DE10007360A1 - Production method for cylinder head of internal combustion engine, particularly for petrol engine with direct injection for motor vehicle, involves cylinder head on crankcase side produced with excess - Google Patents

Production method for cylinder head of internal combustion engine, particularly for petrol engine with direct injection for motor vehicle, involves cylinder head on crankcase side produced with excess

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Abstract

The production method for a cylinder head of an internal combustion engine, particularly for a petrol engine with direct injection for a motor vehicle, involves the cylinder head (10) on the crankcase side (16) produced with an excess. The volume of all combustion chambers (18) of the cylinder head has an average level (Vist), which is compared with a desired volume (Vsoll) for the combustion chambers. Dependent upon this comparison, material on the crankcase side of the cylinder head is mechanically more or less removed, so that for all cylinders a combustion chamber volume is achieved which comes as close as possible to a desired combustion chamber volume.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfes für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Ottomotor mit Direkteinspritzung, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for producing a cylinder head for a Internal combustion engine, especially for a gasoline engine with direct injection, in particular a motor vehicle, according to the preamble of claim 1.

Bei der Herstellung von Hubkolbenbrennkraftmaschinen ergeben sich aufgrund von Toleranzen im Gießverfahren Abweichungen im Volumen der jeweiligen Zylindern zugeordneten Brennräume des Zylinderkopfes. Dies führt zu entsprechenden Abweichung im gewünschten Volumen bzw. Hubvolumen und des Verdichtungsverhältnisses ε. Beispielsweise bei ε = 11 sind Toleranzen von 0,5 üblich. Bzgl. einer Brennraumtiefe sind hierbei Toleranzen im Bereich von ±0,2 mm hinzunehmen. Dies beeinflußt jedoch die Motorfunktion ungünstig. So steigt ggf. eine Abgastemperatur, eine Emission von Schadstoffen und ein Kraftstoffverbrauch.In the manufacture of reciprocating piston internal combustion engines result from Tolerances in the casting process Deviations in the volume of the respective cylinders assigned combustion chambers of the cylinder head. This leads to corresponding Deviation in the desired volume or stroke volume and the Compression ratio ε. For example, with ε = 11, tolerances of 0.5 are common. Concerning. a combustion chamber depth are tolerances in the range of ± 0.2 mm to accept. However, this adversely affects the engine function. So one may rise Exhaust gas temperature, emission of pollutants and fuel consumption.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei die obengenannten Nachteile überwunden werden und eine möglichst geringe Toleranz für Hubraum, Brennraumtiefe bzw. Verdichtungsverhältnis erzielt wird.The present invention is therefore based on the object of a method of to provide the above type, the above disadvantages be overcome and the lowest possible tolerance for displacement, combustion chamber depth or compression ratio is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved according to the invention by a method of the above. Kind of with the in Characteristics characterized claim 1 solved. Advantageous embodiments of the Invention are specified in the dependent claims.

Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Zylinderkopf kurbelgehäuseseitig mit einem Übermaß hergestellt wird, daß das Volumen aller jeweiligen Zylindern zugeordneter Brennräume des Zylinderkopfes und daraus ein Mittelwert VIST bestimmt wird, daß dieses so bestimmte Volumen VIST mit einem gewünschten Volumen für den Brennraum VSOLL verglichen wird und in Abhängigkeit von diesem Vergleich am Zylinderkopf kurbelgehäuseseitig Material mechanisch mehr oder weniger derart abgetragen wird, daß sich in der Summe für alle Zylinder ein Brennraumvolumen ergibt, welches einem gewünschten Brennraumvolumen möglichst nahe kommt.For this purpose, it is provided according to the invention that the cylinder head is produced on the crankcase side with an oversize, that the volume of all the combustion chambers of the cylinder head assigned to the respective cylinders and an average value V IST is determined from this, that this volume V IST determined in this way has a desired volume for the combustion chamber V SHOULD be compared and, depending on this comparison, material is removed more or less mechanically on the cylinder head side of the crankcase in such a way that the sum of all cylinders results in a combustion chamber volume which comes as close as possible to a desired combustion chamber volume.

Dies hat den Vorteil, daß eine geringe Streuung bzgl. des Verdichtungsverhältnisses bzw. des Hubraumes erzielt wird. In überraschender Weise läßt sich eine Abweichung einer Brennraumtiefe vom Sollwert in einem Bereich von lediglich ±0,05 mm erreichen.This has the advantage that there is little variation in the compression ratio or the displacement is achieved. Surprisingly, a deviation can be found reach a combustion chamber depth of the setpoint in a range of only ± 0.05 mm.

Zweckmäßigerweise werden die Volumen der einzelnen Zylindern zugeordneten Brennräume des Zylinderkopfes mit einem optischen Verfahren bestimmt. Dies erfolgt bevorzugt in einer Produktionslinie des Zylinderkopfes, wobei ein kurbelgehäuseseitig mechanisch abzutragendes Maß eines jeden Zylinderkopfes an eine entsprechend nachgeordnete Bearbeitungsstation übertragen wird.The volumes of the individual cylinders are expediently assigned Combustion chambers of the cylinder head are determined using an optical method. this happens preferably in a production line of the cylinder head, with a crankcase side dimension of each cylinder head to be mechanically ablated to a corresponding one downstream processing station is transmitted.

In einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird der Zylinderkopf vor Messung der Brennraumvolumina kurbelgehäuseseitig mit einem Übermaß von 0,5 mm hergestellt. Zweckmäßigerweise wird als Volumen VSOLL ein gewünschtes Brennraumvolumen unter Berücksichtigung des kurbelgehäuseseitigen Übermaßes des Zylinderkopfes gewählt. Es wird dann lediglich das Übermaß mechanisch abgetragen, wenn die Abweichung des Volumens VIST vom Volumen VSOLL kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Sofern VIST wesentlich größer bzw. kleiner als VSOLL ist, wird an der Brennraumseite des Zylinderkopfes mehr bzw. weniger als das Übermaß mechanisch abgetragen.In a preferred embodiment of the method, the cylinder head is manufactured with an oversize of 0.5 mm on the crankcase side before measuring the combustion chamber volumes. Conveniently, a desired internal space volume of the cylinder head is selected in consideration of the crankcase side as excess volume V SOLL. Only the oversize is then removed mechanically when the deviation of the volume V ACTUAL from the volume V SET is smaller than a predetermined value. If V ACT is significantly larger or smaller than V TARGET , more or less than the excess is mechanically removed on the combustion chamber side of the cylinder head.

Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung. Diese zeigt in der einzigen Figur einen Zylinderkopf für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine in schematischer Schnittansicht.Further features, advantages and advantageous configurations of the invention result from the dependent claims, as well as from the following description of the Invention with reference to the accompanying drawings. This shows one in the single figure Cylinder head for a reciprocating piston internal combustion engine in a schematic sectional view.

Der in der einzigen Figur dargestellte Zylinderkopf 10 umfaßt zylinderindividuelle Ansaugkanäle 12, zylinderindividuelle Auslaßkanäle 14 und eine kurbelgehäuseseitige Brennraumseite 16. Die Brennraumseite 16 bildet jeweils einem Zylinder eines nicht dargestellten Kurbelgehäuses zugeordnete Brennräume 18 aus, von denen im Schnitt der einzigen Figur nur einer sichtbar ist. Eine Zylinderkopfhöhe 20 bestimmt dabei eine Brennraumtiefe 22.The cylinder head 10 shown in the single figure comprises cylinder-specific intake ducts 12 , cylinder-specific exhaust ducts 14 and a combustion chamber side 16 on the crankcase side. The combustion chamber side 16 in each case forms combustion chambers 18 associated with a cylinder of a crankcase, not shown, of which only one is visible in the section of the single figure. A cylinder head height 20 determines a combustion chamber depth 22 .

Bei der Herstellung des Zylinderkopfes 10 wird dieser nach dem Gießvorgang nachbearbeitet und behält an der Brennraumseite 16 ein Übermaß von beispielsweise 0,5 mm. Nun wird das Volumen eines jeden Brennraumes 18 V1, V2, . . . Vn beispielsweise mit einem optischen Verfahren, wie beispielsweise einer digitalen Streifenprojektion auf Mikrospiegelbasis, bestimmt. Nach einem festgelegten Verfahren wird für die Volumenwerte V1, V2, . . . Vn der Brennräume 18 des Zylinderkopfes ein Mittelwert VIST gebildet. Dieser Mittelwert VIST wird mit einem Sollwert für das Gesamtvolumen aller Brennräume VSOLL, welches das brennraumseitige Übermaß berücksichtigt, verglichen. Stimmen VIST und VSOLL exakt überein oder liegt die Abweichung innerhalb eines vorbestimmten Bereiches, so wird an der Brennraumseite 16 des Zylinderkopfes 10 exakt das Übermaß weggefräst. Stimmt jedoch das ermittelte Volumen VIST nicht mit dem Sollwert VSOLL überein, so wird je nach Lage mehr oder weniger als das Übermaß derart weggefräst, daß nach dem Fräsen der Mittelwert des Volumens der Brennräume einem Sollwert für das Volumen der Brennräume ohne Übermaß möglichst genau entspricht. Erfindungsgemäß wird somit das Maß "Zylinderkopfhöhe" 20 zur Einhaltung eines vorgegebenen Brennraumvolumens innerhalb enger Grenzen gewollt abweichend von einem Normmaß bearbeitet.In the manufacture of the cylinder head 10 , it is reworked after the casting process and retains an excess of, for example, 0.5 mm on the combustion chamber side 16 . Now the volume of each combustion chamber is 18 V 1 , V 2 ,. , , V n is determined, for example, using an optical method, such as a digital fringe projection based on a micromirror. According to a defined procedure, the volume values V 1 , V 2 ,. , , V n of the combustion chambers 18 of the cylinder head forms an average value V IST . This mean value V ACTUAL is compared with a target value for the total volume of all combustion chambers V DES , which takes into account the excess on the combustion chamber side. If V ACTUAL and V SHOULD match exactly or if the deviation lies within a predetermined range, then exactly the excess is milled away on the combustion chamber side 16 of the cylinder head 10 . However, the determined volume V does not coincide with the target value V TARGET, so depending on the situation is more or less milled away as the excess such that after milling the average value of the volume of the combustion chambers a desired value for the volume of the combustion chambers without excessive precisely as possible corresponds. According to the invention, the dimension "cylinder head height" 20 is deliberately machined to maintain a predetermined combustion chamber volume within narrow limits, deviating from a standard dimension.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfes für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Ottomotor mit Direkteinspritzung, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf kurbelgehäuseseitig mit einem Übermaß hergestellt wird, daß das Volumen aller jeweiligen Zylindern zugeordneter Brennräume des Zylinderkopfes und daraus ein Mittelwert VIST bestimmt wird, daß dieses so bestimmte Volumen VIST mit einem gewünschten Volumen für den Brennraum VSOLL verglichen wird und in Abhängigkeit von diesem Vergleich am Zylinderkopf kurbelgehäuseseitig Material mechanisch mehr oder weniger derart abgetragen wird, daß sich in der Summe für alle Zylinder ein Brennraumvolumen ergibt, welches einem gewünschten Brennraumvolumen möglichst nahe kommt.1. A method for producing a cylinder head for an internal combustion engine, in particular for a gasoline engine with direct injection, in particular a motor vehicle, characterized in that the cylinder head is produced on the crankcase side with an excess that the volume of all the respective cylinders associated combustion chambers of the cylinder head and an average value V therefrom iS is determined that this thus-determined volume V is compared with a desired volume for the combustion chamber V SOLL and mechanically a function of this comparison to the cylinder head on the crankcase side material more or less removed such that the sum for all the cylinders, a combustion chamber volume results, which comes as close as possible to a desired combustion chamber volume. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumen der einzelnen Zylinder zugeordneten Brennräume des Zylinderkopfes mit einem optischen Verfahren bestimmt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the volume of the individual cylinders assigned combustion chambers of the cylinder head with a optical methods can be determined. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumen der einzelnen Zylindern zugeordneten Brennräume des Zylinderkopfes in einer Produktionslinie des Zylinderkopfes bestimmt werden und ein kurbelgehäuseseitig mechanisch abzutragendes Maß eines jeden Zylinderkopfes an eine entsprechend nachgeordnete Bearbeitungsstation übertragen wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the volume of the individual cylinders assigned combustion chambers of the cylinder head in one Production line of the cylinder head can be determined and a crankcase side dimension of each cylinder head to be mechanically ablated to a corresponding one downstream processing station is transmitted. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf vor Messung der Brennraumvolumina kurbelgehäuseseitig mit einem Übermaß von 0,5 mm hergestellt ist. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the cylinder head before measuring the combustion chamber volume on the crankcase side an oversize of 0.5 mm.   5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Volumen VSOLL ein gewünschtes Brennraumvolumen unter Berücksichtigung des kurbelgehäuseseitigen Übermaßes des Zylinderkopfes gewählt wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a desired internal space volume taking into account the crankcase side excess of the cylinder head is chosen as a volume V SOLL. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich das Übermaß mechanisch abgetragen wird, wenn die Abweichung des Volumens VIST vom Volumen VSOLL kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.6. The method according to claim 5, characterized in that only the excess is removed mechanically when the deviation of the volume V ACTUAL from the volume V TARGET is smaller than a predetermined value. 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Brennraumseite des Zylinderkopfes weniger als das Übermaß mechanisch abgetragen wird, wenn VIST < VSOLL ist.7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that less than the excess is mechanically removed on the combustion chamber side of the cylinder head when V ACTUAL <V TARGET . 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Brennraumseite des Zylinderkopfes mehr als das Übermaß mechanisch abgetragen wird, wenn VIST < VSOLL ist.8. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that more than the excess is mechanically removed on the combustion chamber side of the cylinder head when V ACTUAL <V TARGET .
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