DE2543736C2 - Hubkolbenbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenbrennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer bekannten Anordnung von Zylinderköpfen mittels eines zylindrischen Abschnittes ihrer Außenmantelfläche in nassen Zylinderlaufbuchsen (FR-PS 95 592) übernimmt ein oberer Flansch des Zylinderkopfes, an dem Zuganker angreifen, gleichzeitig mehrere Funktionen. An der Auflagestelle des Flansches auf dem oberen Rand der Zylinderlaufbuchse werden gleichzeitig sowohl die von den Zugankern hervorgerufenen Verspannungskräfte als auch die auf den Boden wirkenden Gaskräfte sowie die temperaturbedingten Wärmespanriungen übertragen. Es gelingt daher nicht, die Dichtwirkung an dieser Stelle zu erhalten, sondern sie wird infolge von Deformation der Bauteile und Wechselbeanspruchung der Dichtung verlorengehen. Weiterhin treten am Zylinderkopf und an der Zylinderlaufbuchse aufgrund unterschiedlicher Temperaturen Differenzen in der Wärmeausdehnung auf, die bei der vorgeschlagenen spielfreien Einpassung des zylindrischen Abschnitts des Zylinderkopfes in die Zylinderlaufbuchse zu Rißbildung führen.

Weiterhin ist eine Hubkolbenbrennkraftmaschine bekannt (GB-PS 2 13 801), bei der ebenfalls ein Zylinderkopf mit einem zylindrischen Abschnitt vorgesehen ist, welcher über mehrere Radialdichtringe in einer Zylinderlaufbuchse abgedichtet und über einen oberen Flansch mit einem Kurbelgehäuse verspannt ist. Die Bauelemente Zylinderlaufbuchse und ein oberer als Kühlwasserkasten ausgebildeter Teil des Kurbelgehäuses sind dabei über gemeinsame Schrauben mit dem unteren Teil des Kurbelgehäuses verspannt Sowohl die Abdichtung des Kühlwasserraumes als auch des Verbrennungsraumes erfolgt über Radialdichtungen, die etwa in gleicher Ebene liegen. Aufgrund der unterschiedlichen Wärmespannungen und infolge der Wechselbeanspruchungen durch die Gaskräfte in diesem Bereich kann die Dichtwirkung dieser Dichtung bereits nach kurzer Betriebsdauer nachlassen. Schließlich ist bedingt durch die genaue Einpassung des Zylinderkopfe: in die Zylinderlaufbuchse sowie dieser wiederum in den Kühlwasserkasten in einem Bereich höchster Temperaturbelastung, die Gefahr der Rißbildung an der Zylinderlaufbuchse und an den Außenwandungen des Kühlwasserkastens unvermeidbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Mängel zu verhindern und eine wirksame Abdichtung zwischen Zylinderkopf und Zylinderlaufbuchse sowie ggf. zwischen Zylinderlaufbuchse und Kurbelgehäuse zu schaffen, wobei Wärmespannungen zwischen diesen Bauteilen reduziert und Rißbildung vermieden werden solL

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Hubkolbenbrennkraftmaschine durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst

Dabei wirken die Verspannungskräfte in vorteilhafter Weise über den oberen Flansch des Zylinderkopfes direkt auf den oberen Rand der Zylinderlaufbuchse, während die Abdichtung des Verbrennungsraumes mit Hilfe eines im Bereich des Zylinderkopfbodens zwischen Zylinderkopf und Zylinder angeordneten Dichtringes erfolgt, an dem die Verspannungs- und Betriebskräfte nicht wirksam werden. Der Drosselspalt reduziert die dem Dichtring zugeführten Gasdrücke auf einen zulässigen Wert und berücksichtigt Dehnungen, die im Bereich maximaler Temperaturbelastung von Zylinderkopf und Zylinder in unterschiedlichem Maße auftreten. Auch wird in diesem Bereich durch die Ausbildung des den Zylinderkopf umgebenden Bundes eine Kühlwasserführung geschaffen, durch die eine besonders intensive Kühlung der Zylinderlaufbuchse im Bereich ihrer höchsten Temperatur möglich ist. Folglich werden die aus den Wärmespannungen resultierenden Schubbewegungen insbesondere zwischen Zylinderlaufbuchse und Kurbelgehäuse vermieden. Wahlweise können die Zylinderlaufbuchse und das Kurbelgehäuse bzw. der Zylinderkopf und Zylinderlaufbuchse einzeln miteinander verschraubt sein, oder der Bund der Zylinderlaufbuchse kann zwischen dem Zylinderkopf und dem Kurbelgehäuse verspannt sein.

Bei einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Gaswechselkanälen wird empfohlen, unterhalb des Flansches einen weiteren Dichtring anzuordnen und die Gaswechselkanäle im Bereich zwischen den Dichtringen von der Außenmantelfläche des Zylinderkopf aus radial durch die Kühlwasserführung der Zylinderlaufbuchse hindurchzuführen. Verbrennungsgase, die infolge geringer Undichtigkeiten des im Bereich des Zylinderkopfbodens angeordneten Dichtringes aus dem Verbrennungsraum austreten, gelangen somit in die Gaswechselkanäle und werden ohne eine negative Beeinträchtigung der Arbeitsweise der Hubkolbenbrennkraftmaschine abgeführt. Weiterhin wird vorgeschlagen, die Dichtringe nur radial vorzuspannen, wobei sie unter Gasdruck durch Anlage an den Dichtflächen ihre Dichtwirkung entfalten. Der Querschnitt der Dichtringe kann kreisförmig gestaltet sein, darüberhinaus empfiehlt sich aber ein im Querschnitt gesehen U-förmiger Dichtring, der zur Gasseite hin offen ist, so daß die

Gasdrücke für eine noch günstigere Verspannung des Dichtringes mit den Bauteilen sorgen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der zwei Ausführungsbeispiele vereinfacht dargestellt sind. Es zeigt

F i g. 1 eine Ausführungsform der Erfindung mit einem Teillängsschnitt durch einen Zylinderkopf, eine Zylinderlaufbuchse und ein Kurbelgehäuse,

F i g. 2 einen Teillängsschnitt im Bereich eines Zugankers durch einen Verband Zylinderkopf, Zylinderlaufbuchse und Kurbelgehäuse mit einzelner Verschraubung der Bauteile,

Fig.3 einen Teillängsschnitt durch die Verschraubung des Zylinderkopfes mit der Zylinderlaufbuchse gemäß der Ausführungsform in F i g. 2, und

F i g. 4 einen Teillängsschnitt im Bereich eines Zugankers durch einen Verband Zylinderkopf, Zylinderlaufbuchse und Kurbelgehäuse, bei der der Bund der Zylinderlaufbuchse zwischen dem Zylinderkopf und dem Kurbelgehäuse verspannt ist

In den F i g. 1 bis 3 ist, soweit dargestellt, mit 1 ein Zylinderkopf bezeichnet, der eine zylindrische Außenmantelfläche 2 aufweist und mit dieser dichtend in eine Zylinderlaufbuchse 3 eingesetzt ist, die wiederum in einem Kurbelgehäuse 17 angeordnet ist. Dabei ist der Zylinderkopf 1 über einen oberen Flansch 4 mit Hilfe von Schrauben 5 an einem Bund 6 der Zylinderlaufbuchse 3 befestigt. Im Bereich des Zylinderkopfbodens 7 weist der Zylinderkopf 1 einen radialen Absatz 8 und die Bohrung der Zylinderlaufbuchse 3 einen radialen Absatz 9 auf. Zwischen diesen radialen Absätzen 8 und 9 ist ein Dichtring 10 angeordnet, der eine Abdichtung gegenüber den über einen Drosselspalt 11 einwirkenden Verbrsnnungsgasen bewirkt. Außerdem ist im Bereich des oberen Flansches 4 zwischen dem Zylinderkopf 1 und dem Bund 6 der Zylinderlaufbuchse 3 ein weiterer Dichtring 12 vorgesehen. Die Zylinderlaufbuchse 3 ist von einem Kühlwasserraum 13 umgeben, der über eine Öffnung 14 mit einer in dem Bund 6 angeordneten Kühlwasserführung 15 verbunden ist. Durch diese Kühlwasserführung 15 sind Gaswechselkanäle 16 hindurchgeführt. Die Befestigung des Bundes 6 der Zylinderlaufbuchse 3 und somit der Zylinderlaufbuchse 3 an dem Kurbelgehäuse 17 erfolgt über Schrauben 18. Zur weiteren Erläuterung der Befestigung von Zylinderkopf 1 und Zylinderlaufbuchse 3 dienen die F i g 2 und 3 in denen die Lage der Schrauben 5 und 18 durch verschiedene Schnitte verdeutlicht wird.

In F i g. 4 werden die Bauteile Zylinderkopf 1, Zylinderlaufbuchse 3 und Kurbelgehäuse 17 über eine Schraube 19 miteinander verspannt.

Die F i g. 1 bis 4 verdeutlichen, daß durch die Anordnung des Zylinderkopfes 1 in der Zylinderlaufbuchse 3 sowie durch die Verwendung der beiden Dichtringe 10 und 12 und des Drorselspaltes 11 eine wirksame Abdichtung des Verbrennungsraumes der Hubkolbenbrennkraftmaschine erfolgt. Eventuelle Undichtigkeiten an den radialen Absätzen 8 und 9 sowie am Dichtring 10 werden über die Gaswechselkanäle 16 ohne Wirkung abgeführt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hubkolbenbrennkraftmaschine mit nassen Zylinderlaufbuchsen (3), in die Zylinderköpfe (1) mittels eines ihrem Boden (7) benachbarten zylindrischen Abschnitts (2) ihrer Außenmantelfläche dichtend eingesetzt und Ober einen oberen Flansch (4) mit der Zylinderlaufbuchse (3) und/oder dem Kurbelgehäuse (17) verspannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung der Zylinderlaufbuchse (3) und der zylindrische Abschnitt (2) des Zylinderkopfes (1) unter Bildung radialer Absätze (8 und

9) erweitert sind, zwischen denen ein Dichtring (10) angeordnet ist wobei sich ein aufgrund radialen Spiels gebildeter Drosselspalt (11) vom Boden (7) bis zum Dichtring (10) erstreckt und daß die Zylinderlaufbuchse (3) einen den Zylinderkopf (1) umgebenden Bund (6) hat, der auf dem Kurbelgehäuse .{17) dichtend aufliegt und eine zum Kühlwasserraum (13) hin geöffnete Kühlwasserführung (15) bildet

2. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß unterhalb des Flansches ein Dichtring (12) angeordnet ist und Gaswechselkanäle (16) im Bereich zwischen den Dichtringen (10 und 12) von der Außenmantelfläche (2) des Zylinderkopfes (1) aus radial durch die Kühlwasserführung (15) der Zylinderlaufbuchse (3) hindurchgeführt sind.

3. Hubbrennkraftmaschine nach einem der An-Sprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtringe (10 und 12) als Weichdichtung ausgebildet und nur radial vorgespannt i<nd.