hur ett restriktionsorgan 34 är anordnat i cylinderblocket l intill en inloppsöppning 36 för kylvätskan 20. Restriktionsorganet 34 kan exempelvis utgöras av en bockad plåt, som företrädesvis är så utformad att den ger så litet tryclcfall för kylvätskan 20 som möjligt. Restriktionsorganet 34 kan även utgöras av en med cylin- derblocket l ingiuten enhet Syftet med restriktionsorganet 34 är att det skall styra det huvudsakliga kylvätskeflödet till en insugssida 38 av cylinderblocket 1. Med insugssi- da 38 menas här den sida av cylindrama 8 på vilka inloppsventilerna 10 är belägna och med det huvudsakliga flödet menas här åtminstone 75 % av flödet. Företrädesvis skall restriktionsorganet styra åtminstone 90 % av kylvätskeflödet till insugssidan 38 av cy- linderblocket 1.

I fig 4 visas en andra utlöringsform där varje cylinder 8 hos en förbränningsrnotor 6 är försedd med tre avgasventiler 12 och två inloppsventiler 10. Kylvâtskekanalema 18a mynnar enligt denna utiöringsform mellan respelcfive avgasventilpar 12 i cylinderhu- vudet 2.

I fig 5 visas en schematisk skiss över hur kylvätska 20 strömmari en iörbränningsmo- tor 6 enligt uppfinningen Kylvâtskan 20 törs in i cylinderblocket 1 genom inlopps- öppningen 36 under tryck vilket åstadkommes medelst en kylvätskepump (inte visad).

Huvuddelen av kylvätskeflödet styrs därefter av resuiktionsorganet 34 i riktning mot motoms 6 insugssida 38. Kylvåtskekanalerna 18a - 18e som leder kylvätskan 20 till cylinderhuvudet 2 är huvudsakligen belägna på en avgassida 40 av cylinderblocket l, vilket medför att trycket hos kylvätskan 20 blir lägre på avgassidan 40 och högre på insugssidan 38. Med avgassida 40 menas här den sida av cylindrarna 8 på vilka avgas- 20 30 509 077 ventilema 12 är belägna Detta leder till att kylvätskan 20 strävar efter att strömma mot avgassidan 40. Eftersom slitsarna 28 sträcker sig från insugssidan 38 till avgassidan 40 kommer trycksldllnaden hos kylvätskan 20 mellan insugs- och avgassidan 38, 40 att medföra att kylvätska 20 strömmar i slitsama 28 i riktning mot avgassidan 40. Trycket på insugssidan 38 sjunker successivt i riktning mot cylinder nummer fem V. För att erhålla väsentligen lika volymflöde i alla slitsar 28 utförs de i cylinderhuvudpackning- en 4 bildade hålen 22a - 22e, som samverkar med kylvätskekanalema 18a - 18e i cy- linderhuvudet 2 med olika areor. Hålet 22a närmast inloppsöppningen 36 för kylväts- kan 20 har minst area. Hålarean stiger sedan successiv för att vara störst vid cylinder nummer fem V. Såsom visas i fig 5 är ytterligare ett hål 24 anordnat vid cylinder nummer fem V, vilket beskrivs ovan. I stället för att utföra hålen 22a - 22e i cylinder- huvudpackningen 4 med olika areor kan kylvätskekanalerna 18a - 18e i sig utföras med olika tvärsnittsareor. Hålen 22a - 22e i cylinderhuvudpackningen 4 kan även ha vä- sentligen lika stor area och form som tvärsnittsarean och formen hos kylvätskekanaler- na 18a - 18e vid det område hos cylinderhuvudet som angränsar mot cylinderhuvud- packningen 4.

Fig 6 visar hur kylvätska 20 strömmar i cylinderhuvudet 2. Kylvätskekanalema 18a - 18e mynnar i ett område mellan avgasventilsätena 16 för varje cylinder 8 och kylväts- kan 20 lämnar cylinderhuvudet 2 genom en utloppsöppning 42.

I fig 7 visas med en schematisk skiss i perspektiv hur kylvätska 20 strömmar i en för- bränningsmotor 6 enligt uppfinningen Efter att kylvätskan 20 passerat kylvätskekana- lema 18a - 18e i cylinderhuvudet 2, vilka mynnar i området mellan avgasventilsâtena 16, strömmar kylvätskan 20 mot en utloppsöppning 42 i cylinderhuvudet 2.

I fig 8 visas i detalj hur ett hål 22c i cylinderhuvudpackningen 4 samverkar med en kylvätskekanal l8c i cylinderhuvudet 2. Hålet 22c har en mindre area än kylvätskeka- nalens l8c tvärsnittsarea, vilket innebär att ett styrt volymflöde av kylvätskan 20 i kyl- vätskekanalen l8c erhålls. Den heldragna linjen 44 symboliserar cylinderns 8 läge och de två streckade cirklama 46 symboliserar avgasventilemas 12 läge. 20 509 077 6 Fig 9 avser en schematisk perspektivvy av kylvätskans 20 utbredning i cylinderblocket 1 hos en förbrânningsmotor 6 enligt föreliggande uppfinning Pilen P1 visar var kyl- vätskan 20 inkommer i inloppsöppningen 36 till cylinderblocket 1. Det huvudsakliga kylvâtskeflödet styrs av restrilctionsorganet 34, som leder kylvâtskan 20 runt cylinder nummer ett I, såsom visas med pilen P2. Pilen P3 visar att en mindre del av kylvátske- flödet passerar under restriktionsorganet 34. Detta för att säkerställa en tillfredsställan- de kylning av cylinder nummer ett I. Även den kylvätska 20 som strömmar i kylvätske- kanalerna 18a -18e visas i fig 9.

I stället for att kylvätska 20 inkommer genom inloppsöppningen 36 i cylinderblocket l är det tänkbart att kylvätskan 20 införes genom utloppsöppningen 42 i cylínderhuvudet 2, så att ett motriktat kylvätskeflöde erhålles. lnlopps- och utloppsöppnjngama 36, 42 för kylvätskan 20 kan även placeras på andra ställeni cylinderblocket 1 respektive cylinderhuvudet 2 än de som visas i utiörings- formen i figurerna I utfiâringsformen enligt figurerna visas en femcylindrig radmotor. Kylsystemet enligt uppfinningen kan emellertid appliceras på en godtycklig iörbránningsmotor av kolxtyp, såsom en V-motor. Nämnda íörbränningsmotor kan även vara av så kallad ”open dec ”-typ och ”closed deck”-typ med såväl så kallade våta som torra foder samt även av monoblocktyp.

Claims (7)

20 30 'she 077 Patentkrav

1. Förbränningsmotor innefattande ett cylinderblock (1) med minst två cylindrar (8) och minst två avgasventiler (12) per cylinder (8), en slits (28) i cylinderb1ocket(1) mellan varje cylinder-par (8), och ett kylsystem som innefattar en till cylinderblocket (1) bildad inloppsöppning (3 6) för kylvätska (20), en i ett cylinderhuvud (2) bildad utloppsöppning (42) för kylvåtska (20), ett i cylinderblocket (1) anordnat restriktion- sorgan (34), som styr huvuddelen av kylvattenflödet till en insugssida (3 8) av cylin- derblocket (1), och kylvätskekanaler (18a - 18e) i cylinderhuvudet (2), vilka är huvud- saldigen belägna på en avgassida (40) hos cylinderhuvudet (2), kännetecknad av att kylvätskekanalema (18a - 18e) mynnar i cylinderhuvudet (2) i ett område mellan avgasventilsäten (16) för varje cylinder (8).

2. Förbränningsmotor enligt krav 1, kännetecknar! av att inloppsöppningen (36) för kylvåtska (20) i cylinderblocket (1) och utloppsöppningen (42) för kylvätska (8) i cy- linderhuvudet (2) är belägna vid en och samma ände av förbränningsmotorn (6).

3. Förbränningsmotor enligt krav 1, kännetecknad av att inloppsöppningen (36) för kylvätska (20) i cylínderblocket (1) och utloppsöppningen (42) för kylvätska (8) i cy- linderhuvudet (2) är belägna vid skilda ändar av förbränningsmotom (6).

4. Förbränningsmotor enligt något eller några av föregående krav, kännetecknad av att kylvätskekanalerna (18a - 18e), som mynnar mellan avgasventilsätena (16) i cylinder- huvudet (2) har väsentligen samma tvärsnittsarea relativt varandra

5. Förbrânningsmotor enligt något eller några av föregående krav, där en cylinderhu- vudpaclcning (4) är anordnad mellan cylinderblocket (1) och cylinderhuvudet (2), kän- netecknad av att paclmingen (4) innefattar ett flertal hål (22a - 22e) med olika tvär- snittsarea avsedda att samverka med kylvätskekanalema (1 Sa - 18e) i cylinderhuvudet (2). 509 077» 8

6. Förbrânningsmotor enligt något eller några av lcraven 1 - 3, kännetecknad av att kylvätskekanalerna (18a - 18e) i cylínderhuvudet (2) har olika tvärsnittsareor relativt varandra.

7. Förbränningsmotor enligt något eller några av föregående krav, kännetecknad av att restriktionsorganet (34) är så utfomlat att över 75 %, företrädesvis över 90 % av kyl- vätskeflödet styrs av restfiktionsorganet (34) till cylinderblockets (1) insugssida (3 8).