Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
INTERNAL COMBUSTION ENGINE HAVING A CYLINDER HEAD WHICH IS CONFIGURED JOINTLY FOR A PLURALITY OF CYLINDERS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/048938
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an internal combustion engine (1) having a cylinder head (2) which is configured jointly for a plurality of cylinders (Z) and a liner unit (3) for a plurality of cylinders (Z) which is fastened to the cylinder head (2), wherein a cooling jacket arrangement having at least one cooling jacket (6, 7) is formed into the liner unit (3), which cooling jacket arrangement preferably surrounds the cylinders (Z). In order to avoid deformations of the liner unit (3), it is provided that the liner unit (3) has a clearance with respect to a surrounding cylinder housing (9).

Inventors:
KNOLLMAYR CHRISTOF (AT)
Application Number:
PCT/EP2013/069890
Publication Date:
April 03, 2014
Filing Date:
September 25, 2013
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
AVL LIST GMBH (AT)
International Classes:
F01P3/02; F02F1/10
Foreign References:
GB2485542A2012-05-23
US3168081A1965-02-02
DE102005026599A12006-12-14
DE4433282A11996-03-28
Attorney, Agent or Firm:
BABELUK, Michael (AT)
Download PDF:
Claims:
P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Brennkraftmaschine (1) mit einem für mehrere Zylinder (Z) gemeinsam ausgebildeten Zylinderkopf (2) und einer am Zylinderkopf (2) befestigten Laufbuchseneinheit (3) für mehrere Zylinder (Z), wobei in die Laufbuchseneinheit (3) eine Kühlmantelanordnung mit zumindest einem Kühlmantel (6, 7) eingeformt ist, welche vorzugsweise die Zylinder (Z) umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbuchseneinheit (3) gegenüber einem umgebenden Zylindergehäuse (9) freigestellt ist .

2. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbuchseneinheit (3) gegenüber den Kurbelwellenlagern (10) der Kurbelwelle (12) freigestellt ist.

3. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbuchseneinheit (3) gegenüber den den Zylinderkopf (2) mit dem Zylindergehäuse (9) verbindenden Zylinderkopfschrauben (11) freigestellt ist.

4. Brennkraftmaschine ( 1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbuchseneinheit (3) in einem an den Zylinderkopf (2) anschließenden Befestigungsbereich (4), vorzugsweise über Laschen (4a), am Zylinderkopf (2) befestigt ist.

5. Brennkraftmaschine ( 1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbuchseneinheit (3) mittels zumindest einer Schraubverbindung (4b), vorzugsweise von der Seite des Zylindergehäuses (9), am Zylinderkopf (2) befestigt ist.

6. Brennkraftmaschine ( 1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbuchseneinheit (3) mittels zumindest einer Klebverbindung am Zylinderkopf (2) befestigt ist.

7. Brennkraftmaschine ( 1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbuchseneinheit (3) mittels einer Flüssigdichtung zum Zylinderkopf (2) hin abgedichtet ist.

8. Brennkraftmaschine ( 1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dem Zylinderkopf (2) benachbarten Bereich der Laufbuchseneinheit (3) ein erster Kühlmantel (6) angeordnet ist.

9. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlmantel (6) mit einem Kühlwasserströmungsweg, Vorzugs- weise mit zumindest einem Kühlwasserzufluss- und/oder Abflusskanal (8) im Zylinderkopf (2), strömungsverbunden ist.

10. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlmantel (6) zum Zylinderkopf (2) hin offen - vorzugsweise in Open-Deck-Bauweise - ausgebildet ist.

11. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dem Zylinderkopf (2) abgewandten Bereich der Laufbuchseneinheit (3) ein zweiter Kühlmantel (7) angeordnet ist, welcher vorzugsweise vom ersten Kühlmantel (6) getrennt ist.

12. Brennkraftmaschine (1) nach einem Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kühlmantel (7) mit einem Motorölströmungsweg verbunden ist.

2013 09 25

Fu

Description:
Brennkraftmaschine mit einem für mehrere Zylinder gemeinsam ausgebildeten Zylinderkopf

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem für mehrere Zylinder gemeinsam ausgebildeten Zylinderkopf und einer am Zylinderkopf befestigten Laufbuchseneinheit für mehrere Zylinder, wobei in die Laufbuchseneinheit eine Kühlmantelanordnung mit zumindest einem Kühlmantel eingeformt ist, welche vorzugsweise die Zylinder umgibt.

Die FR 551 128 offenbart eine Brennkraftmaschine mit einer am Zylinderkopf befestigten Laufbuchseneinheit, wobei zwischen der Laufbuchseneinheit und einem umgebenden Gehäuse ein Kühlmantel ausgebildet ist.

Die DE 198 49 912 beschreibt eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse in sogenannter Open-Deck-Bauart, bei der zwischen diesem und dem Zylinderkopf eine Platte angeordnet ist, die mit den Zylinderlaufbuchsen verbunden oder einstückig ausgebildet ist, und die unter Zwischenschaltung der Zylinderkopfdichtung mit dem Zylinderkopf zu einer Einheit verschraubt ist. Diese Einheit ist durch die Zylinderkopfschrauben mit dem Kurbelgehäuse verbunden. Die Platte weist einen Kühlflüssigkeitsraum auf, der einerseits durch Öffnungen im Boden der Platte mit einem die Laufbuchsen umgebenden Kühlflüssigkeitsraum im Kurbelgehäuse und andererseits durch Öffnungen in der Zylinderkopfdichtung mit einem Flüssigkeitsraum im Zylinderkopf in Verbindung steht.

Weiters ist auch aus der EP 1 706 624 eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf und einem geteilten Zylinderblock bekannt, wobei der geteilte Zylinderblock einen inneren Blockteil mit einer Laufbuchseneinheit und einen ein äußeres Gehäuse bildenden äußeren Blockteil aufweist.

Die GB 2 485 542 A offenbart einen zusammengesetzten Zylinderblock mit einem einheitlichen inneren Kern, welcher eine oder mehrere Zylinderbohrungen und Hauptlager für eine Kurbelwelle aufweist, wobei der innere Kern von einem einheitlichen oberen Kurbelgehäuse ummantelt ist. Der innere Kern ist in das obere äußere Kurbelgehäuse eingesetzt und fest mit diesem verbunden.

Die JP 10-169 503 A offenbart eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf und einer Laufbuchseneinheit, wobei die Laufbuchseneinheit einen Flansch aufweist, welcher zwischen Kurbelgehäuse und Zylinderkopf angeordnet ist, wobei Kurbelgehäuse und Zylinderkopf über Schraubverbindungen miteinander verbunden sind. Aus der JP 62-113 846 A ist ein Kurbelgehäuse bekannt, welches eine mitgegossene Laufbuchseneinheit aufweist, wobei in die Laufbuchseneinheit ein Kühlmantel eingeformt ist.

Weiters ist aus der JP 05-078 950 U ein Kurbelgehäuse mit eingesetzten Laufbüchsen mit einem integrierten Wassermantel bekannt, wobei die Laufbuchse samt dem Wassermantel in den Zylinder des Zylinderblockes des Kurbelgehäuses eingepresst ist.

Bekannte Brennkraftmaschinen mit einer Laufbuchseneinheit weisen den Nachteil auf, dass es durch Spannungen zwischen Laufbuchseneinheit und Zylindergehäuse zu Verformungen der Laufbuchseneinheit kommen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, Deformationen der Laufbuchseneinheit zu vermeiden.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Laufbuchseneinheit gegenüber einem umgebenden Zylindergehäuse freigestellt ist.

Vorzugsweise ist die Laufbuchseneinheit auch gegenüber den Kurbelwellenlagern der Kurbelwelle freigestellt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Laufbuchseneinheit auch gegenüber den den Zylinderkopf mit dem Zylindergehäuse verbindenden Zylinderkopfschrauben freigestellt ist.

Dadurch, dass die Laufbuchseneinheit gegenüber dem Zylindergehäuse, den Kurbelwellenlagern und/oder den Zylinderkopfschrauben spannungs- und schwingungsmäßig völlig freigestellt ist, werden Spannungen zwischen Laufbuchsen und Zylindergehäuse verhindert, und Deformationen der Laufbuchsen vermindert.

Freigestellt bedeutet hier, dass keine direkte körperliche Verbindung zwischen der Laufbuchseneinheit und dem Zylindergehäuse, den Zylinderkopfschrauben und/oder dem Kurbelwellenlagern existiert, so dass Kraftflüsse und Körperschallübertragungen nur über einen Drittteil, und zwar über den Zylinderkopf, erfolgen können.

Die Laufbuchseneinheit kann im Bereich eines an den Zylinderkopf anschließenden Befestigungsbereiches durch zumindest eine Schraubverbindung, vorzugsweise über außen in einem Umfangsbereich der Laufbuchseneinheit angeformte Laschen, mit dem Zylinderkopf lösbar verbunden sein, wobei vorzugsweise die Laufbuchseneinheit mittels Schrauben, vorzugsweise von der Seite des Zylindergehäuses am Zylinderkopf befestigt ist. Der Kraftfluss der Zylinderkopfschrauben verläuft somit nicht mehr durch die Zylinderlaufbuchsen zur Kurbelwelle. Dies hat den Vorteil, dass Deformationen der Laufbuchsen verringert werden können.

Alternativ oder zusätzlich zu Schrauben kann auch vorgesehen sein, dass die Laufbuchseneinheit mittels einer Klebverbindung am Zylinderkopf befestigt ist.

In weiterer Ausführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Laufbuchseneinheit mittels einer Flüssigdichtung zum Zylinderkopf hin abgedichtet ist.

Dadurch, dass in der Laufbuchseneinheit der Kühlmantel eingeformt ist, muss der Kühlmantel nicht mehr gegenüber dem Zylindergehäuse abgedichtet werden. Dies erleichtert den Fertigungs- und Montageaufwand.

Ein in einem dem Zylinderkopf zugewandten Bereich der Laufbuchseneinheit angeordneter erster Kühlmantel kann dabei mit einem Kühlwasserströmungsweg, vorzugsweise mit zumindest einem Kühlwasserzufluss- und/oder Abflusskanal im Zylinderkopf, strömungsverbunden sein. Der Kühlmittelzu- und Abfluss erfolgt somit nur über den Zylinderkopf. Das Zylindergehäuse kann völlig frei von Kühlwasserkanälen und Kühlwasserzu- und -abflüssen ausgeführt werden. Dies vereinfacht die Herstellung des Zylindergehäuses wesentlich.

Um eine einfache Fertigung zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn der erste Kühlmantel zum Zylinderkopf hin offen - vorzugsweise in Open-Deck-Bauweise - ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine einfache Fertigung des ersten Kühlmantels der Laufbuchseneinheit. Die Versorgung des Kühlmantels mit Kühlwasser erfolgt somit nur durch den Zylinderkopf. Separate Zufluss- oder Abflussöffnungen im Zylinderblock sind somit nicht erforderlich.

Um eine besonders gute Temperierung der Zylinder zu ermöglichen ist es vorteilhaft ist es, wenn in einem dem Zylinderkopf abgewandten Bereich der Laufbuchseneinheit ein zweiter Kühlmantel angeordnet ist, welcher vorzugsweise vom ersten Kühlmantel getrennt und mit einer Motorölströmungsweg verbunden ist. Der erste und der zweite Kühlmantel sind dabei -in Bezug auf die Zylinderachsen gesehen - in unterschiedlichen axialen Abschnitten der Laufbuchseneinheit angeordnet.

Die ersten und zweiten Kühlmäntel umfassen jeden Zylinder und sind jeweils für alle Zylinder durchgehend ausgebildet.

Die Bereiche der Zylinderlaufbuchsen, den die Kolben in den Zylindern im Bereich der oberen Totpunkte einnehmen, werden dabei durch den ersten Kühlmantel, die den unteren Totpunkten der Kolben zugeordneten Bereiche der Zylinderlauf- buchsen dagegen durch den zweiten Kühlmantel gekühlt. Dies ermöglicht eine unterschiedliche Temperierung der oberen und unteren Bereiche der Zylinder.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen :

Fig. 1 einen Zylinderkopf samt Laufbuchseneinheit einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in einer Schrägansicht von unten;

Fig. 2 den Zylinderkopf samt Laufbuchseneinheit in einer Schrägansicht von oben;

Fig. 3 den Zylinderkopf in einer Seitenansicht; Fig. 4 die Brennkraftmaschine in einer Draufsicht;

Fig. 5 die Brennkraftmaschine ohne Zylindergehäuse in einem Schnitt gemäß der Linie V - V in Fig . 4;

Fig. 6 die Brennkraftmaschine ohne Zylindergehäuse in einem Schnitt gemäß der Linie VI - VI in Fig . 3;

Fig. 7 eine Laufbuchseneinheit in einer Schrägansicht von unten;

Fig. 8 die Laufbuchseneinheit in einer Schrägansicht von oben;

Fig. 9 die Laufbuchseneinheit in einer Draufsicht;

Fig. 10 die Laufbuchseineinheit in einer Seitenansicht;

Fig. 11 die Laufbuchseneinheit in einem Schnitt gemäß der Linie XI - XI in

Fig. 9;

Fig. 12 die Laufbuchseneinheit in einem Schnitt gemäß der Linie XII - XII in Fig . 10; und

Fig . 13 die Brennkraftmaschine samt Zylindergehäuse in einem weiteren

Schnitt gemäß der Linie VI - VI in Fig. 3.

Die Figuren zeigen eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Zylinderkopf 2, wobei am Zylinderkopf 2 eine Laufbuchseneinheit 3 für mehrere Zylinder Z befestigt ist. Die Laufbuchseneinheit 3 für mehrere Zylinder Z ist einteilig ausgebildet und weist im Ausführungsbeispiel in einem an das Feuerdeck 2a des Zylinderkopfes 2 grenzenden Befestigungsbereich 4 am äußeren Umfang angeformte Laschen 4a zur Aufnahme von Befestigungsschrauben 4b auf. Mit einer durch Befestigungsschrauben gebildeten Schraubverbindung 4b wird die Laufbuchseneinheit 3 von der Seite des Zylindergehäuses 9 am Zylinderkopf 2 befestigt. Über diese Schraubverbindung 4b ist eine einfache und rasche Montage und Demontage der Laufbuchseneinheit 3 am Zylinderkopf 2 möglich. Alternativ oder zusätzlich zur Schraubverbindung 4b kann die Laufbuchseneinheit 3 auch durch eine Klebverbindung mit dem Zylinderkopf 2 verbunden sein.

Die Fig . 1 bis Fig. 12 zeigen die Brennkraftmaschine 1 ohne Zylindergehäuse. Dagegen ist in Fig . 13 die Brennkraftmaschine 1 samt Zylindergehäuse 9 dargestellt.

Der Befestigungsbereich 4 befindet sich in einem an den Zylinderkopf 2 anschließenden Bereich. Die Laufbuchseneinheit 3 ist somit über diesen Befestigungsbereich 4 am Zylinderkopf 2 befestigt. Die Laufbuchseneinheit 3 ist im eingebauten Zustand von einem in Fig . 13 dargestellten und mit dem Zylinderkopf 2 verbundenen Zylindergehäuse 9 umgeben und gegenüber diesem, sowie gegenüber den Kurbelwellenlagern 10 und gegenüber den Zylinderkopfschrauben 11 freigestellt. Der Kraftfluss der Zylinderkopfschrauben 11 verläuft somit nicht mehr durch die Zylinderlaufbuchseneinheit 3 zur Kurbelwelle 12, sondern nur über das Zylindergehäuse 9. Dies hat den Vorteil, dass Deformationen der Laufbuchseneinheit 3 verringert werden können, da Befestigungs- und Abstützkräfte nicht durch die gesamte axiale Erstreckung der Laufbuchsen verlaufen . Die Laufbuchseneinheit 3 ist somit "hängend" nur am Zylinderkopf befestigt.

Die Laufbuchseneinheit 3 weist eine Kühlmantelanordnung 5 mit einem an den Zylinderkopf 2 anschließenden ersten Kühlmantel 6 und einen zweiten Kühlmantel 7 auf, wobei der zweite Kühlmantel 7 in einen dem Zylinderkopf 2 abgewandten unteren Bereich der Laufbuchseneinheit 3 angeordnet ist.

Der erste und der zweite Kühlmantel 6, 7 umgeben alle Zylinder Z. Der erste Kühlmantel 6 ist zum Zylinderkopf 2 hin offen ausgebildet und steht mit einem Kühlmittelzuflusskanal 8 und/oder einem nicht weiter dargestellten Kühlmittelabflusskanal im Zylinderkopf 2 in Strömungsverbindung . Dadurch, dass der erste Kühlmantel 6 nach oben offen ausgebildet ist, wird die Fertigung der Laufbuchseneinheit 3 erleichtert. Der zweite Kühlmantel 7 steht mit motorölführenden Strömungswegen in Verbindung .

Die Laufbuchseneinheit 3 kann im Bereich der Zylinder Z mit einer separaten Lauffläche 3a ausgestattet sein, welche Lauffläche 3a durch eine Beschichtung oder eine eingegossene Hülse gebildet sein kann.