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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Motor mit einem thermogeformten Verbund-Zylinderblock und in den Zylinderblock integrierten Zylinderlaufbuchsen.
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Motorzylinder werden in der Regel durch Befestigung von Zylinderköpfen an Zylinderblöcken hergestellt. Bei der Motorkonstruktion werden oftmals Kompromisse zwischen Festigkeit, Gewicht und anderen Materialeigenschaften der zur Herstellung des Zylinderkopfs und -blocks verwendeten Materialien eingegangen. Zum Beispiel ist Eisen zur Herstellung von Zylinderblöcken verwendet worden. Gusseisen kann gegenüber anderen Materialien mehrere Vorteile aufweisen, wie zum Beispiel ein kleineres Verhältnis Volumen zu Festigkeit und einen kleineren Reibungskoeffizienten, wodurch die Größe des Motors und der Brennkammerverschleiß verringert werden. Zylinderblöcke aus Gusseisen können jedoch ein kleineres Verhältnis Festigkeit zu Gewicht aufweisen, anfälliger für Korrosion sein und unerwünschte Wärmeübertragungseigenschaften besitzen. Um Gewicht zu reduzieren und die Wärmeübertragung auf Wassermäntel zu erhöhen, kann der Zylinderblock aus Aluminium gegossen sein. Zylinderblöcke aus Aluminium weisen jedoch mehrere Nachteile auf, wie zum Beispiel hohe Reibungskoeffizienten und größere Verhältnisse Volumen zu Festigkeit.
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Die
US 5 370 087 offenbart einen Motor mit einem Verbund-Zylindergehäuse, das Metallzylinderbänke einschließt. Die Erfinder haben mehrere Nachteile bei dem in der
US 5 370 087 offenbarten Zylinderblock erkannt. Zunächst ist das die Zylinderbänke einschließende Zylindergehäuse von den Zylinderbänken beabstandet, um Kühlmittelfluss um die Zylinder herum zu ermöglichen. Diese Art von Anordnung verringert die konstruktive Stabilität des Motors im Vergleich zu aus einem einzigen durchgehenden Metallstück gegossenen Motoren. Deshalb können über externe Komponenten, wie zum Beispiel das Getriebe, auf den Motor übertragene Kräfte das Zylindergehäuse beschädigen. Infolgedessen ist die Langlebigkeit des Motors verringert.
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Die vorliegenden Erfinder haben die obigen Probleme erkannt und einen Motor entwickelt. Der Motor enthält einen thermogeformten Verbund-Zylinderblock, der eine Frontmotorabdeckungsbefestigungsgrenzfläche und eine Getriebebefestigungsgrenzfläche aufweist. Weiterhin enthält der Motor eine Zylinderlaufbuchse, die ein anderes Material als ein Verbund-Zylinderblock umfasst und mit dem Verbund-Zylinderblock integral geformt ist, wobei die Zylinderlaufbuchse einen Teil einer Grenze eines Zylinders definiert und eine Oberseite aufweist, die sich zumindest teilweise über einen den Zylinder umgebenden Wassermantelhohlraum erstreckt.
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Auf diese Weise kann ein integral mit einer Zylinderlaufbuchse geformtes Verbundmaterial zur Herstellung eines Teils des Motors verwendet werden, um das Verhältnis Festigkeit zu Gewicht des Motors zu erhöhen. Des Weiteren kann die Zylinderlaufbuchse ein Metall oder ein anderes geeignetes Material mit wünschenswerteren Abrieb- und Wärmeübertragungseigenschaften um die Brennkammern herum umfassen. Auf diese Weise können ausgewählte Teile des Zylinderblocks mit verschiedenen Materialien konstruiert sein, um das Verhältnis Festigkeit zu Gewicht des Motors zu erhöhen, ohne die gewünschten Brennkammereigenschaften zu kompromittieren. Des Weiteren wird durch integrales Formen der Zylinderlaufbuchse mit dem Zylinderblock die Kopplungsstärke der Blockanordnung erhöht.
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Die Zylinderlaufbuchse kann verschiedene Strukturmerkmale aufweisen, die eine größere Kopplungsstärke zwischen der Zylinderlaufbuchse und dem Zylinderblock bereitstellen. Zum Beispiel kann die Laufbuchse eine Blockbefestigungsaussparung in einer Oberseite der Zylinderlaufbuchse sowie eine sich um eine Umfangsfläche der Laufbuchse herum erstreckende Blockbefestigungslippe aufweisen. Die Konturen dieser Merkmale stellen ein größeres Ausmaß an Verbundfestigkeit zwischen dem thermogeformten Verbund-Zylinderblock und der Zylinderlaufbuchse während des Formens bereit. Darüber hinaus kann die Oberseite Öffnungen aufweisen, die mit einem Wassermantelhohlraum in fluidischer Verbindung stehen. Die Öffnungen ermöglichen, dass ein Füllmaterial, wie zum Beispiel Wachs, während der Herstellung aus der Form fließt. Auf diese Weise kann der Wassermantelhohlraum während der Herstellung leicht gebildet werden. Darüber hinaus ermöglichen die Öffnungen in der Oberseite auch, dass Dampf während des Motorbetriebs aus dem Zylinderblockwassermantel entweicht.
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Die obigen Vorteile und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung, alleine betrachtet oder in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, leicht hervor.
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Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung dazu vorgesehen ist, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden. Sie soll keine Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstands aufzeigen, dessen Schutzbereich einzig durch die der ausführlichen Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Des Weiteren ist der beanspruchte Erfindungsgegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die irgendwelche oben oder in irgendeinem anderen Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile lösen. Darüber hinaus haben die vorliegenden Erfinder von den obigen Probleme Kenntnis genommen, setzen sie jedoch nicht als bekannt voraus
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Motor, der eine an einem Zylinderkopf befestigte geformte Verbund-Zylinderblockanordnung aufweist;
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2 zeigt eine erste beispielhafte geformte Zylinderblockanordnung;
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3 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht der in 2 dargestellten geformten Zylinderblockanordnung;
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4 zeigt die Zylinderlaufbuchse und Trennwandeinsätze in der in 2 dargestellten geformten Zylinderblockanordnung;
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5 zeigt (eine) andere beispielhafte Zylinderlaufbuchse und Trennwandeinsätze, die in der in 2 gezeigten geformten Zylinderblockanordnung enthalten sein können;
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6 zeigt die in 5 gezeigte Zylinderlaufbuchse; und
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7 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Motors.
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Die 2–6 sind ungefähr maßstäblich gezeichnet, falls gewünscht, können jedoch auch andere relative Abmessungen verwendet werden.
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Ein Motor, der einen hierin beschriebenen Verbund-Zylinderblock mit einer die Grenze mindestens eines Zylinders definierenden integral geformten Zylinderlaufbuchse aufweist. Die Zylinderlaufbuchse kann aus einem metallischen Material hergestellt sein, während der Zylinderblock aus einem thermogehärteten oder thermogeformten Verbundmaterial, wie zum Beispiel einem Polymermaterial, Kohlefaser usw., hergestellt sein kann. Auf diese Weise kann ein Material mit einem hohen Verhältnis Festigkeit zu Gewicht zur Herstellung des die Zylinderlaufbuchse umgebenden Blocks verwendet werden. Deshalb kann eine gewünschte konstruktive Stabilität des Blocks aufrechterhalten werden, während das Gewicht des Blocks verringert wird, oder die konstruktive Stabilität des Blocks kann erhöht werden, ohne dass das Gewicht des Blocks erhöht wird. Des Weiteren wird durch Bereitstellung einer integral geformten metallischen Zylinderlaufbuchse in dem Verbund-Zylinderblock die Verwendung eines anderen Materials, das zur Bewältigung der (des) durch Verbrennung erzeugten Wärme und Drucks für die Brennkammern besser geeignet ist, ermöglicht. Auf diese Weise können die Eigenschaften verschiedener Abschnitte des Motors basierend auf gewünschten Motorbetriebseigenschaften eingestellt werden. Folglich wird das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht des Motors erhöht, ohne dass die Abrieb- und Wärmeübertragungseigenschaften der Brennkammer kompromittiert werden.
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Die Zylinderlaufbuchse kann verschiedene Struktureigenschaften aufweisen, die eine größere Kopplungsstärke zwischen der Zylinderlaufbuchse und dem Block bereitstellen. Zum Beispiel kann die Zylinderlaufbuchse eine Blockbefestigungslippe, die sich um eine Umfangsfläche der Laufbuchse erstreckt, sowie eine Blockbefestigungsaussparung in einer Oberseite der Zylinderlaufbuchse aufweisen. Die Konturen dieser Merkmale stellen ein größeres Ausmaß an Verbundfestigkeit zwischen dem thermogeformten Verbund-Zylinderblock und der Zylinderlaufbuchse während des Formens bereit. Darüber hinaus kann die Oberseite Öffnungen aufweisen, die mit einem Wassermantelhohlraum in fluidischer Verbindung stehen. Die Öffnungen ermöglichen, dass ein Füllmaterial, wie zum Beispiel Wachs, während der Herstellung aus der Form fließt. Auf diese Weise kann der Wassermantelhohlraum während der Herstellung leicht gebildet werden. Darüber hinaus ermöglichen die Öffnungen in der Oberseite auch, dass Dampf während des Motorbetriebs aus dem Zylinderblockwassermantel entweicht.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 50, das ein Einlasssystem 52, einen Motor 54 und ein Auslasssystem 56 enthält. Das Einlasssystem 52 ist zur Zuführung von Einlassluft zu den Zylindern 57 im Motor 54 konfiguriert. Die Zylinder können auch als Brennkammern bezeichnet werden. Der Pfeil 58 bezeichnet die fluidische Verbindung zwischen dem Einlasssystem 52 und dem Motor 54. Insbesondere kann das Einlasssystem 52 zur Zuführung von Einlassluft zu jedem der Zylinder im Motor konfiguriert sein. Das Einlasssystem 52 kann verschiedene Einlasskanäle, einen Einlasskrümmer, eine Drosselklappe usw. enthalten. Des Weiteren kann in einem Beispiel ein Turbolader, der einen, und eine Turbine enthält im Motor 54 enthalten sein.
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Der Motor 54 enthält einen Zylinderkopf 59, der mit einer geformten Zylinderblockanordnung 60 gekoppelt ist, wodurch die mehreren Zylinder 57 gebildet werden. In dem gezeigten Beispiel enthält der Motor drei Zylinder in einer Reihenkonfiguration. Es sind jedoch auch andere Zylinderanordnungen und Zylindermengen in Betracht gezogen worden. Zum Beispiel können die Zylinder in Bänken in einer V-Konfiguration angeordnet sein, in einer Boxerkonfiguration angeordnet sein, usw. Es kann ein Mehrtaktverbrennungszyklus implementiert werden. Zum Beispiel sind Vier- oder Zweitaktverbrennungszyklen in Betracht gezogen worden. Es versteht sich, dass der in 1 gezeigte Motor 54 eine strukturelle Komplexität hat, die in 1 nicht gezeigt ist. Insbesondere kann die geformte Zylinderblockanordnung 60 mehrere Komponenten enthalten, die aus verschiedenen Materialien hergestellt sind. Zum Beispiel kann die geformte Zylinderblockanordnung 60 und deshalb der Motor 54 einen Verbund-Zylinderblock, eine Zylinderlaufbuchse und einen oder mehrere Trennwandeinsätze enthalten. Die geformten Zylinderblockanordnungskomponenten werden hierin unter Bezugnahme auf die 2–6 ausführlicher beschrieben.
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Pfeil 62 zeigt die fluidische Verbindung zwischen dem Motor 54 und dem Auslasssystem 56. Es versteht sich, dass jeder der Zylinder 57 im Motor 54 mit dem Auslasssystem 56 in fluidischer Verbindung stehen kann. Das Auslasssystem 56 kann mehrere Komponenten, wie zum Beispiel einen Auslasskrümmer, Abgasreinigungsvorrichtungen (zum Beispiel Katalysatoren, Filter usw.), Dämpfer usw., enthalten.
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2 zeigt eine erste beispielhafte geformte Zylinderblockanordnung 200. Die geformte Zylinderblockanordnung 200 kann der in 1 gezeigten geformten Zylinderblockanordnung 60 ähneln und deshalb im Motor 54 enthalten sein. Die geformte Zylinderblockanordnung 200 enthält einen Verbund-Zylinderblock 202. Mehrere geeignete Herstellungsverfahren können zur Herstellung des Verbund-Zylinderblocks 202 verwendet werden. Zum Beispiel kann der Verbund-Zylinderblock durch eine Thermoaushärtungstechnik, wie zum Beispiel Spritzgießen, hergestellt werden. Deshalb kann der Verbund-Zylinderblock 202 in einem Beispiel insbesondere als ein thermogehärteter Verbund-Zylinderblock bezeichnet werden. Die Herstellungsverfahren für den Verbund-Zylinderblock 202 werden hierin unter Bezugnahme auf 7 näher beschrieben.
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Zur Herstellung des Verbund-Zylinderblocks geeignete Materialien können ein Polymermaterial, wie zum Beispiel ein thermoaushärtendes Harz, Kohlefaser usw. umfassen. Es versteht sich, dass Kunststoffharz kostengünstiger sein kann als Kohlefaser. Das Verbundmaterial kann thermisch stabil sein, wenn es aus dem Verbrennungsbetrieb erzeugter Wärme ausgesetzt ist. Zum Beispiel kann das Verbundmaterial in einem Beispiel bei Betrieb in einem Temperaturbereich zwischen 120°C und 200°C thermisch stabil sein. Des Weiteren kann das Verbundmaterial auch eine gewünschte Steifigkeit und Festigkeit aufweisen, um im Motor oder durch andere Fahrzeugkomponenten, wie zum Beispiel das Getriebe, erzeugte Beanspruchungen und Spannungen zu bewältigen. Es versteht sich, dass die Herstellung eines Teils des Motors aus einem Verbundmaterial die Verwendung eines Materials mit einem großen Verhältnis Festigkeit zu Gewicht in ausgewählten Bereichen des Motors, in denen günstige Abrieb- und Wärmeeigenschaften nicht erforderlich sein können, ermöglicht. Auf diese Weise können verschiedene Abschnitte des Motors zum Erreichen verschiedener Endnutzungseigenschaften eingestellt werden, um das Verhältnis Festigkeit zu Gewicht des Motors und die Langlebigkeit des Motors zu erhöhen.
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Der Verbund-Zylinderblock 202 enthält eine Oberseite 210, eine Unterseite 212, eine Vorderseite 114, eine Rückseite 216 und zwei laterale Seiten 217. Eine Frontmotorabdeckungsbefestigungsgrenzfläche 218 mit Befestigungsöffnungen 219 ist in der Darstellung in der Vorderseite 214 enthalten. Die Befestigungsgrenzfläche 218 kann mit einer Frontmotorabdeckung gekoppelt sein. Darüber hinaus enthält die Rückseite 216 eine Getriebeglockengrenzfläche 220. Die Getriebeglockengrenzfläche 220 kann durch Befestigungsöffnungen 221, die zur Aufnahme einer Befestigungsvorrichtung konfiguriert sind, mit einer in einem Getriebe enthaltenen Getriebeglocke gekoppelt sein. Das Getriebe kann mit einer mit Kolben im Motor gekoppelten Kurbelwelle gekoppelt sein. Der Verbund-Zylinderblock enthält Zylinderkopfbefestigungsöffnungen 221. Die Zylinderkopfbefestigungsöffnungen 221 sind zur Befestigung an Schrauben oder anderen geeigneten Befestigungsvorrichtungen, die sich von einem Zylinderkopf, wie zum Beispiel dem Zylinderkopf 59, der in 1 gezeigt wird, erstrecken, konfiguriert. In einem Beispiel können Metallstützstrukturen neben der Befestigungsgrenzfläche 218 und/oder der Getriebeglockengrenzfläche 220 positioniert sein. Somit können die Metallstützstrukturen zumindest teilweise durch den Verbund-Zylinderblock 202 eingeschlossen sein. Auf diese Weise kann ausgewählten Bereichen der geformten Verbund-Zylinderblockanordnung zusätzliche Abstützung gewährt werden.
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Unter weiterer Bezugnahme auf 2 enthält die geformte Zylinderblockanordnung 200 ferner eine Zylinderlaufbuchse 222. Die Zylinderlaufbuchse 222 bildet in dem gezeigten Beispiel ein durchgehendes Materialstück. Darüber hinaus definiert die Zylinderlaufbuchse 222 einen Teil der Grenze mehrerer Zylinder 224. Die Zylinderlaufbuchse kann ein Metall (zum Beispiel Pulvermetall), wie zum Beispiel Eisen (zum Beispiel Spriegel), Aluminium usw., umfassen.
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Darüber hinaus enthält die geformte Zylinderblockanordnung 200 ferner mehrere Trennwandeinsätze 226. In 2 wird ein einziger Trennwandeinsatz gezeigt. Die Anordnung enthält in dem gezeigten Beispiel jedoch vier Trennwandeinsätze. Des Weiteren enthält jeder der Trennwandeinsätze 226 einen Lagerdeckel 228. Der Lagerdeckel 228 kann ein Kurbelwellenlager einschließen. Somit ist in dem gezeigten Beispiel die Anzahl von Trennwandeinsätzen in der geformten Zylinderblockanordnung größer als die Anzahl von Zylindern in der Anordnung. Es sind jedoch Zylinderblockanordnungen mit einer anderen Anzahl von Trennwandeinsätzen in Betracht gezogen worden. Zum Beispiel ist in der geformten Zylinderblockanordnung 200 möglicherweise nur ein einziger Trennwandeinsatz enthalten. Die Trennwandeinsätze 226 erstrecken sich (zum Beispiel vertikal) durch den Verbund-Zylinderblock 202. Für den Bezug ist eine vertikale Achse vorgesehen. Falls gewünscht, können jedoch auch andere relative Abmessungen verwendet werden. Für den Bezug sind in 2 auch Längs- und Querachsen vorgesehen. Die Trennwandeinsätze 226 können mit einem Zylinderkopf, wie zum Beispiel dem in 1 gezeigten Zylinderkopf 59, gekoppelt sein. Auf diese Weise koppeln die Trennwandeinsätze durch die Kopfschrauben laufende Verbrennungslasten mit reaktiven Lasten von den Kurbelwellenlagerdeckeln. In 3 werden die Trennwandeinsätze 226 und die Zylinderlaufbuchse 222 näher gezeigt.
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Weiter auf 2 Bezug nehmend, können der Verbund-Zylinderblock 202 und die Zylinderlaufbuchse 222 aus verschiedenen Materialien hergestellt sein. Zum Beispiel kann der Verbund-Zylinderblock 202 aus einem thermoaushärtenden Material, wie zum Beispiel einem Polymermaterial (zum Beispiel einem Kunststoffharz) und/oder Kohlefaser hergestellt sein. Andererseits kann die Zylinderlaufbuchse aus einem Metall (zum Beispiel einem Pulvermetall), wie zum Beispiel Eisen, Aluminium usw., hergestellt sein. Die Bohrungswände der Zylinderlaufbuchse 222 können für Verschleißwiderstand und verbesserte Langlebigkeit auch mit einem Material, wie zum Beispiel einem als PTWA bekannten Eisen-/Eisenoxidplasmaspritzabscheidungsüberzug, überzogen sein. Die Zylinderlaufbuchse 292 aus Aluminium kann auch eine herkömmliche Gusseisenbuchse als Teil ihrer Struktur aufweisen, um höheren Verbrennungsdrücken zu widerstehen. Diese Laufbuchsenkombinationen für verwendete Materialien werden basierend auf der Motoranwendung des Verbrennungsverfahrens, wie zum Beispiel Systeme mit Selbstansaugung oder Ansaugverstärkung, ausgewählt. Darüber hinaus können der Verbund-Zylinderblock 202 und die Trennwandeinsätze 226 aus verschiedenen Materialien hergestellt sein. Zum Beispiel können die Trennwandeinsätze 226 aus einem Metall, wie zum Beispiel Graphitgusseisen, Pulvermetall, Aluminium usw., hergestellt sein. Darüber hinaus können in einem Beispiel die Trennwandeinsätze 226 und die Zylinderlaufbuchse 222 aus verschiedenen Materialien oder in anderen hierin für Motorsystemanwendungen zum Lösen von Beständigkeits- und Langlebigkeitsproblemen angeführten Beispielen aus dem gleichen Material hergestellt sein.
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Der Verbund-Zylinderblock 202 enthält (einen) Zylinderkopfölrückflusskanal- und -hohlräume 240. Die beiden Zylinderkopfölrückflusshohlräume 240 können als Beispiel mit dem vom Zylinderkopf in die Ölwanne in einem getrennten Kanal oder getrennten Hohlräumen, die die Zylinderlaufbuchse 222 umgeben, jedoch durch den unter Bezugnahme auf 2 näher besprochenen Zylinderblock 202 bildendes Verbundmaterial getrennt sind, zurückfließenden Öl in fluidischer Verbindung stehen.
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3 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht der in 2 gezeigten geformten Zylinderblockanordnung 200. Es werden jeweils die Zylinderlaufbuchse 222, der Verbund-Zylinderblock 202 und die Trennwandeinsätze 226 gezeigt. Es versteht sich, dass sowohl die Zylinderlaufbuchse 222 als auch die Trennwandeinsätze 226 nach dem Zusammenfügen durch den Verbund-Zylinderblock 202 zumindest teilweise umschlossen sind. Des Weiteren können sich die Trennwandeinsätze 226 vertikal durch den Verbund-Zylinderblock 202 den ganzen Weg oder teilweise bis zur Oberseite 302 erstrecken.
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Die Zylinderlaufbuchse 222 enthält eine Blockbefestigungslippe 300. Die Blockbefestigungslippe 300 erstreckt sich um eine Umfangsfläche 301 der Zylinderlaufbuchse 222 herum. Die Blockbefestigungslippe 300 steht in Flächenkontakt mit einem Teil des Verbund-Zylinderblocks 202. Deshalb kann der Verbund-Zylinderblock direkt mit der Zylinderlaufbuchse 222 geformt sein. Die Blockbefestigungslippe 300 ermöglicht die Herstellung einer stärkeren Verbindung zwischen der Zylinderlaufbuchse und dem Verbund-Zylinderblock. In einem Beispiel kann sich die Blockbefestigungslippe 300 ununterbrochen und durchgehend um die Zylinderlaufbuchse 242 erstrecken. In anderen Beispielen kann die Blockbefestigungslippe jedoch segmentiert sein. In einem Beispiel kann die Blockbefestigungslippe 300 eine Grenze (zum Beispiel Untergrenze) des Wassermantelhohlraums definieren. Auf diese Weise kann der Wassermantel von Öl in einem unter dem Block positionierten Kurbelgehäuse getrennt sein.
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Die Zylinderlaufbuchse 222 enthält weiterhin eine Oberseite 302. In dem gezeigten Beispiel ist die Außenfläche der Oberseite 302 planar. Es sind jedoch auch andere Oberseitenkonturen in Betracht gezogen worden. Des Weiteren kann die Oberseite 302 mit einem Zylinderkopf, wie zum Beispiel dem in 1 gezeigten Zylinderkopf 59, in Flächenkontakt stehen. Die Oberseite 302 enthält mehrere Öffnungen 304. Die Öffnungen 304 können mit den die Zylinder umgebenden Wassermantelhohlräumen 306 in fluidischer Verbindung stehen. Es versteht sich, dass die Wassermantelhohlräume 306 mit einem Motorkühlsystem in fluidischer Verbindung stehen können, das zum Leiten von Kühlmittel durch Hohlräume und Kanäle im Zylinderblock konfiguriert ist.
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Die Öffnungen 304 ermöglichen, dass ein die Grenze des Wassermantelhohlraums 306 definierendes Füllmaterial (zum Beispiel Wachs, Salz) während der Herstellung aus dem Hohlraum fließt. Auf diese Weise kann das Füllmaterial zur Erzeugung des Wassermantelhohlraums 306 während des Formens um die Zylinderlaufbuchse herum platziert werden. Deshalb können über die Geometrie des Füllmaterials (zum Beispiel Wachsauskleidung, Salzkern) genaue Wasserfließeigenschaften bereitgestellt werden. Infolgedessen können die Wärmeübertragungseigenschaften im Zylinderblock verbessert werden. Es versteht sich, dass das Füllmaterial während des Formens des Verbund-Zylinderblocks 202 um die Zylinderlaufbuchse 222 herum platziert werden kann. Das Herstellungsverfahren der geformten Zylinderblockanordnung wird unter Bezugnahme auf 7 hierin näher beschrieben.
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Die Zylinderlaufbuchse 222 ist in dem gezeigten Beispiel aus einem einzigen durchgehenden Materialstück hergestellt. Es sind jedoch auch andere Zylinderlaufbuchsenkonfigurationen in Betracht gezogen worden. Zum Beispiel kann in anderen Beispielen eine Zylinderlaufbuchse mit zwei oder mehr Abschnitten, die voneinander beabstandet sind, verwendet werden.
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Ferner weist die Zylinderlaufbuchse 222 Blockbefestigungsaussparungen 308 auf, die in der Oberseite 302 enthalten sind. Nach der Montage der Zylinderblockanordnung 200 befinden sich die Blockbefestigungsaussparungen 308 in Flächenkontakt mit einer Befestigungsverlängerung 310 im Verbund-Zylinderblock 202. Diese Befestigung erhöht auch die Festigkeit der Verbindung zwischen der Zylinderlaufbuchse 222 und dem Verbund-Zylinderblock 202. Die Blockbefestigungsaussparungen 308 sind in dem gezeigten Beispiel über der Blockbefestigungslippe 300 positioniert. Deshalb ist die Blockbefestigungslippe unter den Aussparungen positioniert. Es sind jedoch auch andere Anordnungen der Lippe und Aussparungen in Betracht gezogen worden.
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Der Verbund-Zylinderblock 202 weist Kopfbefestigungsöffnungen 312 auf, die zur Aufnahme von Befestigungsvorrichtungen von einem Zylinderkopf, wie zum Beispiel dem Zylinderkopf 59, der in 1 gezeigt wird, konfiguriert sind. Nach der Montage der Zylinderblockanordnung sind die Kopfbefestigungsöffnungen 312 mit Vertiefungen 314 in der Zylinderlaufbuchse 222 zusammengefügt. Die Befestigungsöffnungen 312 sind mit den Trennwandeinsätzen 226 gekoppelt. In 4 wird eine detailliertere Ansicht der Trennwandeinsätze gezeigt.
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4 zeigt eine detaillierte Ansicht der Zylinderlaufbuchse 222 und der in 2 gezeigten Trennwandeinsätze 226. Die Zylinderlaufbuchse 222 definiert einen Teil der Grenzen der Zylinder 224. Es versteht sich, dass ein Teil eines Zylinderkopfs den anderen Teil der Grenzen der Zylinder 224 definieren kann. Jeder der Trennwandeinsätze 226 enthält zwei Stützen 400, die sich durch den in den 2 und 3 gezeigten Verbund-Zylinderblock 202 erstrecken (zum Beispiel vertikal erstrecken). Insbesondere erstrecken sich die Stützen über einem Boden 401 der Zylinder 224.
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Jede der Stützen 400 enthält eine Öffnung 402, die mit einer sich von einem Zylinderkopf, wie zum Beispiel dem in 1 gezeigten Zylinderkopf 59, erstreckenden Befestigungsvorrichtung gekoppelt (zum Beispiel direkt gekoppelt) sein kann. Durch das Koppeln der Trennwandeinsätze 226 mit dem Zylinderkopf wird eine gleichmäßigere Verteilung der durch die Kurbelwelle erzeugten Kräfte ermöglicht, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Brüchen, Biegungen usw. der Motorkomponenten reduziert wird. Darüber hinaus sind Abschnitte der Stützen 400 auf beiden lateralen Seiten der Zylinderlaufbuchse 222 positioniert. Auf diese Weise können sich die Trennwandeinsätze durch den Verbund-Zylinderblock an einem Teil der Zylinderlaufbuchse vorbei erstrecken. Jede der Stützen 400 ist von der Außenwand der Wassermantelhohlräume 306 beabstandet.
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Wie zuvor besprochen, enthält jeder der Trennwandeinsätze 226 einen Lagerdeckel 228. Die Lagerdeckel 228 sind dazu konfiguriert, ein Kurbelwellenlager zu umschließen. Die Kurbelwellenlager ermöglichen eine gestützte Drehung einer Kurbelwelle. Die Lagerdeckel 228 können gespalten sein, um eine Installation der Kurbelwellenlager und der Kurbelwelle zu erleichtern. Öffnungen 404 im Boden der Lagerdeckel 228 sind zur Aufnahme von Befestigungsvorrichtungen konfiguriert. Zum Beispiel können die Lagerdeckel 228 gespalten sein, um die Kurbelwelleninstallation zu ermöglichen. Deshalb können sich Befestigungsvorrichtungen durch die Öffnungen 404 erstrecken, um den gespaltenen Teil des Lagerdeckels am Trennwandeinsatz zu befestigen und so eine Befestigung der Kurbelwelle und der Kurbelwellenlager zu ermöglichen.
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Es werden in 4 wieder Vertiefungen 314 in der Zylinderlaufbuchse 222 gezeigt. Die Oberseite 302, die die Öffnungen 304 enthält, wird auch in 4 gezeigt. Es können sich auch Wassermantelhohlräume 306 um die Zylinderlaufbuchse 222 herum erstrecken. Es versteht sich, dass ein Teil der Grenze der Wassermantelhohlräume 306 durch eine Innenfläche des in den 2 und 3 gezeigten Verbund-Zylinderblocks 202 definiert werden kann.
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Die 5 und 6 zeigen (eine) zweite beispielhafte Zylinderlaufbuchse 500 und Trennwandeinsätze 502. Es versteht sich, dass die in 5 und 6 gezeigte(n) Zylinderlaufbuchse 500 und Trennwandeinsätze 502 in der einen Verbund-Zylinderblock enthaltenden geformten Zylinderblockanordnung, wie zum Beispiel der in 1 gezeigten geformten Zylinderblockanordnung 60, enthalten sein können. Des Weiteren versteht sich, dass ein Verbund-Zylinderblock die in den 5 und 6 gezeigte(n) Zylinderlaufbuchse und Trennwandeinsätze zumindest teilweise umschließen kann. Mit anderen Worten, die Zylinderlaufbuchse 500 und die Trennwandeinsätze 502 können integral in einem Verbund-Zylinderblock geformt sein.
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Insbesondere zeigt 5 eine Zusammenbaudarstellung der Zylinderlaufbuchse 500 und der Trennwandeinsätze 502. Die Zylinderlaufbuchse 500 enthält mehrere Befestigungssäulen 504. Die Befestigungssäulen erstrecken sich (zum Beispiel vertikal) von einer Oberseite 508 entlang der Zylinderlaufbuchse zu der Blockbefestigungslippe 506 hinunter. Für den Bezug ist eine vertikale Achse vorgesehen. Es versteht sich, dass die Blockbefestigungslippe 506 mit einem Teil eines Verbund-Zylinderblocks, wie zum Beispiel des in 2 gezeigten Verbund-Zylinderblocks, in Flächenkontakt stehen kann.
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Die Befestigungssäulen 504 sind zur Befestigung an einem Zylinderkopf, wie zum Beispiel dem in 1 gezeigten Zylinderkopf 59, konfiguriert. In anderen Beispielen können ein oder mehrere Befestigungssäulen Befestigungsöffnungen aufweisen, die zur Aufnahme einer sich von einem Zylinderkopf, wie zum Beispiel dem in 1 gezeigten Zylinderkopf 59, erstreckenden Befestigungsvorrichtung (zum Beispiel Schrauben, Stiften usw.) konfiguriert sind. Die Trennwandeinsätze 502, die in 5 gezeigt werden, weisen eine ähnliche Geometrie wie die in den 2–4 gezeigten Trennwandeinsätze auf. Somit weisen die Trennwandeinsätze 502 Lagerdeckel 520 und Stützen 522 auf. Die Trennwandeinsätze 502 weisen auch Öffnungen oben an den Stützen auf, die in dem gezeigten Beispiel in der Ansicht nicht zu sehen sind. Wie oben unter Bezugnahme auf 4 besprochen, sind die Öffnungen zur Befestigung an sich von einem Zylinderkopf erstreckenden Befestigungsvorrichtungen (zum Beispiel Schrauben, Stiften usw.) konfiguriert.
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Die in 5 gezeigte Zylinderlaufbuchse 500 definiert auch einen Teil der Grenze mehrerer Zylinder 507. Die Zylinderlaufbuchse 500 weist auch die Oberseite 508 mit den Öffnungen 510 auf. Die Oberseite 508 weist ferner Blockbefestigungsaussparungen 512 auf. Die Blockbefestigungsaussparungen können mit einem Teil eines Verbund-Zylinderblocks, wie zum Beispiel dem in 2 gezeigten Verbund-Zylinderblock, in Flächenkontakt stehen. Die Oberseite 508 kann sich über einen Teil eines einen oder mehrere der Zylinder 507 zumindest teilweise umgebenden Wassermantelhohlraums erstrecken.
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6 zeigt die in 5 dargestellte Zylinderlaufbuchse 500. Die Befestigungssäulen 504 sind wieder dargestellt. Wie zuvor besprochen, erstrecken sich die Befestigungssäulen 504 von der Oberseite 508 zu einer Blockbefestigungslippe 506. Wie oben besprochen, weist die Oberseite 508 die Öffnungen 510 und die Blockbefestigungsaussparungen 512 auf. Die Zylinder 507 werden auch in 6 gezeigt. In einem Beispiel kann ein Wassermantelhohlraum 620 die Zylinderlaufbuchse und insbesondere die Befestigungssäulen 504 umgeben.
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Die in 6 gezeigte Zylinderlaufbuchse 500 kann Außenflächen mit verschiedenen Rauigkeitsgraden aufweisen. Eine Fläche mit einer größeren Rauigkeit kann die Kopplungsstärke zwischen dem Verbund-Zylinderblock und der Zylinderlaufbuchse erhöhen. Zum Beispiel kann eine Außenfläche 600 der Zylinderlaufbuchse 500 unter der Blockbefestigungslippe 506 eine größere Rauigkeit als eine Fläche 602 der Zylinderlaufbuchse über der Blockbefestigungslippe 506 aufweisen. Es versteht sich, dass die Fläche 602 eine Grenze des Wassermantelhohlraums 620 definieren kann. Auf diese Weise können ausgewählte Flächen an der Zylinderlaufbuchse verschiedene Rauigkeitsgrade aufweisen, um ein gewünschtes Ausmaß an Kopplungsstärke in verschiedenen Bereichen der Zylinderlaufbuchse bereitzustellen.
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7 zeigt ein Verfahren 700 zur Herstellung eines Motors. Das Verfahren kann zur Herstellung des oben unter Bezugnahme auf die 1–6 besprochenen Motors verwendet werden oder es kann zur Herstellung eines anderen geeigneten Motors verwendet werden.
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Bei 702 umfasst das Verfahren Gießen einer Zylinderlaufbuchse unter Definition eines Teils einer Grenze einer oder mehrerer Brennkammern. Als Nächstes umfasst das Verfahren bei 704 Gießen eines Trennwandeinsatzes, der einen Kurbelwellenlagerdeckel enthält. Bei 706 umfasst das Verfahren Herstellen eines Wachskerns um die Zylinderlaufbuchse herum vor Formen des thermogehärteten Verbund-Zylinderblocks zur Bildung eines Wassermantelhohlraums um die Zylinderlaufbuchse herum. Als Nächstes umfasst das Verfahren bei 708 Formen eines thermogehärteten Verbund-Zylinderblocks um mindestens einen Teil der Zylinderlaufbuchse und den Trennwandeinsatz herum, wobei der wärmegehärtete Verbund-Zylinderblock eine Frontmotorabdeckungsbefestigungsgrenzfläche und eine Getriebebefestigungsgrenzfläche aufweist. Es versteht sich, dass der die Grenze des Wassermantelhohlraums definierende Wachskern während des Formens aus Öffnungen in der Zylinderlaufbuchse fließen kann. Auf diese Weise lässt sich das Füllmaterial leicht entfernen.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuerungs- und Schätzungsroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin offenbarten Steuerverfahren und Routinen können als ausführbare Anweisungen in nicht-flüchtigem Speicher gespeichert werden. Die hierin beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere von einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie beispielsweise ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Somit können verschiedene dargestellte Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel ausgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern lediglich zur Vereinfachung der Darstellung und Beschreibung vorgesehen. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen können je nach der bestimmten Strategie, die verwendet wird, wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in nicht-flüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Motorsteuersystem zu programmierenden Code grafisch darstellen.
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Es versteht sich von selbst, dass die hierin beschriebenen Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinne auszulegen sind, da zahlreiche Varianten möglich sind. Die obige Technologie kann zum Beispiel auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart werden.
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Die folgenden Ansprüche weisen speziell auf bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen hin, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche beziehen sich möglicherweise auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder das Äquivalent davon. Derartige Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie den Einschluss eines oder mehrerer derartiger Elemente umfassen, wobei sie zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften werden möglicherweise durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht. Solche Ansprüche werden, ob ihr Schutzbereich weiter, enger, gleich oder anders in Bezug auf die ursprünglichen Ansprüche ist, auch als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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