DE102005040960A1

DE102005040960A1 - Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Zylindern

Info

Publication number: DE102005040960A1
Application number: DE200510040960
Authority: DE
Inventors: Rudolf Gibisch
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2007-03-08

Abstract

Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Zylindern (2, 2') in einem Kurbelgehäuse (3) mit einer Einlass- (4) und einer Auslassseite (5) sowie einem Stegbereich (6) zwischen den Zylindern (2, 2'), wobei das Kurbelgehäuse (3) einlassseitig einen ersten Kühlmittelkanal (7) und auslassseitig einen zweiten Kühlmittelkanal (8) aufweist, die sich entlang einer Längsachse (1) der Brennkraftmaschine erstrecken, und wobei der erste und der zweite Kühlmittelkanal (7, 8) durch einen dritten, zu einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine hin offenen Kühlmittelkanal (9), der sich durch den Stegbereich (6) erstreckt, kühlmittelführend miteinander verbunden sind, wobei der dritte Kühlmittelkanal (9) in einem zylinderkopfnahen Bereich (11) eine in Richtung der Längsachse (1) kleinere Breite aufweist als in einem zylinderkopffernen Bereich (12), wobei der dritte Kühlmittelkanal (9) als eine weitgehend senkrecht zur Längsachse (1) mit konstanter Breite in Richtung der Längsachse (1) ausgerichtete Nut ausgebildet ist. DOLLAR A Die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann für Brennkraftmaschinen mit oder ohne separate Zylinderlaufbuchsen verwendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Zylindern mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Sie geht von der deutschen Offenlegungsschrift DE 101 46 850 A1 aus. In dieser ist ein Zylinderblock einer Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse aus Leichtmetall mit eingegossenen Zylinderlaufbuchsen beschrieben. Um in einfacher Weise die Funktionstüchtigkeit des Zylinderblockes hinsichtlich den im Motorbetrieb auftretenden Biege-Wechselbelastungen an seinen Zylinderlaufbuchsen bei möglichst guter Wärmeabführung dauerhaft zu gewährleisten wird vorgeschlagen, dass die jeweilige Zylinderlaufbuchse eine Wandstärke aufweist, die in axialer Richtung zum Zylinderkopf hin zumindest im Bereich des oberen Totpunktes des in der Zylinderlaufbuchse geführten Kolbens stetig zunimmt. Um die optimale Kühlung des Stegbereiches zu gewährleisten, wird weiter vorgeschlagen, die Zylinderlaufbuchsen nur in einem zylinderkopffernen Bereich einzugießen, sodass die Zylinderlaufbuchse im zylinderkopfnahen Bereich von Kühlmittel umströmt ist.

Trotz der ausgezeichneten mechanischen und thermischen Eigenschaften der vorgeschlagenen Zylinderblocks der Brennkraftmaschine eignet sich die beschriebene Ausgestaltung nur für Brennkraftmaschinen mit separaten, d. h. mit eingesetzten oder eingegossenen Zylinderlaufbuchsen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Stegkühlung im zylinderkopfnahen Bereich aufzuzeigen, die sowohl für Brennkraftmaschinen mit als auch ohne separaten Zylinderlaufbuchsen geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass der dritte Kühlmittelkanal als eine weitgehend senkrecht zur Längsachse der Brennkraftmaschine mit konstanter Breite in Richtung der Längsachse ausgerichtete Nut ausgebildet ist. In vorteilhafter Weise wird ferner eine hervorragende Kühlung des Stegbereiches erzielt, ohne die Steifigkeit der Zylinderlaufbuchsen oder des Stegbereiches zu schwächen.

Die Ausgestaltungen gemäß Patentanspruch 2 sind zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele.

Die Herstellungsmethoden für den dritten Kühlmittelkanal gemäß der Patentansprüche 3 und 4 sind bevorzugte Herstellungsvarianten.

Die zwei Fertigungsmethoden gemäß Patentanspruch 5 haben sich in Vorversuchen als besonders praktikabel herausgestellt. Als weitere Fertigungsmethoden sind auch das Wasserstrahlschneiden oder die Ultraschallbearbeitung denkbar.

Mit den Abmessungen gemäß der Patentansprüche 6 und 7 sind in Vorversuchen besonders effiziente Kühlungserfolge erzielt worden.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele in 6 Figuren näher erläutert.
1 zeigt für ein erstes Ausführungsbeispiel eine Aufsicht auf einen Kurbelgehäuseabschnitt einer Brennkraftmaschine;
2 zeigt für das erste Ausführungsbeispiel einen Schnitt durch das Kurbelgehäuse im Stegbereich quer zu einer Längsachse der Brennkraftmaschine;
3 zeigt für das erste Ausführungsbeispiel einen Schnitt durch den Stegbereich des Kurbelgehäuses in Richtung der Längsachse der Brennkraftmaschine;
4 zeigt für ein zweites Ausführungsbeispiel die Aufsicht auf einen Kurbelgehäuseabschnitt einer Brennkraftmaschine;
5 zeigt für das zweite Ausführungsbeispiel einen Schnitt durch den Stegbereich des Kurbelgehäuses quer zu einer Längsachse der Brennkraftmaschine;
6 zeigt für das zweite Ausführungsbeispiel einen Schnitt durch den Stegbereich des Kurbelgehäuses in Richtung der Längsachse der Brennkraftmaschine.
Die 1, 2 und 3 stellen jeweils ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel dar, die 4, 5 und 6 stellen jeweils ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel dar. Für die 1 bis 6 gelten für die gleichen Elemente die gleichen Bezugsziffern.
1 zeigt die Aufsicht auf einen Abschnitt eines Kurbelgehäuses 3 einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine. Zwei Zylinder 2, 2' sind längs einer Längsachse 1 des Kurbelgehäuses angeordnet und durch einen Stegbereich 6 von einander getrennt. Die Zylinder 2, 2' weisen jeweils eine Einlassseite 4 sowie eine Auslassseite 5 auf. Die Zylinder 2, 2' sind ferner von einem ersten, einlassseitig angeordneten Kühlmittelkanal 7 sowie von einem zweiten, auslassseitig angeordnetem Kühlmittelkanal 8 von einem Kühlmittel umspült. Der erste und der zweite Kühlmittelkanal 7, 8 sind durch einen dritten, im Stegbereich 6 angeordneten Kühlmittelkanal 9 kühlmittelführend miteinander verbunden. Der dritte Kühlmittelkanal 9 ist als eine weitgehend senkrecht zur Längsachse 1 ausgerichtete Nut mit konstanter Breite ausgebildet.
Ferner sind in 1 zwei Schnitte durch den dritten Kühlmittelkanal 9 dargestellt, ein Schnitt B-B quer zur Längsachse 1 sowie ein Schnitt L-L entlang der Längsachse 1 der Brennkraftmaschine.
In 2 ist der Schnitt B-B quer zur Längsachse 1 der Brennkraftmaschine dargestellt. In dem ersten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der dritte Kühlmittelkanal 9 kreisbogenförmig in den Stegbereich 6 hinein, wobei der dritte Kühlmittelkanal 9 einen zylinderkopfnahen 11 und einen zylinderkopffernen Bereich 12 aufweist. Der zylinderkopfnahe Bereich 11 weist, wie in 1 und 3 besser erkennbar ist, in Richtung der Längsachse 1 eine kleinere Breite auf als der zylinderkopfferne Bereich 12.
In 3 ist der Schnitt L-L quer zur Längsachse 1 dargestellt. In 3 ist nochmals der in Richtung der Längsachse 1 gegenüber dem breiten zylinderkopffernen Bereich 12 schmälere zylinderkopfnahe Bereich 11 erkennbar.
Im ersten Ausführungsbeispiel kann der dritte Kühlmittelkanal 9 bei der Kurbelgehäuseherstellung entsprechend der Endbreite des zylinderkopfnahen Bereichs 11 oder schmäler gegossen werden, d. h. spanlos vorgefertigt werden. In anderen Ausführungsbeispielen kann der dritte Kühlmittelkanal 9 auch entsprechend der Endbreite des zylinderkopfnahen Bereichs 11 oder schmäler vorgefräst oder vorgesägt, d. h. spanend gefertigt werden. Im nächsten Bearbeitungsschritt wird der zylinderkopfferne Bereich 12 durch Räumen endbearbeitet, wobei ein eventuell zu schmal vorgefertigter zylinderkopfnaher Bereich 11 gleichzeitig auf sein Endmaß gefertigt werden kann. Für diesen Bearbeitungsschritt wird eine runde, kreissegmentförmige Räumnadel verwendet, deren Schneiden stirnseitig radial am Außenumfang umlaufend angeordnet sind. Der Schneidenbereich der Räumnadel weist hierbei die Breite des zylinderkopffernen Bereichs 12 und der Innenbereich der Räumnadel die Breite des zylinderkopfnahen Bereichs 11 auf. Grundsätzlich wird bei den zwei oder mehrstufigen Fertigungsverfahren sowohl eine größere Maßgenauigkeit als auch ein breiterer zylinderkopfferner Bereich 12 erzielt, weshalb die vorgeschlagene Ausgestaltung auch bei sehr schmalen Stegbereichen angewendet werden kann.
Die 4, 5 und 6 entsprechen den 1, 2 und 3 jedoch mit einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel, bei dem sich der dritte Kühlmittelkanal 9 weitgehend parallel zu einer Trennebene zwischen dem Kurbelgehäuse 3 und einem nicht dargestellten Zylinderkopf erstreckt. Diese geometrische, zu dem ersten Ausführungsbeispiel gleichwertige Alternative wird durch alternative Fertigungsverfahren erzielt.
Wie im ersten Ausführungsbeispiel wird der dritte Kühlmittelkanal 9 auch im zweiten Ausführungsbeispiel durch Gießen und/oder Fräsen bzw. Sägen vorgefertigt. Anschließend wird der zylinderkopfferne Bereich 12 beispielsweise durch eine Laserbearbeitung aufgeweitet. Hierfür wird ein Werkzeug 10 mit einem Laser in den ersten Kühlmittelkanal 7 oder auch in den zweiten Kühlmittelkanal 8 abgesenkt und anschließend quer zur Längsachse 1 verfahren. Der Laser abladiert während dem Verfahren des Werkzeuges 10 Material im zylinderkopffernen 11 und evtl. auch im zylinderkopfnahen Bereich 12. Als weitere Bearbeitungsalternativen zur Laserbearbeitung ist Wasserstrahlschneiden oder Ultraschallabtragen möglich.
In beiden Ausführungsbeispielen weist der zylinderkopfnahe Bereich 11 nach der Endbearbeitung in Richtung der Längsachse 1 eine konstante Breite zwischen 0,5 mm und 3 mm auf. Der zylinderkopfferne Bereich 12 weist nach der Endbearbeitung in Richtung der Längsachse 1 eine konstante Breite zwischen 1 mm und 6 mm auf.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des dritten Kühlmittelkanals 9 wird eine ausgezeichnete Stegkühlung erzielt, ohne dass die Steifigkeit der Zylinder negativ beeinflusst wird. Weiter kann die erfindungsgemäße Ausgestaltung des dritten Kühlmittelkanals 9 nicht nur für Brennkraftmaschinen ohne Zylinderlaufbuchsen eingesetzt werden, sondern kann auch für Brennkraftmaschinen mit Zylinderlaufbuchsen. Diese können beispielsweise ins Kurbelgehäuse eingegossen oder eingesetzt sein. Ferner steht durch die geringe Breite des dritten Kühlmittelkanals 9 im zylinderkopfnahen Bereich 11 eine ausreichend große Fläche für eine Zylinderkopfdichtung zur Verfügung. Die Tiefe, d. h. wie weit der dritte Kühlmittelkanal 9 in den Stegbereich 6 eindringt, kann an die jeweiligen konkreten Geometrien angepasst werden.

1: Längsachse
2, 2': Zylinder
3: Kurbelgehäuse
4: Einlassseite
5: Auslassseite
6: Stegbereich
7: erster Kühlmittelkanal
8: zweiter Kühlmittelkanal
9: dritter Kühlmittelkanal
10: Werkzeug
11: zylinderkopfnaher Bereich
12: zylinderkopfferner Bereich

Claims

Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Zylindern (2, 2') in einem Kurbelgehäuse (3) mit einer Einlass- (4) und einer Auslassseite (5) sowie einem Stegbereich (6) zwischen den Zylindern (2, 2'), wobei das Kurbelgehäuse (3) einlassseitig einen ersten Kühlmittelkanal (7) und auslassseitig einen zweiten Kühlmittelkanal (8) aufweist, die sich entlang einer Längsachse (1) der Brennkraftmaschine erstrecken und wobei der erste und der zweite Kühlmittelkanal (7, 8) durch einen dritten, zu einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine hin offenen Kühlmittelkanal (9), der sich durch den Stegbereich (6) erstreckt, kühlmittelführend miteinander verbunden sind, wobei der dritte Kühlmittelkanal (9) in einem zylinderkopfnahen Bereich (11) eine in Richtung der Längsachse (1) kleinere Breite aufweist als in einem zylinderkopffernen Bereich (12), dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Kühlmittelkanal (9) als eine weitgehend senkrecht zur Längsachse (1) ausgerichtete Nut mit konstanter Breite in Richtung der Längsachse (1) ausgebildet ist.
Brennkraftmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zylinderkopfferne Bereich (12) kreisbogenförmig oder weitgehend parallel zu einer Trennebene zu dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine in den Stegbereich (6) hinein erstreckt.
Brennkraftmaschine nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Kühlmittelkanal (9) spanlos und/oder spanend gefertigt ist.
Brennkraftmaschine nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zylinderkopfnahe Bereich (11) durch Umgießen und/oder Räumen oder Sägen in den Stegbereich (6) eingebracht ist.
Brennkraftmaschine nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zylinderkopfferne Bereich (12) durch Räumen oder Laserbearbeitung in den Stegbereich (6) eingebracht ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zylinderkopfnahe Bereich (11) in Richtung der Längsachse (1) eine konstante Breite zwischen 0,5 mm und 3 mm aufweist.
Brennkraftmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zylinderkopfferne Bereich (12) in Richtung der Längsachse (1) eine konstante Breite zwischen 1,0 mm und 6 mm aufweist.