DE2940814C2 - Wassergekühlte Hubkolben-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine wassergekühlte Hubkolben-Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Normalerweise sind im Zylinderblock Kühlwasserräume enthalten, die mit den Kühlwass rräumen im Zylinderkopf über entsprechende Durchbrüche in den aufeinanderliegenden Wänden von Zylinderblock und Zylinderkopf in Verbindung stehen. Neuere Untersuchungen haben ergeben, daß diese Art der Kühlung die Warmlaufperiode, d. h. die Zeitspanne, die nötig ist, bis die Brennkraftmaschine ihre Betriebstemperatur erreicht hat, verlängert, was zu erhöhtem Kaltverschleiß, erhöhtem Kraftstoffverbrauch und erhöhtem Anfall von Kohlenwasserstoffen im Abgas führt. Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, die Warmlaufperiode zu verkürzen, indem die Kühlung insbesondere des Zylinderblokkes entsprechend verringert wird. Beispielsweise ist es bekannt für den Zylinderblock einen eigenen Kühlkreislauf vorzusehen, der erste bei Erreichen einer bestimmten Maschinentemperatur an die Kühlmittelpumpe oder an die Kühlwasserräume im Zylinder angeschlossen wird. Diese Maßnahmen erfordern jedoch einen verhältnismäßig großen Aufwand und sind trotzdem nicht ganz zufriedenstellend, da das zunächst kalte Kühlwasser in den Kühlwasserräumen des Zylinderblockec-eine schnelle Erwärmung der Zylinderlaufbahn behindert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schnelle Erwärmung der Zylinderlaufbahn auf einfache Weise zu erreichen.

Diese Aufgäbe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches 1 gelöst.

Bei der vorgeschlagenen Lösung hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß durch entsprechende Bemessung der die Zylinderbohrungen umgebenden Wände des Zylinderblockes sowie der die Oberseite des Zylinderblockes bildenden Wand eine ausreichende Wärmeabführung selbst der bei Vollast anfallenden Wärme allein durch Wärmeleitung durch das Material zu dem in dem Zylinderkopf zirkulierenden Kühlwasser erreicht werden kann. Dies hat zur Folge, daß die Zylinderlaufbahnen sehr schnell ihre Betriebstemperaturen erreichen, da die Erwärmung nicht durch die sonst üblichen Wassermäntel verzögert wird. Dadurch nimmt auch die Viskosität des auf der Zylinderlaufbahn haftenden Schmiermittels entsprechend schnell ab, so daß die Reibleistung auf der Zylinderlaufbahn besonders fünstig beeinflußt wird. Selbstverständlich muß zur Abführung der Wärme vom Zylinderblock eine erhöhte Kühlmittetzirkulation durch den Zylinderkopf stattfinden. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, daß die Stege zwischen den Ventilen im Zylinderkopf besonders intensiv gekühlt werden. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Vorschlages besteht darin, daß auf die übliche Zylinderkopfdichtung verzichtet werden kann, wodurch infolge der unmittelbaren Anlage des Zylinderblockes am Zylinderkopf ein einwandfreier Wärmeübergang vom Zylinderblock auf den Zylinderkopf möglich ist

Es sei erwähnt daß es bei luftgekühlten Hubkolben-Brennkraftmaschinen (siehe z.B. FR-PS 11 78 878) bekannt ist den Zylinderkopf unmittelbar, das heißt ohne Zwischenschaltung einer Dichtung, auf den Zylinderblock aufzusetzen, da keine Abdichtung von Kühlflüssigkeits-Durchtrittsöffnungen erforderlich ist Die Kühlung des Zylinders erfoj?t hierbei aber in erster Linie durch am Zylinder angebrachte Kühlrippen, so daß die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, eine schnelle Erwärmung der Zylinderlaufbahn zu erreichen, nicht gelöst wird.

Ferner ist aus der FR-PS 11 89 787 eine Brennkraftmaschine bekanntgeworden, deren Zylinderkopf einen von Kühlflüssigkeit durchströmten Hohlraum aufweist welcher mit einem unmittelbar am Zylinderkopf angebrachten Kühler in Verbindung steht. Der Zylinder ist in erster Linie luftgekühlt und zu diesem Zweck mit üblichen Kühlrippen versehen. Es weist außerdem in seinem dem Zylinderkopf benachbarten Bereich einen die Zylinderbohrung umgebenden ringförmigen Hohlraum auf, der mit dem von Kühlflüssigkeit durchströmten Hohlraum des Zylinderkopfes in Verbindung steht. Um ein Übertreten von Kühflüssigkeit nach innen in die Zylinderbohrung und nach außen zu verhindern, muß zwischen Zylinder und Zylinderkopf eine Zylinderkopfdichtung vorgesehen werden. Nachteilig ist aber vor allem, daß durch die Flüssigkeitskühlung des oberen Bereichs der Zylinder die erwünschte schnelle Erwärmung der Zylinderlaufbahn verzögert wird.

Die Wärmeleitung von Zylinderblock zum Zylinderkopf wird besonders begünstigt, wenn die Wandstärke der die Zylinderbohrungen umgebenden Wände im ersten Viertel, gemessen von der Oberfläche des Zylinderblockes, größer ist als im übrigen Bereich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben, in der eine erfindungsgemäße wassergekühlte Hubkolben-Brennkraftmaschine schematisch dargestellt ist.

Die als Beispiel vereinfacht gezeigte Hubkolben-Brennkraftmaschine setzt sich im wesentlichen aus einem Zylinderblock 1 und einem Zylinderkopf 2 zusammen. Der Zylinderblock 1, der einen in einer Zylinderbohrung 3 geführten Kolben 4 enthält, ist mit dem Zylinderkopf 2 durch nicht gezeigte Schrauben verbunden, wobei der Zylinderblock 1 mit seiner Oberseite 5 in unmittelbarer metallischer Berührung mit der Unterseite 6 des Zylinderkopfes 2 steht. Im Gegensatz zum Zy-

linderblock 1 weist der Zylinderkopf 2 in üblicher Weise gestaltete Kühlwasserräume 7 für die Aufnahme von Kühlwasser auf. Außerdem sind im Zylinderkopf 2 ein Verbrennungsraum 8 und Gaswechselkanäle 9 und 10 mit einem Einlaßventil 11 und einem Auslaßventil 12 angeordnet Für den Umlauf des Kühlwassers durch die Kühlwasserräume 7 sind im Zylinderkopf 2 nicht gezeigte Zufluß- und Abflußanschlüsse vorgesehen.

Die Wand 13 welche die Zylinderbohrung 3 des Zylinderblockes 1 umgibt weist entsprechend der bei der Verbrennung im Verbrennungsraum 8 entstehenden Erwärmuag des Zylinders 3 eine sich zunehmend vergrößernde Wandstärke auf, die sich bis an die Wand 14 erstreckt welche mit der Oberseite 5 am Zylinderkopf 2 anliegt Die vergrößerte Wandstärke ist so bemessen, daß bei Betrieb der Brennkraftmaschine einerseits der Zylinder 3 sehr schnell seine Betriebstemperatur erreicht und andererseits eine Kühlung des Zylinders 3 im wesentlichen ausschließlich durch Wärmeleitung über die Wand 13 und 14 zu dem in den Kühlwasserräumen 7 irr. Zylinderkopf 2 umlaufenden Kühlwasser erfolgt Bei dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel v;'rd diese Wandstärkenvergrößerung, die bis auf die Breite des Zylinderkopfes 2 verläuft im Bereich des oberen Viertels des Zylinderblockes 1 gebildet Da zur Abführung der Wärme über das im Zylinderkopf 2 umlaufende Kühlwasser ein erhöhter Kühlwasserumlauf erforderlich ist wird auch der Steg 15, der zwischen den Ventilen 11 und 12 verläuft und der aufgrund des Verbrennungsablaufs im Verbrennungsraum 8 einer sehr hohen ther- mischen Belastung ausgesetzt ist, besonders gut gekühlt

Um auftretende Undichtigkeiten zwischen der Oberseite 5 des Zylinderblockes 1 und der unmittelbar anliegenden Unterseite 6 des Zylinderkopfes 2 zu vermeiden, ist in einer die Zylinderbohrung 3 umgebenden Ringnut 16 auf der Oberseite 5 der Wand 14 ein C-förmiger Dichtring 17 angeordnet der mit seinen Schenkeln am Grund der Ringnut 16 und an der Unterseite 6 anliegt Bei diesem Dichtring 17, der mit seinem Schlitz auf die Zylinderbohi ang 3 weist kann evtl. eindringendes Gas von innen zusätzlich gegen die Schenkel wirken und diese verstärkt in dichtende Anlage drücken. Das der Dichtring 17 aus Metall besteht, wird der Wärmeübergang zwischen Zylinderblock 1 und dem Zylinderkopf 2 nicht beeinträchtigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Wassergekühlte Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem Zylinderbohrungen aufv/eisenden Zylinderblock und einem auf dessen Oberseite aufgesetzten Zylinderkopf, der von Kühlwasser durchströmte Hohlräume enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite (5) des Zylmderblokkes (1), außerhalb der Zylinderbohrungen (3) in unmittelbarer metallischer Berührung mit der Unterseite (6) des Zylinderkopfes (2) steht, und daß die Wandstärken der die Zylinderbohmngen (3) umgebenden Wände (13) und der die Oberseite (5) des Zylinderblockes (t) bildenden Wand (14) zur Kühlung der Laufbahnen der Zylinderbohrungen (3) im wesentlichen ausschließlich durch Wärmeleitung durch die genannten Wände (13,14) zu dem im Zylinderkopf (2) zirkulierenden Kühlwasser bemessen sind.

2. Wassergekühlte Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der die Zylinderbohrungen (3) umgebenden Wände (13) im ersten Viertel, gemessen von der Oberfläche (5) des Zylinderblockes (1), größer ist als im übrigen Bereich.