DE102007008281A1 - Reciprocating piston internal combustion engine i.e. diesel engine, has tie-rod connection engaging into inner thread such that pressure tensions are applied at material of cylinder crankcase in wall of ventilation opening - Google Patents

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    • F02F7/0021—Construction
    • F02F2007/0041—Fixing Bolts

Abstract

The engine has a cylinder head, and a main bearing cover (3) fixed on both sides of a middle longitudinal plane of the engine at a cylinder crankcase (1) by a short bearing cover-connection (7) and an outer lying tie-rod connection (10). The short bearing cover-connection lies inside the engine with respect to the plane. The tie-rod connection is engaged into an inner thread (12) such that pressure tensions are applied at a material of the cylinder crankcase in a wall of a ventilation opening (6). The thread is arranged at one side of a blind hole directly running adjacent to the opening.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenbrennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a reciprocating internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit mehreren Zylinderbohrungen sind seit langem in den unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt. Überwiegend ist der Motorblock derselben in mehreren Ebenen geteilt ausgebildet und weist zumindest einen Zylinderkopf, ein Zylinderkurbelgehäuse und einen Hauptlagerdeckel für das Kurbelwellenlager auf. Die einzelnen Motorblockkomponenten sind untereinander mittels einer Mehrzahl Verschraubungen fest verbindbar.reciprocating internal combustion engines with multiple cylinder bores have long been in the most diverse Embodiments known. Mostly is the Engine block of the same divided in several levels and formed has at least one cylinder head, a cylinder crankcase and a main bearing cap for the crankshaft bearing. The individual engine block components are interconnected by means of a Multiple screw connections firmly connectable.

Aus der DE 196 04 547 A1 ist insoweit ein Gehäuse für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art bekannt, wobei zur Verbindung des Zylinderkopfes und des Lagerdeckels mit dem Zylinderkurbelgehäuse Zuganker-Verschraubungen Verwendung finden. Im Wesentlichen sind beiderseits der Kurbelwelle jeweils zwei miteinander fluchtende, entlang einer gemeinsamen Längsrichtung angeordnete Zugankerschrauben vorgesehen, welche an einem ihrer Enden jeweils einen Kopf und am gegenüberliegenden Ende einen Gewindeabschnitt mit einem Außengewinde aufweisen. Die Außengewinde greifen jeweils in mit korrespondierenden Innengewinden versehene, als Hülsen ausgebildete Gegenstücke, welche zumindest abschnittsweise im Zylinderkurbelgehäuse angeordnet sind.From the DE 196 04 547 A1 In this respect, a housing for a reciprocating internal combustion engine of the generic type is known, with tie rod screw connections being used for connecting the cylinder head and the bearing cap to the cylinder crankcase. In essence, on both sides of the crankshaft two mutually aligned, along a common longitudinal direction arranged Zugankerschrauben are provided, which have at one of its ends in each case a head and at the opposite end a threaded portion with an external thread. The external threads each engage with corresponding internal threads provided, designed as sleeves counterparts, which are arranged at least partially in the cylinder crankcase.

Die DE 196 08 018 A1 offenbart des Weiteren ein Gehäuse für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, welches in Bezug auf die Mittenlängsebene desselben das Zylinderkurbelgehäuse durchsetzende innenliegende Zugankerschrauben aufweist, die ihrerseits direkt in separat ausgebildete Lagerdeckel eingeschraubt sind. Zur Versteifung des Gehäuses insbesondere im Bereich der Kurbelwellenlager ist eine sogenannte Brücke vorgesehen, die ihrerseits am Zylinderkurbelgehäuse mittels außenliegender weiterer Verschraubungen lösbar befestigt ist.The DE 196 08 018 A1 further discloses a housing for a reciprocating internal combustion engine having with respect to the central longitudinal plane of the same of the cylinder crankcase passing through internal tie bolts, which in turn are screwed directly into separately formed bearing caps. For stiffening the housing, in particular in the area of the crankshaft bearing, a so-called bridge is provided, which in turn is releasably secured to the cylinder crankcase by means of external further screw connections.

Ferner ist aus der EP 0 240 120 A2 eine Hubkolbenbrennkraftmaschine bekannt, deren Motorblockkomponenten zunächst mittels den gesamten Motorblock durchsetzender und in Bezug auf die Mittenlängsebene desselben innenliegender Zuganker-Verschraubungen fest verbunden sind. Fernerhin sind noch diverse außenliegende herkömmliche Verschraubungen zur Befestigung des Zylinderkurbelgehäuses mit dem Hauptlagerdeckel sowie des Hauptlagerdeckels mit einer weiteren, unter demselben angeordneten Komponente vorgesehen.Furthermore, from the EP 0 240 120 A2 a reciprocating internal combustion engine known, the engine block components are first firmly enforced by means of the entire engine block and in relation to the middle longitudinal plane of the same internal tie rod glands. Furthermore, various external conventional screw connections for fastening the cylinder crankcase with the main bearing cap and the main bearing cap with a further, arranged under the same component are still provided.

Schließlich ist es seit geraumer Zeit bekannt, sogenannte Ventilationsöffnungen vorzusehen, die ihrerseits zwischen den Zylinderbohrungen in den Querwänden des Zylinderkurbelgehäuses vorzugsweise unterhalb der Kolbenringumkehrpunkte angeordnet sind und einer Luftzirkulation zwischen den Zylinderbohrungen dienen ( DE 37 27 670 A1 , DE 103 40 157 A1 ).Finally, it has been known for some time to provide so-called ventilation openings, which in turn are arranged between the cylinder bores in the transverse walls of the cylinder crankcase, preferably below the piston ring reversal points and serve for air circulation between the cylinder bores ( DE 37 27 670 A1 . DE 103 40 157 A1 ).

In der Praxis wurde jedoch festgestellt, dass die Dauerfestigkeit des Zylinderkurbelgehäuses im Bereich der Ventilationsöffnung durch die dort entstehenden Zugspannungen infolge der im Motorbetrieb entstehenden Zündkräfte insbesondere auch bei Dieselmotoren-Anwendungen bei weitem noch nicht ausreichend ist.In In practice, however, it has been found that the fatigue strength of the Cylinder crankcase in the area of the ventilation opening by the resulting tensile stresses as a result of the engine operating Ignition forces especially in diesel engine applications far from being sufficient.

Zwar besteht die Möglichkeit, diesem Problem durch an sich bekannte geeignete Gusseisenwerkstoffe mit entsprechenden Eigenschaften, insbesondere erhöhten Zugfestigkeiten, zu begegnen, jedoch gehen derartige Maßnahmen regelmäßig mit erhöhten Kosten einher.Though there is the possibility of this problem by known per se suitable cast iron materials with corresponding properties, especially increased tensile strength, counter, however such measures go regularly associated with increased costs.

Hiervon ausgehend ist es demgemäß Aufgabe der Erfindung, eine Hubkolbenbrennkraftmaschine zu schaffen, welche trotz Verwendung eines kostengünstigen Gusseisenwerkstoffes für das Zylinderkurbelgehäuse dennoch erhöhten Zugspannungen insbesondere im Bereich der Ventilationsöffnung infolge der im Motorbetrieb entstehenden Zündkräfte stand hält.Of these, It is accordingly an object of the invention, to provide a reciprocating internal combustion engine, which despite use a cost-effective cast iron material for the cylinder crankcase still increased tensile stresses in particular in the area of the ventilation opening as a result of engine operation resulting ignition forces withstood.

Ausgehend von einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinderkopf, einem Zylinderkurbelgehäuse und einem Hauptlagerdeckel sowie mit mehreren Zylinderbohrungen wobei zumindest in einer Querwand des Zylinderkurbelgehäuses zwischen benachbarten Zylinderbohrungen wenigstens eine, besagte benachbarte Zylinderbohrungen verbindende Ventilationsöffnung vorgesehen ist, und wobei der Hauptlagerdeckel innerhalb jeder Querwand mittels einer Mehrzahl Verschraubungen am Zylinderkurbelgehäuse festgelegt ist, wird die gestellte Aufgabe nunmehr dadurch gelöst, dass der Hauptlagerdeckel beidseitig der Mittenlängsebene „ML" der Hubkolbenbrennkraftmaschine mittels je einer in Bezug auf die Mittenlängsebene „ML" der Hubkolbenbrennkraftmaschine innenliegenden kurzen Lagerdeckel-Verschraubung und je einer außenliegenden langen Zuganker-Verschraubung am Zylinderkurbelgehäuse festgelegt ist und die außenliegenden langen Zuganker-Verschraubungen jeweils derart in ein endseitig eines unmittelbar neben der Ventilationsöffnung verlaufenden Sackloches des Zylinderkurbelgehäuses angeordnetes Innengewinde eingreifen, dass im Bereich der Ventilationsöffnung gezielt Druckspannungen in das Material des Zylinderkurbelgehäuses respektive in die Wandung der Ventilationsöffnung einbringbar sind.outgoing from a reciprocating internal combustion engine with at least one cylinder head, a cylinder crankcase and a main bearing cap as well with several cylinder bores being at least in a transverse wall the cylinder crankcase between adjacent cylinder bores at least one, said adjacent cylinder bores connecting Ventilation opening is provided, and wherein the main bearing cap within each transverse wall by means of a plurality of screw connections is set on the cylinder crankcase, the asked Task now solved in that the main bearing cap on both sides of the center longitudinal plane "ML" of the reciprocating internal combustion engine by means of one each with respect to the center longitudinal plane "ML" the reciprocating internal combustion engine internal short bearing cap screwing and one outer long tie rod gland is fixed to the cylinder crankcase and the outside long tie rods screwed respectively in such an end one immediately adjacent to the ventilation opening Blind hole of the cylinder crankcase arranged internal thread intervene that targeted compressive stresses in the area of the ventilation opening in the material of the cylinder crankcase respectively in the wall of the ventilation opening can be introduced.

Durch die gezielte Einbringung von Druckspannungen gerade in den kritischen Bereich der Ventilationsöffnung kann besonders vorteilhaft zu starken Zündkräften bzw. den daraus resultierenden Zugspannungen wirkungsvoll und nachhaltig begegnet werden.Through the targeted introduction of pressure voltages particularly in the critical region of the ventilation opening can be counteracted particularly effectively to strong ignition forces or the resulting tensile stresses effectively and sustainably.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist das Innengewinde des Sackloches unmittelbar oberhalb der Ventilationsöffnung beginnend angeordnet. Eine derartige Hubkolbenbrennkraftmaschine bietet sich besonders zur Verwendung als Dieselmotor an, wobei das Zylinderkurbelgehäuse besonders vorteilhaft aus einem kostengünstigen Gusseisenwerkstoff mit minimierter Zugfestigkeit von etwa 250 N/mm2 bestehen kann.In an advantageous embodiment of the invention, the internal thread of the blind hole is arranged immediately above the ventilation opening starting. Such a reciprocating internal combustion engine is particularly suitable for use as a diesel engine, wherein the cylinder crankcase can be particularly advantageously made of a cost-effective cast iron material with minimized tensile strength of about 250 N / mm 2 .

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die einzige Figur zeigt das Zylinderkurbelgehäuse einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem daran angeschlossenen und mit demselben fest verbundenen Hauptlagerdeckel im Querschnitt.The Invention will be described below with reference to an embodiment explained in more detail. The only figure shows the cylinder crankcase a reciprocating internal combustion engine with a connected thereto and with the same fixed main bearing cap in cross section.

Wie bereits oben dargetan, umfasst gemäß der einzigen Figur eine Hubkolbenbrennkraftmaschine zumindest einen hier nicht näher gezeigten, jedoch an sich bekannten Zylinderkopf, das Zylinderkurbelgehäuse 1 und Kurbelwellenlager, welche ihrerseits aus im Zylinderkurbelgehäuse 1 ausgebildeten Lagerhalbschalen 2 und zumindest einem gegen diese verschraubten Hauptlagerdeckel 3 bestehen.As already indicated above, according to the single FIGURE, a reciprocating internal combustion engine comprises at least one cylinder head, not shown here in detail but known per se, the cylinder crankcase 1 and crankshaft bearings, which in turn in the cylinder crankcase 1 trained bearing shells 2 and at least one bolted to this main bearing cap 3 consist.

Ferner sind zwei zueinander benachbarte Zylinderbohrungen 4, 5 des Zylinderkurbelgehäuses in V-Anordnung sowie unterhalb der Zylinderbohrungen 4, 5, zumindest dieselben miteinander verbindend, eine an sich bekannte Ventilationsöffnung 6 dargestellt, die ihrerseits einer Luftzirkulation zwischen den zumindest zwei benachbarten Zylinderbohrungen 4, 5 dient.Furthermore, two adjacent cylinder bores 4 . 5 the cylinder crankcase in V-arrangement and below the cylinder bores 4 . 5 at least connecting the same to one another, a ventilation opening known per se 6 shown, in turn, an air circulation between the at least two adjacent cylinder bores 4 . 5 serves.

Zur Verschraubung des Hauptlagerdeckels 3 mit dem Zylinderkurbelgehäuse 1 findet je eine herkömmliche und beidseitig der Mittenlängsebene „ML" der Hubkolbenbrennkraftmaschine angeordnete kurze Lagerdeckel-Verschraubung 7 Verwendung, wobei die beiden Lagerdeckel-Verschraubungen 7 in einer gemeinsamen Querebene, vorliegend in der Querebene, die ihrerseits in die Querwand 8 zwischen den beiden benachbarten Zylinderbohrungen 4, 5 gelegt ist, angeordnet sind und bezogen auf die Mittenlängsebene „ML" der Hubkolbenbrennkraftmaschine als sogenannte innenliegende Lagerdeckel-Verschraubungen 7, d. h., nahe dem Kurbelwellenlager den Hauptlagerdeckel 3 durchsetzen und jeweils in eine korrespondierende Gewindebohrung 9 im Zylinderkurbelgehäuse 1 eingreifen.For screwing the main bearing cap 3 with the cylinder crankcase 1 finds a conventional and on both sides of the center longitudinal plane "ML" of the reciprocating internal combustion engine arranged short bearing cap screw 7 Use, whereby the two bearing cover screw connections 7 in a common transverse plane, in this case in the transverse plane, which in turn into the transverse wall 8th between the two adjacent cylinder bores 4 . 5 is placed, are arranged and referred to the center longitudinal plane "ML" of the reciprocating internal combustion engine as so-called internal bearing cap screw connections 7 ie, near the crankshaft bearing the main bearing cap 3 enforce and each in a corresponding threaded hole 9 in the cylinder crankcase 1 intervention.

Wie der einzigen Figur weiter zu entnehmen ist, sind in besagter gemeinsamer Querebene der Lagerdeckel-Verschraubungen 7 beidseitig der Mittenlängsebene „ML" der Hubkolbenbrennkraftmaschine des Weiteren je eine sogenannte außenliegende und den Hauptlagerdeckel 3 ebenfalls durchsetzende lange Zuganker-Verschraubung 10 vorgesehen. Außenliegend deshalb, weil sie in Querrichtung gesehen in einem größeren Abstand zur Mittenlängsebene „ML" als die Lagerdeckel-Verschraubungen 7 angeordnet sind.As can be seen further from the single figure, the bearing cap screw connections are in said common transverse plane 7 Furthermore, on both sides of the center longitudinal plane "ML" of the reciprocating internal combustion engine a so-called outer and the main bearing cap 3 also enforcing long tie rod gland 10 intended. Outer lying, therefore, because they are seen in the transverse direction at a greater distance to the center longitudinal plane "ML" than the bearing cap glands 7 are arranged.

Diese Zuganker-Verschraubungen 10 greifen nunmehr jeweils derart in ein endseitig eines unmittelbar neben der Ventilationsöffnung 6 verlaufenden Sackloches 11 des Zylinderkurbelgehäuses 1 angeordnetes Innengewinde 12 ein, dass im Bereich der Ventilationsöffnung 6 gezielt Druckspannungen in das Material des Zylinderkurbelgehäuses 1 respektive in die Wandung 13 der Ventilationsöffnung 6 einbringbar sind. D. h., die hohen Zugspannungen, die in der Wandung 13 der Ventilationsöffnung 6 bzw. im Ventilationsfester auftreten, können durch Vorspannen dieses kritischen Bereichs vorteilhaft abgebaut werden.These tie rod fittings 10 now each grip in one end of an immediately adjacent to the ventilation opening 6 running blind hole 11 of the cylinder crankcase 1 arranged internal thread 12 one that in the area of the ventilation opening 6 targeted compressive stresses in the material of the cylinder crankcase 1 respectively in the wall 13 the ventilation opening 6 can be introduced. That is, the high tensile stresses in the wall 13 the ventilation opening 6 or occur in Ventilungsfester can be advantageously reduced by biasing this critical area.

Vorliegend ist das Innengewinde 12 der Sacklöcher 11 jeweils unmittelbar oberhalb der Ventilationsöffnung 6 beginnend angeordnet, wodurch der Bereich der gewünschten Vorspannung weitestgehend auf die Wandung 13 der Ventilationsöffnung 6 bzw. das Ventilationsfester beschränkt ist.In the present case is the internal thread 12 the blind holes 11 each immediately above the ventilation opening 6 arranged starting, whereby the range of the desired bias largely to the wall 13 the ventilation opening 6 or the Ventilationsfester is limited.

Durch vorstehende Maßnahme kann nunmehr trotz erhöhter Zündkräfte infolge Spitzenzünddrücken von ca. 200 bar, wie sie insbesondere bei Dieselanwendungen zu verzeichnen sind, und daraus resultierender erhöhter Zugspannungen im Material des Zylinderkurbelgehäuses 1 unmittelbar neben der Ventilationsöffnung 6 auf einen preiswerten Gusseisenwerkstoff für das Zylinderkurbelgehäuse 1 mit minimierter Zugfestigkeit von etwa 250 N/mm2, beispielsweise Gusseisen mit Lamellengraphit, wie GJL 250, zurückgegriffen werden. Herkömmlich angezeigte teure Gusseisenwerkstoffe mit hohen Zugfestigkeiten, wie beispielsweise GJS 450, sind demgemäß entbehrlich.By the above measure can now despite increased ignition forces due to peak ignition pressures of about 200 bar, as they are recorded in particular in diesel applications, and resulting increased tensile stresses in the material of the cylinder crankcase 1 immediately next to the ventilation opening 6 on a cheap cast iron material for the cylinder crankcase 1 with minimized tensile strength of about 250 N / mm 2 , for example cast iron with lamellar graphite, such as GJL 250, are used. Conventionally displayed expensive cast iron materials with high tensile strengths, such as GJS 450, are therefore unnecessary.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (3)

Hubkolbenbrennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinderkopf, einem Zylinderkurbelgehäuse (1) und einem Hauptlagerdeckel (3) sowie mit mehreren Zylinderbohrungen (4, 5), wobei zumindest in einer Querwand (8) des Zylinderkurbelgehäuses (1) zwischen benachbarten Zylinderbohrungen (4, 5) wenigstens eine, besagte benachbarte Zylinderbohrungen (4, 5) verbindende Ventilationsöffnung (6) vorgesehen ist, und wobei der Hauptlagerdeckel (3) innerhalb jeder Querwand (8) mittels einer Mehrzahl Verschraubungen (7, 10) am Zylinderkurbelgehäuse (1) festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptlagerdeckel (3) beidseitig der Mittenlängsebene „ML" der Hubkolbenbrennkraftmaschine mittels je einer in Bezug auf die Mittenlängsebene „ML" der Hubkolbenbrennkraftmaschine innenliegenden kurzen Lagerdeckel-Verschraubung (7) und je einer außenliegenden langen Zuganker-Verschraubung (10) am Zylinderkurbelgehäuse (1) festgelegt ist und die außenliegenden langen Zuganker-Verschraubungen (10) jeweils derart in ein endseitig eines unmittelbar neben der Ventilationsöffnung (6) verlaufenden Sackloches (11) des Zylinderkurbelgehäuses (1) angeordnetes Innengewinde (12) eingreifen, dass im Bereich der Ventilationsöffnung (6) gezielt Druckspannungen in das Material des Zylinderkurbelgehäuses (1) respektive in die Wandung (13) der Ventilationsöffnung (6) einbringbar sind.Reciprocating internal combustion engine with at least one cylinder head, a cylinder crankcase ( 1 ) and a main bearing cap ( 3 ) and with several cylinder bores ( 4 . 5 ), wherein at least in a transverse wall ( 8th ) of the cylinder crankcase ( 1 ) between adjacent cylinder bores ( 4 . 5 ) at least one, said adjacent cylinder bores ( 4 . 5 ) connecting ventilation opening ( 6 ), and wherein the main bearing cap ( 3 ) within each transverse wall ( 8th ) by means of a plurality of screw connections ( 7 . 10 ) on the cylinder crankcase ( 1 ), characterized in that the main bearing cap ( 3 ) on both sides of the central longitudinal plane "ML" of the reciprocating internal combustion engine by means of a respective with respect to the central longitudinal plane "ML" of the reciprocating internal combustion engine short bearing cap gland ( 7 ) and one outer long tie rod gland ( 10 ) on the cylinder crankcase ( 1 ) and the outer long tie rod glands ( 10 ) in each case in such a way in one end of an immediately adjacent to the ventilation opening ( 6 ) running blind hole ( 11 ) of the cylinder crankcase ( 1 ) arranged internal thread ( 12 ) intervene that in the area of the ventilation opening ( 6 ) targeted compressive stresses in the material of the cylinder crankcase ( 1 ) respectively in the wall ( 13 ) of the ventilation opening ( 6 ) can be introduced. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengewinde (12) des Sackloches (11) unmittelbar oberhalb der Ventilationsöffnung (6) beginnend angeordnet ist.Reciprocating internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the internal thread ( 12 ) of the blind hole ( 11 ) immediately above the ventilation opening ( 6 ) is arranged starting. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2 zur Verwendung als Dieselmotor, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderkurbelgehäuse (1) aus einem Gusseisenwerkstoff mit minimierter Zugfestigkeit von etwa 250 N/mm2 besteht.Reciprocating internal combustion engine according to claim 1 or 2 for use as a diesel engine, characterized in that the cylinder crankcase ( 1 ) consists of a cast iron material with minimized tensile strength of about 250 N / mm 2 .
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