DE102016201705B4 - Internal combustion engine with cylinder block and cylinder head and method for limiting and reducing the mechanical load of a proposed seal - Google Patents

Internal combustion engine with cylinder block and cylinder head and method for limiting and reducing the mechanical load of a proposed seal Download PDF

Info

Publication number
DE102016201705B4
DE102016201705B4 DE102016201705.5A DE102016201705A DE102016201705B4 DE 102016201705 B4 DE102016201705 B4 DE 102016201705B4 DE 102016201705 A DE102016201705 A DE 102016201705A DE 102016201705 B4 DE102016201705 B4 DE 102016201705B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
internal combustion
combustion engine
cylinder head
cylinder
cylinder block
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102016201705.5A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102016201705A1 (en
Inventor
Maziar Khosravi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Priority to DE102016201705.5A priority Critical patent/DE102016201705B4/en
Publication of DE102016201705A1 publication Critical patent/DE102016201705A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102016201705B4 publication Critical patent/DE102016201705B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B31/00Screwed connections specially modified in view of tensile load; Break-bolts
    • F16B31/04Screwed connections specially modified in view of tensile load; Break-bolts for maintaining a tensile load
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/0021Construction
    • F02F2007/0041Fixing Bolts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, der mindestens einen Zylinder aufweist und an einer Montageseite mit einem Zylinderblock unter Ausbildung von Spannkräften verbunden ist, bei der – 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 (1) 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, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein mehrteiliges Verbindungselement (1) vorgesehen ist, bei dem ein Kopfteil (1a) des Verbindungselements (1) via einer mit Hydraulikflüssigkeit (3) gefüllten Druckkammer (2) mit einem Schaft (1b) des Verbindungselements (1) in kraftübertragender Weise gekoppelt ist, wobei – der Schaft (1b) an einem dem Kopfteil (1a) zugewandten Ende einen Steuerkolben (1c) aufweist, der in der Druckkammer (2) translatorisch verschiebbar angeordnet und gelagert und stirnseitig von einem Druck der Hydraulikflüssigkeit (3) druckbeaufschlagt ist, und – die Spannkraft zwischen dem Zylinderblock und dem mindestens einen Zylinderkopf unter Verwendung der Hydraulikflüssigkeit (3) veränderbar ist.An internal combustion engine having at least one cylinder head, which has at least one cylinder and is connected to a mounting side with a cylinder block to form clamping forces, in which - between the cylinder block and the at least one cylinder head a seal is provided and clamped, and - in the cylinder block and the at least one cylinder head bores are provided, wherein the at least one cylinder head and the cylinder block are interconnected by means of connecting elements (1) having at least one thread and inserted into the bores of the at least one cylinder head and the cylinder block and bolted to form clamping forces, characterized characterized in that at least one multi-part connecting element (1) is provided, in which a head part (1a) of the connecting element (1) via a filled with hydraulic fluid (3) pressure chamber (2) with a shaft (1b) of the connecting element (1) in force is coupled manner, wherein - the shaft (1b) at one end facing the head part (1a) has a control piston (1c) arranged in the pressure chamber (2) translationally displaceable and stored and frontally by a pressure of the hydraulic fluid (3) is pressurized, and - the clamping force between the cylinder block and the at least one cylinder head using the hydraulic fluid (3) is variable.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, der mindestens einen Zylinder aufweist und an einer Montageseite mit einem Zylinderblock unter Ausbildung von Spannkräften verbunden ist, bei der
– 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.
The invention relates to an internal combustion engine having at least one cylinder head, which has at least one cylinder and is connected to a mounting side with a cylinder block to form clamping forces, in which
- Between the cylinder block and the at least one cylinder head, a seal is provided and clamped, and
- Are provided in the cylinder block and the at least one cylinder head bores, wherein the at least one cylinder head and the cylinder block are interconnected by means of connecting elements having at least one thread and inserted into the bores of the at least one cylinder head and the cylinder block and bolted to form clamping forces are.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Begrenzung und Verringerung der mechanischen Belastung der Dichtung einer derartigen Brennkraftmaschine.Furthermore, the invention relates to a method for limiting and reducing the mechanical stress of the seal of such an internal combustion engine.

Die Gebrauchsmusteranmeldung DE 1 890 019 U beschreibt eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 26 54 787 A1 beschreibt eine hydraulische Spannvorrichtung für eine Zylinderkopfschraube.The utility model application DE 1 890 019 U describes an internal combustion engine of the type mentioned. The German Offenlegungsschrift DE 26 54 787 A1 describes a hydraulic tensioner for a cylinder head bolt.

Eine Brennkraftmaschine der genannten Art wird beispielsweise als Kraftfahrzeugantrieb eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Brennkraftmaschine Dieselmotoren und Ottomotoren, aber auch Hybrid-Brennkraftmaschinen, die ein Hybrid-Brennverfahren nutzen, und Hybrid-Antriebe, die neben der Brennkraftmaschine eine mit der Brennkraftmaschine antriebsverbindbare Elektromaschine umfassen, welche Leistung von der Brennkraftmaschine aufnimmt oder als zuschaltbarer Hilfsantrieb zusätzlich Leistung abgibt.An internal combustion engine of the type mentioned is used for example as a motor vehicle drive. In the context of the present invention, the term internal combustion engine includes diesel engines and gasoline engines, but also hybrid internal combustion engines, which use a hybrid combustion process, and hybrid drives, which in addition to the internal combustion engine comprise an electric motor which can be electrically connected to the internal combustion engine, which receives power from the internal combustion engine or as switchable auxiliary drive additionally delivers power.

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.Internal combustion engines have at least one cylinder head, which is used to form the at least one cylinder, d. H. the at least one combustion chamber, is connected to a cylinder block, wherein bores are provided for connecting in the cylinder head and in the cylinder block. As part of the assembly of the cylinder block and the cylinder head are arranged by stacking their mounting sides in such a way to each other that the holes are aligned. By means of connecting elements, for example screws or threaded rods, which are inserted and screwed into the bores of the cylinder head and the cylinder block, a frictional connection is then formed.

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.The cylinder block has a corresponding number of cylinder bores for receiving the pistons or the cylinder tubes. The pistons are guided axially movably in the cylinder tubes and, together with the cylinder tubes and the cylinder head, form the combustion chambers of the internal combustion engine. Consequently, a combustion chamber is mitbegrenzt each of a piston, a cylinder tube and the cylinder head and mitgestaltet. To seal the combustion chambers, a seal is usually arranged between the cylinder block and the cylinder head.

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.The cylinder head usually serves to accommodate the valve trains. To control the charge cycle, an internal combustion engine requires controls and actuators to operate the controls. As part of the change of charge, the exhaust of the combustion gases via the outlet openings and the filling of the combustion chamber via the inlet openings of the cylinder takes place. To control the charge cycle, four-stroke engines use almost exclusively lift valves as control members which perform an oscillating lifting movement during operation of the internal combustion engine and in this way release and close the inlet openings and outlet openings. The required for the movement of a valve valve actuating mechanism including the valve itself is referred to as a valve train. A valve actuating device regularly comprises a camshaft, wherein overhead camshafts, d. H. Camshafts, which lie above the parting line between the head and the block, are mounted on the cylinder head.

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.The intake pipes leading to the intake ports and the exhaust pipes connecting to the exhaust ports are at least partially integrated in the cylinder head in the prior art. The exhaust ports of the exhaust ports are regularly merged, often into a single overall exhaust line, and preferably to form an integral exhaust manifold within the cylinder head.

Stromabwärts des Krümmers werden die Abgase nämlich gegebenenfalls der Turbine eines Abgasturboladers und/oder einem oder mehreren Abgasnachbehandlungssystemen zugeführt.Downstream of the manifold, the exhaust gases are optionally supplied to the turbine of an exhaust gas turbocharger and / or one or more exhaust aftertreatment systems.

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.In supercharged by turbocharger internal combustion engines, the aim is to arrange the turbine as close to the outlet of the engine to optimally use in this way the exhaust enthalpy of the hot exhaust gases, which is largely determined by the exhaust pressure and the exhaust gas temperature and to ensure a quick response of the turbocharger ,

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. On the other hand, the way the hot exhaust gases to the various exhaust aftertreatment systems should be as short as possible, so that the exhaust gases are given little time to cool and the exhaust aftertreatment systems reach their operating temperature or light-off as soon as possible, especially after a cold start of the engine.

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.In order to achieve the aforementioned objects, the exhaust pipes of the cylinders are preferably combined to form at least one integrated exhaust manifold within the cylinder head, i. H. the exhaust manifold is fully integrated into the cylinder head. Such a cylinder head is also characterized by a very compact design, which allows a dense packaging of the entire drive unit. In addition, it is possible to participate in an optionally provided in the cylinder head liquid cooling, in the way that the manifold does not have to be made of thermally highly durable and thus costly materials.

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.The use of a cylinder head with integrated manifold also leads to a smaller number of components and consequently to a reduction in costs, in particular the installation and deployment costs.

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.The cylinder head of a modern internal combustion engine is usually subject to higher thermal loads and therefore also places increased demands on the cooling, in particular if the cylinder head is equipped with an integrated exhaust manifold and / or the internal combustion engine is a supercharged internal combustion engine.

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.If the internal combustion engine has liquid cooling, a plurality of coolant channels or at least one coolant jacket are generally formed in the cylinder head, which or which guide the coolant through the cylinder head, resulting in a more complex cylinder head structure.

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.The above statements make it clear that the cylinder head of an internal combustion engine is a thermally and mechanically highly loaded component. It should be noted in this context that an increasing proportion of internal combustion engines - by turbocharger supercharger or mechanical supercharger - is charged. Due to the increasingly dense packaging in the engine compartment and the increasing integration of components and components in the cylinder head, for example, the integration of the exhaust manifold, in particular increases the thermal load of the engine or the cylinder head, so to make increased demands on the cooling.

Bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen kann zudem die erforderliche Zündvorrichtung, bei direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen darüber hinaus die Einspritzeinrichtung im Zylinderkopf angeordnet werden.In spark-ignited internal combustion engines, moreover, the required ignition device, in direct-injection internal combustion engines beyond the injection device can be arranged in the cylinder head.

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.To form a satisfactory, d. H. the combustion chambers sealing connection of the cylinder head and cylinder block are to provide sufficient and sufficiently large holes, which affects the structural design of the particular cylinder head and makes it difficult.

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.The clamping forces, which are to initiate the formation of a frictional gas-tight connection by means of the connecting elements in the structure, burden the cylinder head, but in particular the seal between the cylinder head and the cylinder block considerably.

Andererseits müssen die Spannkräfte ausreichend groß sein, um unter allen Umständen, d. h. unter sämtlichen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine eine gasdichte leckagefreie Abdichtung sicherzustellen.On the other hand, the clamping forces must be sufficiently large in all circumstances, d. H. To ensure a gas-tight leak-free seal under all operating conditions of the internal combustion engine.

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.The arranged between the cylinder block and the cylinder head gasket must seal not only in a cold internal combustion engine in a satisfactory manner, but also in a heated internal combustion engine, in which the individual engine components have more or less heated and expanded. The cylinder block and the at least one cylinder head regularly thermally expand as a result of heat input as the connecting elements, which increase the clamping forces in the compounds during warming up or increase further with increasing operating temperature.

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.Also to be considered are the different load conditions of the internal combustion engine. Higher loads or higher cylinder pressures and peak pressures during combustion require higher clamping forces to ensure a gas-tight connection of the cylinder head and cylinder block.

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.In this context, it is of particular relevance whether the internal combustion engine is a supercharged internal combustion engine. In supercharged internal combustion engines, the air required for the combustion process is compressed, whereby each cylinder per cycle a larger air mass can be supplied. As a result, the fuel mass and thus the medium pressure can be increased. The cylinder pressures in general and the peak pressures during combustion in particular are significantly higher than in a comparable naturally aspirated engine.

Erstrebenswert sind daher Maßnahmen, mit denen sich die mechanische Belastung der zwischen dem Zylinderblock und dem Zylinderkopf angeordneten Dichtung sinnvoll begrenzen bzw. verringern lässt. Therefore desirable are measures with which the mechanical load of the seal arranged between the cylinder block and the cylinder head can be meaningfully limited or reduced.

Vor dem Hintergrund des Gesagten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, bei der die mechanische Belastung der zwischen dem Zylinderblock und dem mindestens einen Zylinderkopf angeordneten Dichtung geringer ist bzw. verringert ist.In view of the above, it is an object of the present invention to provide an internal combustion engine according to the preamble of claim 1, wherein the mechanical load of the arranged between the cylinder block and the at least one cylinder head seal is reduced or reduced.

Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Begrenzung und Verringerung der mechanischen Belastung der Dichtung einer derartigen Brennkraftmaschine aufzuzeigen.Another object of the present invention is to provide a method for limiting and reducing the mechanical stress of the gasket of such an internal combustion engine.

Gelöst wird die erste Teilaufgabe durch eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, der mindestens einen Zylinder aufweist und an einer Montageseite mit einem Zylinderblock unter Ausbildung von Spannkräften verbunden ist, bei der

  • – 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 die dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens ein mehrteiliges Verbindungselement vorgesehen ist, bei dem ein Kopfteil des Verbindungselements via einer mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Druckkammer mit einem Schaft des Verbindungselements in kraftübertragender Weise gekoppelt ist, wobei
  • – der Schaft an einem dem Kopfteil zugewandten Ende einen Steuerkolben aufweist, der in der Druckkammer translatorisch verschiebbar angeordnet und gelagert und stirnseitig von einem Druck der Hydraulikflüssigkeit druckbeaufschlagt ist, und
  • – die Spannkraft zwischen dem Zylinderblock und dem mindestens einen Zylinderkopf unter Verwendung der Hydraulikflüssigkeit veränderbar ist.
The first sub-task is solved by an internal combustion engine with at least one cylinder head, which has at least one cylinder and is connected to a mounting side with a cylinder block to form clamping forces, in the
  • - Between the cylinder block and the at least one cylinder head, a seal is provided and clamped, and
  • - Are provided in the cylinder block and the at least one cylinder head bores, wherein the at least one cylinder head and the cylinder block are interconnected by means of connecting elements having at least one thread and inserted into the bores of the at least one cylinder head and the cylinder block and bolted to form clamping forces are,
and which is characterized in that at least one multi-part connecting element is provided, in which a head part of the connecting element is coupled via a pressure chamber filled with hydraulic fluid to a shaft of the connecting element in a force-transmitting manner, wherein
  • - The shaft has a control piston at an end facing the head part, which is arranged and stored translationally displaceable in the pressure chamber and the end face of a pressure of the hydraulic fluid is pressurized, and
  • - The clamping force between the cylinder block and the at least one cylinder head using the hydraulic fluid is variable.

Erfindungsgemäß lässt sich die Spannkraft, welche mittels eines Verbindungselements in die Verbindung aus Zylinderkopf und Zylinderblock eingebracht wird, verändern bzw. gezielt einstellen und steuern. Hierzu wird ein mehrteiliges Verbindungselement eingesetzt und eine Hydraulikflüssigkeit verwendet. Das erfindungsgemäße Verbindungselement ist mehrteilig ausgebildet, d. h. modular ausgeführt, und umfasst mindestens zwei Teile, nämlich einen Kopf und einen Schaft.According to the invention, the clamping force, which is introduced by means of a connecting element in the connection of the cylinder head and cylinder block, change or specifically set and control. For this purpose, a multi-part connecting element is used and a hydraulic fluid is used. The connecting element according to the invention is designed in several parts, d. H. modular, and comprises at least two parts, namely a head and a shaft.

Das Kopfteil ist über eine Druckkammer als kraftübertragendes Zwischenelement mit dem Schaft gekoppelt und zwar in der Art, dass das den Zylinderkopf und den Zylinderblock verbindende Verbindungselement eine Spannkraft ausbilden und ausüben kann.The head part is coupled via a pressure chamber as a force-transmitting intermediate element with the shaft and indeed in such a way that the connecting the cylinder head and the cylinder block connecting element can form and exert a clamping force.

Der Schaft verfügt über einen Steuerkolben, der in der Druckkammer translatorisch verschiebbar angeordnet ist und einseitig von Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt ist. Die Hydraulikflüssigkeit benetzt den Steuerkolben und beaufschlagt diesen mit Druck. Erfindungsgemäß wird aber nicht mit einem Überdruck der Hydraulikflüssigkeit gearbeitet, d. h. nicht mit einem Druck oberhalb des Umgebungsdrucks bzw. Atmosphärendrucks, sondern nach dem Vakuumprinzip. Wird nämlich Hydraulikflüssigkeit aus der Druckkammer abgelassen, verschiebt dies den Steuerkolben in Richtung des Kopfteils und das Verbindungselement wird verkürzt bzw. unter Erhöhung der Spannkraft in der Verbindung gedehnt. Das Kopfteil ist gewissermaßen über die Hydraulikflüssigkeit kraftschlüssig mit dem Schaft verbunden.The shaft has a control piston, which is arranged translationally displaceable in the pressure chamber and is acted upon by hydraulic fluid on one side. The hydraulic fluid wets the control piston and pressurizes it. According to the invention but not worked with an overpressure of the hydraulic fluid, d. H. not with a pressure above the ambient pressure or atmospheric pressure, but according to the vacuum principle. Namely, if hydraulic fluid is discharged from the pressure chamber, this shifts the control piston in the direction of the head part and the connecting element is shortened or stretched by increasing the clamping force in the connection. The head part is in a sense connected via the hydraulic fluid frictionally connected to the shaft.

Die Spannkraft zwischen dem Zylinderblock und dem mindestens einen Zylinderkopf wird auf diese Weise unter Verwendung der Hydraulikflüssigkeit und mittels einer Variation des Hydraulikdrucks verändert.The clamping force between the cylinder block and the at least one cylinder head is changed in this way by using the hydraulic fluid and by varying the hydraulic pressure.

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.The clamping force can thus be adjusted as needed, d. H. control, or influence in an advantageous manner. In particular, the clamping force can be adapted to different operating conditions of the internal combustion engine, so that at any time a gas-tight leak-free sealing of the at least one combustion chamber is ensured and at the same time the mechanical load between the cylinder block and the cylinder head arranged seal is meaningfully limited or reduced.

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.Different load conditions of the internal combustion engine can be accommodated by a different sized clamping force. The same applies to different cylinder pressures or different peak pressures during combustion. The latter is particularly relevant for supercharged internal combustion engines in which, in principle, a higher medium pressure exists or is realized.

Die Spannkraft im Verbindungselement bzw. in der Verbindung kann mittels Hydraulikflüssigkeit mit zunehmender Last erhöht und mit abnehmender Last verringert werden. The clamping force in the connecting element or in the connection can be increased by means of hydraulic fluid with increasing load and reduced with decreasing load.

Auch unterschiedliche Motortemperaturen können Berücksichtigung finden. Die Spannkraft kann beispielsweise mit zunehmender Motortemperatur verringert und mit abnehmender Motortemperatur erhöht werden. Damit kann dem Effekt Rechnung getragen werden, gemäß dem sich der Zylinderblock bzw. der Zylinderkopf bei Erwärmung thermisch stärker ausdehnt als ein Verbindungselement und sich die Spannkraft infolgedessen mit fortschreitendem Aufheizvorgang vergrößert, d. h. erhöht. Also different engine temperatures can be considered. The clamping force can be reduced, for example, with increasing engine temperature and increased with decreasing engine temperature. Thus, the effect can be taken into account, according to which the cylinder block or the cylinder head when heated thermally expands more than a connecting element and the clamping force increases as a result of progressive heating, ie increased.

Das erfindungsgemäße Vorsehen mindestens eines mehrteiligen Verbindungselements 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.The provision according to the invention of at least one multi-part connecting element makes it possible to mechanically stress the seal arranged between the cylinder block and the cylinder head only to the extent necessary to ensure a gas-tight, leak-free sealing of the at least one combustion chamber.

Mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird die erste der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, nämlich eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitgestellt, bei der die mechanische Belastung der zwischen dem Zylinderblock und dem mindestens einen Zylinderkopf angeordneten Dichtung geringer ist bzw. verringert ist.With the internal combustion engine according to the invention, the first object underlying the invention is achieved, namely provided an internal combustion engine according to the preamble of claim 1, in which the mechanical load between the cylinder block and the at least one cylinder head arranged seal is lower or is reduced.

Die Druckkammer ist im Volumen veränderbar. Vorzugsweise lässt sich die Druckkammer in Richtung der Längsachse des Verbindungselementes vergrößern bzw. verkleinern, d. h. verlängern bzw. verkürzen.The pressure chamber is variable in volume. Preferably, the pressure chamber in the direction of the longitudinal axis of the connecting element can be increased or decreased, d. H. lengthen or shorten.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Brennkraftmaschine werden im Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.Further advantageous embodiments of the internal combustion engine are discussed in connection with the subclaims.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Hydraulikflüssigkeit Öl ist. Öl ist bei Brennkraftmaschinen regelmäßig eine von mehreren verwendeten Betriebsflüssigkeiten und damit bereits vorhanden. Zudem ist Öl im Gegensatz zu Wasser unbedenklich hinsichtlich einer schädlichen Korrosion. Embodiments of the internal combustion engine in which the hydraulic fluid is oil are advantageous. Oil is in internal combustion engines regularly one of several operating fluids used and thus already available. In addition, unlike water, oil is harmless in terms of harmful corrosion.

Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Hydraulikflüssigkeit Motoröl ist.Embodiments of the internal combustion engine in which the hydraulic fluid is engine oil are advantageous.

Bei Brennkraftmaschinen mit einem Ölkreislauf sind in diesem Zusammenhang daher auch Ausführungsformen vorteilhaft, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Druckkammer mit dem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine zumindest verbindbar ist. Dann kann der Ölkreislauf der Brennkraftmaschine der Versorgung der Druckkammer 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. ausreichend hohen Unterdruck zur Evakuierung der Druckkammer sorgen können.In internal combustion engines with an oil circuit, therefore, embodiments are also advantageous in this context, which are characterized in that the pressure chamber with the oil circuit of the internal combustion engine is at least connectable. Then, the engine oil circuit may serve to supply the pressure chamber with the oil, and a circulating pump may be used to provide the required oil pressure. The intended pump must be able to provide a sufficiently high oil pressure in the oil circuit or sufficiently high negative pressure to evacuate the pressure chamber.

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 untere Kurbelgehäusehälfte dienende Ölwanne ergänzt wird.To supply various consumers with oil, an internal combustion engine is equipped with an oil pump. The pump supplies via the supply line to form an oil circuit regularly a main oil gallery, leading from the channels to the bearings of a crankshaft, with engine oil. Frequently, the cylinder block forms the upper half of the crankcase, which is supplemented by the oil sump serving as the lower crankcase half.

Vorteilhaft können auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine sein, bei denen die Druckkammer über einen eigenständigen Ölkreislauf verfügt, der vorzugsweise vom Ölkreislauf der Brennkraftmaschine separiert, d. h. getrennt ist.Embodiments of the internal combustion engine may also be advantageous in which the pressure chamber has an independent oil circuit which preferably separates from the oil circuit of the internal combustion engine, ie. H. is disconnected.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen eine Versorgungsleitung in die Druckkammer mündet.Embodiments of the internal combustion engine in which a supply line opens into the pressure chamber are advantageous.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen, bei denen in der Versorgungsleitung ein Absperrelement angeordnet ist.In this context, embodiments in which a shut-off element is arranged in the supply line are advantageous.

Die folgenden Ausführungsformen haben das mindestens eine mehrteilige Verbindungselement zum Gegenstand, das von ganz unterschiedlicher Gestalt sein kann und auf unterschiedliche Art verbaut werden kann.The following embodiments have the at least one multi-part connecting element to the object, which can be of very different shape and can be installed in different ways.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen das Kopfteil des mindestens einen Verbindungselements eine Mutter ist.Embodiments of the internal combustion engine in which the head part of the at least one connecting element is a nut are advantageous.

Vorteilhaft sind ebenfalls Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen das Kopfteil des mindestens einen Verbindungselements ein Schraubenkopf ist.Also advantageous are embodiments of the internal combustion engine, in which the head part of the at least one connecting element is a screw head.

Der Schraubenkopf oder die Mutter können sich am Zylinderkopf, am Zylinderblock oder an den die Druckkammer begrenzenden Wandungen abstützen, um die Spannkraft aufzubauen und einzuleiten.The screw head or the nut can be supported on the cylinder head, on the cylinder block or on the pressure chamber bounding walls to build up and initiate the clamping force.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der Schaft des mindestens einen Verbindungselements eine Gewindestange ist, die mindestens an einem Ende und mindestens abschnittsweise ein Gewinde aufweist.Embodiments of the internal combustion engine in which the shaft of the at least one connecting element is a threaded rod which has at least one end and at least sections a thread are advantageous.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen das mindestens eine Verbindungselement durch eine Bohrung des mindestens einen Zylinderkopfes hindurchführt und mit einem Gewinde im Zylinderblock unter Ausbildung von Spannkräften verschraubt ist.Embodiments of the internal combustion engine in which the at least one connecting element passes through a bore of the at least one cylinder head and with it are advantageous a thread in the cylinder block is bolted to form clamping forces.

Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen das mindestens eine Verbindungselement durch eine Bohrung des Zylinderblocks hindurchführt und mit einem Gewinde in dem mindestens einen Zylinderkopf unter Ausbildung von Spannkräften verschraubt ist.Also advantageous are embodiments of the internal combustion engine, in which the at least one connecting element passes through a bore of the cylinder block and is screwed with a thread in the at least one cylinder head to form clamping forces.

Vorteilhaft können darüber hinaus Ausführungsformen der Brennkraftmaschine sein, bei denen das mindestens eine Verbindungselement durch eine Bohrung des Zylinderblocks und eine Bohrung des mindestens einen Zylinderkopfs hindurchführt und unter Verwendung des mindestens einen Gewindes unter Ausbildung von Spannkräften verschraubt ist.In addition, embodiments of the internal combustion engine can be advantageous, in which the at least one connecting element passes through a bore of the cylinder block and a bore of the at least one cylinder head and is bolted using the at least one thread to form clamping forces.

Ist das mindestens eine Verbindungselement in der Art einer Gewindestange ausgebildet, kann dieses Verbindungselement an beiden Enden ein Gewinde aufweisen und unter Verwendung von aufgeschraubten Muttern die Spannkraft ausbilden.If the at least one connecting element is designed in the manner of a threaded rod, this connecting element can have a thread at both ends and form the clamping force using nuts screwed on.

Ist das mindestens eine Verbindungselement in der Art einer Schraube ausgebildet, kann dieses Verbindungselement an einem Ende ein Gewinde aufweisen und unter Verwendung einer aufgeschraubten Mutter die Spannkraft ausbilden.If the at least one connecting element is designed in the manner of a screw, this connecting element can have a thread at one end and form the clamping force using a screwed-on nut.

Vorteilhaft können Ausführungsformen der Brennkraftmaschine sein, bei denen die Druckkammer zylinderkopfseitig angeordnet ist.Embodiments of the internal combustion engine may be advantageous in which the pressure chamber is arranged on the cylinder head side.

Vorteilhaft können Ausführungsformen der Brennkraftmaschine sein, bei denen die Druckkammer im Zylinderkopf integriert ist.Embodiments of the internal combustion engine may be advantageous in which the pressure chamber is integrated in the cylinder head.

Die zweite Teilaufgabe, nämlich ein Verfahren zur Begrenzung und Verringerung der mechanischen Belastung der Dichtung einer Brennkraftmaschine einer vorstehend beschriebenen Art aufzuzeigen, wird gelöst durch ein Verfahren, bei dem die Spannkraft zwischen dem Zylinderblock und dem mindestens einen Zylinderkopf mittels einer Variation des Hydraulikdrucks der in der Druckkammer befindlichen Hydraulikflüssigkeit verändert wird.The second sub-task, namely to show a method for limiting and reducing the mechanical load of the gasket of an internal combustion engine of the type described above, is achieved by a method in which the clamping force between the cylinder block and the at least one cylinder head by means of a variation of the hydraulic pressure in the Pressure chamber located hydraulic fluid is changed.

Das bereits für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine Gesagte gilt auch für das erfindungsgemäße Verfahren, weshalb an dieser Stelle im Allgemeinen Bezug genommen wird auf die hinsichtlich der Brennkraftmaschine gemachten Ausführungen.What has already been said for the internal combustion engine according to the invention also applies to the method according to the invention, which is why at this point in general reference is made to the statements made with regard to the internal combustion engine.

Die Hydraulikflüssigkeit benetzt den Steuerkolben und beaufschlagt diesen mit Druck. Erfindungsgemäß wird nach dem Vakuumprinzip mit der Hydraulikflüssigkeit gearbeitet. Wird nämlich zwecks Evakuierung der Druckkammer Hydraulikflüssigkeit aus der Druckkammer gefördert, um den Steuerkolben in Richtung des Kopfteils zu verschieben und den Schaft unter Erhöhung der Spannkraft in der Verbindung zu dehnen, wird zur Ausbildung eines evakuierenden Soges ein Unterdruck ausgebildet. Insofern wird die Spannkraft mittels einer Variation des Hydraulikdrucks der in der Druckkammer befindlichen Hydraulikflüssigkeit verändert.The hydraulic fluid wets the control piston and pressurizes it. According to the invention works on the vacuum principle with the hydraulic fluid. Namely, for the purpose of evacuating the pressure chamber, hydraulic fluid is supplied from the pressure chamber to displace the control piston in the direction of the head part and to expand the shaft while increasing the tension force in the connection, a negative pressure is formed to form an evacuating suction. In this respect, the clamping force is changed by means of a variation of the hydraulic pressure of the hydraulic fluid in the pressure chamber.

Vorteilhaft sind daher auch Verfahrensvarianten sein, bei denen die Spannkraft zwischen dem Zylinderblock und dem mindestens einen Zylinderkopf durch Absenken des Hydraulikdrucks der in der Druckkammer befindlichen Hydraulikflüssigkeit erhöht wird.Process variants are therefore also advantageous, in which the clamping force between the cylinder block and the at least one cylinder head is increased by lowering the hydraulic pressure of the hydraulic fluid in the pressure chamber.

Vorteilhaft können Verfahrensvarianten sein, bei denen die Spannkraft bei zunehmender Last der Brennkraftmaschine erhöht wird.Advantageous may be process variants in which the clamping force is increased with increasing load of the internal combustion engine.

Gemäß der vorstehenden Verfahrensvariante 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.According to the above process variant, the clamping force is adjusted as needed, d. H. controlled. In the present case, the clamping force is adapted to different loads of the internal combustion engine. The aim is a clamping force which is sufficiently large to ensure a seal of the at least one combustion chamber, but mechanically loaded only between the cylinder block and the cylinder head to the required minimum dimension, d. H. is limited. Different loads of the internal combustion engine require different sized clamping forces.

Vorteilhaft können auch Verfahrensvarianten sein, bei denen die Spannkraft mit zunehmender Motortemperatur verringert und mit abnehmender Motortemperatur erhöht wird. Damit wird der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung der Motorbauteile Rechnung getragen.Also advantageous may be process variants in which the clamping force is reduced with increasing engine temperature and increased with decreasing engine temperature. This takes into account the different thermal expansion of the engine components.

Vorteilhaft können ebenso Verfahrensvarianten sein, bei denen die Spannkraft 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.Also advantageous may be process variants in which the clamping force increases with increasing engine temperature and is reduced with decreasing engine temperature. This takes into account the correlation or correlation between load and engine temperature. A high engine temperature is regarded as an indication of a high load and interpreted.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß 1 näher beschrieben. Hierbei zeigt:In the following the invention is based on an embodiment according to 1 described in more detail. Hereby shows:

1 schematisch ein mehrteiliges Verbindungselement einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine. 1 schematically a multi-part connecting element of a first embodiment of the internal combustion engine.

1 zeigt schematisch ein mehrteiliges Verbindungselement 1 einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine zur Veranschaulichung des Arbeitsprinzips dieses mehrteiligen Verbindungselementes 1. 1 schematically shows a multi-part connecting element 1 A first embodiment of the internal combustion engine to illustrate the principle of operation of this multi-part connecting element 1 ,

Das dargestellte Verbindungselement 1 ist modular aufgebaut und umfasst ein Kopfteil 1a und einen Schaft 1b.The illustrated connection element 1 is modular and includes a headboard 1a and a shaft 1b ,

Das Kopfteil 1a ist über eine Druckkammer 2 als Zwischenelement mit dem Schaft 1b verbunden bzw. gekoppelt. Der Schaft 1b verfügt über einen Steuerkolben 1c, der in der Druckkammer 2 translatorisch verschiebbar angeordnet ist und einseitig von Hydraulikflüssigkeit 3 beaufschlagt wird. Das vorliegend als Hydraulikflüssigkeit 3 verwendete Motoröl 3a benetzt den Steuerkolben 1c und beaufschlagt diesen Steuerkolben 1c mit Druck.The headboard 1a is via a pressure chamber 2 as an intermediate element with the shaft 1b connected or coupled. The shaft 1b has a control piston 1c in the pressure chamber 2 is arranged translationally displaceable and one side of hydraulic fluid 3 is charged. The present as hydraulic fluid 3 used engine oil 3a wets the control piston 1c and acts on this spool 1c with pressure.

Das Kopfteil 1a des Verbindungselementes 1 ist somit unter Verwendung von Motoröl 3a mit dem Schaft 1b des Verbindungselementes 1 kraftübertragend und kraftschlüssig verbunden. Es wird nach dem Vakuumprinzip gearbeitet. Die Spannkraft zwischen dem Zylinderblock und dem mindestens einen Zylinderkopf ist unter Verwendung des Öls 3a veränderbar.The headboard 1a of the connecting element 1 is thus using engine oil 3a with the shaft 1b of the connecting element 1 force transmitting and non-positively connected. It works on the vacuum principle. The clamping force between the cylinder block and the at least one cylinder head is using the oil 3a variable.

Wird nämlich Öl 3a via Versorgungsleitung 4 aus der Druckkammer 2 heraus gefördert, verschiebt dies den Steuerkolben 1c in Richtung des Kopfteils 1a und das Verbindungselement 1 wird unter Erhöhung der Spannkraft in der Verbindung gedehnt.Will be oil 3a via supply line 4 from the pressure chamber 2 promoted out, this shifts the spool 1c in the direction of the headboard 1a and the connecting element 1 is stretched by increasing the clamping force in the connection.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Verbindungselement, mehrteiliges Verbindungselement Connecting element, multi-part connecting element
1a1a
Kopfteil des Verbindungselements Head part of the connecting element
1b1b
Schaft des Verbindungselements Shaft of the connecting element
1c1c
Steuerkolben spool
22
Druckkammer pressure chamber
33
Hydraulikflüssigkeit hydraulic fluid
3a3a
Öl, Motoröl Oil, engine oil
44
Versorgungsleitung, Anschluss zum Ölkreislauf Supply line, connection to the oil circuit

Claims (13)

Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, der mindestens einen Zylinder aufweist und an einer Montageseite mit einem Zylinderblock unter Ausbildung von Spannkräften verbunden ist, bei der – 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 (1) 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, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein mehrteiliges Verbindungselement (1) vorgesehen ist, bei dem ein Kopfteil (1a) des Verbindungselements (1) via einer mit Hydraulikflüssigkeit (3) gefüllten Druckkammer (2) mit einem Schaft (1b) des Verbindungselements (1) in kraftübertragender Weise gekoppelt ist, wobei – der Schaft (1b) an einem dem Kopfteil (1a) zugewandten Ende einen Steuerkolben (1c) aufweist, der in der Druckkammer (2) translatorisch verschiebbar angeordnet und gelagert und stirnseitig von einem Druck der Hydraulikflüssigkeit (3) druckbeaufschlagt ist, und – die Spannkraft zwischen dem Zylinderblock und dem mindestens einen Zylinderkopf unter Verwendung der Hydraulikflüssigkeit (3) veränderbar ist.An internal combustion engine having at least one cylinder head, which has at least one cylinder and is connected to a mounting side with a cylinder block to form clamping forces, in which - between the cylinder block and the at least one cylinder head a seal is provided and clamped, and - in the cylinder block and the at least one cylinder head bores are provided, wherein the at least one cylinder head and the cylinder block by means of connecting elements ( 1 ) are connected to each other, which have at least one thread and inserted into the bores of the at least one cylinder head and the cylinder block and bolted to form clamping forces, characterized in that at least one multi-part connecting element ( 1 ) is provided, in which a head part ( 1a ) of the connecting element ( 1 ) via one with hydraulic fluid ( 3 ) filled pressure chamber ( 2 ) with a shaft ( 1b ) of the connecting element ( 1 ) is coupled in a force-transmitting manner, wherein - the shaft ( 1b ) at a headboard ( 1a ) end facing a control piston ( 1c ), which in the pressure chamber ( 2 ) arranged translationally displaceable and stored and the front side of a pressure of the hydraulic fluid ( 3 ) is pressurized, and - the clamping force between the cylinder block and the at least one cylinder head using the hydraulic fluid ( 3 ) is changeable. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikflüssigkeit (3) Öl (3a) ist.Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the hydraulic fluid ( 3 ) Oil ( 3a ). Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikflüssigkeit (3) Motoröl (3a) ist. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the hydraulic fluid ( 3 ) Engine oil ( 3a ). Brennkraftmaschine nach Anspruch 3 mit einem Ölkreislauf, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (2) mit dem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine zumindest verbindbar ist.Internal combustion engine according to claim 3 with an oil circuit, characterized in that the pressure chamber ( 2 ) Is at least connectable to the oil circuit of the internal combustion engine. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfteil (1a) des mindestens einen Verbindungselements (1) eine Mutter ist.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the head part ( 1a ) of the at least one connecting element ( 1 ) is a mother. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfteil (1a) des mindestens einen Verbindungselements (1) ein Schraubenkopf ist.Internal combustion engine according to one of claims 2 to 4, characterized in that the head part ( 1a ) of the at least one connecting element ( 1 ) is a screw head. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (1b) des mindestens einen Verbindungselements (1) eine Gewindestange ist.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft ( 1b ) of the at least one connecting element ( 1 ) is a threaded rod. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verbindungselement (1) durch eine Bohrung des mindestens einen Zylinderkopfes hindurchführt und mit einem Gewinde im Zylinderblock unter Ausbildung von Spannkräften verschraubt ist.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one connecting element ( 1 ) passes through a bore of the at least one cylinder head and is screwed with a thread in the cylinder block to form clamping forces. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verbindungselement (1) durch eine Bohrung des Zylinderblocks hindurchführt und mit einem Gewinde in dem mindestens einen Zylinderkopf unter Ausbildung von Spannkräften verschraubt ist.Internal combustion engine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the at least one connecting element ( 1 ) passes through a bore of the cylinder block and with a Thread in which at least one cylinder head is bolted to form clamping forces. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verbindungselement (1) durch eine Bohrung des Zylinderblocks und eine Bohrung des mindestens einen Zylinderkopfs hindurchführt und unter Verwendung des mindestens einen Gewindes unter Ausbildung von Spannkräften verschraubt ist.Internal combustion engine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the at least one connecting element ( 1 ) passes through a bore of the cylinder block and a bore of the at least one cylinder head and is bolted using the at least one thread to form clamping forces. Verfahren zur Begrenzung und Verringerung der mechanischen Belastung der Dichtung einer Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannkraft zwischen dem Zylinderblock und dem mindestens einen Zylinderkopf mittels einer Variation des Hydraulikdrucks der in der Druckkammer (2) befindlichen Hydraulikflüssigkeit (3) verändert wird.Method for limiting and reducing the mechanical load of the internal combustion engine gasket according to one of the preceding claims, characterized in that the clamping force between the cylinder block and the at least one cylinder head is adjusted by means of a variation of the hydraulic pressure in the pressure chamber ( 2 ) hydraulic fluid ( 3 ) is changed. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannkraft zwischen dem Zylinderblock und dem mindestens einen Zylinderkopf durch Absenken des Hydraulikdrucks der in der Druckkammer (2) befindlichen Hydraulikflüssigkeit (3) erhöht wird.A method according to claim 11, characterized in that the clamping force between the cylinder block and the at least one cylinder head by lowering the hydraulic pressure in the pressure chamber ( 2 ) hydraulic fluid ( 3 ) is increased. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannkraft bei zunehmender Last der Brennkraftmaschine erhöht wird.A method according to claim 12, characterized in that the clamping force is increased with increasing load of the internal combustion engine.
DE102016201705.5A 2016-02-04 2016-02-04 Internal combustion engine with cylinder block and cylinder head and method for limiting and reducing the mechanical load of a proposed seal Active DE102016201705B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016201705.5A DE102016201705B4 (en) 2016-02-04 2016-02-04 Internal combustion engine with cylinder block and cylinder head and method for limiting and reducing the mechanical load of a proposed seal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016201705.5A DE102016201705B4 (en) 2016-02-04 2016-02-04 Internal combustion engine with cylinder block and cylinder head and method for limiting and reducing the mechanical load of a proposed seal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102016201705A1 DE102016201705A1 (en) 2017-08-10
DE102016201705B4 true DE102016201705B4 (en) 2018-02-08

Family

ID=59382333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016201705.5A Active DE102016201705B4 (en) 2016-02-04 2016-02-04 Internal combustion engine with cylinder block and cylinder head and method for limiting and reducing the mechanical load of a proposed seal

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102016201705B4 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1890019U (en) * 1964-01-18 1964-03-26 Kloeckner Humboldt Deutz Ag TIE ANCHOR FASTENING FOR CYLINDER HEADS ON COMBUSTION PISTON MACHINES.
DE2654787A1 (en) * 1976-12-03 1978-06-08 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Engine bolt hydraulic preloading tool - has two mechanisms with connector piece screwing into annular pistons

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1890019U (en) * 1964-01-18 1964-03-26 Kloeckner Humboldt Deutz Ag TIE ANCHOR FASTENING FOR CYLINDER HEADS ON COMBUSTION PISTON MACHINES.
DE2654787A1 (en) * 1976-12-03 1978-06-08 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Engine bolt hydraulic preloading tool - has two mechanisms with connector piece screwing into annular pistons

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016201705A1 (en) 2017-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2305975B1 (en) Combustion engine with pump for transporting engine oil and method for heating the engine oil of such a combustion engine
DE102005023178B4 (en) Compression pulse method for starting a free-piston internal combustion engine
DE102010027816A1 (en) Internal combustion engine with oil circuit and method for heating the engine oil of such an internal combustion engine
DE102016222184B4 (en) A liquid-cooled internal combustion engine comprising a cylinder block and a method for manufacturing an associated cylinder block
DE102017202154A1 (en) Charged liquid-cooled internal combustion engine
DE102009023332A1 (en) Cylinder crankcase for turbocharger utilized for engine, has cylinder bore and cylinder liner, where cylinder liner is fastened in crankcase by friction welding seam and consists of grey cast iron or hypereutectic aluminum silicon alloy
DE102005033163B4 (en) Method for operating an internal combustion engine
DE102009024227B4 (en) cylinder crankcase
DE102005037383A1 (en) Cylinder head for internal combustion (IC) engine of motor vehicle, has base and head parts made of ferric metal and light alloy, respectively
DE102016201705B4 (en) Internal combustion engine with cylinder block and cylinder head and method for limiting and reducing the mechanical load of a proposed seal
DE102011104934A1 (en) An adjusting device for variably setting a compression ratio of an internal combustion engine
DE102016201703B4 (en) Method for limiting and reducing mechanical stress on a seal of a self-igniting internal combustion engine
DE102017200047A1 (en) Internal combustion engine comprising a modular cylinder block
DE102016201706A1 (en) Internal combustion engine with cylinder block and at least one cylinder head and method for limiting and reducing the mechanical load of a proposed seal
DE202016100834U1 (en) Internal combustion engine with cylinder block and at least one cylinder head
DE112006000194B4 (en) Method and control device for operating an internal combustion engine
DE102019204078A1 (en) Method for manufacturing a cylinder head of an internal combustion engine and cylinder head manufactured using such a method
DE102014208723A1 (en) Internal combustion engine with at least one cylinder head and method for producing a cylinder head of such an internal combustion engine
DE102020200039B4 (en) Internal combustion engine with at least one liquid-cooled cylinder tube
AT521686B1 (en) Process for the aging of a weld seam on a length-adjustable connecting rod
DE202017102039U1 (en) Liquid-cooled internal combustion engine
DE102019216820A1 (en) Liquid-cooled internal combustion engine with at least one cylinder tube and method for producing an associated cylinder tube
EP1942264A1 (en) Cylinder head for internal combustion engine and method to manufacture such cylinder head
DE102019200276A1 (en) Liquid-cooled internal combustion engine with at least one cylinder tube and method for producing an associated cylinder tube
DE102020202465A1 (en) Internal combustion engine with liquid-cooled cylinder block and method for producing an associated cylinder block

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F02F0011000000

Ipc: F02F0001240000

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R082 Change of representative

Representative=s name: MARKOWITZ, MARKUS, DR.-ING., DE