DE102012021065A1 - Manufacturing cylinder for reciprocating piston engine, comprises producing water jacket which surrounds cylinder for cooling, and -water distribution channel adjacent to water jacket using expendable core, which is cast in casting material - Google Patents

Manufacturing cylinder for reciprocating piston engine, comprises producing water jacket which surrounds cylinder for cooling, and -water distribution channel adjacent to water jacket using expendable core, which is cast in casting material Download PDF

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DE102012021065A1
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Werner Hofheinz
Iris Niehoegen
Michael Scheydecker
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Abstract

Manufacturing at least one cylinder with cylinder crankcase for a reciprocating piston engine by casting, comprises producing a water jacket, which at least partially surrounds the cylinder for cooling, and forming at least one water distribution channel with longitudinal extension direction, adjacent to the water jacket, using at least one expendable core (10), which is at least partially cast in a casting material. An independent claim is also included for cylinder crankcase comprising at least one cylinder and a water jacket formed by the expendable core over molding at least in some regions with a casting material, where the water distribution channel is formed by the expendable core over molding at least in some regions with the casting material.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Zylinderkurbelgehäuses gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Zylinderkurbelgehäuse gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 8.The invention relates to a method for producing a cylinder crankcase according to the preamble of patent claim 1 and to a cylinder crankcase according to the preamble of patent claim 8.

Ein derartiges Verfahren sowie ein derartiges Zylinderkurbelgehäuse sind beispielsweise der DE 10 2007 023 060 A1 als bekannt zu entnehmen. Im Rahmen des Verfahrens wird ein wenigstens einen Zylinder aufweisendes Zylinderkurbelgehäuse für eine Hubkolbenmaschine durch Gießen hergestellt, wobei ein den Zylinder zumindest bereichsweise umgebender Wassermantel zum Kühlen des Zylinders mittels wenigstens eines verlorenen Kerns hergestellt wird. Der verlorene Kern wird dabei zumindest bereichsweise mit einem Gusswerkstoff umgossen.Such a method and such a cylinder crankcase are, for example, the DE 10 2007 023 060 A1 to be known as known. In the context of the method, a cylinder crankcase having at least one cylinder for a reciprocating engine is produced by casting, wherein a water jacket surrounding the cylinder at least partially for cooling the cylinder is produced by means of at least one lost core. The lost core is at least partially cast around with a casting material.

Beim fertig hergestellten Zylinderkurbelgehäuse kann der Wassermantel von einer Kühlflüssigkeit, welche üblicherweise auch als Kühlwasser bezeichnet wird, durchströmt werden. Dadurch wird der wenigstens eine Zylinder gekühlt.When finished cylinder crankcase, the water jacket can be traversed by a cooling liquid, which is also commonly referred to as cooling water. As a result, the at least one cylinder is cooled.

Zum Herstellen des Zylinderkurbelgehäuses wird bei der DE 10 2007 023 060 A1 zunächst ein Zylinderliner unter Verwendung des verlorenen Kerns in Form eines Salzkerns gegossen, wobei der Salzkern zumindest den Hohlräumen des Wassermantels entspricht. Im Anschluss daran wird der vorgegossene Zylinderliner in einem Druckgießverfahren mit einer Leichtmetallschmelze umgossen, wobei der Zylinderliner beim Umgießen zumindest in den Wassermänteln noch die Salzkerne enthält.For producing the cylinder crankcase is in the DE 10 2007 023 060 A1 first cast a cylinder liner using the lost core in the form of a salt core, wherein the salt core corresponds at least to the cavities of the water jacket. Subsequently, the precast cylinder liner is cast in a die casting process with a light metal melt, the cylinder liner still contains the salt cores at least in the water mantles when encapsulating.

Schließlich ist aus der DE 10 2004 040 539 A1 ein Zylinderkurbelgehäuse für eine Mehrzylinder-Hubkolbenmaschine bekannt, mit einem mehrere Zylinderreihen aufweisenden Zylindereinlegeteil, das zur Ausbildung eines im Verbundguss hergestellten Zylinderkurbelgehäuses in ein umgebendes Gehäuse eingegossen ist. Dabei ist vorgesehen, dass je Zylinderreihe zumindest ein separater Zylinderliner vorgesehen ist, wobei die Zylinderliner im in das Gehäuse eingegossenen Zustand ein mehrteiliges Zylindereinlegeteil ausbilden.Finally, out of the DE 10 2004 040 539 A1 discloses a cylinder crankcase for a multi-cylinder reciprocating engine, comprising a cylinder liner having a plurality of cylinder liner, which is cast to form a composite engineered cylinder crankcase in a surrounding housing. It is provided that at least one separate cylinder liner is provided per cylinder row, wherein the cylinder liners form a multi-part cylinder insert in the cast-in state in the housing.

Die fortschreitende Entwicklung von Hubkolbenmaschinen insbesondere vor dem Hintergrund, die Kraftstoffverbräuche und die CO2-Emissionen zu senken, erfordert auch eine entsprechende Weiterentwicklung der Kühlung der Hubkolbenmaschinen und somit der Führung von Kühlwasser bzw. Kühlflüssigkeit in einem solchen Zylinderkurbelgehäuse. Eine weitere Randbedingung der Entwicklung von Hubkolbenmaschinen ist, die Kosten gering zu halten.The progressive development of reciprocating engines, especially against the background of reducing fuel consumption and CO 2 emissions, also requires a corresponding further development of the cooling of the reciprocating engines and thus the guidance of cooling water or coolant in such a cylinder crankcase. Another constraint of the development of reciprocating engines is to keep costs low.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Zylinderkurbelgehäuses sowie ein Zylinderkurbelgehäuse der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die Realisierung einer vorteilhaften Kühlung auf einfache und kostengünstige Weise ermöglichen.It is therefore an object of the present invention to provide a method for producing a cylinder crankcase and a cylinder crankcase of the type mentioned, which allow the realization of an advantageous cooling in a simple and cost-effective manner.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Zylinderkurbelgehäuse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and by a cylinder crankcase having the features of patent claim 8. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um ein Verfahren zum Herstellen eines Zylinderkurbelgehäuse für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, welches die Realisierung einer vorteilhaften Kühlung der Hubkolbenmaschine auf einfache und kostengünstige Weise ermöglicht, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass beim Gießen zusätzlich zum Wassermantel seitlich neben diesem wenigstens ein eine Längserstreckungsrichtung aufweisender Wasserverteilerkanal mittels wenigstens eines verlorenen Kerns ausgebildet wird, wobei der verlorene Kern mit dem Gusswerkstoff umgossen wird. Der Wasserverteilerkanal ist im hergestellten Zustand des Zylinderkurbelgehäuses von einer Kühlflüssigkeit, welche üblicherweise auch als Kühlwasser bezeichnet wird, durchströmbar und ermöglicht es, das Kühlwasser auf einfache Weise zu verteilen und an vorteilhafte Stellen zu leiten, um so das Zylinderkurbelgehäuse und die Hubkolbenmaschine insgesamt sehr gut zu kühlen.In order to provide a method for producing a cylinder crankcase for a reciprocating piston engine, in particular a reciprocating internal combustion engine specified in the preamble of claim 1, which enables the realization of an advantageous cooling of the reciprocating engine in a simple and cost-effective manner, it is provided according to the invention that Casting is formed in addition to the water jacket laterally next to this at least one water distribution channel having a longitudinal direction by means of at least one lost core, wherein the lost core is cast around the casting material. The water distribution channel is in the manufactured state of the cylinder crankcase by a cooling liquid, which is also commonly referred to as cooling water, flowed through and makes it possible to distribute the cooling water in a simple manner and to lead to advantageous places, so as the cylinder crankcase and the reciprocating engine on the whole very well cool.

Durch die Verwendung des verlorenen Kerns zur Herstellung des Wasserverteilerkanals ist es auch nicht erforderlich, den Wasserverteilerkanal in dem Zylinderkurbelgehäuse beispielsweise durch einen Schieber und insbesondere einen Stahlschieber abzuformen.By using the lost core to make the water distribution channel, it is also not necessary to mold the water distribution channel in the cylinder crankcase, for example by a slide and in particular a steel slide.

Der Wasserverteilerkanal kann somit in seiner Geometrie vorteilhaft ausgestaltet werden, da die Vermeidung des Einsatzes eines Schiebers dazu führt, dass sich der Wasserverteilerkanal nicht in eine Richtung nach außen großflächig öffnet. Darüber hinaus kann somit eine großflächige Abdeckelung des Wasserverteilerkanals, um diesen nach außen fluidisch abzudichten, entfallen. Dies bedeutet, dass ein zusätzlicher, zeit- und kostenaufwändiger Arbeitsschritt vermieden werden kann.The water distribution channel can thus be advantageously designed in its geometry, since the avoidance of the use of a slide causes the water distribution channel does not open in a large area to the outside over a large area. In addition, therefore, a large-scale coverage of the water distribution channel to seal this fluidly to the outside, omitted. This means that an additional, time-consuming and costly work step can be avoided.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird zum Herstellen des Wassermantels und zum Herstellen des Wasserverteilerkanals der gleiche einstückig ausgebildete, verlorene Kern verwendet. Mit anderen Worten ist der verlorene Kern zum Herstellen des Wassermantels einstückig mit dem verlorenen Kern zum Herstellen des Wasserverteilerkanals ausgebildet. Im Vergleich zu einem Kurbelgehäuse, bei welchem der Wassermantel, jedoch nicht der Wasserverteilerkanal hergestellt wird, erhöht sich somit die Anzahl an verlorenen Kernen nicht. Vielmehr wird lediglich der verlorene Kern zum Herstellen des Wassermantels um einen Bereich zum Herstellen des Wasserverteilerkanals erweitert, wodurch der zusätzliche Wasserverteilerkanal besonders kostengünstig hergestellt werden kann. Ferner kann die Herstellung des einstückig verlorenen Kerns besonders kostengünstig erfolgen, da es nicht erforderlich ist, zwei voneinander separate verlorene Kerne herzustellen.In an advantageous embodiment of the invention, the same integrally formed, lost core is used for producing the water jacket and for producing the water distribution channel. In other words, the lost core is for Producing the water jacket integrally formed with the lost core for producing the water distribution channel. Thus, compared to a crankcase in which the water jacket, but not the water distribution channel is made, the number of lost cores does not increase. Rather, only the lost core for producing the water jacket is extended by an area for producing the water distribution channel, whereby the additional water distribution channel can be made particularly inexpensive. Furthermore, the production of the core lost in one piece can be particularly cost-effective, since it is not necessary to produce two separate lost cores.

Dabei wird der Begriff „einstückig” derart verwendet, dass der Kerneinleger als ein Teil eingelegt wird, unabhängig ob er aus mehreren Teilen gefügt oder einteilig gegossen oder aus mehreren Einzelteilen mit einem gemeinsamen Greifer gefasst wird. Durch dieses einmalige Einlegen eines verlorenen Kerns in einem einzigen Prozessschritt ist nur eine sehr kurze Prozesszeit für den Einlegeprozess erforderlich, was insbesondere für den Druckguss sehr vorteilhaft ist.The term "integral" is used so that the core insert is inserted as a part, regardless of whether it is made of several parts joined or cast in one piece or taken from several items with a common gripper. This single insertion of a lost core in a single process step only requires a very short process time for the insertion process, which is very advantageous, in particular, for diecasting.

Der Wasserverteilerkanal ist bei dem Kurbelgehäuse eine sogenannte Wasserverteilerleiste, mittels welcher Kühlwasser auf einfache Weise an vorteilhafte Stellen geleitet werden kann. Der Wasserverteilerkanal kann insbesondere dazu verwendet werden, Kühlwasser vom Zylinderkurbelgehäuse zu einem im fertig hergestellten Zustand der Hubkolbenmaschine mit dem Zylinderkurbelgehäuse verbundenen Zylinderkopf der Hubkolbenmaschine zu leiten, um dadurch auch den Zylinderkopf besonders gut kühlen und vor unerwünscht hohen, thermischen Belastungen schützen zu können. Dazu weist der Wasserverteilerkanal beispielsweise wenigstens eine Ausströmöffnung auf, über die der Wasserverteilerkanal mit wenigstens einem von dem Kühlwasser durchströmbaren Kanal des Zylinderkopfes fluidisch verbunden bzw. fluidisch verbindbar ist. Dadurch kann das den Wasserverteilerkanal durchströmende Kühlwasser vom Wasserverteilerkanal in den Kanal des Zylinderkopfes überströmen.The water distribution channel is in the crankcase a so-called water distribution bar, by means of which cooling water can be passed in a simple manner to advantageous points. The water distribution channel can be used, in particular, to pass cooling water from the cylinder crankcase to a cylinder head of the reciprocating engine connected to the cylinder crankcase in the finished manufactured state of the reciprocating piston engine in order to cool the cylinder head particularly well and protect it from undesirably high thermal loads. For this purpose, the water distribution channel, for example, at least one outflow opening, via which the water distribution channel with at least one of the cooling water flow-through channel of the cylinder head fluidly connected or fluidly connectable. As a result, the cooling water flowing through the water distribution channel can flow from the water distribution channel into the channel of the cylinder head.

Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der nach dem Gießen zunächst mit dem Wassermantel fluidisch verbundene Wasserverteilerkanal mittels wenigstens eines separat vom Zylinderkurbelgehäuse ausgebildeten Trennelements vom Wassermantel fluidisch getrennt wird. Hierdurch wird der Wasserverteilerkanal zwar besonders einfach und kostengünstig zusammen mit dem Wassermantel hergestellt, kann jedoch nach dem Herstellen des Zylinderkurbelgehäuses vom Wassermantel fluidisch separiert werden, so dass der Wasserverteilerkanal fluidisch unabhängig vom Wassermantel von Kühlwasser durchströmt werden und entsprechende Kühlzwecke erfüllen kann.It has proven to be particularly advantageous if the water distribution channel which is initially fluidly connected to the water jacket after casting is fluidically separated from the water jacket by means of at least one separating element formed separately from the cylinder crankcase. As a result, the water distribution channel is made particularly simple and inexpensive together with the water jacket, but can be fluidly separated from the water jacket after the manufacture of the cylinder crankcase, so that the water distribution channel are fluidly flowed through independently of the water jacket of cooling water and can meet appropriate cooling purposes.

Hierbei kann der Wasserverteilerkanal beispielsweise ausschließlich zur Versorgung des Zylinderkopfes mit Kühlwasser dienen, so dass über den Wasserverteilerkanal eine vom Wassermantel fluidisch unabhängige Versorgung des Zylinderkopfes mit Kühlwasser dargestellt ist. Dadurch kann der Zylinderkopf bedarfsgerecht und besonders gut gekühlt werden.Here, the water distribution channel, for example, only serve to supply the cylinder head with cooling water, so that over the water distribution channel a fluidly independent from the water jacket supply of the cylinder head is shown with cooling water. This allows the cylinder head to be cooled as needed and particularly well.

Dabei dient der Wasserverteilerkanal als Wassereintrittsverteiler ausschließlich für den Zylinderkopf, so dass über den Wasserverteilerkanal das diesen durchströmende Kühlwasser auf den Zylinderkopf verteilt werden kann. Mit anderen Worten strömt das Kühlwasser zunächst in den Wasserverteilerkanal und von diesem in den Zylinderkopf.Here, the water distribution channel serves as a water inlet manifold exclusively for the cylinder head, so that the cooling water flowing through this can be distributed over the water distribution channel on the cylinder head. In other words, the cooling water first flows into the water distribution channel and from there into the cylinder head.

Alternativ dazu ist es möglich, den Wasserverteilerkanal nach der Herstellung des Zylinderkurbelgehäuses fluidisch mit dem Wassermantel zu verbinden oder mit dem Wassermantel fluidisch verbunden zu belassen, so dass der Wasserverteilerkanal als Wassereintrittsverteiler für das Zylinderkurbelgehäuse dient. Mit anderen Worten wird über den Wasserverteilerkanal dann das Kühlwasser im Zylinderkurbelgehäuse verteilt. Dabei strömt das Kühlwasser zum Kühlen des Zylinderkurbelgehäuses zunächst in den Wasserverteilerkanal und von diesem weiter in den Wassermantel.Alternatively, it is possible to fluidly connect the water distribution channel to the water jacket after manufacture of the cylinder crankcase or to leave it fluidly connected to the water jacket so that the water distribution channel serves as a water inlet manifold for the cylinder crankcase. In other words, the cooling water is then distributed in the cylinder crankcase via the water distribution channel. The cooling water flows to cool the cylinder crankcase first in the water distribution channel and from this further into the water jacket.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Zylinderkurbelgehäuse in Closed-Deck-Bauweise hergestellt. Bei einer solchen Closed-Deck-Bauweise ist der den Zylinder umgebende Wassermantel in Hochrichtung des Zylinderkurbelgehäuses nach oben zumindest überwiegend, insbesondere vollständig, verschlossen. Somit ist eine obere Zylinderdeckfläche des Zylinderkurbelgehäuses nicht durch eine großflächige Öffnung unterbrochen, wodurch auch die Funktion einer Zylinderkopfdichtung nicht beeinträchtigt wird.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the cylinder crankcase is manufactured in closed-deck construction. In such a closed-deck construction, the water jacket surrounding the cylinder in the vertical direction of the cylinder crankcase is closed at least predominantly, in particular completely, upwards. Thus, an upper cylinder top surface of the cylinder crankcase is not interrupted by a large-area opening, whereby the function of a cylinder head gasket is not affected.

Um das Gewicht des Zylinderkurbelgehäuses und somit der Hubkolbenmaschine insgesamt gering zu halten, wird als der Gusswerkstoff ein Leichtmetall-Gusswerkstoff, insbesondere ein Aluminium-Gusswerkstoff, verwendet. In der Folge kann beispielsweise ein Kraftwagen, insbesondere ein Personenkraftwagen, durch die beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildete Hubkolbenmaschine effizient und kraftstoffverbrauchsarm und somit mit nur geringen CO2-Emissionen angetrieben werden.In order to keep the weight of the cylinder crankcase and thus the reciprocating engine as a whole small, a light metal casting material, in particular an aluminum casting material, is used as the casting material. As a result, for example, a motor vehicle, especially a passenger car, are driven by the example designed as a reciprocating internal combustion engine reciprocating engine efficiently and fuel consumption and thus with only low CO 2 emissions.

In weiterer besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das Zylinderkurbelgehäuse durch Druckgießen hergestellt. Dadurch ist eine zeit- und kostengünstige Herstellung des Zylinderkurbelgehäuses realisierbar. Ferner können dadurch auch komplexe Geometrien sowie geringe Wanddicken des Zylinderkurbelgehäuses auf einfache und kostengünstige Weise realisiert werden.In a further particularly advantageous embodiment of the invention, the cylinder crankcase is produced by die casting. This is one time and cost production of the cylinder crankcase feasible. Furthermore, even complex geometries and small wall thicknesses of the cylinder crankcase can thereby be realized in a simple and cost-effective manner.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Längserstreckungsrichtung des Wasserverteilerkanals in Längsrichtung des Zylinderkurbelgehäuses verläuft. Mittels des Wasserverteilerkanals ist es somit möglich, das den Wasserverteilerkanal durchströmende Kühlwasser insbesondere in Längsrichtung des Zylinderkurbelgehäuses und somit der Hubkolbenmaschine insgesamt zu verteilen, wodurch eine besonders vorteilhafte Kühlung der Hubkolbenmaschine realisierbar ist.In a further embodiment of the invention, it is provided that the longitudinal extension direction of the water distribution channel extends in the longitudinal direction of the cylinder crankcase. By means of the water distribution channel, it is thus possible to distribute the cooling water flowing through the water distribution channel in particular in the longitudinal direction of the cylinder crankcase and thus the reciprocating engine, whereby a particularly advantageous cooling of the reciprocating engine can be realized.

Zur Erfindung gehört auch ein Zylinderkurbelgehäuse der im Oberbegriff des Patentanspruchs 8 angegebenen Art, wobei zur einfachen und kostengünstigen Realisierung einer besonders vorteilhaften Kühlung erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass seitlich neben dem Wassermantel wenigstens ein eine Längserstreckungsrichtung aufweisender Wasserverteilerkanal durch zumindest bereichsweises Umgießen wenigstens eines verlorenen Kerns mit dem Gusswerkstoff ausgebildet ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kurbelgehäuses anzusehen und umgekehrt. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass das Zylinderkurbelgehäuse mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist.The invention also includes a cylinder crankcase specified in the preamble of claim 8, wherein for simple and cost-effective implementation of a particularly advantageous cooling provided according to the invention that laterally next to the water jacket at least one longitudinal extension direction exhibiting water distribution channel by at least partially surrounding at least one lost core with the Cast material is formed. Advantageous embodiments of the method according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the crankcase according to the invention and vice versa. In other words, it is provided that the cylinder crankcase is produced by means of the method according to the invention.

Hierdurch kann der zum Wassermantel zusätzliche Wasserverteilerkanal auf kostengünstige Weise ausgebildet werden und eine sehr gute Kühlung des Zylinderkurbelgehäuses und der Hubkolbenmaschine insgesamt gewährleisten.As a result, the water jacket additional water distribution channel can be formed in a cost effective manner and ensure a very good cooling of the cylinder crankcase and the reciprocating engine total.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 eine schematische Draufsicht eines verlorenen Kerns zum Herstellen sowohl eines Wassermantels als auch eines seitlich neben dem Wassermantel angeordneten und zum Wassermantel zusätzlichen Wasserverteilerkanals eines Zylinderkurbelgehäuses für eine Hubkolbenmaschine eines Kraftwagens, wobei der verlorene Kern im Rahmen eines Verfahrens zum Herstellen des Zylinderkurbelgehäuses mit einem Gusswerkstoff zumindest bereichsweise umgossen wird; 1 a schematic plan view of a lost core for producing both a water jacket and laterally arranged next to the water jacket and the water jacket additional water distribution channel of a cylinder crankcase for a reciprocating engine of a motor vehicle, wherein the lost core at least partially encapsulated in the context of a method for producing the cylinder crankcase with a cast material becomes;

2 eine schematische und geschnittene Perspektivansicht des verlorenen Kerns; und 2 a schematic and sectional perspective view of the lost core; and

3a–b jeweils eine schematische und geschnittene Perspektivansicht des verlorenen Kerns zu unterschiedlichen Zeitpunkten bei einem fluidischen Trennen des zunächst noch mit dem Wassermantel fluidisch verbundenen Wasserverteilerkanals vom Wassermantel. 3a B is a schematic and sectional perspective view of the lost core at different times in a fluidic separation of the first fluidly connected to the water jacket water distribution channel from the water jacket.

1 zeigt einen verlorenen Kern 10 zum Herstellen eines Zylinderkurbelgehäuses für einen als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Vier-Zylinder-Reihenmotor. Dies bedeutet, dass das fertig hergestellte Zylinderkurbelgehäuse vier in Längsrichtung des Zylinderkurbelgehäuses und somit der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine in Reihe angeordnete Zylinder als Brennräume umfasst, in denen jeweils ein Kolben angeordnet wird. Das Zylinderkurbelgehäuse dient auch dazu, eine über Pleuel gelenkig mit dem Kolben gekoppelte Kurbelwelle der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine um eine Drehachse drehbar zu lagern. 1 shows a lost core 10 for producing a cylinder crankcase for a designed as a reciprocating internal combustion engine four-cylinder in-line engine. This means that the finished manufactured cylinder crankcase four in the longitudinal direction of the cylinder crankcase and thus the reciprocating internal combustion engine arranged in series cylinders as combustion chambers, in each of which a piston is arranged. The cylinder crankcase also serves to rotatably support a crankshaft of the reciprocating internal combustion engine, which is articulated to the piston via a connecting rod and rotatable about an axis of rotation.

Das Zylinderkurbelgehäuse wird durch Gießen, d. h. durch ein Gießverfahren aus einem Gusswerkstoff hergestellt. Der verlorene Kern 10 dient dabei dazu, einen die jeweiligen Zylinder zumindest bereichsweise und vorliegend in Umfangsrichtung vollständig umlaufend umgebenden Wassermantel zum Kühlen der Zylinder herzustellen. Hierzu weist der verlorene Kern 10 einen ersten Teilbereich 12 auf, welcher zum Herstellen des Wassermantels verwendet wird. Der verlorene Kern 10 wird zumindest bereichsweise mit dem Gusswerkstoff, aus welchem das Zylinderkurbelgehäuse hergestellt wird, umgossen, so dass im Zylinderkurbelgehäuse bzw. im Gusswerkstoff eine zu einer Positivkontur des Teilbereichs 12 korrespondierende Negativkontur, welche dem Wassermantel entspricht, abgeformt wird.The cylinder crankcase is manufactured by casting, ie by a casting process of a casting material. The lost core 10 serves to produce a respective water cylinder at least partially and in the present case circumferentially completely surrounding water jacket for cooling the cylinder. The lost core indicates this 10 a first subarea 12 on, which is used to make the water jacket. The lost core 10 is cast at least partially with the casting material from which the cylinder crankcase is made, so that in the cylinder crankcase or in the casting material to a positive contour of the sub-area 12 corresponding negative contour, which corresponds to the water jacket, is molded.

Wie aus 1 und 2 erkennbar ist, weist der verlorene Kern 10 zusätzlich zum ersten Teilbereich 12 einen einstückig mit dem ersten Teilbereich 12 ausgebildeten, zweiten Teilbereich 14 auf. Mit anderen Worten sind die Teilbereiche 12, 14 des verlorenen Kerns einstückig miteinander ausgebildet, so dass der verlorene Kern 10 insgesamt vorliegend einstückig ausgebildet ist.How out 1 and 2 recognizable, rejects the lost core 10 in addition to the first subarea 12 one in one piece with the first section 12 trained, second section 14 on. In other words, the subregions 12 . 14 of the lost core are integrally formed with each other, leaving the lost core 10 is formed integrally in the present case.

Der zweite Teilbereich 14 des verlorenen Kerns 10 wird beim Gießen des Zylinderkurbelgehäuses verwendet, um einen zum Wassermantel zusätzlichen Wasserverteilerkanal herzustellen, welcher in einer senkrecht zur Längsrichtung des Zylinderkurbelgehäuses verlaufenden Richtung seitlich neben dem Wassermantel angeordnet ist und eine mit der Längsrichtung des Zylinderkurbelgehäuses korrespondierende Längserstreckungsrichtung aufweist.The second part 14 the lost core 10 is when pouring the Cylinder crankcase used to produce a water jacket additional water distribution channel, which is arranged in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the cylinder crankcase direction laterally adjacent to the water jacket and having a longitudinal direction of the cylinder crankcase corresponding longitudinal direction.

Beim Gießen wird somit sowohl der erste Teilbereich 12 als auch der zweite Teilbereich 14 mit dem Gusswerkstoff umgossen, so dass beim Gießen sowohl der Wassermantel als auch der zusätzliche Wasserverteilerkanal hergestellt werden. Dies bedeutet, dass zum Herstellen des zum Wassermantel zusätzlichen Wasserverteilerkanals kein separater und zusätzlicher, verlorener Kern eingesetzt wird, wodurch das Zylinderkurbelgehäuse wirtschaftlich hergestellt werden kann. Vorzugsweise wird als das Gießen ein Druckgießen durchgeführt, wodurch das Zylinderkurbelgehäuse besonders zeit- und kostengünstig herstellbar ist. Mit anderen Worten wird der verlorene Kern 10 im Rahmen eines Druckgussverfahrens zumindest bereichsweise mit dem Druckgusswerkstoff umgossen, um somit sowohl den Wassermantel als auch den Wasserverteilerkanal herzustellen.When casting thus both the first part 12 as well as the second section 14 cast around with the casting material so that both the water jacket and the additional water distribution channel are produced during casting. This means that no separate and additional, lost core is used to make the water jacket additional water distribution channel, whereby the cylinder crankcase can be produced economically. Preferably, a die casting is performed as the casting, whereby the cylinder crankcase is particularly time-consuming and inexpensive to produce. In other words, the lost core 10 as part of a die-casting process at least partially encapsulated with the die-cast material, thus producing both the water jacket and the water distribution channel.

Wie insbesondere aus 2 erkennbar ist, ist aufgrund der einstückigen Ausgestaltung des ersten Teilbereichs 12 mit dem zweiten Teilbereich 14 der Wasserverteilerkanal zunächst noch fluidisch mit dem Wassermantel verbunden. Dies bedeutet, dass in diesem Zustand den Wassermantel durchströmendes Kühlwasser in den Wasserverteilerkanal überströmen könnte und umgekehrt.As in particular from 2 is recognizable, is due to the one-piece design of the first portion 12 with the second subarea 14 the water distribution channel initially fluidly connected to the water jacket. This means that in this state, the cooling water flowing through the water jacket could flow into the water distribution channel and vice versa.

3a–b veranschaulichen nun eine Möglichkeit, den Wasserverteilerkanal vom Wassermantel fluidisch zu trennen, um so beispielsweise eine zusätzliche und vom Wassermantel fluidisch getrennte Wasserleiste in Form des Wasserverteilerkanals beispielsweise zur Versorgung eines Zylinderkopfes der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine mit Kühlwasser darzustellen. Wie in 3a anhand des verlorenen Kerns 10 sowie anhand besonders schematisch dargestellter Bohrelemente 16 dargestellt ist, wird nach dem Gießen des Zylinderkurbelgehäuses dieses im Bereich des Wasserverteilerkanals beispielsweise aufgebohrt, um dadurch einen Zugang zu Stellen zu schaffen, an denen der Wassermantel zeitlich nach dem Gießen zunächst noch fluidisch mit dem Wasserverteilerkanal verbunden ist. 3a Now illustrate a way to fluidly separate the water distribution channel from the water jacket, so as to represent, for example, an additional and fluidly separated from the water jacket water rail in the form of the water distribution channel, for example, to supply a cylinder head of the reciprocating internal combustion engine with cooling water. As in 3a based on the lost core 10 and on the basis of particularly schematically illustrated drilling elements 16 is shown, after the casting of the cylinder crankcase this drilled in the region of the water distribution channel, for example, to thereby provide access to points at which the water jacket is initially connected fluidly with the water distribution channel after pouring.

Diese Stellen korrespondieren dabei mit – wie in Zusammenschau mit 1 erkennbar ist – Stellen 18 des verlorenen Kerns 10, an denen der zweite Teilbereich 14 mit dem ersten Teilbereich 12 verbunden ist. Nach dem Aufbohren kann – wie aus 3b erkennbar ist – der Wasserverteilerkanal zu dem Wassermantel an den entsprechenden Stellen beispielsweise abgedeckelt werden.These places correspond with it - as in synopsis with 1 recognizable - places 18 the lost core 10 at which the second subarea 14 with the first section 12 connected is. After drilling can - how out 3b can be seen - the water distribution channel to the water jacket at the appropriate places, for example, be covered.

Dies bedeutet, dass zum fluidischen Trennen des Wasserverteilerkanals vom Wassermantel separat vom Zylinderkurbelgehäuse hergestellte Trennelemente 20 verwendet werden, bei denen es sich beispielsweise um Dichtungselemente oder Deckel handelt. Die Trennelemente 20 werden vorzugsweise mit dem Zylinderkurbelgehäuse verbunden, beispielsweise verklebt oder verschweißt.This means that separators made for fluidly separating the water distribution channel from the water jacket separate from the cylinder crankcase 20 be used, which are, for example, sealing elements or cover. The separating elements 20 are preferably connected to the cylinder crankcase, for example glued or welded.

Durch diese fluidische Trennung des Wasserverteilerkanals vom Wassermantel kann der Wasserverteilerkanal beispielsweise ausschließlich dazu verwendet werden, den mit dem Zylinderkurbelgehäuse im fertig hergestellten Zustand der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine verbundenen Zylinderkopf mit Kühlwasser zu versorgen. Hierbei dient der Wasserverteilerkanal als Wassereintrittsverteiler, von welchem das Kühlwasser in den Zylinderkopf strömt und entsprechend an den Zylinderkopf verteilt wird. Ein Überströmen des den Wassermantel durchströmenden Kühlwassers in den Zylinderkopf ist somit nicht vorgesehen.Through this fluidic separation of the water distribution channel from the water jacket, the water distribution channel can be used, for example, exclusively to supply the cylinder head connected to the cylinder crankcase in the finished manufactured state of the reciprocating internal combustion engine with cooling water. Here, the water distribution channel serves as a water inlet manifold from which the cooling water flows into the cylinder head and is distributed to the cylinder head accordingly. An overflow of the water jacket flowing through the cooling water in the cylinder head is thus not provided.

Um den Wasserverteilerkanal nach dem anhand von 3a veranschaulichten Aufbohren mittels der Bohrelemente 16 nach außen hin, d. h. an die Umgebung des Zylinderkurbelgehäuses abzudichten, werden weitere Dichtelemente 22 beispielsweise in Form von Deckeln verwendet, welche vorzugsweise mit dem Zylinderkurbelgehäuse verbunden und insbesondere verklebt oder verschweißt werden. Durch diese entsprechende Abdichtung bzw. fluidische Trennung des Wasserverteilerkanals kann dieser unabhängig vom Wassermantel mit Kühlwasser durchströmt werden und entsprechendes Kühlwasser verteilen. Des Weiteren kann der zusätzliche Wasserverteilerkanal an den eigentlichen Wassermantel auf einfache und kostengünstige Weise seitlich angeformt werden und trotz der Verwendung des einstückigen verlorenen Kerns 10 fluidisch vom Wassermantel getrennt werden.To the water distribution channel after the basis of 3a illustrated drilling by means of the drilling elements 16 towards the outside, ie to seal the environment of the cylinder crankcase, more sealing elements 22 used for example in the form of lids, which are preferably connected to the cylinder crankcase and in particular glued or welded. By this appropriate seal or fluidic separation of the water distribution channel this can be flowed through independently of the water jacket with cooling water and distribute appropriate cooling water. Furthermore, the additional water distribution channel can be formed laterally on the actual water jacket in a simple and cost-effective manner and despite the use of the one-piece lost core 10 be separated fluidly from the water jacket.

Das Zylinderkurbelgehäuse wird vorliegend in Closed-Deck-Bauweise hergestellt, so dass der Wassermantel in Hochrichtung des Zylinderkurbelgehäuses nach oben zumindest überwiegend und vorzugsweise vollständig geschlossen ist. Nach dem Gießen des Zylinderkurbelgehäuses verbleibt der verlorene Kern zunächst im Rohteil des Zylinderkurbelgehäuses und wird dann in einem weiteren Schritt beispielsweise über wenigstens eine Zuführöffnung zum Zuführen von Kühlwasser in den Wassermantel aus dem Wassermantel ausgespült.The cylinder crankcase is in this case produced in a closed-deck construction, so that the water jacket in the vertical direction of the cylinder crankcase is upwardly at least predominantly and preferably completely closed. After casting the cylinder crankcase, the lost core initially remains in the blank of the cylinder crankcase and is then rinsed in a further step, for example via at least one feed opening for supplying cooling water into the water jacket from the water jacket.

Der verlorene Kern 10 ist vorliegend als Salzkern ausgebildet, welcher beim Gießen eine sehr gute Formstabilität aufweist und somit eine geometrisch exakte Ausgestaltung des Wassermantels sowie des Wasserverteilerkanals gewährleistet.The lost core 10 is presently designed as a salt core, which has a very good dimensional stability during casting and thus a geometric ensures exact design of the water jacket and the water distribution channel.

Alternativ zur geschilderten, fluidischen Trennung des Wasserverteilerkanals vom Wassermantel kann der Wasserverteilerkanal nach dem fertigen Herstellen des Zylinderkurbelgehäuses auch mit dem Wassermantel fluidisch verbunden bleiben. Dabei dient der Wasserverteilerkanal als Wassereintrittsverteiler, von welchem das Kühlwasser in den Wassermantel strömt und auf diesen verteilt wird. Hierdurch ist eine bedarfsgerechte sowie kostengünstige Darstellung von unterschiedlichen Varianten des Zylinderkurbelgehäuses möglich.As an alternative to the described, fluidic separation of the water distribution channel from the water jacket, the water distribution channel after the finished production of the cylinder crankcase also remain fluidly connected to the water jacket. Here, the water distribution channel serves as a water inlet manifold from which the cooling water flows into the water jacket and is distributed to this. As a result, a needs-based and cost-effective representation of different variants of the cylinder crankcase is possible.

Vorliegend wird das Zylinderkurbelgehäuse aus einem Aluminium-Druckgusswerkstoff, d. h. aus einer entsprechenden Aluminiumgusslegierung hergestellt, um somit ein besonders geringes Gewicht des Zylinderkurbelgehäuses zu realisieren.In the present case, the cylinder crankcase is made of an aluminum die-cast material, i. H. made of a corresponding cast aluminum alloy, so as to realize a particularly low weight of the cylinder crankcase.

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  • DE 102004040539 A1 [0005] DE 102004040539 A1 [0005]

Claims (8)

Verfahren zum Herstellen eines wenigstens einen Zylinder aufweisenden Zylinderkurbelgehäuses für eine Hubkolbenmaschine durch Gießen, bei welchem ein den Zylinder zumindest bereichsweise umgebender Wassermantel zum Kühlen des Zylinders mittels wenigstens eines verlorenen Kerns (10) hergestellt wird, welcher zumindest bereichsweise mit einem Gusswerkstoff umgossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim Gießen zusätzlich zum Wassermantel seitlich neben diesem wenigstens ein eine Längserstreckungsrichtung aufweisender Wasserverteilerkanal mittels wenigstens eines verlorenen Kerns (10) ausgebildet wird, welcher mit dem Gusswerkstoff umgossen wird.Method for producing a cylinder crankcase having at least one cylinder for a reciprocating piston engine by casting, in which a water jacket surrounding the cylinder at least in regions for cooling the cylinder by means of at least one lost core ( 10 ), which is encapsulated at least in regions with a casting material, characterized in that during casting in addition to the water jacket laterally next to this at least one longitudinal direction of a water distribution channel by means of at least one lost core ( 10 ) is formed, which is encapsulated with the casting material. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen des Wassermantels und zum Herstellen des Wasserverteilerkanals der gleiche einstückig ausgebildete, verlorene Kern (10) verwendet wird.A method according to claim 1, characterized in that for producing the water jacket and for producing the water distribution channel of the same integrally formed, lost core ( 10 ) is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der nach dem Gießen zunächst mit dem Wassermantel fluidisch verbundene Wasserverteilerkanal mittels wenigstens eines separat vom Zylinderkurbelgehäuse ausgebildeten Trennelements (20) vom Wassermantel fluidisch getrennt wird.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the after casting initially fluidly connected to the water jacket water distribution channel by means of at least one separate from the cylinder crankcase partition member ( 20 ) is fluidly separated from the water jacket. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderkurbelgehäuse in Closed-Deck-Bauweise hergestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the cylinder crankcase is manufactured in closed-deck construction. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als der Gusswerkstoff ein Leichtmetall-Gusswerkstoff, insbesondere ein Aluminium-Gusswerkstoff, verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a light metal casting material, in particular an aluminum casting material, is used as the casting material. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderkurbelgehäuse durch Druckgießen hergestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the cylinder crankcase is produced by die casting. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längserstreckungsrichtung des Wasserverteilerkanals in Längsrichtung des Zylinderkurbelgehäuses verläuft.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the longitudinal direction of extension of the water distribution channel extends in the longitudinal direction of the cylinder crankcase. Zylinderkurbelgehäuse für eine Hubkolbenmaschine, mit wenigstens einem Zylinder und mit einem den Zylinder zumindest bereichsweise umgebenden Wassermantel, welcher durch zumindest bereichsweises Umgießen wenigstens eines verlorenen Kerns (10) mit einem Gusswerkstoff hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass seitlich neben Wassermantel wenigstens ein eine Längserstreckungsrichtung aufweisender Wasserverteilerkanal durch zumindest bereichsweises Umgießen wenigstens eines verlorenen Kerns (10) mit dem Gusswerkstoff ausgebildet ist.Cylinder crankcase for a reciprocating engine, with at least one cylinder and with a cylinder surrounding the cylinder at least partially surrounding water jacket, which by at least partially casting around at least one lost core ( 10 ) is produced with a cast material, characterized in that at least one water distribution channel having a longitudinal direction extending laterally next to the water jacket by at least partially encapsulating at least one lost core ( 10 ) is formed with the casting material.
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