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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Begrenzung und Verringerung einer mechanischen Belastung einer Dichtung einer selbstzündenden Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Die
DE 26 54 787 A1 betrifft eine Einrichtung zum Vorspannen der Schraubenbolzen von großen Bremskraftmaschinen mit einer hydraulischen Spannvorrichtung, die ein äußeres Zylindergehäuse mit einer Auflagefläche zur Abstützung gegenüber einer, die anzuziehende Mutter umgebenden festen Fläche der Bremskraftmaschine, eine im Zylindergehäuse geführten, mit einem Innengewinde zur Verbindung mit dem zu spannenden Schraubbolzen versehenen Ringkolben und einen von dem Zylindergehäuse und dem Ringkolben begrenzten, über eine Zuleitung mit der Druckquelle verbindbaren, mittels Dichtringen abgedichteten Druckraum aufweist, wobei mindestens zwei hydraulische Spannvorrichtungen, deren Zylindergehäuse und Ringkolben mit Ausnahme unterschiedlicher Innengewinde gleiche Außenabmessungen aufweisen sowie ein Verbindungsstück mit zwei in je ein Innengewinde einschraubbaren Gewindezapfen zur Verbindung der Ringkolben zweier hydraulischer Spannvorrichtungen.
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Die
DE 18 90 019 U befasst sich mit einer Anordnung zur Befestigung von Zylinderköpfen an Brennkraftkolbenmaschinen mittels Zugankern in der Weise, dass die Arbeitszylinder zwischen den Zylinderköpfen und den Maschinengestell eingespannt sind, wobei in Reihe mit den Zylinderköpfen und den Zylindern eingespannte Tellerfedern vorgesehen sind, die so bemessen sind, dass nach dem Zusammenbau der Maschine der dann noch zur Verfügung stehende Tellerfederweg gleich oder größer ist als die Dehnung der eingesparten Maschinenteile während des Betriebes.
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Die
FR 2 581 430 A1 bezieht sich auf das Gebiet der Muttern- und Schraubenbearbeitung. Das Verfahren zum Lösen von auf Zug beanspruchten Muttern und Schrauben ist im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Mutter und der Auflagefläche durch Einleiten eines inkompressiblen Fluids mit geringem Druck ein Zwischenstück mit variabler Höhe gebildet wird, dass das Fluid während der Dehnungskraft im Zwischenstück eingeschlossen wird, dass anschließend das Fluid freigegeben wird, wodurch die Höhe des Zwischenstücks abnimmt, die durch die Dehnung auf den Ankerstab ausgeübte Zugkraft aufgehoben wird und die Mutter freigegeben wird. Dies dient bevorzugt zur Anwendung insbesondere zum Lösen von Ankerstäben in Rüttelbetonschalungen.
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Die
US 4 084 649 A bezieht sich auf eine Anordnung von Bolzenanordnungen zum Verbinden eines Elements mit einem anderen Element, wobei die Bolzenanordnung mehrere Bolzen- und Hydraulikmutterneinheiten umfasst, die jeweils aus einer Außenmutter und einer Innenmutter, die mit einem Außengewinde für den Eingriff mit der Außenmutter und einem Innengewinde für den Eingriff mit den Gewinden auf dem Bolzen versehen ist, und aus einer Hydraulikkomponente bestehen, die einen Ringzylinder und einen Ringkolben umfasst, wobei das hydraulische Bauteil dazu bestimmt ist, um den Bolzen herum zwischen den Muttern und einem der Elemente angeordnet zu werden, möglicherweise mit einem Zwischenglied, das zwischen dem Element und dem hydraulischen Bauteil angeordnet ist, und wobei mittels dieser hydraulischen Einheit der Bolzen über eine der Muttern gestreckt werden kann, um die Montage der anderen der Muttern in Anlage gegen das hydraulische Bauteil zu ermöglichen, das dann als eine Art Unterlegscheibe zwischen der Mutter und dem Element dient. Die hydraulischen Komponenten benachbarter Hydraulikmuttern sind im Wesentlichen mechanisch unabhängig voneinander angeordnet, so dass jeder Bolzen an einem der Elemente, die miteinander verbunden werden sollen, oder an einem zwischen diesem Element und der hydraulischen Komponente angebrachten Abstandselement anliegen kann. Darüber hinaus sind dieses Element und der Zylinder jeder Hydraulikeinheit mit Verbindungskanälen versehen, die bei dieser Anordnung der Hydraulikkomponente an aneinander angrenzenden Flächen münden, so dass die Kanäle durch diese Anordnung miteinander verbunden sind.
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Eine Brennkraftmaschine wird beispielsweise als Kraftfahrzeugantrieb eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Brennkraftmaschine Dieselmotoren, aber auch selbstzündende Hybrid-Brennkraftmaschinen, die ein Hybrid-Brennverfahren mit Selbstzündung nutzen, sowie Hybrid-Antriebe, die neben der selbstzündenden Brennkraftmaschine eine mit der Brennkraftmaschine antriebsverbindbare Elektromaschine umfassen, welche Leistung von der Brennkraftmaschine aufnimmt oder als zuschaltbarer Hilfsantrieb zusätzlich Leistung abgibt.
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Brennkraftmaschinen verfügen über mindestens einen Zylinderkopf, der zur Ausbildung des mindestens einen Zylinders, d. h. des mindestens einen Brennraums, mit einem Zylinderblock verbunden wird, wobei zum Verbinden im Zylinderkopf und im Zylinderblock Bohrungen vorgesehen sind. Im Rahmen der Montage werden der Zylinderblock und der Zylinderkopf durch Aufeinanderlegen ihrer Montageseiten in der Weise zueinander angeordnet, dass die Bohrungen miteinander fluchten. Mittels Verbindungselementen, beispielsweise Schrauben oder Gewindestangen, die in die Bohrungen des Zylinderkopfes und des Zylinderblocks eingeführt und verschraubt werden, wird dann eine kraftschlüssige Verbindung ausgebildet.
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Der Zylinderblock weist zur Aufnahme der Kolben bzw. der Zylinderrohre eine entsprechende Anzahl an Zylinderbohrungen auf. Die Kolben werden axial beweglich in den Zylinderrohren geführt und bilden zusammen mit den Zylinderrohren und dem Zylinderkopf die Brennräume der Brennkraftmaschine aus. Folglich wird ein Brennraum jeweils von einem Kolben, einem Zylinderrohr und dem Zylinderkopf mitbegrenzt und mitgestaltet. Zur Abdichtung der Brennräume wird in der Regel zwischen dem Zylinderblock und dem Zylinderkopf eine Dichtung angeordnet.
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Der Zylinderkopf dient üblicherweise zur Aufnahme der Ventiltriebe. Um den Ladungswechsel zu steuern, benötigt eine Brennkraftmaschine Steuerorgane und Betätigungseinrichtungen zur Betätigung der Steuerorgane. Im Rahmen des Ladungswechsels erfolgt das Ausschieben der Verbrennungsgase über die Auslassöffnungen und das Füllen des Brennraums über die Einlassöffnungen der Zylinder. Zur Steuerung des Ladungswechsels werden bei Viertaktmotoren nahezu ausschließlich Hubventile als Steuerorgane verwendet, die während des Betriebs der Brennkraftmaschine eine oszillierende Hubbewegung ausführen und auf diese Weise die Einlassöffnungen und Auslassöffnungen freigeben und verschließen. Der für die Bewegung eines Ventils erforderliche Ventilbetätigungsmechanismus einschließlich des Ventils selbst wird als Ventiltrieb bezeichnet. Eine Ventilbetätigungseinrichtung umfasst dabei regelmäßig eine Nockenwelle, wobei obenliegende Nockenwellen, d. h. Nockenwellen, die oberhalb der Trennebene zwischen Kopf und Block liegen, am Zylinderkopf gelagert sind.
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Die Ansaugleitungen, die zu den Einlassöffnungen führen, und die Abgasleitungen, die sich an die Auslassöffnungen anschließen, sind nach dem Stand der Technik zumindest teilweise im Zylinderkopf integriert. Die Abgasleitungen der Auslassöffnungen werden regelmäßig zusammengeführt, häufig zu einer einzelnen Gesamtabgasleitung und vorzugsweise unter Ausbildung eines integrierten Abgaskrümmers innerhalb des Zylinderkopfes.
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Stromabwärts des Krümmers werden die Abgase nämlich gegebenenfalls der Turbine eines Abgasturboladers und/oder einem oder mehreren Abgasnachbehandlungssystemen zugeführt.
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Bei mittels Abgasturboaufladung aufgeladenen Brennkraftmaschinen wird angestrebt, die Turbine möglichst nahe am Auslass der Brennkraftmaschine anzuordnen, um auf diese Weise die Abgasenthalpie der heißen Abgase, die maßgeblich vom Abgasdruck und der Abgastemperatur bestimmt wird, optimal nutzen zu können und ein schnelles Ansprechverhalten des Turboladers zu gewährleisten.
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Zum anderen soll auch der Weg der heißen Abgase zu den verschiedenen Abgasnachbehandlungssystemen möglichst kurz sein, damit den Abgasen wenig Zeit zur Abkühlung eingeräumt wird und die Abgasnachbehandlungssysteme möglichst schnell ihre Betriebstemperatur bzw. Anspringtemperatur erreichen, insbesondere nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine.
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Um die zuvor genannten Ziele zu erreichen, werden die Abgasleitungen der Zylinder vorzugsweise unter Ausbildung mindestens eines integrierten Abgaskrümmers innerhalb des Zylinderkopfes zusammengeführt, d. h. der Abgaskrümmer vollständig in den Zylinderkopf integriert. Ein derartiger Zylinderkopf zeichnet sich auch durch eine sehr kompakte Bauweise aus, die ein dichtes Packaging der gesamten Antriebseinheit gestattet. Zudem kann an einer gegebenenfalls im Zylinderkopf vorgesehenen Flüssigkeitskühlung partizipiert werden, in der Art, dass der Krümmer nicht aus thermisch hochbelastbarem und damit kostenintensiven Werkstoffen gefertigt werden muss.
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Die Verwendung eines Zylinderkopfes mit integriertem Krümmer führt auch zu einer geringeren Anzahl an Bauteilen und folglich zu einer Verringerung der Kosten, insbesondere der Montage- und Bereitstellungskosten.
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Der Zylinderkopf einer modernen Brennkraftmaschine ist in der Regel thermisch höher belastet und stellt daher auch erhöhte Anforderungen an die Kühlung, insbesondere wenn der Zylinderkopf mit einem integrierten Abgaskrümmer ausgestattet ist und/oder die Brennkraftmaschine eine aufgeladene Brennkraftmaschine ist.
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Verfügt die Brennkraftmaschine über eine Flüssigkeitskühlung, werden im Zylinderkopf in der Regel mehrere Kühlmittelkanäle bzw. mindestens ein Kühlmittelmantel ausgebildet, die bzw. der das Kühlmittel durch den Zylinderkopf hindurchführen bzw. hindurchführt, was eine komplexere Zylinderkopfstruktur bedingt.
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Die vorstehenden Ausführungen machen deutlich, dass der Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine ein thermisch und mechanisch hoch belastetes Bauteil ist. Zu berücksichtigen ist in diesem Zusammenhang, dass ein zunehmender Anteil der Brennkraftmaschinen - mittels Abgasturboauflader oder mechanischem Lader - aufgeladen wird. Aufgrund des immer dichteren Packaging im Motorraum und der zunehmenden Integration von Bauteilen und Komponenten in den Zylinderkopf, beispielsweise der Integration des Abgaskrümmers, steigt insbesondere die thermische Belastung der Brennkraftmaschine bzw. des Zylinderkopfes, so dass erhöhte Anforderungen an die Kühlung zu stellen.
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Bei direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen kann darüber hinaus die Einspritzeinrichtung im Zylinderkopf angeordnet werden.
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Zur Ausbildung einer zufriedenstellenden, d. h. die Brennräume abdichtenden Verbindung von Zylinderkopf und Zylinderblock sind ausreichend viele und ausreichend große Bohrungen vorzusehen, was die konstruktive Auslegung insbesondere des Zylinderkopfes beeinflusst und erschwert.
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Die Spannkräfte, welche zur Ausbildung einer kraftschlüssigen gasdichten Verbindung mittels der Verbindungselemente in die Struktur einzuleiten sind, belasten den Zylinderkopf, insbesondere aber auch die Dichtung zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock, erheblich.
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Andererseits müssen die Spannkräfte ausreichend groß sein, um unter allen Umständen, d. h. unter sämtlichen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine eine gasdichte leckagefreie Abdichtung sicherzustellen.
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Die zwischen dem Zylinderblock und dem Zylinderkopf angeordnete Dichtung muss nicht nur bei einer kalten Brennkraftmaschine in befriedigender Weise abdichten, sondern auch bei einer aufgeheizten Brennkraftmaschine, bei der sich die einzelnen Motorkomponenten mehr oder weniger stark erwärmt und ausgedehnt haben. Regelmäßig dehnen sich der Zylinderblock und der mindestens eine Zylinderkopf infolge Wärmeeintrags thermisch stärker aus als die Verbindungselemente, wodurch sich die Spannkräfte in den Verbindungen während des Warmlaufens vergrößern bzw. sich mit zunehmender Betriebstemperatur weiter erhöhen.
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Zu berücksichtigen sind auch die unterschiedlichen Lastzustände der Brennkraftmaschine. Höhere Lasten bzw. höhere Zylinderdrücke und Spitzendrücke während der Verbrennung erfordern höhere Spannkräfte zur Gewährleistung einer gasdichten Verbindung von Zylinderkopf und Zylinderblock.
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In diesem Zusammenhang ist es von besonderer Relevanz, ob die Brennkraftmaschine eine aufgeladene Brennkraftmaschine ist. Bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen wird die für den Verbrennungsprozess benötigte Luft verdichtet, wodurch jedem Zylinder pro Arbeitsspiel eine größere Luftmasse zugeführt werden kann. Dadurch können die Kraftstoffmasse und damit der Mitteldruck gesteigert werden. Die Zylinderdrücke im Allgemeinen und die Spitzendrücke während der Verbrennung im Besonderen sind deutlich höher als bei einem vergleichbaren Saugmotor.
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Erstrebenswert sind daher Maßnahmen, mit denen sich die mechanische Belastung der zwischen dem Zylinderblock und dem Zylinderkopf angeordneten Dichtung sinnvoll begrenzen bzw. verringern lässt.
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Vor dem Hintergrund des Gesagten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Begrenzung und Verringerung der mechanischen Belastung der Dichtung einer selbstzündenden Brennkraftmaschine aufzuzeigen.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei eine selbstzündende Brennkraftmaschine mindestens einen Zylinderkopf hat, der mindestens einen Zylinder aufweist und an einer Montageseite mit einem Zylinderblock unter Ausbildung von Spannkräften verbunden ist, wobei
- - zwischen dem Zylinderblock und dem mindestens einen Zylinderkopf eine Dichtung vorgesehen und eingespannt ist, und
- - in dem Zylinderblock und dem mindestens einen Zylinderkopf Bohrungen vorgesehen sind, wobei der mindestens eine Zylinderkopf und der Zylinderblock mittels Verbindungselementen miteinander verbunden sind, die mindestens ein Gewinde aufweisen und in die Bohrungen des mindestens einen Zylinderkopfes und des Zylinderblocks eingeführt und unter Ausbildung von Spannkräften verschraubt sind, und
- - mindestens ein Verbindungselement mit einem aktiv steuerbaren Spannelement ausgestattet ist, welches sich einerseits am Verbindungselement und andererseits an der Kombination aus Zylinderblock und Zylinderkopf abstützt und eine Variation der Spannkraft ermöglicht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spannkraft durch Betätigen des Spannelements bei zunehmender Last der Brennkraftmaschine erhöht wird.
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Die Spannkraft, welche mittels eines Verbindungselements in die Verbindung aus Zylinderkopf und Zylinderblock eingebracht wird, lässt sich variieren. Hierzu wird das aktiv steuerbare Spannelement verwendet. Dieses Spannelement stützt sich am Verbindungselement einerseits und am Zylinderkopf bzw. am Zylinderblock andererseits ab und kann das zugehörige Verbindungselement dehnen bzw. auf Zug beanspruchen und damit die Spannkraft in der Verbindung erhöhen. Durch entsprechende Betätigung des Spannelements lässt sich in umgekehrter Weise die Dehnung und damit die in das Verbindungselement eingeleitete Zugkraft reduzieren, wodurch die Spannkraft verringert wird.
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Die Spannkraft lässt sich somit bedarfsgerecht einstellen, d. h. steuern, bzw. in vorteilhafter Weise beeinflussen. Insbesondere lässt sich die Spannkraft an unterschiedliche Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine anpassen, so dass jederzeit eine gasdichte leckagefreie Abdichtung des mindestens einen Brennraums sichergestellt wird und gleichzeitig die mechanische Belastung der zwischen dem Zylinderblock und dem Zylinderkopf angeordneten Dichtung sinnvoll begrenzt bzw. verringert wird.
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Unterschiedlichen Lastzuständen der Brennkraftmaschine kann durch eine unterschiedlich große Spannkraft Rechnung getragen werden. Gleiches gilt für unterschiedliche Zylinderdrücke bzw. unterschiedliche Spitzendrücke während der Verbrennung. Letzteres ist besonders relevant für aufgeladene Brennkraftmaschinen, bei denen grundsätzlich ein höherer Mitteldruck vorliegt bzw. realisiert wird.
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Die Spannkraft im Verbindungselement bzw. in der Verbindung wird durch Betätigen des Spannelements mit zunehmender Last erhöht und kann mit abnehmender Last verringert werden.
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Auch unterschiedliche Motortemperaturen können Berücksichtigung finden. Die Spannkraft kann durch Betätigen des Spannelements beispielsweise mit zunehmender Motortemperatur verringert und mit abnehmender Motortemperatur erhöht werden. Damit kann dem Effekt Rechnung getragen werden, gemäß dem sich der Zylinderblock bzw. Zylinderkopf bei Erwärmung thermisch stärker ausdehnt als ein Verbindungselement und sich die Spannkraft infolgedessen mit fortschreitendem Aufheizvorgang vergrößert, d. h. erhöht.
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Das Vorsehen mindestens eines aktiv steuerbaren Spannelements schafft die Möglichkeit, die zwischen dem Zylinderblock und dem Zylinderkopf angeordnete Dichtung mechanisch nur so stark und in dem Maße zu beanspruchen, wie dies erforderlich ist, um eine gasdichte leckagefreie Abdichtung des mindestens einen Brennraums zu gewährleisten.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen das aktiv steuerbare Spannelement ein hydraulisches Spannelement ist. Hydraulisch lässt sich die Spannkraft in einfacher Weise durch Variation des Hydraulikdrucks beeinflussen, insbesondere erhöhen, bzw. variieren und damit die Flächenpressung im Bereich der Zylinderkopfdichtung zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock.
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Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen, bei denen das hydraulische Spannelement als Hydraulikflüssigkeit Öl verwendet. Öl ist bei Brennkraftmaschinen regelmäßig eine von mehreren verwendeten Betriebsflüssigkeiten und damit bereits vorhanden.
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Bei Brennkraftmaschinen mit einem Ölkreislauf sind in diesem Zusammenhang daher auch Ausführungsformen vorteilhaft, bei denen das hydraulische Spannelement mit dem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine zumindest verbindbar ist. Dann kann der Ölkreislauf der Brennkraftmaschine der Versorgung des hydraulischen Spannelements mit dem Öl dienen und eine im Kreislauf angeordnete Pumpe zur Bereitstellung des erforderlichen Öldrucks verwendet werden. Die vorgesehene Pumpe muss für einen ausreichend hohen Öldruck im Ölkreislauf bzw. im Spannelement sorgen können.
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Zur Versorgung verschiedener Verbraucher mit Öl ist eine Brennkraftmaschine mit einer Ölpumpe ausgestattet. Die Pumpe versorgt via Versorgungsleitung unter Ausbildung eines Ölkreislaufs regelmäßig eine Hauptölgalerie, von der Kanäle zu den Lagern einer Kurbelwelle führen, mit Motoröl. Häufig bildet der Zylinderblock die obere Kurbelgehäusehälfte, die durch die als Ölwanne dienende untere Kurbelgehäusehälfte ergänzt wird.
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Ist das aktiv steuerbare Spannelement ein hydraulisches Spannelement, sind Ausführungsformen vorteilhaft, bei denen das hydraulische Spannelement eine im Volumen veränderbare Druckkammer aufweist. Vorzugsweise lässt sich die Druckkammer in Richtung der Längsachse des Verbindungselementes vergrößern bzw. verkleinern, d. h. verlängern bzw. verkürzen.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen das aktiv steuerbare Spannelement hülsenförmig ausgebildet ist. Dann kann das Verbindungselement, beispielsweise eine Schraube oder eine Gewindestange, durch das hülsenförmige Spannelement hindurchgeführt bzw. hindurch gesteckt werden, wobei sich das Spannelement an dem Schraubenkopf der Schraube oder der Mutter der zugehörigen Gewindestange abstützen und die Spannkraft einleiten kann.
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Vorteilhaft können auch Ausführungsformen sein, bei denen das aktiv steuerbare Spannelement u-förmig ausgebildet ist, in der Art einer einen offenen Stoß aufweisenden Unterlegscheibe.
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Die folgenden Ausführungsformen sind nur Beispiele und haben das mindestens eine Verbindungselement, welches mit dem aktiv steuerbaren Spannelement ausgestattet ist, zum Gegenstand. Das Verbindungselement kann von ganz unterschiedlicher Gestalt sein, beispielsweise eine Schraube oder eine Gewindestange sein, und auf unterschiedliche Art verbaut sein bzw. montiert werden.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen bei denen das mindestens eine Verbindungselement eine Schraube ist, die an einem Ende einen Schraubenkopf und an einem anderen Ende ein Gewinde aufweist.
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Ist das mindestens eine Verbindungselement eine Schraube, sind Ausführungsformen vorteilhaft, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Schraube durch eine Bohrung des mindestens einen Zylinderkopfes hindurchführt und mit dem Gewinde im Zylinderblock unter Ausbildung von Spannkräften verschraubt ist.
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Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen, bei denen das aktiv steuerbare Spannelement sich einerseits am Schraubenkopf und andererseits am Zylinderkopf abstützt.
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Ist das mindestens eine Verbindungselement eine Schraube, können auch Ausführungsformen vorteilhaft sein, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Schraube durch eine Bohrung des mindestens einen Zylinderkopfes und eine Bohrung des Zylinderblocks hindurchführt und mit dem Gewinde in einer Mutter verschraubt ist.
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Ist das mindestens eine Verbindungselement eine Schraube, können auch Ausführungsformen vorteilhaft sein, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Schraube durch eine Bohrung des Zylinderblocks hindurchführt und mit dem Gewinde in dem mindestens einen Zylinderkopf unter Ausbildung von Spannkräften verschraubt ist.
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Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen, bei denen das aktiv steuerbare Spannelement sich einerseits am Schraubenkopf und andererseits am Zylinderblock abstützt.
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Vorteilhaft sind ebenfalls Ausführungsformen, bei denen das mindestens eine Verbindungselement eine Gewindestange und eine Mutter umfasst, wobei die Gewindestange an beiden Enden ein Gewinde aufweist. Eine Gewindestange mit Mutter ist vergleichbar mit einer Schraube, bei der der Schraubenkopf von einer aufgeschraubten Mutter gebildet wird.
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Umfasst das mindestens eine Verbindungselement eine Gewindestange und eine Mutter, sind Ausführungsformen vorteilhaft, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Gewindestange an einem Ende im Zylinderblock verschraubt ist, durch eine Bohrung des mindestens einen Zylinderkopfes hindurchführt und an dem anderen Ende unter Ausbildung von Spannkräften mit der Mutter verschraubt ist.
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Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen, bei denen das aktiv steuerbare Spannelement sich einerseits an der Mutter und andererseits am Zylinderkopf abstützt.
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Umfasst das mindestens eine Verbindungselement eine Gewindestange und eine Mutter, können auch Ausführungsformen vorteilhaft sein, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Gewindestange an einem Ende in dem mindestens einen Zylinderkopf verschraubt ist, durch eine Bohrung des Zylinderblocks hindurchführt und an dem anderen Ende unter Ausbildung von Spannkräften mit der Mutter verschraubt ist.
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Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen, bei denen das aktiv steuerbare Spannelement sich einerseits an der Mutter und andererseits am Zylinderblock abstützt.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Spannkraft bedarfsgerecht eingestellt, d. h. gesteuert. Vorliegend wird die Spannkraft an unterschiedliche Lasten der Brennkraftmaschine angepasst. Angestrebt wird eine Spannkraft, die genügend groß ist, um eine Abdichtung des mindestens einen Brennraums zu gewährleisten, aber die zwischen dem Zylinderblock und dem Zylinderkopf angeordnete Dichtung mechanisch nur in dem erforderlichen Mindestmaß belastet, d. h. begrenzt ist. Unterschiedliche Lasten der Brennkraftmaschine erfordern unterschiedlich große Spannkräfte.
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Vorteilhaft können auch Verfahrensvarianten sein, bei denen die Spannkraft durch Betätigen des Spannelements mit zunehmender Motortemperatur verringert und mit abnehmender Motortemperatur erhöht wird. Damit wird der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung der Motorbauteile Rechnung getragen.
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Vorteilhaft können ebenso Verfahrensvarianten sein, bei denen die Spannkraft durch Betätigen des Spannelements mit zunehmender Motortemperatur erhöht und mit abnehmender Motortemperatur verringert wird. Dabei wird dem Zusammenhang bzw. der Korrelation zwischen Last und Motortemperatur Rechnung getragen. Eine hohe Motortemperatur wird dabei als Indiz für eine hohe Last angesehen und interpretiert.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß 1 näher beschrieben. Hierbei zeigt:
- 1 schematisch ein aktiv steuerbare Spannelement einer ersten Ausführungsform einer selbstzündenden Brennkraftmaschine.
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1 zeigt schematisch ein aktiv steuerbare Spannelement 6 einer ersten Ausführungsform einer selbstzündenden Brennkraftmaschine.
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Der Zylinderkopf 1 der Brennkraftmaschine ist an seiner Montageseite mit einem Zylinderblock 2 verbunden, wobei zwischen dem Zylinderblock 2 und dem Zylinderkopf 1 eine Dichtung 3 vorgesehen und eingespannt ist, um die Zylinder der Brennkraftmaschine abzudichten, d. h. den Austritt von Verbrennungsgasen aus den Brennräumen bzw. den Eintritt von Kühlwasser in die Brennräume zu verhindern.
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Im Zylinderkopf 1 und im Zylinderblock 2 sind Bohrungen 1a, 2a vorgesehen. Im Rahmen der Montage werden der Zylinderblock 2 und der Zylinderkopf 1 in der Weise zueinander angeordnet, dass die Bohrungen 1a, 2a miteinander fluchten. Mittels Verbindungselementen 4, die in die Bohrungen 1a, 2a eingeführt und unter Ausbildung von Spannkräften verschraubt werden, wird dann eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Zylinderkopf 1 und dem Zylinderblock 2 ausgebildet.
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Vorliegend werden als Verbindungselemente 4 Schrauben 5 verwendet, die an einem Ende des Schaftes 5b einen Schraubenkopf 5a und am anderen Ende des Schaftes 5b ein Gewinde 5c aufweisen und von denen eine in 1 beispielhaft dargestellt ist.
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Die Schraube 5 ist bei der in 1 gezeigten Ausführungsform durch eine Bohrung 1a des Zylinderkopfes 1 hindurchführt und mit dem Gewinde 5c im Zylinderblock 2 unter Ausbildung von Spannkräften verschraubt.
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Die Schraube 5 ist mit dem aktiv steuerbaren Spannelement 6 ausgestattet, welches gemäß 1 hülsenförmig ausgebildet ist, sich einerseits am Schraubenkopf 5a der Schraube 5 und andererseits am Zylinderkopf 1 abstützt und eine Variation der Spannkraft ermöglicht.
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Das aktiv steuerbare Spannelement 6 ist ein hydraulisches Spannelement 6a, das als Hydraulikflüssigkeit Öl verwendet und zwecks Versorgung mit Öl via Versorgungsleitung 8 mit dem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine verbindbar ist, d. h. über einen Anschluss zum Ölkreislauf der Brennkraftmaschine verfügt.
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Das hydraulische Spannelement 6a verfügt über eine im Volumen veränderbare Druckkammer 7. Durch Erhöhen des Öldrucks in der Druckkammer 7 verlängert sich die Druckammer 7 in Richtung der Längsachse der Schraube 5, dehnt die Schraube 5 und erhöht auf diese Weise die Zugkraft in der Schraube 5 bzw. die Spannkraft in der Verbindung zwischen dem Zylinderkopf 1 und dem Zylinderblock 2.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zylinderkopf
- 1a
- Bohrung im Zylinderkopf
- 2
- Zylinderblock
- 2a
- Bohrung im Zylinderblock
- 3
- Dichtung
- 4
- Verbindungselement
- 5
- Schraube
- 5a
- Schraubenkopf
- 5b
- Schaft
- 5c
- Gewinde
- 6
- Spannelement
- 6a
- hydraulisches Spannelement
- 7
- Druckkammer
- 8
- Versorgungsleitung
