DE1099797B

DE1099797B - Einrichtung zum Kuehlen von Kolben fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1099797B
Application number: DED28081A
Authority: DE
Inventors: Eugen Stump
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1958-05-09
Filing date: 1958-05-09
Publication date: 1961-02-16

Description

Einrichtung zum Kühlen von Kolben für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Kühlen von Kolben für Brennkraftmaschinen, wobei innerhalb der Seitenwände und des Bodens des Kolbens nach außen verschlossene gebohrte Kühlmittelkanäle vorgesehen sind, die zur zwangsweisen Führung des Kühlmittels dienen.
Als Kühlmittel findet gewöhnlich entweder Schmieröl Verwendung, indem der Kolbenkühlkreislauf in den allgemeinen Schmierölkreislauf einbezogen wird oder der Kühlkreislauf des Kolbens wird an das Kühlsystem der wassergekühlten Brennkraftmaschine angeschlossen.
Bei Flachkolben von Brennkraftmaschinen ist es bekannt, den Kolbenboden mit radialen Bohrungen zu versehen, die nach außen hin durch Gewindestopfen verschlossen sind. Die Kühlflüssigkeit wird hierbei durch innerhalb der Wand des Kolbenschaftes gelegene Kanäle zugeführt und über im Kolbenboden liegende Zentralbohrungen wieder abgeleitet.
Ferner ist es bekannt, im Innenraum des Kolbens einen besonderen Einsatz vorzusehen, dessen Stirnseite, die -der Kolbenbodenunterseite zugewandt ist, spiralenförmnig ausgebildet ist. Der Zulauf des Kühlmittels erfolgt dabei von unten am Außenende der Spirale, während der Ablauf zentral liegt. Im Zusammenhang mit einer spiralenartigen Führung des Kühlmittels entlang der Unterseite bzw. innerhalb des Kolbenbodens selbst ist es weiter bekannt, in den im Kolbenboden eingearbeiteten Spiralengängen Prallbleche anzuordnen, um .das Kühlmittel zu veranlassen, unter großer Wirbelbildung durch :die Spiralengänge zu fließen, -um damit eine intensive Wärmeaufnahme zu erreichen.
Den bekannten Ausführungsformen von Kolbenkühlungen haftet insbesondere der Nachteil an, daß sie einen großen baulichen Aufwand erfordern, der sich in diesem Umfang für einen Massenartikel aus wirtschaftlichen Gründen nicht vertreten läßt.
Die Erfindung hat sich .die Aufgabe gestellt, für Kolben, bei denen zur Bildung des Verbrennungsraumes der mittlere Bereich ihres Bodens eingezogen ist, eine Einrichtung zu schaffen, durch die eine ausreichendeKühlung mit einfachsten Mitteln erzielt wird.
Zur Lösung -der Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, bei Kolben der vorgenannten Art vom Umfang her in den kreisringförmigen Teil des Kolbenbodens Kreissehnen bildende, miteinander in Verbindung stehende, einzelne Bohrungen anzubringen, die zusammen ein offenes oder geschlossenes Vieleck oder Teile eines Vielecks bilden und nacheinander von Kühlmittel durchflossen sind, das in an sich bekannter Weise durch in,den Seitenwänden des Kolbens verlaufende Leitungen zu- bzw. abgeführt wird. Bei einer Anordnung der einzelnen Bohrungen in Gestalt eines offenes Vielecks liegt gemäß der Erfindung nur an dem einen Ende eine Zuflußleitung und an dem anderen Ende eine Ablaufleitung. Sind die einzelnen Bohrungen zu einem geschlossenen Vieleck vereinigt, so können erfindungsgemäß zwei Zuflußleitungen und zwei Ablaufleitungen vorgesehen werden, die sich einander gegenüberliegen. Bei einer Anordnung der einzelnen Bohrungen derart, daß einzelne Teile eines Vielecks entstehen, ist erfindungsgemäß in den benachbarten Enden zweier Teile eines Vielecks j e eine Zufluß- :bzw. j e eine Ablaufleitung angeordnet.
Um eine möglichst gleichmäßige Temperatur im Kolbenboden zu erreichen und dadurch Wärmespannungen mit allen ihren nachteiligen Folgen zu vermeiden, wird ferner vorgeschlagen, zwei oder mehrere Kühlkreisläufe im Kolbenboden übereinan.derliegend vorzusehen. Hierbei liegen die Zuflußmündung bzw. die Ablaufmündung des einen Kühlkreislaufes und die Zufluß- bzw. Ablaufmündung des anderen Kühlkreislaufes einander gegenüber. Außerdem sind hierbei -von oben betrachtet - die Vielecke der einzelnen Kühlkreisläufe versetzt zueinander angeordnet in der Weise, daß die Ecken eines Vielecks über oder unter den Seiten des anderen Vielecks sich befinden.
Ein weiterer Gedanke der Erfindung besteht darin, von der jeweiligen Zuflußleitung bis zur entsprechenden Ablaufleitung gesehen, die Durchmesser oder die Wandreibung oder -die Ausbildung der wärmeaufnehmenden Oberfläche der einzelnen Bohrungen so zu halten, daß sich eine zumindest annähernd gleichmäßige Temperatur über den gesamten Bereich des Kolbenbodens ergibt. Um letzteres zu erreichen, können, die Durchmesser der einzelnen Bohrungen - von der jeweiligen Zuflußleitung bis zur entsprechenden Ablaufleitung betrachtet - .stetig zunehmen, so daß über die gesamte Ringzone des Kolbens oder des Kolbenbodens mengenmäßig ein annähernd gleichbleibender Wärmeaustausch erfolgt; denn das :anfänglich kältere Kühlmittel -durcheilt die ersten enger gehaltenen Bohrungen schneller, als das dann erwärmte Kühlmittel die nachfolgenden, im Durchmesser weiter ausgebildeten Bohrungen, wodurch das abnehmende Wärmegefälle infolge der Vergrößerung der wärmeabgebenden Oberfläche wieder ausgeglichen wird.
Außerdem besteht,die Möglichkeit, die vor der Ablaufmündung gelegenen Bohrungen mit einem Einsatz zu versehen, der ein Steilgewinde aufweist, um die Durchlauflänge und -zeit zu erhöhen.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung erfordert einen verhältnismäßig geringen Arbeitsaufwand; denn die einzelnen Bohrungen sind auf denkbar einfachste Weise zu fertigen und nachträglich von -außen zu verschließen, so daß mit geringen Kosten eine gute Wirkung erzielt wind.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Kolben im Längsschnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in der Fig. 1, Fig.3 eine weitere Ausführungsform einer Kolbenkühlung, Fig.4 eine -dritte Ausführungsform einer Kolbenkühlung, Fig.5 und 6 eine vierte Ausführungsform einer Kolbenkühlung, in zwei verschiedenen senkrecht zueinanderliegenden Schnitten.
Wie aus den Fig.1 und 2 hervorgeht, sind in der Wand des Kolbenbodens 11 einzelne Kanäle bzw. Bohrungen 12 vorgesehen, die Kreissehnen bilden und ineinanderlaufen. Sie stellen zusammen ein offenes Vieleck dar, an dessen einem Ende die ZUflußleitung 13 und an dessen anderem Ende die Ablaufleitung 14 mündet. Nach außen sind die einzelnen Bohrungen 12 auf beliebige Weise, z. B. durch Stopfen 15 verschlossen. Der Kolbenboden 11 ist in ider Mitte eingezogen zur Bildung .des Brennraumes 16, der in vorliegendem Fall herzförmig gestaltet ist.
In der Fig. 3 bilden die einzelnen Bohrungen 112 im Kolbenboden 111 ein geschlossenes Vieleck, in ,dem zwei Zuflußleitungen 113 und zwei Ablaufleitungen 114 münden, die einander gegenüberliegen. Dadurch wird über den ganzen Bereich eine gleichmäßigere Wärmeabfuhr bzw. eine ausgeglichenere Kolbenbodentemperatur erreicht.
In der Fig.4 ist das Vieleck, das von einzelnen Bohrungen 212 bzw. 212' gebildet wird, an zwei gegenüberliegenden Stellen217 bzw. 217' unterbrochen. An den benachbarten Enden der beiden Vieleckteile 212 bziv. 212' liegt eine Zuflußleitung 213 bzw. 213' und eine Ablaufleitung 214 bzw. 214'. Auch bei diesec Ausbildungsform einer Kolbenkühlung wird eine gleichmäßigere Temperaturverteilung des Kolbenbö= dens erzielt.
In den Fig. 5 und 6 sind zwei einzelne Kühlkreisläufe 312 und 312' übereinanderliegend angeordnet, die beide ein offenes Vieleck bilden,, wobei die Zuflußleitung 313 und idie dazugehörige Ablaufleitung 3,14 eines Kühlkreislaufes 312 der ZufluBLeitung 313' und der dazugehörigen Ablaufleitung 314' gegenüberliegen. Die Kühlströme verlaufen nach den Fig.5 und 6 in gleicher Richtung. Es liegt jedoch durchaus im Rahmender Erfindung, die Zufluß- und Ablaufleitungen so anzuordnen, daß .die Kühlströme gegeneinanderlaufen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zum Kühlen von Kolben für Brennkraftmaschinen, bei denen innerhalb der Seitenwände und des Bodens nach außen verschlossene gebohrte Kühlmittelkanäle vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei Kolben mit im mittleren Bereich zur Bildung des Verbrennungsraumes eingezogenem Boden vom Umfang her in den kreisringförmigen Teil des Kolbenbodens Kreissehnen bildende, miteinander in Verbindung stehende, einzelne Bohrungen angebracht sind, die zusammen ein offenes oder geschlossenes Vieleck oder Teile eines Vielecks bilden und nacheinander von Kühlmittel durchflossen sind, das in an sich bekannter Weise durch in den Seitenwänden des Kolbens verlaufende Leitungen zu- bzw. abgeführt wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der dös Vieleck von Bohrungen im Kolbenboden offen ist, dadurch gekennzeichnet, daß nur an dem einen Ende eine Zuflußleitung (13) und an dem anderen eine Ablaufleitung (14) mündet.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der das Vieleck von Bohrungen im Kolbenboden geschlossen ist, gekennzeichnet durch zwei einander gegenüberliegend angeordnete Zuflußleitungen (113) und Ablaufleitungen (114).
4. Einrichtung nach Anspruch 1 mit Teilen von Bohrungsvielecken im Kolbenboden, dadurch gekennzeichnet, daß in den benachbarten Enden zweier Teile eines Vieleckes (212, 212') je eine Zuflußleitung (213 bzw. 213') und je eine Ablaufleitung (214 bzw. 214' angeordnet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Kühlkreisläufe (312 und 312') im Kolbenboden übereinanderliegend vorgesehen sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß - von oben betrachtet - die Vielecke von Bohrungen der einzelnen Kühlkreisläufe (312,312') versetzt zueinander angeordnet sind in der Weise, daß die Ecken eines Vieleckes (312) über oder unter den Seiten des anderen Vieleckes (312') liegen.
7. Einrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zuflußmündung (313) bzw_ die Ablaufmündung (314) des einen Kühlkreislaufes (312) und die Zuflußmündung (313') bzw_ die Ablaufmündung (314') des anderen Kühlkreislaufes (312') gegenüberliegen. B.
Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Bohrungen (12, 112, 212, 212', 312, 312') in an sich bekannter Weise aus Sacklochbohrungen bestehen, deren Außenöffnungen nachträglich, z. B. durch Stopfen (15) und/oder durch Schweißen, verschlossen werden.
9. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 8; dadurch gekennzeichnet, daß - von der jeweiligen Zuflußleitung bis zur entsprechenden Ablaufleitung betrachtet - dieDurchmesseroder die Wandreibung öder die Ausbildung der wärmeabgebenden Ober- fläche der einzelnen Bohrungen so gehalten sind, daß eine annähernd gleichmäßige Iiolbenbodentemperatur erreicht wird.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß - von der jeweiligen Zuflußleitung bis zur entsprechenden Ablaufleitung gesehen - die Durchmesser der aufeinanderfolgenden einzelnen Bohrungen zunehmen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 686 359.