DE10018060A1

DE10018060A1 - Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfes für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10018060A1
Application number: DE10018060A
Authority: DE
Inventors: Eduard Lippert; Gerd Linder
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2000-04-12
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2001-10-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfes mit zylinderindividuellen Ventilen für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Ottomotor mit Direkteinspritzung, insbesondere eines Kraftfahrzeuges. Hierbei wird das Volumen V¶n¶ aller jeweiligen Zylindern zugeordneter Brennräume des Zylinderkopfes bestimmt und dieses so bestimmte Volumen V¶n¶ eines jeden Brennraumes mit einem gewünschten Volumen für den Brennraum V¶nSOLL¶ verglichen und jeder Brennraum einer Volumenklasse zugeordnet, wobei in Abhängigkeit von der Volumenklasse jedem Zylinder individuelle Ventile zugeführt werden, welche derart ausgebildet sind, daß sie eine Differenz zwischen V¶n¶ und V¶nSOLL¶ bestmöglich ausgleichen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfes mit zylinderindividuellen Ventilen für eine Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 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.

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 bzw. Verdichtungsverhältnis erzielt wird.

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.

Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Volumen V_n aller jeweiligen Zylindern zugeordneter Brennräume des Zylinderkopfes bestimmt wird und daß dieses so bestimmte Volumen V_n eines jeden Brennraumes mit einem gewünschten Volumen für den Brennraum V_nSOLL verglichen und in Abhängigkeit von diesem Vergleich jeder Brennraum einer Volumenklasse zugeordnet wird, wobei in Abhängigkeit von der Volumenklasse jedem Zylinder individuelle Ventile zugeführt werden, welche derart ausgebildet sind, daß sie eine Differenz zwischen V_n und V_nSOLL bestmöglich ausgleichen.

Dies hat den Vorteil, daß eine geringe Streuung bzgl. des Verdichtungsverhältnisses bzw. des Hubraumes erzielt wird, wobei es besonders vorteilhaft ist, daß das Volumen jedes einzelnen Zylinders für sich allein genommen ausgeglichen wird. Dies erzielt geringere Toleranzen im Bereich der zylinderindividuellen Brennräume der Brennkraftmaschine bei geringeren Anforderungen an die Gießerei. Durch nahezu identische Verdichtungsverhältnisse in den verschiedenen Zylindern einer Brennkraftmaschine ergeben sich ferner Vorteile bzgl. eines verminderten Schadstoffausstoßes.

Beispielsweise werden die Volumen der einzelnen Zylinder zugeordneten Brennräume des Zylinderkopfes mit einem optischen Verfahren bestimmt.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden für jede Volumenklasse Ventile nachbearbeitet oder hergestellt, welche unterschiedliche Dicken des Ventiltellers derart aufweisen, daß die jeweilige Dicke des Ventiltellers die Differenz zwischen V_n und V_nSOLL in der jeweiligen Volumenklasse bestmöglich kompensiert.

Alternativ oder ergänzend werden für jede Volumenklasse entsprechende Ventile nachbearbeitet oder hergestellt, wobei an einer brennraumseitigen Wand der Ventile eine kugelkalottenförmige Ausnehmung derart nachbearbeitet oder ausgebildet wird, daß die Differenz zwischen V_n und V_nSOLL durch das Volumen der kugelkalottenförmige Ausnehmung in der jeweiligen Volumenklasse bestmöglich kompensiert wird.

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

Fig. 1 einen Zylinderkopf für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine in schematischer Schnittansicht und

Fig. 2 einen Ventilteller für einen Zylinderkopf von Fig. 1 in Seitensicht.

Der in Fig. 1 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 in Fig. 1 nur einer sichtbar ist. Eine Zylinderkopfhöhe 20 bestimmt eine Brennraumtiefe 22. Das Volumen des Brennraumes 18 wird durch diese Brennraumtiefe 22 wie auch durch in Fig. 1 nicht dargestellte Ventilteller in entsprechenden Ventilsitzen 24 bestimmt.

Fig. 2 veranschaulicht ein Ventil 25 mit Ventilteller 26 und Ventilschaft 28. Der Ventilteller 26 weist eine Dicke 30 auf, welche beispielsweise bei toleranzfreiem Brennraumvolumen (V_n = V_nSOLL) 1,7 mm betragen würde, wobei Ventile mit unterschiedlichen Dicken 30 beispielsweise im Bereich von 1,4 mm bis 2,0 mm hergestellt werden, also mit einem Übermaß bzw. Untermaß bzgl. der Dicke 30 von 1,7 mm in einem Bereich von ±0,3 mm.

Bei der Herstellung des Zylinderkopfes 10 wird dieser nach dem Gießvorgang nachbearbeitet. Nun wird das Volumen eines jeden Brennraumes 18 V₁, V₂, . . . V_n beispielsweise mit einem optischen Verfahren, wie beispielsweise einer digitalen Streifenprojektion auf Mikrospiegelbasis, bestimmt. Jeder Wert V₁, V₂, . . . V_n wird mit einem Sollwert für das jeweilige Volumen des entsprechenden Brennraumes V_1SOLL, . . . V_nSOLL verglichen. Entsprechend der Differenz aus V_n und V_nSOLL wird jeder Zylinder einer Volumenklasse zugeordnet. Bei der vorerwähnten Herstellung der Ventile 25 mit unterschiedlichen Dicken 30 des Ventiltellers 26 sind diese unterschiede derart gewählt, daß für jede Volumenklasse entsprechende Ventile 25 zur Verfügung stehen, so daß die toleranzbedingte Abweichung des Brennraumvolumens vom Sollwert (Differenz aus V_n und V_nSOLL) möglichst genau kompensiert wird. Ist beispielsweise V_n < V_nSOLL, dann wird für diesen n-ten Zylinder wenigstens ein Ventil mit Untermaß bzgl. der Ventiltellerdicke 30 zugeführt. Ist umgekehrt der Brennraum zu groß, so werden Ventile 25 mit dickeren Tellern 26 eingebaut, wodurch das Brennraumvolumen entsprechende verkleinert wird und dem Sollwert V_nSOLL wieder näher kommt.

Alternativ wird in jedes Ventil 25 an einer brennraumseitigen Wand 31 des Ventiltellers 26 eine Kugelkalotte 32 eingearbeitet. Die Kugelkalotten 32 verschiedener Ventile 25 werden entsprechend den Zylinderklassen zum bestmöglichen Toleranzausgleich im Brennraumvolumen mit unterschiedlichen Volumina hergestellt, um eine Abweichung zwischen V_n und V_nSOLL möglichst genau auszugleichen. Somit stehen wieder für jede Volumenklasse entsprechende Ventile zur Verfügung, die dann nach erfolgter Klassierung der Brennräume dem Zylinderkopf entsprechend zugeführt werden. Alternativ werden für jede Volumenklasse Ventile mit entsprechend unterschiedlichen Dicken 30 der Ventilteller wie auch unterschiedlichen Volumen der Kugelkalotten hergestellt und den entsprechenden Volumenklassen zugeordnet.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfes mit zylinderindividuellen Ventilen für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Ottomotor mit Direkteinspritzung, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen V_n aller jeweiligen Zylindern zugeordneter Brennräume des Zylinderkopfes bestimmt wird und daß dieses so bestimmte Volumen V_n eines jeden Brennraumes mit einem gewünschten Volumen für den Brennraum V_nSOLL verglichen und in Abhängigkeit von diesem Vergleich jeder Brennraum einer Volumenklasse zugeordnet wird, wobei in Abhängigkeit von der Volumenklasse jedem Zylinder individuelle Ventile zugeführt werden, welche derart ausgebildet sind, daß sie eine Differenz zwischen V_n und V_nSOLL bestmöglich ausgleichen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumen der einzelnen Zylindern zugeordneten Brennräume des Zylinderkopfes mit einem optischen Verfahren bestimmt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Volumenklasse Ventile nachbearbeitet oder hergestellt werden, welche unterschiedliche Dicken des Ventiltellers derart aufweisen, daß die jeweilige Dicke des Ventiltellers die Differenz zwischen V_n und V_nSOLL in der jeweiligen Volumenklasse bestmöglich kompensiert.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Volumenklasse entsprechende Ventile nachbearbeitet oder hergestellt werden, wobei an einer brennraumseitigen Wand der Ventile eine kugelkalottenförmige Ausnehmung derart nachbearbeitet oder ausgebildet wird, daß die Differenz zwischen V_n und V_nSOLL durch das Volumen der kugelkalottenförmige Ausnehmung in der jeweiligen Volumenklasse bestmöglich kompensiert wird.