DE102011088410B4

DE102011088410B4 - Strukturrahmen

Info

Publication number: DE102011088410B4
Application number: DE102011088410.6A
Authority: DE
Inventors: Christopher K. Palazzolo; Darren Sipila; Steve Poe; Philip Damian Cierpial; Changsheng Gan
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2011-12-13
Publication date: 2022-06-30
Anticipated expiration: 2031-12-14
Also published as: US20150000621A1; US20120167853A1; US20190264634A1; CN102562346B; RU2583491C2; DE102011088399A1; DE102011088141B4; US9057340B2; RU2011152099A; US9664138B2; RU2567525C2; CN102536496A; RU2583313C2; CN102536496B; US9771862B2; US10330044B2; US20120167855A1; US20150285138A1; RU2011152137A; RU2566875C2

Abstract

Strukturrahmen (206), der aufweist:eine Bodenfläche (309), erste (330) und zweite (332) Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen, wobei die erste (330) und zweite (332) Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche über der Bodenfläche (309) auf einer Höhe positioniert sind, die sich über einer Mittellinie (339) eines Kurbelwellenträgers (1300) befindet, der in einem Zylinderblock (204) enthalten ist, wenn der Strukturrahmen (206) mit dem Zylinderblock (204) verbunden ist und mindestens einen Einschraubstutzen-Sensor (380).

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der „provisional“- US-Patentanmeldung Nummer 61/428,119 , eingereicht am 29. Dezember 2010 mit dem Titel „ZYLINDERBLOCKANORDNUNG“, deren gesamter Inhalt hier durch Verweis in jeder Hinsicht einbezogen ist.
HINTERGRUND/ZUSAMMENFASSUNG
Verbrennungsmotoren werden fortwährend weiterentwickelt, um die Arbeitsleistung des Motors zu erhöhen und gleichzeitig das Gewicht und/oder die Größe des Motors zu verringern. Aufladevorrichtungen wie Turbolader und Auflader wurden zu Motoren hinzugefügt, damit die Motoren eine Arbeitsleistung ähnlich größerer Hubkolbenmotoren ohne die Kraftstoffersparnis und Emissionen von größeren Hubkolbenmotoren haben können. Weiter kann die Fahrzeug-Kraftstoffersparnis bei Fahrzeugen mit kleineren Motoren zumindest zum Teil verbessert werden, da kleinere Motoren weniger wiegen können als größere Hubkolbenmotoren. Alternativ kann die Arbeitsleistung eines Motors deutlich erhöht werden, ohne Hinzufügung einer signifikanten Gewichtsmenge zum Motor. Auch können zusätzliche Techniken zur Erhöhung der Motorleistung, wie eine Direkteinspritzung, verwendet werden, ohne das Gewicht des Motors deutlich zu erhöhen.
Das Verkleinern der Größe des Motors und/oder die Erhöhung der Arbeitsleistung des Motors kann aber die Belastung der Motorbauteile erhöhen. Solche Bedenken können insbesondere für aufgeladene Motoren gelten, die im Vergleich mit selbstansaugenden Motoren typischerweise ein hohes Verhältnis von Leistung zu Gewicht haben. Daher bestehen manche aufgeladenen Motoren aus erhöhten Mengen von Material, wie Aluminium, um den Zylinderblock zu verstärken. Das Erhöhen der Menge an Material, das zum Bilden des Zylinderblocks verwendet wird, kann aber das Gewicht des Motors erhöhen, wodurch das Grundziel der Erhöhung des Verhältnisses von Leistung zu Gewicht des Motors beeinträchtigt wird.
Die DE 26 18 241 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine mit einem Motorblock, in welchem Zylinder gebildet sind, weiter mit einer Zylinderkopfanordnung, einer in Hauptlagern gelagerten Kurbelwelle und einer kräfteaufnehmenden Verbindungskonstruktion zur Aufnahme der die Zylinderkopfanordnung von den Hauptlagern wegzudrängen suchenden Kräfte in den Zylindern.
Die US 6,886,522 B1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinderblocks für einen Verbrennungsmotor und einen nach diesem Verfahren hergestellter Zylinderblock, bei dem ein Zylinderkern mit einem oder mehreren Zylindern durch Gießen, beispielsweise aus Stahl oder einer Leichtmetalllegierung, hergestellt wird; der Rest der Zylinderblockstruktur als Knetgerüst, beispielsweise aus hochfestem Stahl oder einer Leichtmetalllegierung, hergestellt wird; und das Knetgerüst mit dem Kern verbunden wird.
Die Erfinder haben die Herausforderungen des Aufladens eines gewichtsreduzierten Motors erkannt, und haben einen Strukturrahmen geliefert. Der Strukturrahmen enthält eine Bodenfläche, erste und zweite Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen, wobei die erste und zweite Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen über der Bodenfläche auf einer Höhe positioniert sind, die sich über einer Mittellinie eines Kurbelwellenträgers befindet, der in einem Zylinderblock enthalten ist, wenn der Strukturrahmen mit dem Zylinderblock verbunden ist.
Durch Vergrößern der Höhe der Strukturrahmen-Seitenwände ist es möglich, die Festigkeit der Zylinderblockanordnung zu erhöhen, während gleichzeitig das Gewicht der Zylinderblockanordnung verringert wird. Insbesondere kann der Strukturrahmen den Zylinderblock tragen, während er aus einem leichtgewichtigeren Material konstruiert ist. Weiter kann der Strukturrahmen eine Montagefläche aufweisen, um mit mindestens einem Teil einer Getriebeglocke verbunden zu werden. So kann der Strukturrahmen gleichzeitig den Zylinderblock und ein Getriebe tragen und verstärken.
Weiter kann der Strukturrahmen in manchen Beispielen verschiedene eingebaute Baueile wie eine Ölpumpe, einen Ölfilter, einen Kühler, ein Öl-Bypass-System und/oder Ölkanäle enthalten. Wenn die oben erwähnten Bauteile in den Strukturrahmen integriert werden, kann die Kompaktheit des Motors erhöht und der Zusammenbau des Motors vereinfacht werden.
Diese Zusammenfassung wird geliefert, um eine Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form anzugeben, die in der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Diese Zusammenfassung soll keine Schlüsselmerkmale oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands bestimmen, auch soll sie nicht verwendet werden, um den Rahmen des beanspruchten Gegenstands zu begrenzen. Weiter ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Ausführungen beschränkt, die alle oder irgendwelche Nachteile beseitigen, die in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angemerkt sind.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors.
2 zeigt eine weitere schematische Darstellung des in 1 gezeigten Verbrennungsmotors, der eine Zylinderblockanordnung enthält.
3 zeigt eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht eines Beispiels einer Zylinderblockanordnung.
4 zeigt eine zusammengebaute Ansicht der in 3 gezeigten Zylinderblockanordnung.
5 zeigt eine Ansicht eines in der in 3 gezeigten Zylinderblockanordnung enthaltenen Strukturrahmens von unten.
6 zeigt eine Rückansicht des in 3 gezeigten Zylinderblocks.
7 zeigt eine Rückansicht des in 3 gezeigten Strukturrahmens.
8 zeigt eine Rückansicht der in 4 gezeigten Zylinderblockanordnung.
9 zeigt eine Ansicht der in 4 gezeigten Zylinderblockanordnung von der linken Seite.
10 zeigt eine Ansicht der in 4 gezeigten Zylinderblockanordnung von der rechten Seite.
11 zeigt eine Vorderansicht des in 3 gezeigten Zylinderblocks.
12 zeigt eine Vorderansicht des in 3 gezeigten Strukturrahmens.
13 und 14 zeigen Schnittansichten der in 4 gezeigten Zylinderblockanordnung.
15 und 16 zeigen Seitenansichten des in 3 gezeigten Zylinderblocks.
17 zeigt eine Ansicht des in 3 gezeigten Strukturrahmens von oben.
18 zeigt eine Ansicht der in 4 gezeigten Zylinderblockanordnung von oben.
19 zeigt eine Ansicht des in 3 gezeigten Zylinderblocks von unten.
3-19 sind in etwa maßstabsgerecht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezug auf 1 wird ein Verbrennungsmotor 10, der mehrere Zylinder aufweist, von denen ein Zylinder in 1 gezeigt ist, von einem elektronischen Motorregler 12 gesteuert. Der Motor 10 enthält den Zylinder 30 und die Zylinderwände 32 mit dem Kolben 36 darin positioniert und mit der Kurbelwelle 40 verbunden. Der Zylinder 30 kann auch als Brennraum bezeichnet werden. Der Zylinder 30 ist mit dem Ansaugrohr 44 und dem Auspuffrohr 48 über ein Ansaugventil 52 bzw. ein Auspuffventil 54 in Verbindung stehend gezeigt. Jedes Ansaug- und Auspuffventil kann von einer Ansaugnocke 51 und einer Auspuffnocke 53 betätigt werden. Alternativ können eines oder mehr der Ansaug- und Auspuffventile von einer elektromechanisch gesteuerten Anordnung aus Ventilspule und Armatur betätigt werden. Die Stellung der Ansaugnocke 51 kann durch einen Ansaugnockensensor 55 bestimmt werden. Die Stellung der Auspuffnocke 53 kann durch einen Auspuffnockensensor 57 bestimmt werden.
Das Ansaugrohr 44 ist auch zwischen dem Ansaugventil 52 und einem Luftansaugungs-Reißverschlussrohr 42 angeordnet gezeigt. Kraftstoff wird an das Kraftstoffeinspritzventil 66 durch ein Kraftstoffsystem (nicht gezeigt) geliefert, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler (nicht gezeigt) enthält. Der Motor 10 der 1 ist so konfiguriert, dass der Kraftstoff direkt in den Motorzylinder eingespritzt wird, was dem Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. Das Kraftstoffeinspritzventil 66 wird mit Arbeitsstrom vom Antrieb 68 beliefert, der auf den Regler 12 reagiert. Zusätzlich ist das Ansaugrohr 44 in Verbindung mit einer optionalen elektronischen Drossel 62 mit einer Drosselplatte 64 gezeigt. In einem Beispiel kann ein Niederdruck-Direkteinspritzsystem verwendet werden, bei dem der Kraftstoffdruck auf etwa 20-30bar erhöht werden kann. Alternativ kann ein zweistufiges Hochdruck-Kraftstoffsystem verwendet werden, um höhere Kraftstoffdrücke zu erzeugen. Zusätzlich oder alternativ kann ein Kraftstoffeinspritzventil vor dem Ansaugventil 52 positioniert und konfiguriert sein, um Kraftstoff in das Ansaugrohr zu spritzen, was dem Fachmann als Porteinspritzung bekannt ist.
Ein verteilerloses Zündsystem 88 liefert einen Zündfunken an den Zylinder 30 über die Zündkerze 92 als Reaktion auf den Regler 12. Eine Breitbandsonde für Sauerstoff (UEGO) 126 ist mit dem Auspuffrohr 48 vor dem Katalysator 70 verbunden gezeigt. Alternativ kann eine zweistufige Lambdasonde die UEGO-Sonde 126 ersetzen.
Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel viele Katalysatorbausteine enthalten. In einem anderen Beispiel können viele Emissionssteuervorrichtungen, jede mit vielen Bausteinen, verwendet werden. Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel ein Dreiwege-Katalysator sein.
Der Regler 12 ist in 1 als ein üblicher Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes enthält: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsports 104, einen Lesespeicher 106, einen Schreib-/Lesespeicher 108, einen batteriestromgestützten Speicherchip 110 und einen üblichen Datenbus. Der Regler 12 ist als verschiedene Signale von mit dem Motor 10 verbundenen Sensoren empfangend gezeigt, zusätzlich zu den vorher erörterten Signalen, einschließlich: Motorkühlmitteltemperatur (ECT) vom mit der Kühlhülse 114 verbundenen Temperatursensor 112; ein mit einem Gaspedal 130 verbundener Positionssensor 134, um durch den Fuß 132 angewendete Kraft zu erfassen; eine Messung des Motor-Ladedrucks (MAP) vom mit dem Ansaugrohr 44 verbundenen Drucksensor 122; ein Motorpositionssensor von einem Hall-Sensor 118, der die Position der Kurbelwelle 40 erfasst; eine Messung einer in den Motor eintretenden Luftmasse vom Sensor 120; und eine Messung der Drosselposition vom Sensor 58. Auch der barometrische Druck (Sensor nicht gezeigt) kann für eine Verarbeitung durch den Regler 12 erfasst werden. In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Hall-Sensor 118 eine vorbestimmte Anzahl von gleichmäßig beabstandeten Impulsen für jede Drehung der Kurbelwelle, von der die Drehzahl des Motors (RPM) bestimmt werden kann.
Im Betrieb erfährt jeder Zylinder im Motor 10 typischerweise einen Viertakt-Zyklus: der Zyklus enthält den Einlasstakt, Verdichtungstakt, Arbeitstakt und Auspufftakt. Allgemein schließt sich das Auspuffventil 54 während des Einlasstakts und das Ansaugventil 52 öffnet sich. Luft wird über das Ansaugrohr 44 in den Zylinder 30 eingeführt, und der Kolben 36 bewegt sich zum Boden des Zylinders, um das Volumen im Zylinder 30 zu vergrößern. Die Position, in der der Kolben 36 sich nahe dem Boden des Zylinders und am Ende seines Hubs befindet (z.B. wenn der Zylinder 30 sein größtes Volumen hat), wird typischerweise vom Fachmann als unterer Totpunkt (BDC) bezeichnet. Während des Verdichtungstakts sind das Ansaugventil 52 und das Auspuffventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich zum Zylinderkopf, um die Luft im Zylinder 30 zu verdichten. Der Punkt, an dem der Kolben 36 am Ende seines Hubs und dem Zylinderkopf am nächsten ist (z.B. wenn der Zylinder 30 sein kleinstes Volumen hat), wird vom Fachmann typischerweise als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet. In einem nachfolgend als Einspritzung bezeichneten Vorgang wird Kraftstoff in den Zylinder eingeführt. In einem nachfolgend als Zündung bezeichneten Vorgang wird der eingespritzte Kraftstoff durch bekannte Zündeinrichtungen wie eine Zündkerze 92 gezündet, was zu einer Verbrennung führt. Während des Arbeitstakts drücken die sich ausdehnenden Gase den Kolben 36 zurück zum BDC. Die Kurbelwelle 40 wandelt die Kolbenbewegung in ein Drehmoment der Drehwelle um. Schließlich, während des Auspufftakts, öffnet sich das Auspuffventil 54, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch zum Auspuffrohr 48 freizugeben, und der Kolben kehrt zum TDC zurück. Es ist anzumerken, dass dies nur als Beispiel dient, und dass die Öffnungs- und/oder Schließzeiten des Ansaug- und Auspuffventils variieren können, um eine positive oder negative Ventilüberschneidung, ein spätes Schließen des Ansaugventils oder verschiedene andere Beispiele zu liefern.
Der Motor 10 kann weiter einen Turbolader mit einem im Ansaugrohr 44 positionierten Verdichter 80 aufweisen, der mit einer Turbine 82 verbunden ist, die im Auspuffrohr 48 positioniert ist. Eine Antriebswelle 84 kann den Verdichter mit der Turbine verbinden. So kann der Turbolader einen Verdichter 80, eine Turbine 82 und eine Antriebswelle 84 enthalten. Die Abgase können durch die Turbine gelenkt werden, wodurch eine Rotoranordnung angetrieben wird, die ihrerseits die Antriebswelle dreht. Ihrerseits dreht die Antriebswelle ein im Verdichter enthaltenes Schaufelrad, das konfiguriert ist, um die Dichte der an den Zylinder 30 gelieferten Luft zu erhöhen. Auf diese Weise kann die Arbeitsleistung des Motors erhöht werden. In anderen Beispielen kann der Verdichter mechanisch angetrieben werden und die Turbine 82 nicht im Motor enthalten sein. Weiter kann in anderen Beispielen der Motor 10 selbstansaugend sein.
Nun unter Bezug auf 2 zeigt diese eine beispielhafte schematische Darstellung des Motors 10. Der Motor 10 enthält einen Zylinderkopf 200 verbunden mit einer Zylinderblockanordnung 202. Es ist klar, dass der Motor weiter verschiedene Bauteile zur Befestigung des Zylinderkopfs an der Zylinderblockanordnung enthalten kann, wie eine Kopfdichtung (nicht gezeigt), Bolzen oder andere geeignete Befestigungsvorrichtungen, usw.
Der Zylinderkopf und die Zylinderblockanordnung können je mindestens einen Zylinder aufweisen. Wie oben bezüglich 1 erörtert, kann der Motor 10 zusätzliche Bauteile enthalten, die konfiguriert sind, um die Verbrennung in dem mindestens einen Zylinder durchzuführen.
Die Zylinderblockanordnung kann einen Zylinderblock 204 in Verbindung mit einem Strukturrahmen 206 enthalten. Der Strukturrahmen kann einen in ihn integrierten Schmierkreis 207 enthalten. Der Schmierkreis kann Ölkanäle 208, Ölfilter 210, Ölpumpe 212 und ein Magnetventil 213 enthalten. Die Ölkanäle können konfiguriert sein, um eine Schmierung für verschiedene Motorbauteile wie die Kurbelwelle und Kurbelwellenlager zu liefern. Der Ölfilter kann mit einem Ölkanal verbunden und konfiguriert sein, um unerwünschte Partikel aus dem Ölkanal zu entfernen. Außerdem kann die Ölpumpe auch mit einem Ölkanal verbunden sein, der in den Ölkanälen 208 enthalten und konfiguriert ist, um den Druck im Schmierkreis 207 zu erhöhen. Es ist klar, dass zusätzliche integrierte Bauteile im Strukturrahmen 206 enthalten sein können. Zum Beispiel können die integrierten Bauteile Ausgleichswellen, Blockheizungen, Stellantriebe und Sensoren enthalten.
In einem Beispiel kann eine Ölwanne 214 mit dem Strukturrahmen 206 verbunden sein. Die Ölwanne kann in einem Schmierkreis enthalten sein. Die Ölpumpe 212 kann auch mit dem Strukturrahmen 206 über Bolzen oder andere geeignete Befestigungen verbunden sein. Die Ölpumpe 212 kann konfiguriert sein, um Öl von der Ölwanne 214 in die Ölkanäle 208 umzuwälzen. So kann die Ölpumpe eine Aufnahme enthalten, die in der Ölwanne angeordnet ist, wie mit Bezug auf 3 ausführlicher erörtert wird. Es ist klar, dass die Ölkanäle 208 mit im Zylinderkopf 200 enthaltenen Ölkanälen in Fluidverbindung stehen können.
Der Motor 10 kann weiter einen in die Zylinderblockanordnung 202 integrierten Kühler 260 enthalten. Der Kühler 260 kann konfiguriert sei, um Wärme aus dem Schmierkreis 207 zu entfernen. Der Kühler 260 kann ein Ölkühler sein.
Unter Bezug auf 3 zeigt diese eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht einer beispielhaften Zylinderblockanordnung 202. Wie dargestellt, enthält die Zylinderblockanordnung 202 einen Zylinderblock 204, der senkrecht über dem Strukturrahmen 206 angeordnet ist. Die Pumpe 212 und die Ölwanne 214 sind senkrecht unter dem Strukturrahmen 206 angeordnet. Richtungsvektoren bzw. Richtungspfeile (d.h. Längs-Richtungspfeil, senkrechte und seitliche Vektoren bzw Richtungspfeile) werden zum Verständnis des Konzepts geliefert. Es ist aber klar, dass die Zylinderblockanordnung in etlichen Ausrichtungen angeordnet werden kann, wenn sie in einem Fahrzeug enthalten ist. Der Längs- Richtungspfeil weist in Richtung der Kurbelwellenachse. Der „senkrechte“ Richtungspfeil liegt in der durch die Kurbelwellenachse gehenden Ebene, die mittig zu den Zylindermittellinien verläuft. Der seitliche Richtungspfeil verläuft senkrecht zu den beiden anderen Richtungspfeilen.
Der Zylinderblock 204 enthält weiter mehrere Kurbelwellenträger 300, die am Boden des Zylinderblocks 204 positioniert und konfiguriert sind, um eine Kurbelwelle (nicht gezeigt) strukturell zu tragen. In manchen Beispielen kann der Zylinderblock zwei Kurbelwellenträger enthalten. Die Kurbelwellenträger 300 können je einen Lagerdeckel 304 enthalten. Die Lagerdeckel sind konfiguriert, um ein Kurbelwellenlager aufzunehmen. So bilden die Kurbelwellenträger Öffnungen, die konfiguriert sind, um ein Kurbelwellenlager (nicht gezeigt) aufzunehmen, das konfiguriert ist, um die Drehung einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) zu ermöglichen. Es ist klar, dass die Kurbelwelle verschiedene Bauteile wie Gegengewichte, Drehzapfen, Kurbelwellenzapfen usw. enthalten kann. Die Kurbelwellenzapfen können je über eine Verbindungsstange mit einem Kolben verbunden sein. Auf diese Weise kann die Verbrennung im Zylinder genutzt werden, um die Kurbelwelle zu drehen.
Die Lagerdeckel 304 können je zwei Vertiefungen 306 zur Befestigung des Strukturrahmens enthalten, die in 19 ausführlicher gezeigt sind. Die Strukturrahmen-Befestigungsvertiefungen können konfiguriert sein, um ein Befestigungselement wie einen Bolzen oder eine andere geeignete Befestigungsvorrichtung aufzunehmen, um den Strukturrahmen 206 mit dem Zylinderblock 204 zu verbinden, was hier mit Bezug auf 4 ausführlicher erörtert wird. Auf diese Weise wird der Strukturrahmen 206 über die Lagerdeckel 304 mit dem Zylinderblock 204 verbunden. Wie gezeigt, erstreckt sich jede Strukturrahmen-Befestigungsvertiefung 306 senkrecht in die Kurbelwellenträger 300 von einer Bodenfläche 308 jedes der Lagerdeckel. Außerdem ist jede Strukturrahmen-Befestigungsvertiefung auf dem seitlichen Umfang der Bodenfläche 308 positioniert. In anderen Beispielen können die Strukturrahmen-Befestigungsvertiefungen aber an einer anderen geeigneten Stelle positioniert sein. Noch weiter können in manchen Beispielen die Strukturrahmen-Befestigungsvertiefungen eine alternative geometrische Konfiguration und/oder Ausrichtung haben.
Wie gezeigt, sind die Kurbelwellenträger 300 aus einem durchgehenden Materialteil geformt. Anders gesagt, die Kurbelwellenträger 300 werden aus einem Guss geformt. Weiter im dargestellten Beispiel ist der Zylinderblock 204 ein einstückiger Motor-Zylinderblock, der aus einem Guss konstruiert wird. Die Kurbelwellenträger können nach dem Guss vom Zylinderblock 204 gespalten oder anders getrennt werden, so dass eine Kurbelwelle (nicht gezeigt) eingebaut werden kann. Nachdem die Kurbelwelle richtig positioniert ist, können die Teile der Kurbelwellenträger anschließend am Zylinderblock befestigt werden, nachdem sie vom Zylinderblock getrennt wurden. Auf diese Weise kann die strukturelle Integrität sowie die Präzision der angepassten Schnittstelle der Kurbelwellenträger im Vergleich mit anderen Zylinderblockgestaltungen erhöht werden, die getrennt konstruierte (z.B. gegossene) obere und untere Bauteile des Zylinderblocks verbinden können, um den Lagerdeckel zu bilden. Außerdem kann in der Zylinderblockanordnung auch das NHV verringert werden, wenn die Kurbelwellenträger aus einem einzigen Materialbauteil konstruiert sind.
Der Zylinderblock 204 enthält weiter eine äußere Vorderwand 310. Die äußere Vorderwand 310 ist in 11 ausführlicher gezeigt. In gleicher Weise enthält der Zylinderblock 204 weiter eine äußere Rückwand 312, die in 6 gezeigt ist. Die äußere Vorderwand 310 enthält einen ersten äußersten Kurbelwellenträger 1100. In dem Beispiel, in dem der Zylinderblock zwei Kurbelwellenträger aufweist, enthält die äußere Vorderwand aber einen ersten Kurbelwellenträger. Die äußere Rückwand 312 enthält einen zweiten äußersten Kurbelwellenträger 600, der mit Bezug auf 6 ausführlicher erörtert wird.
Weiter in 3, enthält der Zylinderblock 204 wie dargestellt mehrere Zylinder 314. In anderen Beispielen kann der Zylinderblock 204 aber einen einzigen Zylinder enthalten. Es ist klar, dass der in 1 gezeigte Zylinder 30 in den mehreren Zylindern 314 enthalten sein kann. Die mehreren Zylinder 314 können konzeptuell in eine erste und eine zweite Zylinderbank (316 und 318) geteilt sein. Die Zylinderbank 318 ist mit Bezug auf 18 ausführlicher gezeigt. Wie gezeigt, kann der Motor eine V-Konfiguration haben, bei der gegenüberliegende Zylinder in jeder der Zylinderbänke in einem nicht gestreckten Winkel zueinander positioniert sind. Auf diese Weise sind die Zylinder V-förmig angeordnet. In anderen Beispielen sind aber auch andere Zylinderkonfigurationen möglich. Eine Mulde 320 kann zwischen den ersten und zweiten Zylinderbänken (316 und 318) im Zylinderblock 204 positioniert sein. Der Kühler 260 kann in der Mulde positioniert sein, wenn die Zylinderblockanordnung 202 zusammengebaut ist. Eine Dichtung 319 kann zwischen dem Ölkühler 260 und dem Zylinderblock 204 positioniert sein.
Der Zylinderblock 204 enthält weiter eine erste Zylinderkopf-Eingriffsfläche 322, die an einer Oberseite 323 des Zylinderblocks angeordnet ist. Zusätzlich enthält der Zylinderblock in dem dargestellten Beispiel eine zweite Zylinderkopf-Eingriffsfläche 324. In anderen Beispielen kann der Zylinderblock aber eine einzige Zylinderkopf-Eingriffsfläche enthalten. Die erste und die zweite Zylinderkopf-Eingriffsfläche (322 und 324) können konfiguriert sein, um mit dem in 2 gezeigten Zylinderkopf 200 verbunden zu werden. Geeignete Befestigungsvorrichtungen, wie Bolzen, können verwendet werden, um den Zylinderkopf 200 in manchen Beispielen mit dem Zylinderblock 204 zu verbinden. Wenn der in 2 gezeigte Zylinderkopf 200 und der Zylinderblock 204 befestigt sind, können Brennräume geformt werden, in denen die Verbrennung wie oben unter Bezug auf 1 erörtert durchgeführt wird. Geeignete Befestigungsvorrichtungen (nicht gezeigt) können verwendet werden, um den in 2 gezeigten Zylinderkopf 200 mit dem Zylinderblock 204 zu verbinden. Zusätzlich kann ein Dichtungselement (z.B. eine Dichtung) zwischen dem Zylinderkopf 200 und der ersten und der zweiten Zylinderkopf-Eingriffsfläche (322 und 324) positioniert werden, um die Zylinder abzudichten.
Der Zylinderblock 204 enthält weiter zwei Strukturrahmen-Eingriffsflächen (326 und 328), die konfiguriert sind, um an zwei entsprechenden Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen (330 und 332) befestigt zu werden, die in dem hier ausführlich erörterten Strukturrahmen 206 enthalten sind. Die zwei Strukturrahmen-Eingriffsflächen (326 und 328) sind auf gegenüberliegenden Seiten des Zylinderblocks 204 positioniert. In der in 3 gezeigten perspektivischen Ansicht der Zylinderblockanordnung 202 ist die zweite Strukturrahmen-Eingriffsfläche 328 nicht vollständig zu sehen. Die zweite Strukturrahmen-Eingriffsfläche 328 sowie andere Bauteile, die auf der anderen Seite des Zylinderblocks enthalten sind, sind aber ausführlicher in 19 gezeigt. Wie dargestellt, enthalten die Strukturrahmen-Eingriffsflächen (326 und 328) mehrere Öffnungen 334 für Befestigungselemente. Die Öffnungen 334 für Befestigungselemente können konfiguriert sein, um Befestigungselemente wie Bolzen aufzunehmen, wenn sie mit dem Strukturrahmen 206 verbunden werden, der hier ausführlicher in Bezug auf 4 erörtert wird.
Der Zylinderblock 204 enthält weiter eine erste äußere Seitenwand 333 und eine zweite äußere Seitenwand 335. Die erste äußere Zylinderblock-Seitenwand 333 ist in 15 ausführlicher gezeigt. In gleicher Weise ist die zweite äußere Zylinderblock-Seitenwand 335 in 16 ausführlicher gezeigt. Die erste äußere Zylinderblock-Seitenwand 333 erstreckt sich von der ersten Zylinderkopf-Eingriffsfläche 322 zur ersten Strukturrahmen-Eingriffsfläche 326, die zwischen einer Mittellinie 339 (in Richtung der Kurbelwellenachse bzw in Richtung des Längspfeils) der mehreren Kurbelwellenträger 300 positioniert ist. In gleicher Weise erstreckt sich die zweite äußere Zylinderblock-Seitenwand 335 von der zweiten Zylinderkopf-Eingriffsfläche 324 zur zweiten Strukturrahmen-Eingriffsfläche 328, die zwischen der Mittellinie 339 der mehreren Kurbelwellenträger 300 positioniert ist. Wie gezeigt, sind die Strukturrahmen-Eingriffsflächen (326 und 328) im Wesentlichen eben. In anderen Beispielen kann die Strukturrahmen-Eingriffsfläche aber eine andere geometrische Konfiguration haben. Zum Beispiel kann die Höhe der Strukturrahmen-Eingriffsflächen variieren.
Außerdem enthält der Strukturrahmen 206 eine Bodenfläche 309 und zwei äußere Seitenwände (d.h., eine erste äußere Strukturrahmen-Seitenwand 336 und eine zweite äußere Strukturrahmen-Seitenwand 338). In manchen Beispielen kann die in 5 gezeigte Ölwanne-Eingriffsfläche 506 die Bodenfläche 309 des Strukturrahmens 206 sein. In anderen Beispielen kann die Bodenfläche 309 aber zusätzliche Bauteile enthalten. Die erste äußere Strukturrahmen-Seitenwand 336 erstreckt sich von der Bodenfläche 309 und enthält die erste Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche 330. In gleicher Weise erstreckt sich die zweite äußere Strukturrahmen-Seitenwand 338 von der Bodenfläche 309 und enthält die zweite Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche 332. Weiter erstrecken sich die erste und die zweite äußere Strukturrahmen-Seitenwand (336 und 338) über einer Oberseite der Kurbelwellenträger 300, wenn die Zylinderblockanordnung 202 zusammengebaut ist. Zusätzlich befindet sich die Bodenfläche 309 unter den Kurbelwellenträgern 300. In anderen Beispielen sind aber andere Konfigurationen möglich. Zum Beispiel können sich die erste und die zweite äußere Strukturrahmen-Seitenwand (336 und 338) nicht über eine Oberseite der Kurbelwellenträger erstrecken. Wie dargestellt, hat der Strukturrahmen eine U-Form. In anderen Beispielen sind aber andere Formen möglich. Die Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen (330 und 332) sind konfiguriert, um an den Strukturrahmen-Eingriffsflächen (326 und 328) auf dem Zylinderblock 204 befestigt zu werden, und sind auf gegenüberliegenden Seiten des Strukturrahmens 206 positioniert. Im dargestellten Beispiel formen die Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen (330 und 332) Oberseiten des Strukturrahmens. In anderen Beispielen sind aber andere Konfigurationen möglich. Die Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen (330 und 332) enthalten mehrere Öffnungen 340 für Befestigungselemente entlang ihrer Längen. Wie gezeigt, sind die Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen (330 und 332) im Wesentlichen eben und kongruent zu einer Seiten- und Längsebene. In anderen Beispielen sind aber alternative geometrische Konfigurationen und Ausrichtungen möglich. Zum Beispiel kann die senkrechte Höhe der Seitenwand-Eingriffsflächen variieren.
Der Strukturrahmen kann weiter Frontabdeckungs-Eingriffsflächen (382 und 384) enthalten, die sich entlang mindestens eines Teils der äußeren Strukturrahmen-Seitenwände (336 und 338) erstrecken. Ein erstes Dichtungselement 370 kann zwischen der ersten Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche 330 und der ersten Strukturrahmen-Eingriffsfläche 326 positioniert sein. In gleicher Weise kann ein zweites Dichtungselement 372 zwischen der zweiten Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche 332 und der zweiten Strukturrahmen-Eingriffsfläche 328 positioniert sein. Die ersten und zweiten Dichtungselemente (370 und 372) können im Wesentlichen luft- und flüssigkeitsdicht sein. Beispielhafte Dichtungselemente enthalten, aber sind nicht beschränkt auf, eine Dichtung, einen Klebstoff, usw.
Der Strukturrahmen 206 enthält einen inneren Teil 342 angrenzend an den Kurbelwellenträger 300, wenn die Zylinderblockanordnung 202 zusammengebaut ist. Der innere Teil 342 enthält Öffnungen 344 für Befestigungselemente, die konfiguriert sind, um geeignete Befestigungselemente wie Bolzen aufzunehmen. Wie hier ausführlicher erörtert, können sich die Befestigungselemente durch die Öffnungen 344 für Befestigungselemente im Strukturrahmen 206 sowie die Befestigungsvertiefungen 306 im Zylinderblock 204 erstrecken. Der innere Teil 342 wird unter Bezug auf 17 ausführlicher erläutert.
In manchen Beispielen können der Zylinderblock 204 und der Strukturrahmen 206 aus verschiedenen Materialien konstruiert sein. Speziell in einem Beispiel kann der Zylinderblock 204 aus einem Material konstruiert sein, das ein größeres Verhältnis von Festigkeit zu Volumen hat als der Strukturrahmen 206. In anderen Beispielen können der Zylinderblock und der Strukturrahmen aber aus im Wesentlichen gleichen Materialien konstruiert sein. Beispielhafte Materialien, die verwendet werden können, um den Zylinderblock zu konstruieren, enthalten Grauguss, Gusseisen mit Vermiculargraphit, duktiles Eisen, Aluminium, Magnesium, und/oder Kunststoff. Beispielhafte Materialien, die verwendet werden, um den Strukturrahmen zu konstruieren, enthalten Grauguss, Gusseisen mit Vermiculargraphit, duktiles Eisen, Aluminium, Magnesium, und/oder Kunststoff. In einem besonderen Beispiel kann der Zylinderblock aus einem Gusseisen mit Vermiculargraphit und der Strukturrahmen aus Aluminium konstruiert sein. Auf diese Weise kann Stellen in der Zylinderblockanordnung, die eine größere Beanspruchung erfahren, wie die Brennräume und die sie umgebenden Bereiche, eine erhöhte Strukturintegrität verliehen werden. Außerdem kann die volumetrische Größe der Zylinderblockanordnung verringert werden, wenn die oben erwähnte Kombination von Materialien in der Zylinderblockanordnung anstelle eines Zylinderblocks verwendet wird, der nur aus Aluminium konstruiert ist. Noch weiter kann der Strukturrahmen aus einem Material konstruiert werden, das ein größeres Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht hat als das Material, das zur Konstruktion des Zylinderblocks verwendet wird, wodurch eine Gewichtsverringerung der Zylinderblockanordnung 202 ermöglicht wird.
Die Zylinderblockanordnung enthält weiter eine Ölwanne 214, die senkrecht unter dem Strukturrahmen 206 und dem Zylinderblock 204 angeordnet ist. Beim Zusammenbau kann die Ölpumpe 212 mit einer in 5 gezeigten Ölwanne-Eingriffsfläche 506 verbunden werden, die sich auf einer Bodenseite des Strukturrahmens befindet. Außerdem enthält die Ölpumpe eine Ölaufnahme 350, die in der Ölwanne positioniert ist, wenn die Zylinderblockanordnung zusammengesetzt ist, und eine Austrittsöffnung 352, die konfiguriert ist, um Öl an einen in 5 gezeigten Ölkanal 510 im Strukturrahmen 206 zu liefern. Auf diese Weise kann die Ölpumpe 212 Öl von der Ölwanne 214 empfangen. Die Zylinderblockanordnung 202 enthält weiter einen Ölfilter 210 und eine Ölfilteröffnung 550 zur Aufnahme des Ölfilters 210. Der Ölfilter kann mit einem Plattenkühler 360 verbunden sein. Der Plattenkühler 360 kühlt das Motoröl, wenn es durch den Motor umgewälzt wird.
Die Zylinderblockanordnung 202 enthält weiter eine Ölwanne 214. Die Ölwanne enthält eine dritte Strukturrahmen-Eingriffsfläche 374, die Öffnungen 376 für Befestigungselemente zur Aufnahme von Befestigungselementen hat. Ein Dichtungselement 378 kann zwischen der dritten Strukturrahmen-Eingriffsfläche 374 und einer Ölwanne-Eingriffsfläche 506 positioniert sein, die in dem in 5 gezeigten Strukturrahmen enthalten ist, der hier ausführlicher erörtert wird.
Der Strukturrahmen 206 enthält weiter einen Sensor-Einschraubstutzen 380 zur Aufnahme eines Sensors, wie eines Öldrucksensors. Wie gezeigt, ist der Sensor-Einschraubstutzen 380 an der ersten äußeren Strukturrahmen-Seitenwand 336 positioniert. Der Sensor-Einschraubstutzen kann aber an einer anderen geeigneten Stelle positioniert sein, wie an der zweiten äußeren Strukturrahmen-Seitenwand 338 in anderen Beispielen.
4 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der Zylinderblockanordnung 202 in einer zusammengebauten Konfiguration. Wie gezeigt, ist der Zylinderblock 204 am Strukturrahmen 206 befestigt. Wie gezeigt, können die erste und die zweite Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche (330 und 332) auf dem Strukturrahmen 206 mit entsprechenden Strukturrahmen-Eingriffsflächen (326 und 328) verbunden werden. Es ist klar, dass die Strukturrahmen-Eingriffsflächen und Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen einen entsprechenden Umriss haben können, um so aneinander befestigt zu werden, dass die Flächen in einem Kontakt mit gemeinsamen Seiten sind. In manchen Beispielen können aber Dichtungselemente zwischen den Eingriffsflächen positioniert sein, wie oben erörtert.
Die Befestigungselemente 400 erstrecken sich durch die Öffnungen (334 und 340) für Befestigungselemente sowohl in den Strukturrahmen-Eingriffsflächen (326 und 328) als auch in den Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen (330 und 332). Auf diese Weise können die Eingriffsflächen aneinander befestigt werden. Obwohl 4 eine einzige Seite der Zylinderblockanordnung 202 zeigt, in der die Eingriffsflächen befestigt sind, ist es klar, dass die Eingriffsflächen auf der gegenüberliegenden Seite der Zylinderblockanordnung auch verbunden sein können.
5 zeigt den äußeren Teil 500 der Bodenfläche 309 des Strukturrahmens 206. Wie gezeigt, erstrecken sich die Öffnungen 340 für Befestigungselemente vom in 3 gezeigten inneren Teil 342 des Strukturrahmens 206 zum äußeren Teil 500 des Strukturrahmens 206, wodurch Öffnungen geformt werden. Wie oben erörtert, können sich Befestigungselemente wie Bolzen durch die Öffnungen 340 für Befestigungselemente erstrecken, wenn die Zylinderblockanordnung in einer zusammengebauten Konfiguration ist. In dem dargestellten Beispiel hat der Strukturrahmen 206 eine Leiterkonfiguration. In der Leiterkonfiguration enthält der Strukturrahmen 206 Träger 502, die seitlich fluchtend ausgerichtet sind. Wenn der Strukturrahmen 206 eine Leiterkonfiguration hat, kann er als Leiterrahmen bezeichnet werden. Speziell in der Leiterkonfiguration sind die Träger 502 mit den in 3 gezeigten Kurbelwellenträgern 300 fluchtend ausgerichtet, wenn die Zylinderblockanordnung 202 zusammengebaut ist, wodurch eine strukturelle Stützung des Zylinderblocks 204 und der Kurbelwelle geliefert wird. Es ist klar, dass, wenn der Zylinderblock 204 auf diese Weise am Strukturrahmen 206 befestigt ist, die strukturelle Integrität der Zylinderblockanordnung erhöht und das NVH während des Motorbetriebs verringert werden kann. In anderen Beispielen sind aber andere Trägerausrichtungen möglich, oder die Träger können nicht im Strukturrahmen enthalten sein. Eine Ölwanne-Eingriffsfläche 506 ist auch in 5 gezeigt. Die Ölwanne-Eingriffsfläche enthält eine Öffnung 504 für Befestigungselemente, die konfiguriert ist, um Befestigungselemente aufzunehmen, wenn sie an der Ölwanne 214 befestigt ist. Der Strukturrahmen 206 enthält weiter einen Ölkanal 510, der konfiguriert ist, um Öl von der Austrittsöffnung 352 der Ölpumpe 212 zu empfangen. Der Strukturrahmen 206 enthält auch eine Ölfilteröffnung 550 zum Liefern und Empfangen von Öl vom Ölfilter 210.
6 zeigt die äußere Rückwand 312 des Zylinderblocks 204, die einen äußersten Kurbelwellenträger 600 und einen entsprechenden Lagerdeckel 602 enthält. Die Zylinderkopf-Eingriffsflächen (322 und 324) und die ersten und zweiten Strukturrahmen-Eingriffsflächen (326 und 328) sind auch in 6 gezeigt. In gleicher Weise zeigt 7 ein hinteres Ende 700 des Strukturrahmens 206. Die ersten und zweiten Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen (330 und 332) sind auch in 7 dargestellt.
8 zeigt eine Ansicht des hinteren Teils 800 der Zylinderblockanordnung 202 einschließlich der Rückwand 312 des Zylinderblocks 204 und des hinteren Endes 700 des Strukturrahmens 206 in einer zusammengebauten Konfiguration. Wie gezeigt, kann der Strukturrahmen 206 mit der äußeren Rückwand 312 des Zylinderblocks 204 verbunden sein. Wie gezeigt, liefern das hintere Ende 700 des Strukturrahmens 206 und die Rückwand 312 eine Getriebeglocke-Eingriffsfläche 802. Die Getriebeglocke-Eingriffsfläche 802 kann mit einer Getriebeglocke (nicht gezeigt) verbunden sein. Auf diese Weise kann das Getriebe an der Zylinderblockanordnung 202 befestigt sein. Weiter isoliert der Strukturrahmen 206 mindestens einen Teil eines Inneren des Motors 10 vom Getriebe (nicht gezeigt). Wie gezeigt, ist die Getriebeglocke-Eingriffsfläche nahe dem Umfang des hinteren Endes der Zylinderblockanordnung 202 positioniert. In anderen Beispielen kann die Getriebeglocke-Eingriffsfläche aber an einer anderen geeigneten Stelle positioniert sein. Mehrere Verbindungsvertiefungen 804 sind in der Getriebeglocke-Eingriffsfläche 802 enthalten. Die Verbindungsvertiefungen können konfiguriert sein, um Befestigungselemente zur Verbindung der Getriebeglocke mit der Zylinderblockanordnung 202 aufzunehmen. Weiter sind die Verbindungsvertiefungen 804 als sich um volle 360° um die Mittellinie 339 der Kurbelwellenträger herum erstreckend gezeigt. Es ist klar, dass in 8 die Mittellinie 339 sich in die und aus der Seite erstreckt. Als solcher ist der hintere Teil der Zylinderblockanordnung 202 kreisförmig angeordnet. Der Zylinderblock 204 formt einen oberen Teil des Kreises, und der Strukturrahmen 206 formt einen unteren Teil des Kreises. So liefern der Zylinderblock 204 und der Strukturrahmen 206 zumindest einen Teil des Trägers, der die Getriebeglocke in Stellung hält, wenn die Getriebeglocke mit der Zylinderblockanordnung 202 verbunden ist. Auf diese Weise kann die Verbindung zwischen dem Getriebe und der Zylinderblockanordnung verstärkt werden, wodurch das NVH in dem Fahrzeug verringert wird.
Weiter kann der Strukturrahmen 206 eine Eingriffsfläche 806 einer hinteren Abdeckung für ein hinteres Dichtungsgehäuse der Hauptkurbelwelle enthalten. In gleicher Weise kann der Zylinderblock 204 eine Eingriffsfläche 808 einer hinteren Abdeckung für das hintere Dichtungsgehäuse der Hauptkurbelwelle enthalten. Auf diese Weise kann die Kurbelwelle im Wesentlichen abgedichtet sein. Die beiden Eingriffsflächen 806 und 808 können Öffnungen 810 für Befestigungselemente zur Aufnahme von Befestigungselementen enthalten.
8 zeigt auch die Zylinderkopf-Eingriffsflächen (322 und 324), die erste Strukturrahmen-Eingriffsfläche 326 an der ersten Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche 330 befestigt, und die zweite Strukturrahmen-Eingriffsfläche 328 an der zweiten Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche 332 befestigt.
Die 9 und 10 zeigen Seitenansichten der seitlich gegenüberliegenden Seitenwände der Zylinderblockanordnung 202. Speziell zeigt 9 eine erste Anordnungs-Seitenwand 900 der Zylinderblockanordnung 202, und 10 zeigt eine zweite Anordnungs-Seitenwand 1000 der Zylinderblockanordnung 202. Wie gezeigt, formen ein Teil des Zylinderblocks 204 und des Strukturrahmens 206, die in der Zylinderblockanordnung 202 enthalten sind, die Anordnungs-Seitenwände (900 und 1000). Speziell enthält die erste Anordnungs-Seitenwand 900 die erste äußere Zylinderblock-Seitenwand 333 und die erste äußere Strukturrahmen-Seitenwand 336. Weiter enthält die in der Seitenwand 900 enthaltene erste äußere Strukturrahmen-Seitenwand 336 den Versteifungsgurt 902. Außerdem liefert in dem dargestellten Beispiel die erste äußere Strukturrahmen-Seitenwand 336 mehr als die Hälfte einer senkrechten Länge der ersten Anordnungs-Seitenwand 900. In anderen Beispielen sind aber andere Konfigurationen möglich. In gleicher Weise, wie in 10 gezeigt, enthält die zweite Anordnungs-Seitenwand 1000 die zweite äußere Zylinderblock-Seitenwand 335 und die zweite äußere Strukturrahmen-Seitenwand 338. Zusätzlich enthält die in der zweiten Anordnungs-Seitenwand 1000 enthaltene zweite äußere Strukturrahmen-Seitenwand 338 den Versteifungsgurt 1002. Der Versteifungsgurt verstärkt die Wände, ohne dass die Wandstärke durch die ganze Zylinderblockanordnung 202 und speziell den Strukturrahmen 206 erhöht werden muss. Als solcher verstärkt der Versteifungsgurt (902 und 1002) den Strukturrahmen 206 der Zylinderblockanordnung 202, ohne ein wesentliches Gewicht zum Strukturrahmen 206 hinzuzufügen. Weiter in dem dargestellten Beispiel, liefert die zweite äußere Strukturrahmen-Seitenwand 338 mehr als die Hälfte einer senkrechten Länge der zweiten Anordnungs-Seitenwand 1000. In anderen Beispielen sind aber andere Konfigurationen möglich.
9 zeigt auch die erste Strukturrahmen-Eingriffsfläche 326 mit der ersten Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche 330 verbunden. Wie gezeigt, können die Befestigungselemente 400 sich durch die erste Strukturrahmen-Eingriffsfläche und die erste Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche erstrecken, um den Zylinderblock 204 am Strukturrahmen 206 zu befestigen. Die Zylinderkopf-Eingriffsfläche 322 ist auch in 9 dargestellt.
10 zeigt auch die zweite Strukturrahmen-Eingriffsfläche 328 mit der zweiten Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche 332 verbunden. Wie gezeigt, können die Befestigungselemente 400 sich durch die zweite Strukturrahmen-Eingriffsfläche und die zweite Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche erstrecken, um den Zylinderblock 204 am Strukturrahmen 206 zu befestigen.
11 zeigt eine Ansicht der äußeren Vorderwand 310 des Zylinderblocks 204. Wie oben erörtert, enthält die äußere Vorderwand 310 einen äußersten Kurbelwellenträger 1100 und einen entsprechenden Lagerdeckel 1102. Die Zylinderkopf-Eingriffsflächen (322 und 324) und die erste und die zweite Strukturrahmen-Eingriffsfläche (326 und 328) sind auch in 11 gezeigt. 12 zeigt eine ausführlich dargestellte Vorderseite 1200 des Strukturrahmens 206. Die Vorderseite 1200 des Strukturrahmens 206 kann eine vordere Trennwand 1202 enthalten. Wie gezeigt, verbindet die vordere Trennwand 1202 die erste und zweite äußere Strukturrahmen-Seitenwand (336 und 338). Die Zylinderkopf-Eingriffsflächen (322 und 324) und die erste und die zweite Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche (330 und 332) sind auch in 12 gezeigt.
Unter Bezug auf 13 zeigt diese eine Schnittansicht der Zylinderblockanordnung 202. Die in 4 gezeigte Schnittebene 450 definiert den in 13 gezeigten Querschnitt. Ein in den mehreren Kurbelwellenträgern 300 enthaltener Kurbelwellenträger 1300 ist gezeigt. Die Mittellinie 339 erstreckt sich in die und aus der Seite hinaus. Wie gezeigt, erstreckt sich ein Befestigungselement 1302, das in den mehreren in 4 gezeigten Befestigungselementen 400 enthalten ist, durch die Öffnung 1304 für Befestigungselemente, die in den in 3 gezeigten mehreren Öffnungen 334 für Befestigungselemente enthalten ist, in die erste Strukturrahmen-Eingriffsfläche 326, und durch die Öffnung 1305 für Befestigungselemente, die in den in 3 gezeigten mehreren Öffnungen 340 für Befestigungselemente enthalten ist, in die erste Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche 330. Das Befestigungselement 1302 sowie die anderen in 4 gezeigten Befestigungselemente 400 verbinden den Strukturrahmen 206 mit dem Zylinderblock 204 senkrecht über der Mittellinie 239 der Kurbelwelle bezüglich des Bodens des Zylinderblocks 204 und des Strukturrahmens 206. Auf diese Weise erstrecken sich die erste und die zweite äußere Strukturrahmen-Seitenwand (336 und 338) des Strukturrahmens 206 über der Mittellinie 339 der Kurbelwellenträger 300. Daher enden die erste und die zweite äußere Zylinderblock-Seitenwand (333 und 335) über der Mittellinie 339 der Kurbelwellenträger 300. In gleicher Weise enden die erste und die zweite äußere Strukturrahmen-Seitenwand (336 und 338) über der Mittellinie 339 der Kurbelwellenträger 300.
Wenn der Zylinderblock mit dem Strukturrahmen über der Mittellinie des Kurbelwellenträgers verbunden ist, kann die Zylinderblockanordnung mit einer erhöhten strukturellen Integrität im Vergleich mit anderen Zylinderblockgestaltungen versehen werden, die den Zylinderblock mit dem Rahmen senkrecht an oder unter der Mittellinie des Kurbelwellenträgers verbinden. Außerdem kann das NVH innerhalb des Motors verringert werden, wenn diese Art von Konfiguration verwendet wird, aufgrund der erhöhten strukturellen Integrität der Zylinderblockanordnung. Weiter ermöglicht das Erstrecken der ersten und der zweiten äußeren Strukturrahmen-Seitenwand (336 und 338) über der Mittellinie 339 der Kurbelwellenträger, dass der Strukturrahmen 206 mit einem Material mit einem geringeren Verhältnis von Festigkeit zu Volumen konstruiert wird, so dass das Gewicht des Motors verringert werden kann.
Zusätzlich können sich die Befestigungselemente 1306 durch eine Öffnung für Befestigungselemente erstrecken, die in den in 3 gezeigten mehreren Öffnungen 344 für Befestigungselemente enthalten ist. Auf diese Weise kann der Strukturrahmen 206 mit dem Zylinderblock an einer anderen Stelle verbunden werden, was die vom Strukturrahmen 206 gelieferte Verstärkung weiter erhöht. 13 zeigt auch, dass die Mittellinien 1350 der Zylinder in einem nicht gestreckten Winkel 1352 zueinander positioniert sind. Der „senkrechte“ Richtungspfeil liegt in der durch die Kurbelwellenachse 339 gehenden Ebene, die mittig zu den Zylindermittellinien 1350 verläuft bzw durch diese geht, wenn es sich um einen In line Motor handelt, bei dem all Zylindermittellinien in einer Ebene liegen. In anderen Beispielen sind aber andere Zylinderanordnungen möglich. Die Befestigungselemente 1307 können verwendet werden, um einen unteren Teil des Kurbelwellenträgers 1300 an einem oberen Teil des Kurbelwellenträgers 1300 zu befestigen, nachdem er gespalten oder anders geteilt wurde. In anderen Ausführungen kann die Zylinderblockanordnung 202 aber keine Verbindungsvorrichtungen 1307 enthalten. Beispielhafte Befestigungselemente enthalten Bolzen, Schrauben oder andere geeignete Befestigungsvorrichtungen.
Die zweite Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche 332 und die zweite Strukturrahmen-Eingriffsfläche 328 sind auch in 13 gezeigt. Es ist klar, dass die zweite Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche und die zweite Strukturrahmen-Eingriffsfläche ähnliche Befestigungselemente und Öffnungen für Befestigungselemente wie die in 13 gezeigten Befestigungselement 1302 und Öffnung 1304 für Befestigungselemente 1305 haben können.
Unter Bezug auf 14, zeigt sie eine weitere Schnittansicht der Zylinderblockanordnung 202. Die in 4 gezeigte Schnittebene 452 definiert den in 14 gezeigten Querschnitt. Der Schnitt zeigt, dass die erste und die zweite äußere Strukturrahmen-Seitenwand (336 und 338) des Strukturrahmens 206 sowie die erste und die zweite äußere Zylinderblock-Seitenwand (333 und 335) des Zylinderblocks 204 in der Dicke variieren können. 14 zeigt auch die Zylinderkopf-Eingriffsflächen (322 und 324).
15 zeigt eine Seitenansicht des Strukturrahmens 206. Wie gezeigt, erstrecken sich die Kurbelwellenträger 300 in einer senkrechten Richtung. In anderen Beispielen können die Kurbelwellenträger aber eine alternative Ausrichtung und/oder Geometrie haben. Die Zylinderkopf-Eingriffsfläche 322, die erste äußere Zylinderblock-Seitenwand 333, die Strukturrahmen-Eingriffsfläche 326 und die Mittellinie 339 der mehreren Kurbelwellenträger 300 sind auch in 15 gezeigt. Wie oben erörtert, ist die Strukturrahmen-Eingriffsfläche 326 senkrecht über der Mittellinie 339 positioniert. 16 zeigt eine andere Seitenansicht des Strukturrahmens 206. 16 zeigt zusätzlich die Zylinderkopf-Eingriffsfläche 324, die zweite äußere Zylinderblock-Seitenwand 335, die zweite Strukturrahmen-Eingriffsfläche 328 und die Mittellinie 339.
17 zeigt eine Draufsicht auf das Innere des Strukturrahmens 206. Wie gezeigt, können sich die Träger 1700 seitlich über den Strukturrahmen 206 erstrecken. Die Träger sind seitlich und längs mit den Lagerdeckeln fluchtend ausgerichtet, um eine verstärkte Abstützung des Zylinderblocks zu liefern, wodurch die Festigkeit der Zylinderblockanordnung erhöht und das NVH während des Motorbetriebs verringert wird. Wie gezeigt, sind die Öffnungen 344 für Befestigungselemente nahe dem seitlichen Umfang der Träger 1700 angeordnet. Zusätzlich sind die Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen (330 und 332) und die Öffnungen 340 für Befestigungselemente, die in den Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen (330 und 332) enthalten sind, gezeigt. Das erste Dichtungselement 370 und das zweite Dichtungselement 372 sind auch in 17 gezeigt.
18 zeigt eine Draufsicht auf den Zylinderblock 204. Die Zylinder 314 sind in zwei Gruppen von drei Zylindern angeordnet. In alternativen Beispielen kann der Zylinderblock 204 aber aus einem einzigen Zylinder, zwei Gruppen von vier Zylindern, zwei Gruppen von zwei Zylindern, oder zwei Gruppen von einem Zylinder bestehen. Die Gruppen von Zylindern können als Zylinderbänke bezeichnet werden. Wie gezeigt, sind die Gruppen von drei Zylindern in Längsrichtung zueinander versetzt. In diesem Beispiel ist der Zylinderblock 204 für Überkopf-Nockenwellen konfiguriert. In alternativen Beispielen kann der Zylinderblock 204 aber für eine Schubstangen-Konfiguration konfiguriert sein. Zusätzlich ist die Mulde 320 zwischen den Zylinderbänken gezeigt. Ein Ölkanal 1800 kann mit dem Kühler 260 in Fluidverbindung stehen, der in den 3 und 4 gezeigt und in der Mulde 320 positioniert ist. Auf diese Weise kann der Ölkanal 1800 positioniert sein, um Öl vom Kühler 260 zu empfangen. Speziell kann der Ölkanal 1800 Öl vom Kühler 260 empfangen. Der Ölkanal 1800 kann mit einer Ölleitung, die in dem Strukturrahmen 206 enthalten ist, und/oder einer Ölleitung in Fluidverbindung stehen, die im Zylinderblock 204 enthalten ist. Die Zylinderkopf-Eingriffsflächen (322 und 324) sind auch in 18 gezeigt.
19 zeigt eine Ansicht des Bodens 1900 des Zylinderblocks 204. Die Strukturrahmen-Befestigungsvertiefungen 306 sind nahe dem seitlichen Umfang der Bodenflächen 308 der Lagerdeckel 304 positioniert. Die Befestigungsvertiefungen 306 können aber in anderen Beispielen an einer anderen geeigneten Stelle positioniert sein. Wie vorher erörtert, enthält der Zylinderblock 204 eine erste und eine zweite Strukturrahmen-Eingriffsfläche (326 und 328) mit einer Öffnung 334 für Befestigungselemente, die konfiguriert ist, um Befestigungselemente zum Verbinden des Zylinderblocks 204 mit dem in 3 gezeigten Strukturrahmen 206 aufzunehmen.
Die in 2-19 gezeigten Zylinderblockanordnung 202 und Motor 10 liefern einen Strukturrahmen, der eine Bodenfläche und erste und zweite Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen enthält, wobei die erste und die zweite Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche über der Bodenfläche in einer Höhe positioniert sind, die über einer Mittellinie eines in einem Zylinderblock enthaltenen Kurbelwellenträgers liegt, wenn der Strukturrahmen mit dem Zylinderblock verbunden ist.
Der Strukturrahmen kann weiter enthalten, dass eine Ölwanne-Eingriffsfläche die Bodenfläche des Strukturrahmens ist, und dass die erste und die zweite Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche Oberseiten des Strukturrahmens bilden. Der Strukturrahmen kann weiter mehrere Öffnungen für Befestigungselemente entlang der Länge der ersten und der zweiten Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche enthalten.
Der Strukturrahmen kann weiter enthalten, dass der Strukturrahmen aus einem Material konstruiert ist, das ein geringeres Verhältnis von Festigkeit zu Volumen als ein Verhältnis von Festigkeit zu Volumen eines Motorblocks hat, wenn der Strukturrahmen mit dem Motorblock verbunden ist. Der Strukturrahmen kann weiter enthalten, dass die erste und die zweite Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche auf gegenüberliegenden Seiten des Strukturrahmens positioniert sind. Der Strukturrahmen kann weiter enthalten, dass die erste und die zweite Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche Teil erster und zweiter Strukturrahmen-Seitenwände sind, wobei die erste und die zweite Strukturrahmen-Seitenwand Versteifungsgurte enthalten. Der Strukturrahmen kann weiter eine Getriebeglocke-Eingriffsfläche enthalten. Der Strukturrahmen kann weiter enthalten, dass die Bodenfläche eine Ölwanne-Eingriffsfläche ist.
Die in 2-19 gezeigten Zylinderblockanordnung 202 und Motor 10 liefern auch einen Strukturrahmen, der eine Ölwanne-Eingriffsfläche, erste und zweite Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen, wobei die erste und die zweite Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen über der Ölwanne-Eingriffsfläche in einer Höhe positioniert sind, die sich über einer Mittellinie einer Kurbelwelle befindet, wenn der Strukturrahmen mit einem Motorblock verbunden ist, eine Ölpumpe-Aufnahme und einen Ölfilter enthält, wobei die Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen an einer Oberseite des Strukturrahmens befestigt sind.
Der Strukturrahmen kann weiter enthalten, dass der Strukturrahmen aus einem Material konstruiert ist, das ein geringeres Verhältnis von Festigkeit zu Volumen hat als ein Verhältnis von Festigkeit zu Volumen eines Motorblocks, wenn der Strukturrahmen mit dem Motorblock verbunden ist.
Der Strukturrahmen kann weiter enthalten, dass der Strukturrahmen Teil einer Seitenwand einer Zylinderblockanordnung ist, wenn der Strukturrahmen mit einem Motorblock verbunden ist. Der Strukturrahmen kann weiter eine Getriebeglocke-Eingriffsfläche enthalten. Der Strukturrahmen kann weiter enthalten, dass der Strukturrahmen mindestens einen Teil eines Inneren eines Motors von einem Getriebe isoliert, wenn der Strukturrahmen mit einem Motorblock und einem Getriebe verbunden ist. Der Strukturrahmen kann weiter eine Eingriffsfläche der hinteren Abdeckung enthalten.
Der Strukturrahmen kann weiter enthalten, dass die erste und die zweite Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen in einer ersten und zweiten äußeren Strukturrahmen-Seitenwand enthalten sind, und dass Träger sich seitlich von der ersten äußeren Strukturrahmen-Seitenwand zur zweiten äußeren Strukturrahmen-Seitenwand erstrecken.
Die in 2-19 gezeigten Zylinderblockanordnung 202 und Motor 10 liefern auch einen Strukturrahmen, der einen Zylinderblock, welcher eine Kurbelwellenöffnung mit einer Mittellinie hat, einen mit dem Zylinderblock verbundenen Strukturrahmen, wobei der Rahmen eine Ölwanne-Eingriffsfläche enthält, erste und zweite Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen, wobei die erste und die zweite Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche über der Ölwanne-Eingriffsfläche in einer Höhe positioniert sind, die über der Mittellinie des Strukturrahmens liegt, mindestens einen Sensor-Einschraubstutzen und mindestens eine Öffnung für Befestigungselemente enthält, die positioniert ist, um ein Befestigungselement aufzunehmen, das den Strukturrahmen mit einem Lagerdeckel verbindet.
Der Strukturrahmen kann auch enthalten, dass zwei Öffnungen für Befestigungselemente im Strukturrahmen positioniert sind, um zwei Befestigungselemente aufzunehmen, die den Strukturrahmen mit einem Lagerdeckel verbinden. Der Strukturrahmen kann auch eine Motorfrontabdeckung-Eingriffsfläche enthalten. Der Strukturrahmen kann auch einen Einschraubstutzen eines Motor-Ölkühlers enthalten. Der Strukturrahmen kann auch Träger enthalten, die sich seitlich von einer ersten äußeren Strukturrahmen-Seitenwand zu einer zweiten äußeren Strukturrahmen-Seitenwand erstrecken.
Es ist klar, dass die hier beschriebenen Konfigurationen und/oder Vorgehensweisen beispielhaft sind, und dass diese speziellen Beispiele oder Beispiele nicht einschränkend zu verstehen sind, da viele Varianten möglich sind. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Subkombinationen der hier offenbarten verschiedenen Merkmale, Funktionen, Handlungsweisen und/oder Eigenschaften, sowie alle ihre Äquivalente.
Dies schließt die Beschreibung ab. Bei ihrer Lektüre können Fachleute sich viele Abänderungen und Veränderungen vorstellen, ohne den Rahmen der Beschreibung zu verlassen. Zum Beispiel könnten einzelne Zylinder, 12, 13, 14, 15, V6, V8, V10, V12 und V16 Motoren, die mit Erdgas, Benzin, Diesel oder alternativen Kraftstoffkonfigurationen arbeiten, die vorliegende Erfindung vorteilhaft nutzen.

Claims

Strukturrahmen (206), der aufweist: eine Bodenfläche (309), erste (330) und zweite (332) Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen, wobei die erste (330) und zweite (332) Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche über der Bodenfläche (309) auf einer Höhe positioniert sind, die sich über einer Mittellinie (339) eines Kurbelwellenträgers (1300) befindet, der in einem Zylinderblock (204) enthalten ist, wenn der Strukturrahmen (206) mit dem Zylinderblock (204) verbunden ist und mindestens einen Einschraubstutzen-Sensor (380).
Strukturrahmen (206) nach Anspruch 1, wobei eine Ölwannen-Eingriffsfläche (506) die Bodenfläche (309) des Strukturrahmens (206) ist, und wobei die erste (330) und die zweite (332) Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche Oberseiten des Strukturrahmens (206) formen.
Strukturrahmen (206) nach Anspruch 1, der weiter mehrere Öffnungen (334, 340) für Befestigungselemente (400) entlang der Länge der ersten (330) und der zweiten (332) Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche enthält.
Strukturrahmen (206) nach Anspruch 1, wobei der Strukturrahmen (206) aus einem Material konstruiert ist, das ein Verhältnis von Festigkeit zu Volumen geringer als ein Verhältnis von Festigkeit zu Volumen eines Motorblocks hat, wenn der Strukturrahmen (206) mit dem Motorblock verbunden ist.
Strukturrahmen (206) nach Anspruch 1, wobei die erste (330) und die zweite (332) Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche auf gegenüberliegenden Seiten des Strukturrahmens (206) positioniert sind.
Strukturrahmen (206) nach Anspruch 1, wobei die erste (330) und die zweite (332) Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche Teil von ersten (336) und zweiten (338) Strukturrahmen-Seitenwänden sind, wobei die erste (336) und zweite (338) Strukturrahmen-Seitenwände Versteifungsgurte (902, 1002) enthalten.
Strukturrahmen (206) nach Anspruch 1, der weiter eine Getriebeglocke-Eingriffsfläche (802) aufweist.
Strukturrahmen (206) nach Anspruch 1, wobei die Bodenfläche (309) eine Ölwanne-Eingriffsfläche (506) ist.
Strukturrahmen (206), der aufweist: eine Ölwanne-Eingriffsfläche (506), erste (330) und zweite (332) Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen, wobei die erste (330) und die zweite (332) Zylinderblock-seitenwand-Eingriffsfläche über der Ölwanne-Eingriffsfläche (506) in einer Höhe positioniert sind, die über einer Mittellinie (239) einer Kurbelwelle (40) liegt, wenn der Strukturrahmen (206) mit einem Motorblock verbunden ist, eine Ölpumpen-Aufnahme und einen Ölfilter (210), wobei die Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen (330, 332) an der Oberseite des Strukturrahmens (206) angeordnet sind und mindestens einen Einschraubstutzen-Sensor (380).
Strukturrahmen (206) nach Anspruch 9, wobei der Strukturrahmen (206) aus einem Material konstruiert ist, das ein geringeres Verhältnis von Festigkeit zu Volumen hat als ein Verhältnis von Festigkeit zu Volumen eines Motorblocks, wenn der Strukturrahmen (206) mit dem Motorblock verbunden ist.
Strukturrahmen (206) nach Anspruch 9, wobei der Strukturrahmen (206) Teil einer Seitenwand einer Zylinderblockanordnung (202) ist, wenn der Strukturrahmen (206) mit einem Motorblock verbunden ist.
Strukturrahmen (206) nach Anspruch 9, der weiter eine Getriebeglocke-Eingriffsfläche (802) aufweist.
Strukturrahmen (206) nach Anspruch 12, wobei der Strukturrahmen (206) mindestens einen Teil eines Motorinneren von einem Getriebe isoliert, wenn der Strukturrahmen (206) mit einem Motorblock und einem Getriebe verbunden ist.
Strukturrahmen (206) nach Anspruch 13, der weiter eine Eingriffsfläche (806) der hinteren Abdeckung aufweist.
Strukturrahmen (206) nach Anspruch 12, wobei die erste (330) und die zweite (332) Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche in einer ersten (336) und einer zweiten (338) äußeren Strukturrahmen-Seitenwand enthalten sind, und Träger sich seitlich von der ersten äußeren Strukturrahmen-Seitenwand (336) zur zweiten äußeren Strukturrahmen-Seitenwand (338) erstrecken.
Strukturrahmen (206), der Folgendes aufweist: einen Zylinderblock (204), der eine Kurbelwellenöffnung mit einer Mittellinie hat; einen mit dem Strukturrahmen (206) verbundenen Zylinderblock (204), wobei der Strukturrahmen (206) eine Ölwanne-Eingriffsfläche (506), erste (330) und zweite (332) Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen, wobei die erste (330) und die zweite (332) Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche über der Ölwanne-Eingriffsfläche (506) in einer Höhe positioniert sind, die über der Mittellinie des Strukturrahmens (206) liegt, mindestens einen Einschraubstutzen-Sensor (380) und mindestens eine Öffnung (334, 340) für Befestigungselemente (400) aufweist, die positioniert ist, um ein Befestigungselement (400) aufzunehmen, das den Strukturrahmen (206) mit einem Lagerdeckel (304, 602, 1102) verbindet.
Strukturrahmen (206) nach Anspruch 16, wobei zwei Öffnungen (334, 340) für Befestigungselemente (400) innerhalb des Strukturrahmens (206) positioniert sind, um zwei Befestigungselemente (400) aufzunehmen, die den Strukturrahmen (206) mit einem Lagerdeckel (304, 602, 1102) verbinden.
Strukturrahmen (206) nach Anspruch 16, der weiter eine Motorfrontabdeckung-Eingriffsfläche aufweist.
Strukturrahmen (206) nach Anspruch 16, der weiter einen Motor-Ölkühler-Einschraubstutzen aufweist.
Strukturrahmen (206) nach Anspruch 16, der weiter Träger enthält, die sich seitlich von einer ersten äußeren Strukturrahmen-Seitenwand (336) zu einer zweiten äußeren Strukturrahmen-Seitenwand (338) erstrecken.