DK145107B - Vaeskekoelet til firetakts-dieselmotorer bestemt topstykke - Google Patents

Description

145107 i 1 Opfindelsen angår et væskekølet, til firetakts-diesel-motorer bestemt topstykke af den i krav l's indledning angivne art.

5 Topstykker i dieselmotorer er stærkt påvirkede dele.

Dels er de udsat for store gaskræfter, der virker i forbrændingsrummet, dels er de udsat for varmespændin-ger på grund af den i forbrændingsrummet opstående varme. Vanskelighederne bliver herved desto større, jo 10 højere tændtrykket og jo større diameteren af motorens cylinderboring er. Dette gælder også med hensyn til kølingen, idet kravene til kølingen bliver desto strengere, jo større ydelsen pr. motorcylinder er.

15 Ved dieselmotorer til forholdsvis små ydelser er det kendt at udforme topstykket dobbeltvægget og anbringe et kølerum for kølemidlet mellem de to vægge. Gaskræfterne, der påvirker den mod forbrændingsrummet vendende væg og den i denne væg optrædende temperaturgradi-20 ent, er kun små, så at de i væggen optrædende spændinger ikke giver særlige problemer.

Ved dieselmotorer til større ydelse er en dobbeltvægkonstruktion i topstykket dels af styrkegrunde, dels 25 af deformationsgrunde ikke egnet. Temperaturgradienten, der er større som følge af højere gastemperaturer, kan fremkalde revner i den mod forbrændingsrummet vendende væg. Desuden kan udbøjningen af denne væg blive så stor, at tætheden af ventilerne ikke mere er sikret.

30 Gassen kan da undvige gennem udstrømningsventilen og forbrænde denne.

Til firetakts-dieselmotorer kendes der en køleboringsanordning med køleboringer, der krydser hinanden vin-35 kelret, idet der findes en radial køleboring mellem 145107 2 1 hver to naboudsparinger for ventilerne. Denne anordning kan ikke anvendes til meget store cylinderydelser, da de i radial retning udefter liggende områder af topstykkebunden ikke bliver tilstrækkelig kølet.

5 I dansk patentskrift nr. 121 07¾ er der beskrevet et topstykke til store dieselmotorer, der sædvanligt arbejder efter totaktsprincippet. Ved dette kendte topstykke findes der i en central boring i topstykket en 10 gasudstrømningsventil, hvorimod der ikke findes luft indstrømningsventiler i topstykket, da luften indføres i cylinderrummet gennem slidser, der er anbragt i cylindervæggen. De til tilførsel af brændstoffet nødvendige indsprøjtningsventiler er anbragt uden for centrum 15 for topstykket i hver sin skrå boring. Disse boringer har, som fig. 4 i patentskriftet viser det, en forholdsvis lille diameter. Ved det kendte topstykke findes der til køling af bundfladen og den centrale udstrømningsventil kanaler, der er jævnt fordelt over 20 topstykkets omkreds, idet nogle af kanalerne udgår fra et ringkammer og går over i de andre kanaler, der forløber parallelt med udstrømningsventilen. Dette kendte topstykke er ikke egnet til at tilpasses til et topstykke til firetakts-dieselmotorer, ved hvilke der i 25 topstykket findes både en central brændstofindsprøjtningsventil og om denne flere indstrømnings- og udstrømningsventiler.

Den foreliggende opfindelse tager sigte på at angive et topstykke til køling af den omhandlede art, der sikrer en tilstrækkelig køling på enkel måde også af topstykker til firetakts-dieselmotorer med meget stor cylinderydelse.

35 Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at topstykket er 145107 3 1 udformet som angivet i krav l’s kendetegnende del.

Ved denne anordning opnår man på enkel og fordelagtig måde at undgå udsparingerne for ventilerne og ved 5 hjælp af de i forhold til inderboringen konvergerende køleboringer at udnytte hele yderområdet af topstykkebundfladen virksomt til kølingen. Ved en forøgelse af ydelsen og en forstørrelse af cylinderboringen kan kølingen ved en forøgelse af antallet af de konvergeren-10 de yderboringer og en passende fordeling af dem over yderområdet på topstykkebundfladen tilpasses godt, fx. ved pr. gruppe at anvende tre mod den tilhørende, radiale inderboring konvergerende yderboringer som top-stykkekøleboringer. Endvidere er der hensigtsmæssigt 15 tæt under indstrømnings- og/eller udstrømningskanalerne anbragt yderligere gaskanalkøleboringer i et med planet for topstykkebundkøleboringeme parallelt, højere plan. Et sådant topstykke kan fordelagtigt være fremstillet i et stykke af gråstøbejern eller sphæro-20 støbejern. Alle de nævnte køleboringer kommunikerer fortrinsvis med overstrømningskanaler, der er fødet med et kølemiddel fra en fødekilde, og som er udformet i en cylinderindsats og en ledekappe, der omgiver indsatsen. Ledekappen består fortrinsvis af stålstøbe-25 gods og tjener tillige som bandage for cylinderindsatsen.

Topstykket kan være opdelt i en overdel med indstrømnings- og udstrømningskanaler og en underdel med ven-30 tilsædekøleboringerne og topstykkekøleboringerne, idet der ikke findes særlige gaskanalkøleboringer. Overdelen er fordelagtigt fremstillet af gråstøbejern eller sphærostøbejern eller - når den tjener som bandage for cylinderindsatsen - af stålstøbegods.

35 4 145107 1 Opfindelsen forklares nærmere under henvisning til tegningen , på hvilken fig. 1 viser et snit gennem en udførelsesform 5 for et topstykke i et stykke og den øver ste del af en cylinderindsats svarende til en linie I-I i fig. 2, fig. 2 et vandret snit gennem topstykket og en 10 del af en ledekappe svarende til en linie II-II i fig. 1, idet indstrømnings- og udstrømningsventiler er udeladt, fig. 3 et snit på samme måde som i fig. 1 gennem 15 en udførelsesform for et opdelt topstykke og fig. 4 et snit på lignende måde som i fig. 3 gennem en anden udførelsesform for et opdelt 20 topstykke.

I fig. 1 og 2 er et topstykke 1 i et stykke fastgjort til en cylinderindsats 3, der fører et stempel 2, ved hjælp af flere skruer 4, af hvilke to er synlige i 25 fig. 2. Topstykket 1 har fire i aksial retning forløbende udsparinger 5 for to indstrømningsventiler og to udstrømningsventiler. I hver udsparing 5 er der indpresset en ventilsædering 6, på hvis ende, der vender mod et forbrændingsrum 35 i cylinderen 3, der er ud-30 formet et ventilsæde 8 for en bevægelig lukkedel 31 i den pågældende indstrømnings- eller udstrømningsventil.

I fig. 1 er lukkedelen 31 ført i en bøsning 33 og sidder i lukkestilling på et ventilsæde 8 i en ventilsædering 6. På omkredsen af ventilsæderingen 6 mellem den-35 ne og indervæggen i udsparingen 5 findes et ringrum 9, 5 145107 1 der er forbundet med en ventilsæde-køleboring 10. Topstykket har endvidere en i forhold til aksen 26 i cylinderen 3 koaksial boring 11, i hvilken en bøsning 12 til optagelse af en ikke vist brændstofventil er anord-5 net tæt. Bøsningen 12 har ved sin omkreds aksiale noter 14, der er forbundet dels over ringrum 9 i sæderingen 6 med ventilsædekøleboringerne 10 og dels med et kølevandsrum 15 for indstrømnings- og udstrømningskanaler 30. Tæt under hver kanal 30 findes der en kanalkølebo-10 ring 28, idet der også kan være flere sådanne boringer.

En ledekappe 16 omgiver den øverste ende af cylinderindsatsen 3 og en cylindrisk ansats 36 på topstykket 1 og er i forhold til denne aftætnet mod kølevandstab.

Den indeholder over omkredsen fordelte aksiale over-15 gangskanaler 23, der er forbundet med i cylinderindsatsen 3 værende kølevands-tilførselskanaler 19 og med de i topstykkeansatsen 36 anbragte ventilsæde-kølebo-ringer 10 og kanal-køleboringerne 28 samt med topstyk-kebund-køleboringer 18. Tilførselskanalerne 19 udmun-20 der i en ringkanal 17, der er udformet ved den ydre omkreds af cylinderindsatsen 3.

Topstykkebund-køleboringerne 18 er anbragt i et plan i nærheden af den mod forbrændingsrummet 15 vendende 25 bundflade 22 i topstykket 1 og, som det fremgår af fig.

2, fordelt i dette plan. Planet ligger neden under et plan, i hvilket ventilsædekøleboringerne 10 og kanalboringerne 28 er anbragt. Topstykkebundkølingen er opdelt i fire køleområder, af hvilke hvert enkelt er begrænset 30 af to diametrale planer, der krydser hinanden i en cylinderakse 26, og som strækker sig gennem hver to naboudsparinger 5 ved disses akser. Til hvert således udformet køleområde hører der en gruppe køleboringer 18.

Hver sådan gruppe består af en radial, indvendig an-35 bragt inderboring 29 og tre mod denne inderboring kon- 6 145107 1 vergerende og med den kommunicerende yderboringer 21, der er fordelt over den radialt udvendig liggende del af det køleområde, der hører til gruppen. De tre yderboringer 21 i samme gruppe er derved forbundet med tre 5 overstrømningskanaler 23, hvorimod hver to naboyderbo-ringer 21 i to nabogrupper bliver fødet fra samme overstrømningskanal 23.

Kølevandet ledes ved hjælp af en ikke vist pumpe gen-10 nem tilførselskanalerne 19 til overstrømningskanaler- ne 23. Disse kanaler 23 tilfører vandet til ventilsæde-køleboringerne 10, topstykke-køleboringerne 18 og kanal -køleboringerne 28. Hvert ventilsæde 8 bliver herved kølet af vand, der gennem den tilhørende ventilsæde-kø-15 leboring strømmer ind i ringrummet 9, og som derefter gennem noterne i bøsningen 12 strømmer bort til kølevandsrummet 15, idet også brændstofventilen, der er anbragt i bøsningen 12, bliver kølet. Vandet, der strømmer gennem topstykkebund-køleboringerne 18, køler 20 dækselbunden 22 og strømmer så ligeledes gennem noterne 14 i bøsningen 12 til kølevandsrummet 15, idet det derved understøtter kølingen af brændstofventilen. Det vand, der strømmer gennem kanalkøleboringerne 28, køler den tilsvarende væg i kanalen 30 og strømmer ligeledes 25 gennem noterne 14 i indsatsen 12 ind i kølevandsrummet 15.

Den beskrevne anordning af topstykkebund-kølingen muliggør en intensiv køling af hele topstykkebundfladen 30 22. Antallet af yderboringer 21 er ikke begrænset til tre, men kan vælges efter de temperaturer, der må forventes, og efter den køleflade, der skal bestryges.

Derved kan også krav til topstykke-kølingen, der er betinget af store ydelser og store cylinderboringer, op-35 fyldes uden problemer.

7 145107 1 Hvad materialet angår, kan topstykket 1 bestå af grå-støbegods eller af sphærostøbegods. Ledekappen 16 kan bestå af gråstøbegods. Når den skal tjene som trækoptagende bandage for cylinderindsatsen 3» vil man frem-5 stille den af stålstøbegods.

Udførelsesformen i fig. 3 adskiller sig fra udførelses-formen i fig. 1 og 2 ved, at et cylinderdæksel 1’ er opdelt i en overdel 2b og en underdel 25. Overdelen 2b 10 indeholder gaskanalerne 30 og består af gråstøbegods eller sphærostøbegods, hvorimod underdelen 25 indeholder ventilsædekøleboringerne 10 og topstykkebund-køle-boringerne 18 og består af stål eller stålstøbegods.

Boringer, der svarer til kanal-køleboringerne 28 i fig.

15 1, mangler ved udførelsesformen i fig. 3· Mellem over delen 2b og underdelen 25 er der anbragt et tætningshylster 27, der omgiver bøsningen 12 på afstand, og som tillader en fri gennemstrømning af kølevand fra noterne 14 til kølevandsrummet 15 og samtidig forhin-20 drer et vandtab gennem skillefladen mellem delene 2b og 25. Ventilsædekøleboringerne 10 forløber under en spids vinkel i forhold til planet for topstykkebund-køleboringerne 18 og er ligesom boringerne 18 forbundet med overgangskanalerne 23. Ledekappen 16 kan også 25 i dette tilfælde bestå af gråstøbejern eller - når den tjener som en trækoptagende bandage for cylinderindsatsen 3 - af stålstøbegods.

Udførelsesformen i fig. 4 adskiller sig fra udførelses-30 formen i fig. 3 i det væsentlige ved, at ledekappen 16 består af et stykke med en underdel 25 og af stål eller stålstøbegods. Tilførselskanalerne 19, der er fordelt over omkredsen af cylinderindsatsen 3, er over ringkanalen 17 forbundet med de som aksiale boringer i le-35 dekappen 16 udformede overstrømningskanaler 23. Til U5107 8 1 disse kanaler 23 er ventilsædekølekanalerne 10 til sluttet, og disse er anbragt i et med planet for top-stykkebund-køleboringerne 18 parallelt plan. Topstyk-kebund-køleboringerne får tilført kølevand, ligeledes 5 fra ringkanalen 17, over som aksiale boringer udformede overstrømningskanaler 23'. Den af stål eller stålstøbegods bestående ledekappe 16 er udformet som en trækoptagende bandage for cylinderindsatsen 3. Derved kan den ellers anvendte, separate bandage for cylin-10 derindsatsen undværes.

Claims (9)

145107 1 1. Væskekølet, til firetakts-dieselmotorer bestemt topstykke med i topstykkets centrum anbragt brændstofindsprøjtningsventil og med om denne i cylinderens ak-sialretning forløbende udsparinger for indstrømnings-5 og udstrømningsventiler, med flere køleboringer, der er anbragt i et med bundfladen i topstykket parallelt plan og tjener til køling af bundfladen, med flere ven-tilsæde-køleboringer til køling af indstrømnings- og udstrømningsventilsæderne og med fødekanaler til til-10 førsel af kølemiddel til køleboringerne i topstykkets bund og til ventilsædekøleboringerne, kendetegnet ved, at der til køling af hvert køleområde i topstykkets bund, der er begrænset af hver to radiale planer i to naboudsparinger (5)s hvilke planer kryd-15 ser hinanden i cylinderaksen (26), findes en gruppe af køleboringer (18) i topstykkets bund, idet hver gruppe har en inderboring (20), der strækker sig i radial retning, og flere yderboringer (21), der konvergerer hen mod inderboringen (20), og er forbundet med denne, og 20 som er fordelt over den i radialretning udvendig liggende del af det køleområde i topstykkets bund, der hører til gruppen.

2. Topstykke ifølge krav 1, kendetegnet 25 ved, at ventilsæde-køleboringerne (10) er anbragt i et med bundfladen (22) i topstykket parallelt plan oven for et plan, der indeholder køleboringerne (18) i topstykkets bund.

3. Topstykke ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der findes mindst en kanalkøleboring (28), der er anbragt i et oven over planet for køleboringerne (18) i topstykkets bund anbragt og med dette parallelt * 145107 1 plan, og som ligger tæt under en indstrømningskanal og/eller en udstrømningskanal (30).

4. Topstykke ifølge krav 1, kendetegnet 5 vedj at fødekanalerne er udformet som overgangskanaler (23) mellem en cylinderindsats (3), der har kølemiddelkanaler (19) fordelt over sin omkreds, og en ledekappe (16), der omgiver cylinderindsatsen (3).

5. Topstykke ifølge krav 1 og 4, med hver tre mod in- derboringen konvergerende yderboringer pr. gruppe, kendetegnet ved, at yderboringerne (21) i samme gruppe er forbundet med hver sin overgangskanal (23), at to naboyderboringer (21) i to nabogrupper er 15 forbundet med samme overgangskanal (23), og at der til denne kanal er tilsluttet en ventilsæde-køleboring (10).

6. Topstykke ifølge krav 3 og 4, kendetegnet ved, at hver kanalkøleboring (28) er forbundet med 20 mindst en af overgangskanalerne (23).

7. Topstykke ifølge krav 1, kendetegnet ved, at ventilsæde-køleboringerne (10) er anbragt under en spids vinkel i forhold til planet for kølebo- 25 ringerne (18) i topstykkets bund.

8. Topstykke ifølge krav 4, kendetegnet ved, at ledekappen (16) er udformet som en trækoptagende bandage for cylinderindsatsen (3). 30

9. Topstykke ifølge krav 1, kendetegnet ved, at køleboringerne (18) i topstykkets bund og ven-tilsædekøleboringerne (10) er udformet i en underdel (25), der er adskilt fra en gaskanalerne (30) indehol- 35 dende overdel (24) af topstykket (1).