DE2657890A1

DE2657890A1 - Brennkraftmaschine mit einem von kuehlwasser durchstroemten zylinderblock

Info

Publication number: DE2657890A1
Application number: DE19762657890
Authority: DE
Inventors: Arnold Schumacher
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1976-12-15
Filing date: 1976-12-21
Publication date: 1978-06-22
Also published as: NL7713398A; SE7713654L; CH615980A5; DK143911C; FI58003C; FI773742A7; GB1597584A; IT1090144B; NO145284C; FI58003B; DE2657890C3; FR2374509A1; NO145284B; DK543977A; DE2657890B2; NO774293L; US4172435A; JPS5376243A; DK143911B

Description

P 5129/St/mm

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur/Schweiz

Brennkraftmaschine mit einem von Kühlwasser durchströmten Zylinderblock -

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem von Kühlwasser durchströmten Zylinderblock, einem im Zylinderblock angeordneten, etwas aus diesem herausragenden, büchsenförmigen

in

Zylindereinsatz, dessen Wand/seinem oberen Bereich über den Umfang verteilte, mit dem Kühlwasserstrom im Zylinderblock in Verbindung stehende Kühlkanäle aufweist, und mit einem mit dem Zylinderblock lösbar verbundenen, auf dem Zylindereinsatz abgestützten Zylinderdeckel, der mit dem Kühlwasser, das die Kühlkanäle des Zylindereinsatzes durchströmt, in Verbindung stehende Hohlräume aufweist.

Bei einer bekannten Brennkraftmaschine dieser Art ist um den Zylindereinsatz im Bereich der Austritte seiner Kühlkanäle ein flacher Ring herumgelegt, an den aussen mehrere, das Kühlwasser aus den Kühlkanälen zum Zylinderdeckel führende Leitungen angeschlossen sind. Jeder dieser Leitungen sind also mehrere Kühlkanalaustritte zugeordnet. Mit dieser Gestaltung des Kühlwasserüberganges vom Zylindereinsatz zum Zylinderdeckel war keine über den Umfang des Zylindereinsatzes gleichmässige

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Kühlung zu erreichen, was zu Undichtigkeiten zwischen dem Zylindereinsatz und dem Zylinderdeckel und damit zum Austreten von Gas aus dem Brennraum des Zylinders führen konnte. Durch Vergrössern der Zahl der am Ring angeschlossenen Leitungen Hesse sich zwar eine gleichmässigere Kühlung des oberen Bereiches des Zylindereinsatzes erzielen, jedoch steht dem der wesentliche Nachteil gegenüber, dass der Arbeits- und Zeitaufwand recht beträchtlich ist, wenn der Zylinderdeckel demontiert werden muss, da dann auch alle am Ring angeschlossenen Leitungen gelöst werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass die Kühlung des Zylindereinsatzes im Bereich der Kühlkanäle gleichmassiger wird und gleichzeitig der Aufwand beim Demontieren des Zylinderdeckels verringert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das aus dem Zylinderblock herausragende Ende des Zylindereinsatzes von zwei zur Achse des Zylindereinsatzes konzentrisch angeordneten, über mindestens eine Drosselstelle miteinander verbundene Kammern umgeben ist, wobei die oberen Enden der im Zylindereinsatz befindlichen Kühlkanäle in die innenliegende Kammer münden und die aussenliegende Kammer über eine einzige Verbindungsleitung mit den Hohlräumen im Zylinderdeckel in Verbindung steht.

Durch die erfindungsgemasse Anordnung zweier Kammern, die kühl-

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wasserseitig über Drosselstellen miteinander verbunden sind, wird auf einfache Weise erreicht, dass die Wasseraustrittsgeschwindigkeit aus den Kühlkanälen vergleichmässigt und damit über den Umfang des Zylindereinsatzes eine einheitlichere Temperatur erzielt wird.

Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass Wärmespannungen im oberen Bereich des Zylindereinsatzes wesentlich verringert sind und somit auch die Rissgefahr vermindert ist. Ein weiterer erheblicher Vorteil besteht darin, dass infolge der gleichmässigen Kühlung die Kreisgeometrie an den Kolbenringen erhalten bleibt. Die im Kühlwasserstrom nachgeschaltete zweite Kammer mit der einzigen Verbindungsleitung zum Zylinderdeckel vermindert den Aufwand beim Demontieren des Zylinderdeckels sehr wesentlich. Durch nur eine Verbindungsleitung wird überdies der Aufbau der Maschine vereinfacht und die Zugänglichkeit zu den einzelnen Konstruktionselementen erleichtert.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die beiden Kammern in einem auf die äussere Umfangsfläche des Zylindereinsatzes dicht aufgesetzten ringförmigen Hohlkörper mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt ausgebildet. Hierdurch sind die beiden Kammern in einem einheitlichen, vom Zylindereinsatz lösbaren Bauteil enthalten, was die Fertigung und Montage der Kammern am Zylindereinsatz vereinfacht.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der ringförmige Hohlkörper eine zwischen den beiden Kammern nach einem Vieleck

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verlaufende Trennwand auf, wobei zweckmässig die Trennwand im Bereich jeder Ecke des Vielecks verdickt ausgebildet ist und jede Verdickung ein durchgehendes Loch aufweist, durch das sich eine den Zylinderdeckel mit dem Zylinderblock verbindende Schraube erstreckt. Durch diese Ausführungsform wird es trotz des Vorhandenseins der beiden Kammern möglich, die Verbindungsschrauben zwischen Zylinderdeckel und Zylinderblock platzsparend nahe am Umfang des Zylindereinsatzes anzuordnen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindug ist in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch den oberen Teil eines Zylinders und einen Teil des Zylinderdeckels,

Fig. 2 in grösserem Massstab als in Fig. 1 einen Schnitt durch das obere Ende des Zylindereinsatzes mit Sammelkammer und Austrittskammer für das Kühlwasser und

Fig. 3 einen Horizontalschnitt durch die Kammern entsprechend der Linie III - III in Fig. 1.

Gemäss Fig. 1 ist im Zylinderblockgehäuse 1 einer Dieselbrennkraftmaschine z. B. der V-Bauart ein Zylindereinsatz 2 angeordnet, in dem ein Kolben 3 auf- und abbeweglich ist, der an einer Pleuelstange 4 angelenkt ist. Der mit seinem oberen Ende aus dem Zylinderblock herausragende Zylindereinsatz 2 weist an diesem Ende einen nach aussen ragenden Flansch 5 auf, mit dem er auf

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dem Zylinderblockgehäuse 1 ruht. Zwischen dem Zylinderblockgehäuse 1 und dem Zylindereinsatz 2 ist ein ringförmiger, wasserdurchströmter Kühlraum 6 vorgesehen. Die Wand des Zylinderblockgehäuses 1 ist an ihrem oberen Ende etwas eingezogen und liegt mit diesem eingezogenen Abschnitt 7 am Zylindereinsatz 2 dichtend an. Entsprechend ist auch das untere, nicht dargestellte Ende des Zylinderblockgehäuses 1 etwas eingezogen und liegt dichtend am Zylindereinsatz 2 an.

Auf dem Zylindereinsatz 2 ruht der Zylinderdeckel 9, der über mehrere, über den Umfang des Zylindereinsatzes verteilte und im Zylinderblockgehäuse 1 befestigte Stiftschrauben 8 mit diesem lösbar verbunden ist. Der Zylinderdeckel 9, der eine Brennstoffeinspritzdüse 10, nicht gezeichnete Ein- und Auslassventile sowie ein Anfahrventil 11 aufweist, enthält mehrere wasserdurchstromte Räume 12, 13,die untereinander in nicht näher dargestellter Weise in Verbindung stehen.

Im Bereich des Flansches 5 des Zylindereinsatzes 2 sowie des Wandabschnitts 7 des Zylinderblockgehäuses 1 sind im Zylindereinsatz 2 über den Umfang glelchmässig verteilt 48· geradlinig und steigend verlaufende Kanäle 14 vorgesehen, die mit ihrem unteren Ende in den ringförmigen Kühlraum 6 münden. Oberhalb des Flansches 5 ist der Zylindereinsatz 2 von einem ringförmigen, zwei konzentrische, ineinanderliegende Kammern 16 und enthaltenden Hohlkörper 15 dichtend umgeben, der auf dem Flansch 5 ruht (Fig. 2). In die innere, ringsum durchlaufende Kammer münden die 48 Kanäle 14, indem diese an ihrem oberen Ende über

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je einen radialen Kanal 14' bis zum äusseren Umfang des Zylindereinsatzes 2 verlängert sind. Damit bildet die innere Kammer 16 einen Sammelraum für das vom ringförmigen Kühlraum 6 her durch die Kanäle 14, 14' strömende Kühlwasser. Zwischen der inneren Kammer 16 und der äusseren Kammer 17 ist eine ringsum durchlaufende Trennwand 20 vorgesehen, die im Grundriss des Hohlkörpers 15 nach einem regelmässigen Achteck verläuft (Fig. 3). An jeder Ecke dieses Achtecks taucht sich die Trennwand 20 bis nahe an den Zylindereinsatz 2,aus, so dass die Kammer 16 durch die so gebildeten Verdickungen der Trennwand in acht Abschnitte unterteilt ist, die im Druckausgleich miteinander stehen. An jeder Ausbauchung der Trennwand 20 ist ein durchgehendes Loch vorgesehen, durch das sich jeweils eine der oben erwähnten Stiftschrauben 8 erstreckt. Zwischen je zwei Ausbauchungen ist in der Trennwand 20 eine Drosselöffnung 22 vorgesehen, über die das Kühlwasser aus dem zugehörigen Abschnitt der Kammer 16 in die äussere Kammer 17 übertritt. Diese Kammer 17 weist auf der Oberseite des Hohlkörpers 15 eine einzige Austrittsöffnung 23 auf,

an die in nicht näher dargestellter Weise eine Leitung 25 (Fig. 1) angeschlossen ist, die die Kammer 17 mit den Wasserräumen 12, im Zylinderdeckel 9 verbindet. In der Leitung 25 ist zweckmässig ein Absperrorgan vorgesehen.

Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, strömt im Betrieb der Brennkraftmaschine das Kühlwasser aus dem Kühlraum 6 in die Kühl-Kanäle 14 des Zylindereinsatzes 2, wodurch dieser in seinem oberen, temperatur- und druckmässig am stärksten beanspruchten Bereich intensiv gekühlt -wird. Aus den Kanälen 14 gelangt das Kühl-

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wasser über die radialen Kanäle 14' in die innere Kammer 16, wobei die acht gleichmässig über den Umfang der Trennwand 20 verteilten Drosselstellen 22 für eine untereinander gleichmässige Austrittsgeschwindigkeit des Wassers aus den Kanälen 14' sorgen. Die Querschnitte der Drosselstellen 22 sind so bemessen, dass die Wassergeschwindigkeit im Quadrat in den Drosselstellen mindestens 10 mal grosser ist als in den Querschnitten der Kanäle 14' und in den Querschnitten der engsten Stellen zwischen den Verdickungen der Trennwand 20 und der äusseren Wand 18 des Hohlkörpers 15. Nach Passieren der Drosselstellen 22 gelangt das Kühlwasser in die äussere Kammer 17, in der es zur Austrittsöffnung 23 strömt und über diese sowie die daran angeschlossene Leitung 25 (Fig. 1) den Hohlkörper 15 verlässt. Aus der Leitung 25 gelangt das Kühlwasser in die Hohlräume 12 und 13 des Zylinderdeckels 9. Beim Demontieren des Zylinderdeckels ist lediglich der Anschluss der Leitung 25 zu lösen.

Abweichend vom beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, die Austrittsöffnung 23 in der äusseren Wand 18 des Hohlkörpers 15 anzuordnen. Weiter ist es möglich, dass sich die äussere Kammer 17 etwa nur über Dreiviertel des Umfangs des Hohlkörpers 15 erstreckt, indem an den beiden Enden dieser Kammer die Trennwand 20 mit der äusseren Wand 18 zusammengeführt wird. Die äussere Wand 18 verläuft dann abweichend von der in Fig. gezeichneten Kreisform,in dem Abschnitt zwischen den beiden Enden der Kammer 17 in geringerem Abstand zum Zylindereinsatz Eine solche Gestaltung kann aus Platzgründen notwendig sein.

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Claims

Patentansprüche

!.Brennkraftmaschine mit einem von Kühlwasser durchströmten Zylinderblock, einem im Zylinderblock angeordneten, etwas aus diesem herausragenden, büchsenförmigen Zylindereinsatz, dessen Wand in seinem oberen Bereich über den Umfang verteilte, mit dem Kühlwasserstrom im Zylinderblock in Verbindung stehende Kühlkanäle aufweist, und mit einem mit dem Zylinderblock lösbar verbundenen, auf dem Zylindereinsatz abgestützten Zylinderdeckel, der mit dem Kühlwasser, das die Kühlkanäle des Zylindereinsatzes durchströmt, in Verbindung stehende Hohlräume aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Zylinderblock herausragende Ende des Zylindereinsatzes von zwei zur Achse des Zylindereinsatzes konzentrisch angeordneten, über mindestens eine Drosselstelle miteinander verbundenen Kammern umgeben ist, wobei die oberen Enden der im Zylindereinsatz befindlichen Kühlkanäle in die innenliegende Kammer münden und die aussenliegende Kammer über eine einzige Verbindungsleitung mit den Hohlräumen im Zylinderdeckel in Verbindung steht.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kammern in einem auf die äussere Umfangsfläche des Zylindereinsatzes dicht aufgesetzten ringförmigen Hohlkörper mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt ausgebil-

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det sind.
3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Hohlkörper eine zwischen den beiden Kammern nach einem Vieleck verlaufende, mit der Drosselstelle versehene Trennwand aufweist.
4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand im Bereich jeder Ecke des Vielecks verdickt ausgebildet ist und jede Verdickung ein durchgehendes Loch auf-

sich

weist, durch das/eine den Zylinderdeckel mit dem Zylinderblock verbindende Schraube erstreckt.
5. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper in seiner dem Zylindereinsatz zugewendeten Wand eine über den Umfang durchlaufende Oeffnung aufweist, die auf der Höhe der Austritte der Kühlkanäle liegt.
6. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindungsleitung ein Absperrorgan vorgesehen ist.

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