AT525313B1

AT525313B1 - Zylinderblock einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: AT525313B1
Application number: ATA50643/2021A
Authority: AT
Inventors: Berger Robert; Santner Dipl -Ing Roland (Fh)
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2018-01-16
Filing date: 2018-01-16
Publication date: 2023-06-15
Also published as: AT525313A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zylinderblock (20) einer Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Zylindern (Z) – insbesondere mit vier Zylindern (Z) in Reihe – mit einem Hauptwassermantel (27) zur Kühlung, der sich um die Zylinder (Z) erstreckt und in Richtung einer Drehachse (A) der Zylinder (Z) von einem oberen Bereich (29), der zu einem Feuerdeck (21) orientiert ist, bis in einen unteren Bereich (32), der dem Feuerdeck (21) abgewandt angeordnet ist, reicht und zwischen den Zylindern (Z) ein Steg (25) ausgebildet ist, wobei insbesondere im oberen Bereich (29) des Stegs (25) zumindest ein Stegkühlungskanal angeordnet ist, und in einem unteren Bereich (32) des Stegs (25) eine Stegkühlung (28) vorgesehen ist, die durch zumindest einen Kern (3) in einem Gussprozess im Sandformverfahren gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Stegkühlungskanal eine durch Sägen hergestellte Ausnehmung (24) oder eine V-Bohrung (30, 31) ist.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Zylinderblock einer Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Zylindern - insbesondere mit vier Zylindern in Reihe - mit einem Hauptwassermantel zur Kühlung, der sich um die Zylinder erstreckt und in Richtung einer Drehachse der Zylinder von einem oberen Bereich, der zu einem Feuerdeck orientiert ist, bis in einen unteren Bereich, der dem Feuerdeck abgewandt angeordnet ist, reicht und zwischen den Zylindern ein Steg ausgebildet ist, wobei insbesondere im oberen Bereich des Stegs zumindest ein Stegkühlungskanal angeordnet ist und im unteren Bereich des Stegs eine Stegkühlung vorgesehen ist, die durch einen Kern in einem Gussprozess im Sandformverfahren gebildet ist.

[0002] Bei normalen Ottomotoren mit geringer bis mittlerer Belastung bis zu einer Literleistung von etwa 100 kW/I ist es üblich, den oberen Stegbereich zwischen zwei benachbarten Zylindern mit Bohrungen oder einer durch Sägen hergestellten Ausnehmung zu kühlen damit es nicht zu Temperaturschäden im Material im Bereich der Laufbuchsen kommt.

[0003] Bei einer höheren Literleistung von über 150 kW/I ist die Temperaturbelastung um einiges größer und es kann zu Schäden im unteren ungekühlten Stegbereich kommen.

[0004] Aus der WO 2011/006651 A2 sind mit Hilfe sogenannter Formeinlagen gefertigte Zylinderblöcke gezeigt, die zur Bildung der Ausnehmungen der Stegkühlung benutzt werden. Diese Formeinlagen werden in den Kern eingesetzt und werden beispielsweise durch Kleben gesichert. Dabei ist die Formeinlage aus einem Faserstoff oder garnartigem Gebilde, wie Filz, Karton oder einem Gestrick gebildet. Dies führt jedoch zu einer Verschlechterung der Oberflächenqualität der Kühlkanäle und erschwerter Entfernung der Formeinlage aus dem Zylinderblock.

[0005] Zylinderblöcke mit gesägten Stegkühlungskanäle sind aus der US 2016/069248 A1 und der US 2015/300236 A1 bekannt.

[0006] Die EP 2 636 468 A?2 zeigt einen Stegkühlungskanal, wobei in einem Bereich oberhalb dieses Stegkühlungskanals ein Kern mit einem U-förmigen Querschnitt angeordnet ist. Die Schenkel dieser U-Form ragen dabei aus der Fläche des Zylinderdecks heraus.

[0007] In der Druckschrift EP 2 727 668 A1 wird ein allgemeiner Stegkern für einen Kühlungskanal einer Brennkraftmaschine gezeigt.

[0008] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu verhindern und einen Zylinderblock anzugeben, durch den ein thermischer Schaden im unteren Bereich des Stegs verhindert werden kann.

[0009] Diese Aufgabe wird bei einem eingangs erwähnten Zylinderblock erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest ein Stegkühlungskanal eine durch Sägen hergestellte Ausnehmung - nämlich ein Sägeschnitt - oder eine V-Bohrung ist.

[0010] Dadurch lässt sich der untere Bereich des Steges zwischen zwei Zylindern eines Zylinderblockes effizient kühlen. Weiters kann auch die Temperaturverteilung im Zylinderblock optimiert werden. Durch Um höhere Strömungsgeschwindigkeiten im Wassermantel entlang des unteren Bereichs des Stegs zu ermöglichen, ist bei einer besonderen Ausführungsform vorgesehen, dass die Stegkühlung zumindest zwei Teilkanäle aufweist, die im Wesentlichen in Richtung der Drehachse versetzt angeordnet sind, sodass zwischen einem oberen Teilkanal und einem unteren Teilkanal ein Steg besteht.

[0011] Die Teilkanäle sind stets derart ausgebildet, dass eine Strömungsgeschwindigkeit sowie Flüssigkeitsmenge im gesamten Wassermantel, insbesondere im Bereich des Steges zur Kühlung des Zylinderblockes optimiert sind.

[0012] Eine günstige Form für den Wassermantel ergibt sich, wenn die Stegkühlung im Wesentlichen die Form einer liegenden Acht aufweist, wobei zwei obere Teilkanäle und zwei untere Teilkanäle vorgesehen sind, die im Bereich einer Mittelebene ineinander überführen.

[0013] Um flächendeckend entlang des gesamten oberen Bereichs des Stegs ausreichend zu

kühlen, sieht eine besonders vorteilhafte Ausführung vor, dass ein erster Stegkühlungskanal eine durch Sägen hergestellte Ausnehmung ist, die vom Feuerdeck ausgeht, ein zweiter Stegkühlungskanal in Richtung der Drehachse im Bereich einer Mittelebene unterhalb des ersten Stegkühlungskanals angeordnet ist und dass wiederum unterhalb des zweiten Stegkühlungskanals ein dritter Stegkühlungskanal vorgesehen ist, wobei zweiter Stegkühlungskanal und dritter Stegkühlungskanal V-Bohrungen sind, die vom Feuerdeck ausgehen.

[0014] Zum besseren Verständnis werden Richtungsangaben für oben und unten verwendet. Diese Begriffe dienen nur der einfacheren Unterscheidung und sollen keineswegs auf eine besondere Verwendungslage hinweisen. An dieser Stelle sei angemerkt, dass sich Richtungsangaben wie "oben", "unten", auf die abgebildete Orientierung des Zylinderblocks beziehen, wobei dieser mit jeder anderen räumlichen Orientierung eingesetzt werden kann. Im Rahmen der Erfindung ist unter dem oberen Bereich eine Orientierung zum Feuerdeck hin und unter dem unteren Bereich eine Orientierung vom Feuerdeck weg zu verstehen. Der obere und untere Bereich liegen

sich gegenüber.

[0015] In der Folge wird die Erfindung anhand der nicht einschränkenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

[0016] Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Kern für einen Wassermantel für einen erfindungsgemäßen Zylinderblock in einer Explosionszeichnung;

[0017] Fig. 2 den Kern in einer zweiten Ansicht;

[0018] Fig. 3 den Kern in einer dritten Ansicht;

[0019] Fig. 4 den Zylinderblock in einer Draufsicht;

[0020] Fig. 5 den Zylinderblock in einem Schnitt entlang der Linie V-V gemäß Fig. 4; und [0021] Fig. 6 den Zylinderblock in einem zweiten Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 5.

[0022] Zur Bildung eines Wassermantels eines Zylinderblocks (der in den Fig. 4 bis 6 näher gezeigt ist) wird ein Kern 1 verwendet, siehe Fig. 1 bis 3. Dieser Kern 1 weist einen Hauptwassermantelkern 2 und mehrere Kerne 3 für Stegkühlungen auf. Jeder Kern 3 ist in Schlitzen 4 des Hauptwassermantelkerns 2, welche als Ausnehmungen des Hauptwassermantelkerns 2 ausgebildet sind, angeordnet. Da innerhalb des Wassermantels mehrere - im gezeigten Ausführungsbeispiel vier - Zylinder angeordnet sind, weist der Kern 1 für den Wassermantel mehrere im Zylinderausnehmungen 5 auf. Der Wassermantel ist um die Zylindermäntel M der Zylinderausnehmung 5 angeordnet. Die Zylinderausnehmung 5 beziehungsweise der Zylinder weist eine Drehachse A auf. Eine Brennkraftmaschine weist in der gezeigten Ausführung vier Zylinder und somit vier Drehachsen A auf. Damit sind vier Zylinderausnehmungen 5 im Hauptwassermantelkern 2 vorgesehen. Die Drehachsen A spannen eine Mittelebene € auf (Fig. 1).

[0023] Die Kerne 3 für die Stegkühlung sind in einem Bereich zwischen zwei Zylinderausnehmungen 5 angeordnet und verbinden eine Seite des Hauptwassermantelkerns 2 von der Mittelebene & aus gesehen mit der anderen Seite des Hauptwassermantelkerns 2.

[0024] Der Kern 3 für die Stegkühlung hat in einer Draufsicht auf einen Schnitt orthogonal zur Mittelebene £ im Wesentlichen die Form einer liegenden Acht oder einer Brille. Eine Außenkontur 6 des Kerns 3 für die Stegkühlung ist zu den Schlitzen 4 auf beiden Seiten der Mittelebene € korrespondierend ausgebildet. In der gezeigten Ausführung sind die Schlitze 4 im Hauptwassermantelkern 2 durchgehend im Material angeordnet. In einer nicht gezeigten Ausführung können diese Schlitze eine bestimmte bzw. vordefinierte Eindringtiefe im Material des Hauptwassermantelkerns 2 haben.

[0025] Die Form der Acht entsteht dadurch, dass der Kern 3 der Stegkühlung mehrere Äste aufweist: Zwei obere Teilkanaläste 7 und zwei untere Teilkanaläste 8 sind vorgesehen, die im Bereich der Mittelebene & ineinander übergehen und so den Kreuzungspunkt 9 der Acht, beziehungsweise den Steg der Brille darstellen. Dies ist besonders gut in der Fig. 2 erkennbar.

[0026] Zwischen je einem oberen Teilkanalast 7 und einem unteren Teilkanalast 8 ist eine ovale

längliche Ausnehmung vorgesehen.

[0027] In der gezeigten Ausführung sind der Hauptwassermantelkern 2 und die vier Kerne für die Stegkühlung zusammengeklebt. Der Hauptwassermantelkern 2 ist einteilig ausgebildet. Grundsätzlich kann es jedoch vorgesehen sein, dass dieser aus einem oberen und unteren Kern gebildet ist.

[0028] Der Kern 1 ist beispielsweise aus Metall, Sand, Salz oder einem anderen Material gefertigt.

[0029] In den Fig. 4 bis 6 ist jeweils ein Ausschnitt des Zylinderblocks 20 gezeigt. In den Fig. 5 und 6 ist der Zylinderblock 20 geschnitten dargestellt.

[0030] Fig. 4 ist eine Ansicht von einem Feuerdeck 21 des Zylinderblocks 20 aus. Dabei sind zwei Schraubenbohrungen 22 links und rechts der Mittelebene &, sowie Kühlwasseröffnungen 23 und eine Ausnehmung 24 gezeigt, die durch Sägen hergestellt ist. Im Bereich zwischen zwei Zylindern Z ist ein Steg 25 vorgesehen.

[0031] In Fig. 5 ist der Wassermantel 26 zu sehen, der den Hauptwassermantel 27 und die Stegkühlung 28 aufweist. Zur Kühlung des Zylinderblocks 20 ist in einem oberen Bereich 29, der dem Feuerdeck 21 zugewandt ist, zuoberst die durch Sägen hergestellte Ausnehmung 24 als erster Stegkühlungskanal vorgesehen. Darunter ist von den Kühlwasseröffnungen 23 ausgehend eine erste V-Bohrung 30 als zweiter Stegkühlungskanal angeordnet und wiederum darunter im oberen Bereich, ebenfalls von den Kühlwasseröffnungen 23 ausgehend ist eine zweite V-Bohrung 31 als dritter Stegkühlungskanal vorgesehen.

[0032] In einem unteren Bereich 32 ist die Stegkühlung 28 vorgesehen. Die Stegkühlung 28 wird durch den eingeklebten Kern 3 für die Stegkühlung 28 gebildet. Es ist also ersichtlich, dass die Stegkühlung 28, welche durch den Kern 3 gebildet wird, im unteren Bereich 32 vom Feuerdeck 21 abgewandt angeordnet und orientiert ist.

Claims

Patentansprüche

1. Zylinderblock (20) einer Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Zylindern (Z) - insbesondere mit vier Zylindern (Z) in Reihe - mit einem Hauptwassermantel (27) zur Kühlung, der sich um die Zylinder (Z) erstreckt und in Richtung einer Drehachse (A) der Zylinder (Z) von einem oberen Bereich (29), der zu einem Feuerdeck (21) orientiert ist, bis in einen unteren Bereich (32), der dem Feuerdeck (21) abgewandt angeordnet ist, reicht und zwischen den Zylindern (Z) ein Steg (25) ausgebildet ist, wobei insbesondere im oberen Bereich (29) des Stegs (25) zumindest ein Stegkühlungskanal angeordnet ist, und in einem unteren Bereich (32) des Stegs (25) eine Stegkühlung (28) vorgesehen ist, die durch zumindest einen Kern (3) in einem Gussprozess im Sandformverfahren gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Stegkühlungskanal eine durch Sägen hergestellte Ausnehmung (24) oder eine V-Bohrung (30, 31) ist.

2. Zylinderblock (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegkühlung (28) zumindest zwei Teilkanäle aufweist, die im Wesentlichen in Richtung der Drehachse (A) versetzt angeordnet sind, so dass zwischen einem oberen Teilkanal und einem unteren Teilkanal ein Steg besteht.

3. Zylinderblock (20) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegkühlung (28) im Wesentlichen die Form einer liegenden Acht aufweist, wobei zwei obere Teilkanäle und zwei untere Teilkanäle vorgesehen sind, die im Bereich einer Mittelebene (€) ineinander überführen.

4. Zylinderblock (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Stegkühlungskanal eine durch Sägen hergestellte Ausnehmung (24) ist, der vom Feuerdeck (21) ausgeht, ein zweiter Stegkühlungskanal in Richtung der Drehachse (A) im Bereich einer Mittelebene (£) unterhalb des ersten Stegkühlungskanals angeordnet ist und dass wiederum unterhalb des zweiten Stegkühlungskanals ein dritter Stegkühlungskanal vorgesehen ist, wobei zweiter Stegkühlungskanal und dritter Stegkühlungskanal V-Bohrungen (30, 31) sind, die vom Feuerdeck (21) ausgehen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen