SE521785C2 - Förbränningsmotor - Google Patents

Description

521 785 2 av den stora värmeutvecklingen. Ingen av de ovan angivna dokumenten visar en för- bränningsmotor med ett kylarrangemang, som är anpassat för att kyla en bränslein- sprutare.

Det är ett syfte med föreliggande uppfirming att åstadkomma en tillfredsställande kyl- ning av en vid en insugssida av förbränningsmotom anordnad bränsleinsprutare.

Ytterligare ett syfte med föreliggande uppfmning är att åstadkomma ett väsentligen jämnt kylvätskeflöde kring varje cylinder hos motom för att därmed skapa en tillfreds- ställande och jänm kylning av cylindrar och cylinderfoder och därmed erhålla väsentli- gen samma optimala förbränningstemperattir i varje cylinder.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att motverka cylinder- och foderdefonnation.

Dessa och ytterligare syften uppnås enligt uppfinningen genom av i cylinderhuvudet anordnade utloppskanaler, som förbinder det forsta och andra kylvätskeutrymmet med varandra, vilka utloppskanaler huvudsakligen är belägna på en insugssida hos cylin- derhuvudet, och en i cylinderblocket bildad utloppsöppning, som har förbindelse med det första kylvätskeutrymmet.

En förbrämiingsmotor med ett sådant kylarrangemang skapar en tillfredsställande och jämn kylning av cylindrarna och cylinderfodren. Samtidigt erhålles en tillfredsställande kylning av motoms bränsleinsprutare, eftersom utloppskanalema är belägna på mo- töms insugssida. Detta leder bland armat till att stökiometrisk förbränning vid hög last underlättas.

Uppfmningen skall i det följande beskrivas närmare under hänvisning till på bifogade ritningar visade utföringsexempel, på vilka: fig. la avser ett cylinderhuvud enligt en första utföringsfonn av föreliggande uppfm- ning, 20 25 30 521 785 3 fig. lb avser ett cylinderhuvud enligt en andra utföringsfonn av föreliggande uppfm- ning, fig. 2 avser en cylinderhuvudpackning enligt föreliggande uppfinning, fig. 3 avser ett cylinderblock enligt föreliggande uppfinning, I fig. 4 avser en schematisk skiss över hur kylvätska strömmar i en förbränningsmotor enligt föreliggande uppfmning, fig. 5 avser en schematisk skiss i perspektiv över hur kylvätska strömmar i en förbrän- ningsmotor enligt föreliggande uppfinning, fig. 6 avser en sidovy hur kylvätska strömmar i en förbränningsmotor enligt förelig- gande uppfinning, fig. 7 avser en schematisk perspektivvy av kylvätskans utbredning i cylinderblocket hos en förbränningsmotor enligt föreliggande uppfinning, fig. 8 avser schematisk skiss i perspektiv över hur kylvätska enligt ett altemativt utfö- ringsexempel strömmar i en förbränningsmotor enligt föreliggande uppfinning.

I fig. la visas ett cylinderhuvud 2 enligt ett första utföringsexempel av uppfinningen.

Cylinderhuvudet 2 enligt det första utföringsexemplet är anpassat till ett cylinderblock l, som visas i fig. 3 och en mellan cylinderhuvudet 2 och cylinderblocket 1 anordnad cylinderhuvudpackning 4, som visas i fig. 2. Cylinderhuvudet 2, cylinderblocket 1 och cylinderhuvudpackningen 4 bildar komponenter i en förbrärmingsmotor 6. Förbrän- ningsmotom 6 enligt det visade utföringsexemplet är utförd med fem cylindrar 8 i en rad. Cylindrama 8 är numrerade med nummer ett till fem I - V, där cylinder I är belä- gen längst till vänster och cylinder V är belägen längst till höger i fig. 3. Varje cylinder 8 är försedd med två insugningsventiler 10 och två avgasventiler 12, vilka samverkar med respektive ventilsäten 14, 15 i cylinderhuvudet 2. Mellan avgasventilsätena 15 for varje cylinder 8 myimar en inloppskanal 11, som leder kylvätska 13 från ett första kyl- vätskeutrymme 16 i cylinderblocket 1 till ett andra kylvätskeutrymme 17 i cylinderhu- vudet 2. Kylvätskan 13 kommer att strömma från inloppskanalema 11 i riktning mot i cylinderhuvudet 2 anordnade utloppskanaler 18, som leder kylvätskan 13 från det andra kylvätskeutrymmet 17 i cylinderhuvudet 2 tillbaka till en insugssida 19 hos det första kylvätskeutrymmet 16 i cylinderblocket 1. Utloppskanalema 18 är anordnade vid 20 30 ) , _ _ O , . . . . s . 521 785 insugssidan 19 hos cylinderhuvudet 2. Strömningsriktriingen hos kylvätskan 13 är an- tydd med pilar i fig. la. Företrädesvis är två utloppskanaler 18 anordnade på var sin sida om en bränsleinsprutare 20 (visad i fig. 6), som är avsedd att anordnas i cylinder- huvudet 2 utformade urtag 21. Därmed erhålles kylning av bränsleinsprutama 20. F ö- reträdesvis anordnas en bränsleinsprutare 20 för varje cylinder 8. Det är tänkbart att anordna fler än en inloppskanal 11 per cylinder 8 och fler än två utloppskanaler 18 per cylinder 8. Exempelvis kan såsom visas i fig. la fyra utloppskanaler 18 anordnas per cylinder 8. Det är också tänkbart att anordna enbart en utloppskanal 18 per cylinder 8.

Enligt en andra utföringsfonn av uppfinningen, visad i fig. lb, är det andra kylvätske- utrymmet 17 i cylinderhuvudet 2 försett med skiljeväggar 22. Därmed säkerställs en likformig kylning av alla bränsleinsprutare 20 och avgasventilsäten 15 utmed hela cy- linderhuvudet 2. Skiljeväggarna 22 bidrar också till ökad hållfasthet hos cylinderhuvu- det 2 samt till ett ökat tryck på cylinderhuvudpackningen 4 för att därmed öka tät- ningsfönnågan.

Cylinderhuvudpackningen 4 är försedd med ett flertal hål 23, som samverkar med in- lopps- och utloppskanalema 11, 18 i cylinderhuvudet 2. Hålen 23 har väsentligen lika stor area, men det är möjligt att förse hålen 23 med olika areor för att anpassa kylväts- keflödet i inlopps- och utloppskanalerna 11, 18, så att alla cylindrar 8 erhåller en lik- formig kylning.

I fig. 3 visas hur slitsar 24 är bildade i en mellanvägg 25, som är anordnad mellan varje angränsande cylinder 8. Slitsamas 24 bredd är omkring 1 mm och de har ett djup på omkring 20 mm. Syftet med slitsarna 24 är att avlasta cylindrarna 8 och i cylindrarna 8 anordnade cylinderfoder 26 från spänningar i forbränningsmotorns 6 längdrikming, vilka spänningar uppkommer av bland annat värmeutvecklingen i förbränningsmotom 6. Om spänningama bli för stora, kan cylindrarna 8 och fodren 26 defonneras och bli onmda, vilket bland annat leder till ökad friktion mellan kolv (inte visad) och foder 26 samt till ökad oljeförbnilaiing, vilket leder till ökade emissioner. Defonnationen av cylindrarna 8 och fodren 26 leder även till gasläckage mellan kolv och foder 26, så 20 25 30 521 785 5 kallat ”blow by” samt även till ökade vibrationer och effektförluster. För att ytterligare minska värmespänriingama i cylindrarna 8 och fodren 26 leds kylvätska 13 genom slit- sama 24. Kylvätskans 13 strömning genom slitsama 24 bidrar således till en kylning av cylindrama 8 och fodren 26, vilket minskar foderdeformationen.

I fig. 3 visas också hur två restríktionsorgan 27 är anordnade i cylinderblockets 1 första kylvätskeutrymme 16. Restriktionsorganen 27 är placerade vid varje ände av motom 6, vid cylinder I och cylinder V. Restriktionsorganen 27 kan utgöras av en i det första kylvätskeutrymmet 16 anordnad enhet men kan också utgöras av en med cylinder- blocket 1 ingjuten enhet. Syftet med restriktionsorganen 27 är att de skall begränsa kylvätskeflödet att strömma från avgassidan 28 till insugssidan 19 i cylinderblockets 1 första kylvätskeutrymmet 16. Dock skall ett begränsat volymflöde tillåtas att passera restriktionsorganen 27 i riktning mot insugssidan 19. Restriktionsorganen 27 tvingar också kylvätskan 13 att strömma i slitama 24 i riktning mot insugssidan 19. Denna strömningsrikming erhålles genom att en inloppsöppning 29 för kylvätskan 13 är an- ordnad i cylinderblockets 1 avgassida 28 och en utloppsöppning 30 för kylvätskan 13 är anordnad i cylinderblockets 1 insugssida 19. Med insugssida 19 menas här den sida av cylindrama 8 på vilka insugningsventilerna 10 är belägna och med avgassida 28 menas den sida av cylindrama 8 på vilken avgasventilerna 12 är belägna. Restriktions- organen 27 tillser att det huvudsakliga kylvätskeflödet kommer att strömma genom inloppskanalema 11 till det andra kylvätskeutrymmet 17 i cylinderhuvudet 2 och vida- re genom utloppskanalema 18 tillbaka till avgassidan 28 hos det första kylvätskeut- rymmet 16 för att sedan lämna det första kylvätskeutryrmnet 16 genom utloppsöpp- ningen 30 i cylinderblocket 1. Med det huvudsakliga kylvätskeflödet menas här åtmin- stone 75 % av flödet. F öreträdesvis skall restriktionsorganen 27 styra åtminstone 90 % av kylvätskeflödet genom inloppskanalema 11 i cylinderhuvudet 2. Restriktionsorga- nen 27 kan också utformas och placeras så att andra förhållanden hos flödet än det som nämns ovan kan erhållas.

I fig. 4 visas en schematisk skiss över hur kylvätska 13 under tryck strömmar in i cy- linderblocket 1 genom inloppsöppningen 29 på avgassidan 28. Trycket åstadkommes 20 25 30 521 785 6 genom en inte visad kylvätskepurnp. lnloppsöppningen 29 är belägen vid cylinder nummer I, men kan även anordnas vid någon av cylindrama nummer II - V. Kylväts- kan 13 strömmar från cylinder nummer I och vidare mot cylinder nummet V. Ett be- gränsat kylvätskeflöde passerar förbi restriktionsorganen 27 och genom slitsama 24, med det huvudsakliga kylvätskeflödet kommer att strömma genom inloppskanalema 11 i cylinderhuvudet 2 och tillbaka till cylinderblockets 1 forsta kylvätskeutrymme 16 genom utloppskanalema 18 i cylinderhuvudet 2. Således kommer det huvudsakliga kylvätskeflödet, som strömmar på insugssidan 19 av cylinderblocket 1 att härröra från den kylvätska 13, som passerat cylinderhuvudets 2 andra kylvätskeutrymrne 17. Till sist strömmar kylvätskan 13 ut genom utloppsöppningen 30 i cylinderblocket 1. Ut- loppsöppningen 30 är i fig. 4 placerad vid cylinder nummer V, men kan även placeras vid någon av cylindrarna nummer II ~ V. I fig. 4 visas enbart två utloppskanaler 18 per cylinder.

I fig. 5 visas en schematisk skiss i perspektiv hur kylvätskan 13 strömmar i förbrän- ningsmotom 6 enligt uppfinningen. Det framgår i figuren hur kylvätskan 13 passerar uppåt genom inloppskanalema 11 till cylinderhuvudet 2 och därefter nedåt genom ut- loppskanalerna 18 tillbaka till cylinderblocket 1. Det framgår även hur restriktionsor- ganen 27 kan vara utformade med urtag 31, som medger kylvätskan 13 att passera förbi restriktionsorganen 27.

I fig. 6 visas en sidovy av förbränningsmotorn 6 enligt uppfinningen. En i cylinderhu- vudet 2 anordnad bränsleinsprutare 20 sträcker sig genom cylinderhuvudet 2 och fram till cylindem 8. Således insprutas bränslet direkt in i cylindem 8. Det är dock möjligt att anordna bränsleinsprutaren 20, så att bränsle insprutas i en insugningskanal 32.

Kylvätskan 13 strömmar in genom inloppsöppningen 29 i cylinderblocket 1 och vidare upp genom inloppskanalema 11 till det andra kylvätskeutryrnmet 17 i cylinderhuvudet 2. Företrädesvis är inloppskanalen 11 anordnad att sträcka sig mellan två avgasven- tilsäten 15. På så vis erhålls kylning av avgasventilsätena 15. En borrning 33 i cylin- derhuvudet 2 leder kylvätska 13 uppåt mellan två avgaskanaler 34, så att det andra kyl- vätskeutrymmet 17 i cylinderhuvudet 2 kommer att sträcka sig intill i cylinderhuvudet 20 25 30 5 2 1 7 8 5 7 2 anordnade oljedäck 35 i vilka smörjolja hos motom 6 lagras. Därmed erhålles kyl- ning av smörjoljan i oljedäcken 35. Kylvätskan 13 som passerat borrningen 33 och inloppskanalen 11 strömmar därefter vidare mot utloppskanalema 18, som sträcker sig intill och angränsar bränsleinsprutaren 20. På så vis kyls bränsleinsprutaren 20 och i bränsleinsprutaren 20 anordnad elektronik (inte visad). Det är också möjligt att enbart en utloppskanal 18 sträcker sig intill bränsleinsprutaren 20.

I fig. 7 visas en schematisk perspektivvy av kylvätskans 13 utbredning i cylinderblock- ets 1 första kylvätskeutrymme 16. Kylvätskan 13 omger varje cylinder 8. Restiiktions- organen 27 är antydda vid varje ände av kylvätskeutrymmet 16. Restriktionsorganen 27 kan vara så utformade att ett begränsat volymflöde passerar under dessa, såsom visas i fig. 7. Restriktionsorganen 27 kan vara olika placerade och ha olika längd för att en likfonnig kylning av alla cylindrar 8 skall erhållas.

Enligt en alternativ utformning, som schematiskt visas i fig. 8, kan spår eller sidoka- naler 36 upptagas i cylinderhuvudet 2, vilka leder kylvätska 13 i motoms 6 längdrikt- ning. Spåren eller sidokanalema 36 kan förbinda de utloppskanaler 18 som sträcker sig på varje sida om bränsleinsprutarna 20 och sammanföra utloppskanalema 18 till en kanal som sträcker sig genom cylinderhuvudpackningen 4. På så vis kan färre hål 23 utformas i cylinderhuvudpackningen 4. Det är också möjligt att förbinda alla utlopps- kanaler 18, för varje cylinder 8, med varandra. Därmed kan antalet hål 23 i cylinderhu- vudpaclcningen 4 minskas till enbart ett hål 23.

Iutföringsformen enligt figurema visas en femcylindrig radmotor. Kylarrangemanget enligt uppfmningen kan emellertid appliceras på en godtycklig förbränningsmotor av kolvtyp, såsom en V-motor. Nänmda fórbränningsmotor kan även vara av så kallad ”open deck”-typ och ”closed deck”-typ med såväl så kallade våta som torra foder samt även av monoblocktyp. Det är även möjligt att reversera strömningsrikmingen hos kyl- vätskan 13, så att kylvätskan 13 inkommer till cylinderhuvudet 2 genom utloppskana- lema 18 på insugssidan 19 och lämna cylinderhuvudet 2 genom inloppskanalema ll på avgassidan 28.

Claims (10)

10 20 25 521 785 8 Patentkrav

1. F örbränningsmotor innefattande ett cylinderblock (1) med åtminstone en cylinder (8) och åtminstone en insugnings- och avgasventil (10, 12) per cylinder (8), ett kylar- rangemang som innefattar en i cylinderblocket (1) utformad inloppsöppning (29), som leder till ett första kylvätskeutrymme (16) i cylinderblocket (1), åtminstone ett i det första kylvätskeutryrnmet (16) anordnat restriktionsorgan (27), ett andra kylvätskeut- rymme (17) i ett cylinderhuvud (2) och i cylinderhuvudet (2) anordnade inloppskanaler (11), som förbinder det första och andra kylvätskeutrymrnet ( 16, 17) med varandra, vilka inloppskanaler (11) huvudsakligen är belägna på en avgassida (28) hos cylinder- huvudet (2), kännetecknad av i cylinderhuvudet (2) anordnade utloppskanaler (18), som förbinder det första och andra kylvätskeutrymrnet (16, 17) med varandra, vilka utloppskanaler (18) huvudsakligen är belägna på en insugssida (19) hos cy1inderhuvudet(2), och en i cylinderblocket (1) bildad utloppsöppning (3 O), som har förbindelse med det första kylvätskeutryrnmet (16).

2. Förbränningsmotor enligt krav 1, kännetecknad av att det åtminstone ena restrik- tionsorganet (27) är så utfonnat och anordnat i det första kylvätskeutrymmet (16) att restriktionsorganet (27) styr huvuddelen av kylvattenflödet till det andra kylvätskeut- rymmet (17) i cylinderhuvudet (2).

3. Förbränningsmotor enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att restriktionsorganet (27) är så utformat att över 75 %, företrädesvis över 90 % av kylvätskeflödet styrs av resuiktionsorganet (27) till det andra kylvätskeutrymmet (17) i cylinderhuvudet (2).

4. Förbränningsmotor enligt något eller några av föregående krav, kännetecknad av att ett restriktionsorgan (27) är anordnat vid varje ände av förbränníngsmotom (6). 20 25 521 785

5. Förbränningsmotor enligt något eller några av föregående krav, kännetecknad av att åtminstone två cylindrar (8) är anordnade bredvid varandra och att en slits (24) är an- ordnad mellan cylindrarna (8), vilken slits (24) förbinder det första kylvätskeutrym- mets (16) avgassida (28) med dess insugssida (19).

6. F örbrärniingsmotor enligt krav 5, kännetecknad av att det andra kylvätskeutryrmnet (17) i cylinderhuvudet (2) är försett med en mellan varje cylinder (8) anordnad skilje- vägg (22).

7. Förbränningsmotor enligt något eller några av föregående krav, kännetecknad av att en bränsleinsprutare (20) är anordnad i cylinderhuvudet (2) och att åtminstone en ut- loppskanal (18) sträcker sig intill och angränsar insprutaren (20).

8. Förbränningsmotor enligt krav 7, kännetecknad av att åtminstone en utloppskanal (18) sträcker sig på varje sida om insprutaren (20).

9. F örbränningsmotor enligt något eller några av föregående krav, kännetecknad av att två avgasventiler (12) är anordnade i varje cylinder (8) och att inloppskanalema (11) myrmar i det andra kylvätskeutrymmet ( 17) i cylinderhuvudet (2) i ett område mellan avgasventilsäten ( 15) för varje cylinder (8).

10. Förbränningsmotor enligt något eller några av föregående krav, där en cylinderhu- vudpackning (4) är anordnad mellan cylinderblocket ( 1) och cylinderhuvudet (2), kän- netecknad av att packningen (4) innefattar ett flertal hål (23), som är avsedda att sam- verka med inlopps- och utloppskanalema (1 1, 18) i cylinderhuvudet (2).