DE3512106A1

DE3512106A1 - Internal combustion engine with at least one liquid-cooled cylinder

Info

Publication number: DE3512106A1
Application number: DE19853512106
Authority: DE
Inventors: Herbert 5040 Brühl Schleiermacher; Jürgen 5060 Bergisch Gladbach Wahnschaffe
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1985-04-03
Filing date: 1985-04-03
Publication date: 1986-10-09

Abstract

The invention relates to an internal combustion engine with at least one liquid-cooled cylinder (2'), a cooling space (3) being provided between the cylinder tube (2) and an outer casing (4), through which the cylinder head bolts (6) project and the liquid admission (8) being arranged in the area of a cylinder head bolt and the liquid discharge (9) in the area of another cylinder head bolt. Because the cylinder head bolts project through the cooling space and this area is used for the admission and discharge of liquid, there is no need for separate ring ducts or transverse slots. In addition the cylinder tube surface is uniformly washed on all sides by the flow of cooling liquid transversely to the cylinder axis and is thereby effectively cooled (fig. 3). <IMAGE>

Description

Brennkraftmaschine mit zumindest einem Internal combustion engine with at least one

flüssigkeitsqekühlten Zylinder Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem flüssigkeitsgekühlten Zylinder, wobei zwischen dem zylinderrohr und einem äußeren Gehäuse ein Kühlraum vorgesehen ist, durch den im Betrieb der Brp.r kf e aschine Flüssigkeit gefördert wird, und der einen Flüssigkeitszufluß und einen Flüssigkeitsabfluß hat. Liquid-cooled cylinder The invention relates to an internal combustion engine with at least one liquid-cooled cylinder, wherein between the cylinder tube and an outer housing is provided with a cooling space through which the Brp.r kf e aschine liquid is conveyed, and of a liquid inflow and has a liquid drain.

In dem DE-GM wird eine Brennkraftmaschine mit flüssigkeitsgekühlten Zylindern beschrieben, wobei hier das Motorschmieröl als Kühlflüssigkeit benutzt wird. Zwischen Zylinderrohr und Gehäuse befindet sich ein Kühlraum, durch den im Betriebszustand der Brennkraftmaschine das Motorschmieröl gefördert wird und der sich in Richtung vom Zylinderkopf zur Kurbelwelle hin in Bezug auf die Zylinderrohrachse in radialer Richtung stetig mit dem Abstand zum Zylinderkopf vergrößert. Um die Kühlung des Zylinderrohrs zu verbessern, ist im wesentlichen die gesamte Oberfläche des Zylinderrohrs zur Vergrößerung seiner Außenfläche mit Umfangsnuten versehen.In the DE-GM an internal combustion engine with liquid-cooled cylinders is described, in which case the engine lubricating oil is used as the cooling liquid. Between the cylinder tube and the housing there is a cooling space through which the engine lubricating oil is pumped when the internal combustion engine is in operation and which increases steadily in the radial direction with the distance to the cylinder head in the direction from the cylinder head to the crankshaft in relation to the cylinder tube axis. In order to improve the cooling of the cylinder tube, substantially the entire surface of the cylinder tube is provided with circumferential grooves to enlarge its outer surface.

Der Flüssigkeitszufluß und Flüssigkeitsabfluß erfolgt jeweils über einen an den beiden Enden des Kühlraums befindlichen Ringkanal, der mit dem Kühlraum in Verbindung steht. Der Flüssigkeitszufluß und Flüssigkeitsabfluß mündet in den jeweiligen Ringkanal. Die Kühlflüssigkeit durchströmt den Kühlraum in Richtung der Zylinderachse vom Kurbelgehäuse aus gesehen in Richtung Zylinderkopf.The liquid inflow and outflow takes place via an annular channel located at both ends of the cooling space, which connects to the cooling space communicates. The liquid inflow and outflow flow into the respective ring channel. The cooling liquid flows through the cooling space in the direction of the Cylinder axis seen from the crankcase in the direction of the cylinder head.

Nachteilig an dieser Anordnung ist der große bauliche Aufwand, da in der Fertigung des Gehäuses die Ringkanäle gegossen oder nachträglich eingearbeitet werden müssen.The disadvantage of this arrangement is the great structural effort, there In the manufacture of the housing, the ring channels are cast or subsequently incorporated Need to become.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Flüssigkeitszufluß und Flüssigkeitsabfluß so an den Kühlraum anzuschließen, daß keine baulichen Maßnahmen erforderlich sind und trotzdem die Kühlflüssigkeit gleichmäßig die Zylinderrohroberfläche umströmt.The object of the invention is to control the inflow and outflow of liquid To be connected to the cold room in such a way that no structural measures are required and yet the cooling liquid flows evenly around the cylinder tube surface.

Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Brennkraftmaschine durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst.The task is carried out in a generic internal combustion engine solved the characterizing features of the first claim.

Weil die Zylinderkopfschrauben den Kühlraum durchragen und sich der Flüssigkeitszufluß im Bereich einer Zylinderkopfschraube befindet und der Flüsigkeitsabfluß im Bereich einer anderen Zylinderkopfschraube angeordnet ist, sind keine baulichen Maßnahmen wie Längsspalte oder Ringkanäle im Kühlraum nötig, damit die Kühlflüssigkeit die Zylinderrohroberfläche umströmen kann.Because the cylinder head screws protrude through the cooling chamber and the Liquid inflow is located in the area of a cylinder head screw and the liquid outflow is arranged in the area of another cylinder head screw, are not structural Measures such as longitudinal gaps or ring channels in the cooling space are necessary to keep the cooling liquid can flow around the cylinder tube surface.

Vorteilhafterweise ist der Flüssigkeitszufluß und der Flüssigkeitsabfluß in den Bereichen diametral gegenüberliegender Zylinderkopfschrauben angeordnet. Dadurch wird die gesamte Zylinderrohroberfläche gleichmäßig gekühlt.The liquid inflow and the liquid outflow are advantageous arranged in the areas of diametrically opposed cylinder head screws. As a result, the entire cylinder tube surface is evenly cooled.

In einer Ausführungsform der Erfindung befindet sich der Flüssigkeitszufluß an dem dem Zylinderkopf zugewandten Ende und der Flüssigkeitsabfluß an dem dem Kurbelgehäuse zugewandten Ende des Kühlraums. Dadurch strömt die kalte Kühlflüssigkeit unterhalb des Zylinderkopfes in den Kühlraum und kühlt damit besonders gut die am stärksten temperaturbelasteten Teile des Zylinderrohrs.In one embodiment of the invention there is the liquid inflow at the end facing the cylinder head and the fluid drain at that of the crankcase facing end of the refrigerator compartment. As a result, the cold coolant flows underneath of the cylinder head in the cold room and thus cools the most powerfully temperature-loaded parts of the cylinder tube.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die den Zylinderkopfschrauben benachbarten Bereiche des Kühlraums, in denen der Flüssigkeitszufluß und Flüssigkeitsabfluß liegt, einen für die Kühlflüssigkeit größeren Strömungsquerschnitt haben als die in Umfangsrichtung an die Bereiche anschließenden Abschnitte des Kühlraums.Another embodiment of the invention provides that the cylinder head screws adjacent areas of the cooling space in which the liquid inflow and outflow has a larger flow cross-section for the cooling liquid than that in the circumferential direction adjoining the areas of the cooling chamber.

Hierdurch wird erreicht, daß in Axialrichtung des Zylinderrohrs im Kühlraum in dem der Zylinderkopfschraube zugeordneten Bereich, der den Flüssigkeitszufluß enthält, kein merklicher Druckabfall in der Kühlflüssigkeit auftritt und somit die Stärke der Querströmung zur Zylinderachse der Kühlflüssigkeit überall die gleiche ist.This ensures that in the axial direction of the cylinder tube in Cooling space in the area assigned to the cylinder head screw, which is used for the flow of liquid contains, no noticeable pressure drop occurs in the coolant and thus the Strength of the cross flow to the cylinder axis of the coolant is the same everywhere is.

Zweckmäßigerweise sind an der Außenseite des Zylinderrohrs in Längsrichtung der Zylinderachse benachbarte Kühlrippen angebracht, die jeweils in zueinander etwa parallelen Ebenen quer zur Zylinderachse liegen. Diese Kühlrippen vergrößern die wärmeabgebende Oberfläche des Zylinderrohrs und verbessern damit den Wärmekontakt zwischen dem Zylinderrohr und der Kühlflüssigkeit.Appropriately, are on the outside of the cylinder tube in the longitudinal direction the cylinder axis adjacent cooling fins attached, each approximately to each other parallel planes are transverse to the cylinder axis. These cooling fins enlarge the heat-emitting surface of the cylinder tube and thus improve the thermal contact between the cylinder tube and the cooling liquid.

In einer weiteren Ausführungsform durchragen die Kühlrippen den Kühlraum und berühren das Gehäuse.In a further embodiment, the cooling fins protrude through the cooling space and touch the case.

Damit Bereiche des Zylinderrohrs unterschiedlich stark von der Kühlflüssigkeit umströmt und damit gekühlt werden können, ist es zweckmäßig, den Strömungsquerschnitt im Kühlraum quer zur Zylinderachse durch bereichsweise Xnderung der Kühlrippengestaltung zu variieren. So kann z. B. die Zahl der Kühlrippen oder die Tiefe des Kühlrippenkanals den Wärmeübergang beeinflussen.This means that areas of the cylinder tube differ greatly from the coolant can be flowed around and thus cooled, it is appropriate to the flow cross-section in the cooling space transversely to the cylinder axis by changing the design of the cooling fins in some areas to vary. So z. B. the number of cooling fins or the depth of the cooling fin channel affect the heat transfer.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen, die schematisch im Schnitt eine Ausführungsform der Erfindung zeigen und nachfolgend näher beschrieben sind. Es zeigt: Fig. 1 im Schnitt einen Zylinder einer Brennkraftmaschine mit Zylinderkopfschrauben, die den Kühlraum durchragen; Fig. 2 im Schnitt denselben Zylinder von einer anderen Seite mit Kühlrippen quer zur Zylinderachse, die den Kühlraum radial durchragen; Fig. 3 die Sicht auf denselben Zylinder in Axialrichtung.Further features of the invention emerge from the description and the drawings which show schematically in section an embodiment of the invention and are described in more detail below. It shows: FIG. 1 a cylinder in section an internal combustion engine with cylinder head bolts which protrude through the cooling chamber; Fig. 2 in section the same cylinder from another side with cooling fins transversely to the cylinder axis, which protrude radially through the cooling chamber; 3 shows the view of the same Cylinder in axial direction.

In den Fig. 1 bis 3 ist in verschiedenen Schnitten durch einen Zylinder einer Brennkraftmaschine jeweils dieselbe Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Das Zylinderrohr 2 liegt auf dem Kurbelgehäuse 12 auf und ist von einem zylinderförmigen Gehäuse 4 umgeben. Ein Bund 1 an dem dem Zylinderkopf zugewandten Ende des Zylinderrohrs bewirkt eine Versteifung des Zylinderrohrs in diesem Bereich und liegt auf dem Gehäuse 4 auf. Zwischen dem Zylinderrohr und dem Gehäuse befindet sich ein Kühlraum 3, den vier Zylinderkopfschrauben 6, gleichmäßig über den Umfang des Zylinders verteilt, durchragen und die an den Durchführungen zum Kühlraum 3 abgedichtet sind. In den Bereichen der Zylinderkopfschrauben befinden sich an der dem Zylinderkopf zugewandten Seite ein Flüssigkeitszufluß 8 und, diametral gegenüberliegend, an der dem Kurbelgehäuse 12 zugewandten Seite ein Flüssigkeitsabfluß 9. Es kann auch zweckmäßig sein, den Flüssigkeitsabfluß 9 und den Flüssigkeitszufluß 8 in die Bereiche benachbarter Zylinderkopfschrauben zu legen. Im Bereich 7 der Zylinderkopfschraube hat der Kühlraum eine halbkreisförmige Erweiterung 10 in das Gehäuse 4 hinein.1 to 3 is in different sections through a cylinder an internal combustion engine each shown the same embodiment of the invention. The cylinder tube 2 rests on the crankcase 12 and is of a cylindrical shape Housing 4 surrounded. A collar 1 on the end of the cylinder tube facing the cylinder head causes a stiffening of the cylinder tube in this area and lies on the housing 4 on. Between the cylinder tube and the housing there is a cooling space 3, the four cylinder head screws 6, evenly distributed over the circumference of the cylinder, protrude and which are sealed at the ducts to the cooling chamber 3. In the Areas of the cylinder head bolts are located on the one facing the cylinder head Side a liquid inlet 8 and, diametrically opposite, on the crankcase 12 facing side a liquid drain 9. It can also be useful to the Liquid outflow 9 and the liquid inflow 8 into the areas of adjacent cylinder head screws to lay. In the area 7 of the cylinder head screw, the cooling space has a semicircular shape Extension 10 into the housing 4.

Die Zylinderrohroberfläche ist mit rechteckigen, in einer Ebene quer zur Zylinderachse befindlichen Kühlrippen 5 versehen, die den Kühlraum bis auf den Bereich, in dem sich die Zylinderkopfschrauben befinden, quer zur Zylinderachse vollständig ausfüllen. Im Bereich der Zylinderkopfschrauben sind die Kühlrippen halbkreisförmig ausgeschnitten, so daß ein Spalt 11 zwischen Kühlrippen 5 und Zylinderkopfschrauben 6 gebildet ist. Als Kühlflüssigkeit ist in besonderer Ausführung das Motorschmieröl anzusehen.The cylinder tube surface is rectangular, in one plane transversely provided to the cylinder axis located cooling fins 5, which the cooling chamber up to the Area in which the cylinder head bolts are located, transverse to the cylinder axis fill in completely. The cooling fins are in the area of the cylinder head screws cut out semicircular so that a gap 11 between cooling fins 5 and cylinder head screws 6 is formed. A special design is the engine lubricating oil as a coolant to watch.

Weil die Zylinderkopfschrauben den Kühlraum durchragen und dieser Bereich für den Flüssigkeitszufluß und Flüssigkeitsabfluß benutzt wird, entfallen gesonderte Ringkanäle oder Querschlitze im Kühlraum. Die Kühlrippen schaffen eine vergrößerte Oberfläche des Zylinderrohrs und verbessern damit die Wärmeankopplung der Kühlflüssigkeit an das Zylinderrohr. Durch eine bereichsweise Änderung der Kühlrippengestaltung, wie z. B. unterschiedliche räumliche Dichte der Kühlrippen, kann die Wärmeankopplung der Kühlflüssigkeit an das Zylinderrohr derart verändert werden, daß Bereiche des Zylinderrohrs unterschiedlich stark gekühlt werden.Because the cylinder head screws protrude through the cooling chamber and this Area is used for the liquid inflow and outflow, are omitted separate ring channels or transverse slots in the cooling space. The cooling fins create one increased surface area of the cylinder tube and thus improve the heat coupling the coolant to the cylinder tube. By changing the design of the cooling fin in certain areas, such as B. different spatial density of the cooling fins, the heat coupling can the cooling liquid to the cylinder tube are changed in such a way that areas of the Cylinder tube are cooled to different degrees.

Vorteilhafterweise haben die den Zylinderkopfschrauben zugeordneten Bereiche 7 des Kühlraums 3, in denen sich der Flüssigkeitszufluß und Flüssigkeitsabfluß befindet, einen für die Kühlflüssigkeit größeren Strömungsquerschnitt und damit geringeren hydraulischen Widerstand als die in Umfangsrichtung an die Bereiche anschließenden Abschnitte des Kühlraums. Dadurch ist die Stärke der Querströmung der Kühlflüssigkeit zur Zylinderachse unabhängig von der Höhenlage.Advantageously, have the cylinder head screws assigned Areas 7 of the cooling space 3, in which the liquid inflow and liquid outflow is located, a larger flow cross-section for the cooling liquid and thus lower hydraulic resistance than that adjoining the areas in the circumferential direction Sections of the refrigerator. This is the strength of the cross flow of the coolant to the cylinder axis regardless of the altitude.

Beim Betrieb der Brennkraftmaschine fließt die Kühlflüssigkeit durch den Flüssigkeitszufluß 8 im Bereich 7 der Zylinderkopfschraube in den Kühlraum 3 und verteilt sich im Bereich der Zylinderkopfschraube über die gesamte Länge des Zylinderrohrs. Danach strömt die Kühlflüssigkeit durch die in einer Ebene befindlichen Kühlrippen 5 in den Bereich der Zylinderkopfschraube, der zum Flüssigkeitsabfluß 9 gehört, und verläßt durch diesen dann den Kühlraum.When the internal combustion engine is operating, the coolant flows through it the liquid inflow 8 in the area 7 of the cylinder head screw into the cooling space 3 and is distributed in the area of the cylinder head screw over the entire length of the Cylinder tube. The coolant then flows through the in one plane Cooling ribs 5 in the area of the cylinder head screw, which is used to drain the liquid 9 heard, and then leaves the refrigerator compartment through this.

Claims

Patentansprüche Brennkraftmaschine mit zumindest einem flüssigkeitsgekühlten Zylinder (2'), wobei zwischen dem Zylinderrohr (2) und einem äußeren Gehäuse (4) ein Kühlraum (3) vorgesehen ist, durch den im Betrieb der Brenlkraftmaschine Flüssigkeit gefördert wird, und der einen Flüssigkeitszufluß (8) und einen Flüssigkeitsabfluß (9) hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderkopfschrauben (6) den Kühlraum (3) durchragen und sich der Flüssigkeitszufluß (8) im Bereich (7) einer Zylinderkopfschraube befindet, und der Flüssigkeitsabfluß (9) im Bereich einer anderen Zylinderkopfschraube (6) angeordnet ist. Internal combustion engine with at least one liquid-cooled Cylinder (2 '), between the cylinder tube (2) and an outer housing (4) a cooling chamber (3) is provided through which liquid during operation of the burner engine is promoted, and a liquid inflow (8) and a liquid outflow (9), characterized in that the cylinder head screws (6) the cooling space (3) protrude and the liquid inflow (8) in the area (7) of a cylinder head screw is located, and the liquid drain (9) in the area of another cylinder head screw (6) is arranged.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitszufluß (8) und der Flüssigkeitsabfluß (9) in den Bereichen diametral gegenüberliegender Zylinderkopfschrauben (6) angeordnet sind. 2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the liquid inflow (8) and the liquid outflow (9) in the areas diametrically opposing cylinder head screws (6) are arranged.

3. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Flüssigkeitszufluß (8) an der dem Zylinderkopf zugewandten Ende und der Flüssigkeitsabfluß (9) an der dem Kurbelgehäuse (12) zugewandten Ende des Kühlraums (3) befindet. 3. Internal combustion engine according to one of claims 1 or 2, characterized characterized in that the liquid inflow (8) is at the one facing the cylinder head End and the liquid outlet (9) at the end facing the crankcase (12) of the refrigerator compartment (3).

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Zylinderkopfschrauben benachbarten Bereiche (7) des Kühlraums, in denen der Flüssigkeitszufluß und -abfluß liegt, einen für die Kühlflüssigkeit größeren Strömungsquerschnitt haben als die in Umfangsrichtung an die Bereiche anschließenden Abschnitte des Kühlraums (3).4. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the areas (7) of the cooling chamber adjacent to the cylinder head bolts, in which the liquid inflow and outflow is, a larger one for the cooling liquid Have flow cross-section than those adjoining the areas in the circumferential direction Sections of the refrigerator (3).

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenseite des Zylinderrohrs in Längsrichtung der Zylinderachse benachbarte Kühlrippen (5) angebracht sind, die jeweils in zueinander etwa parallelen Ebenen quer zur Zylinderachse liegen.5. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that that on the outside of the cylinder tube in the longitudinal direction of the cylinder axis adjacent Cooling fins (5) are attached, each in mutually approximately parallel planes lie transversely to the cylinder axis.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (5) den Kühlraum (3) durchragen und das Gehäuse (4) berühren.6. Internal combustion engine according to claim 5, characterized in that the cooling fins (5) protrude through the cooling chamber (3) and touch the housing (4).

7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeankopplung der Kühlflüssigkeit an das Zylinderrohr (2) durch bereichsweise Änderung der Kühlrippengestaltung derart verändert ist, daß einzelne Bereiche des Zylinderrohrs unterschiedlich stark von der Kühlflüssigkeit umströmt und damit gekühlt sind.7. Internal combustion engine according to one of claims 5 or 6, characterized in that that the thermal coupling of the cooling liquid to the cylinder tube (2) through regional Change of the cooling fin design is changed in such a way that individual areas of the The cooling liquid flows around the cylinder tube to different degrees and is thus cooled are.