Verfahren zur Bearbeitung eines einen Kühlmantel aufweisenden Zylinderkopfes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines einen Kühlmantel aufweisenden Zylinderkopfes, wobei das Feuerdeck des sich in einem Rohzustand befindenden Zylinderkopfes materialabtragend in Bezug auf eine Referenzmarke des Zylinderkopfes bearbeitet wird. Weiters betrifft die Erfindung einen Zylinderblock für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einem Zylinder oder einer aus mehreren zusammengegossenen Zylindern bestehenden Zylindergruppe, mit einem den Zylinder, bzw. die Zylindergruppe umgebenden Flüssigkeitsraum, der von einer Außenwand umschlossen ist, wobei zwischen dem Zylinder bzw. den äußeren Zylindern der Zylindergruppe und der Außenwand des Zylinderblocks Spalte vorgesehen sind, durch die die Kühlflüssigkeit von einer Seite zur anderen Seite des Zylinders bzw. der Zylindergruppe strömt, wobei in zumindest einer Spalte ein den Querschnitt vermindernder Stopfen angeordnet ist.

Zur Erfüllung von vordefinierten Toleranzanforderungen für die Wandstärke zwischen Feuerdeck und Kühlmantel ist eine materialabtragende Bearbeitung des Feuerdeckes eines Zylinderkopfes erforderlich. Es ist bekannt, als Referenzmarken für die materialabtragende Bearbeitung Angussbutzen in den Gaswechselkanälen im Bereich der Ventilführungsbutzen zu verwenden. Dies hat allerdings den Nachteil, dass für die Wandstärke des Feuerdeckes im Bereich der auslassseiti- gen Ventilstege relativ große Toleranzen in Kauf genommen werden müssen. Dies kann im Extremfall zu einer ungenügenden Kühlung der auslassseitigen Ventilstege führen.

Aus der DE 198 40 379 Al ist ein Zylinderblock bekannt, in dessen Kühlflüssig- keitsraum im Bereich eines Spaltes zwischen einem äußeren Zylinder und der Außenwand des Zylinderblockes ein den Strömungsquerschnitt vermindernder Stopfen angeordnet ist. über Kühlflüssigkeitsdurchtritte kann eine definierte Mindestmenge an Kühlflüssigkeit den Stopfen passieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und eine ausreichende Kühlung, insbesondere der auslassseitigen Ventilstege zu gewährleisten. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine gezielte Steuerung des Kühlmittelstromes im Zylinderblock zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass als Referenzmarke die Lage des Kühlmantels verwendet wird. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass als Referenzmarke ein definierter Wandbereich des Kühlmantels verwendet wird.

Dadurch, dass Referenzmarken des Kühlmantels als Bezugsgrößen für die materialabtragende Bearbeitung verwendet werden, können sehr enge Toleranzbereich für die Wandstärke des Feuerdeckes im Bereich der auslassseitigen Ventilbrücken erfüllt werden.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn als Referenzmarke die Wandstärke zwischen einem Wandbereich des Kühlmantels und dem Feuerdeck im Bereich zumindest eines Ventilsteges, vorzugsweise eines Auslassventilsteges, verwendet wird.

Eine gezielte Steuerung des Kühlmittelstromes im Zylinderblock lässt sich erreichen, wenn der Stopfen in einem Wasserübertrittskanal zum oder vom Zylinderkopf angeordnet ist. Dadurch, dass der Stopfen in einem übertrittskanal angeordnet ist, ist ein nachträgliches Einsetzen möglich. Der Stopfen weist vorzugsweise einen sichelförmigen Querschnitt auf, wobei vorzugsweise der Stopfen über zumindest eine vorzugsweise mit dem Stopfen fest verbundene Positionslasche gegen die Wand des übertrittskanals gepresst wird. Um einen falschen Einbau zu vermeiden, ist es besonders vorteilhaft, wenn der übertrittskanal einen im Wesentlichen länglichen Querschnitt aufweist, wobei vorzugsweise der Stopfen formschlüssig und nur in einer definierten Lage in den überströmkanal einsetzbar ist.

Besonders vorteilhaft für die Steuerung der Kühlflüssigkeitsströmung ist es, wenn der Stopfen im Bereich eines seitlichen Zulaufkanals für die Flüssigkeit in den Flüssigkeitsraum angeordnet ist, wobei die konvexe Seite des Stopfens der zulaufenden Kühlflüssigkeit zugewandt ist.

Der Stopfen kann aus Kunststoff, aus Aluminium oder aus Stahl, etwa aus Tiefziehblech, bestehen. Da eine hundertprozentige Abdichtung durch den Stopfen nicht erforderlich ist, können durch ausreichendes Spiel zwischen dem Stopfen und dem Zylinderblock Temperaturspannungen vermieden werden.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine im Querschnitt; Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Zylinderblock in einer Draufsicht; Fig. 3 das Detail III aus Fig. 2 des Zylinderblockes;

Fig. 4 den Zylinderblock in einem Schnitt gemäß der Linie IV - IV in Fig. 8;

Fig. 5 das Detail V aus Fig. 4 des Zylinderblockes;

Fig. 6 eine Zylinderkopfdichtfläche des Zylinderblockes im Detail in einer Schrägansicht;

Fig. 7 die Zylinderkopfdichtfläche in einer weiteren Schrägansicht;

Fig. 8 einen erfindungsgemäßen Zylinderblock in einem Längsschnitt gemäß der Linie VIII - VIII in Fig. 5; und

Fig. 9 einen Stopfen in einer Schrägansicht.

Der in Fig. 1 gezeigte Zylinderkopf 1 weist einen an das Feuerdeck 2 grenzenden Kühlmantel 3 zur Aufnahme von Kühlflüssigkeit, sowie Gaswechselkanäle 4 und 5 auf. Mit Bezugszeichen 6 ist der zentrale Aufnahmebereich für eine nicht weiter dargestellte Einspritzeinrichtung bezeichnet.

Um vordefinierte Toleranzanforderungen für die Wandstärke s des Feuerdecks 2 zu erfüllen, wird der gegossene Rohzylinderkopf einer materialabtragenden Bearbeitung des Feuerdecks 2 unterworfen, wobei die Bearbeitung in Bezug zu einer Referenzmarke des Zylinderkopfes 1 erfolgt.

Gemäß dem vorliegenden Vorschlag wird als Referenzmarke 7 für die Bearbeitung der Kühlmantel 3 oder ein definierter Wandbereich 3a, 3b, 3c oder die Wandstärke s des Feuerdecks 2 im Bereich zumindest eines Ventilstegs 8 selbst, zum Beispiel eines Auslassventilstegs, als Referenzmarke 7 verwendet. Die Wandstärke s kann dabei mit einem bekannten zerstörungsfreien Messverfahren, z.B. einem Ultraschall- oder Röntgenverfahren, ermittelt und überwacht werden. Dies ermöglicht es, viel engere Toleranzvorgaben als bisher zu erfüllen und eine ausreichende Kühlung und Festigkeit des Zylinderkopfes 1 zu gewährleisten.

Ein Zylinderblock 101 weist eine Gruppe 102 von mehreren in Reihe angeordneten Zylindern 103 auf (Fig. 2 bis Fig. 9). Die Zylinder 103 sind von einem Flüssigkeitsraum 104 von Kühlflüssigkeit umgeben, wobei die Kühlflüssigkeit über einen seitlichen Zulauf 105 in den Flüssigkeitsraum 104 einströmt. Mit Bezugszeichen 101c ist die Zylinderkopfdichtfläche des Zylinderblocks 101 bezeichnet. Zwischen den äußeren Zylindern 103 und der Außenwand 106 des Zylinderblockes 101 sind Spalte 107, 108 ausgebildet, über welche die Kühlflüssigkeit von einer Seite 101a des Kurbelgehäuses 101 zur anderen Seite 101b strömen kann. Im Ausführungsbeispiel ist zwischen den einzelnen Zylindern 103 keine Strömungsverbindung zwischen den beiden Seiten 101a, 101b des Flüssigkeits-

raumes 104 vorgesehen. Unmittelbar im Bereich des Zuflusses 105 ist in einem übertrittskanal 109 zwischen dem Zylinderblock 101 und dem nicht weiter dargestellten Zylinderkopf ein Stopfen 110 mit im Wesentlichten sichelförmigem Querschnitt angeordnet. Der übertrittskanal 109 weist einen im Wesentlichen birnenförmigen Querschnitt auf. Um eine lagerichtige Positionierung des Stopfens 110 im übertrittskanal 109 zu gewährleisten, weist der Stopfen 110 Positionierlaschen 111 auf, welche den Stopfen 110 mit seiner konvexen Außenseite 110a gegen die konkave Wand 109a des übertrittskanals 109 drücken. Die konvexe Außenseite 110a des Stopfens 110 ist dabei der über den Zulaufkanal 105 zuströmenden Kühlflüssigkeit zugewandt. Durch die genau definierten Querschnitte des Stopfens 110 und des übertrittskanals 109 kann der Stopfen 110 formschlüssig in den übertrittskanal 109 lagerichtig eingeschoben werden, so dass ein verkehrter Einbau ausgeschlossen werden kann.

Die Kühlflüssigkeit strömt durch den Zulaufkanal 105 entsprechend den Pfeilen S in den Flüssigkeitsraum 104 und gelangt durch den Spalt 107 zur anderen Seite 101b des Zylinderblocks 101, wobei die Kühlflüssigkeit durch den Stopfen 110 in Richtung des Spaltes 107 geleitet wird. Daraufhin werden die Zylinder 103 an einer Seite 101b in Längsrichtung des Zylinderblocks 101 umströmt.

über den Spalt 108 gelangt die Kühlflüssigkeit schließlich auf die Seite 101a des Zylinderblocks 101 und umströmt die Zylinder 103 in Längsrichtung in Richtung zum übertrittskanal 109. Durch den Stopfen 110 wird die Kühlflüssigkeit nun durch den übertrittskanal 109 in Richtung des Zylinderkopfs geleitet.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, ist eine totale Abdichtung des Flüssigkeitsraumes 104 durch den Stopfen 110 weder vorgesehen, noch erwünscht, so dass über definierte Leckagen 112 eine Kurzschlussströmung L von geringen Flüssigkeitsmengen möglich ist.

Der Stopfen 110 selbst kann aus Kunststoff oder aus Aluminium bestehen, wobei insbesondere bei Aluminiumausführungen zur Vermeidung von Temperaturspannungen ein definiertes Spiel zum Zylinderblock 101 vorgesehen sein sollte.