DE102017202392A1 - Crankcase for a reciprocating internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Kurbelgehäuse für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine, welches zumindest eine Zylinderbohrung mit einer Zylinderwandung aufweist, zur hubbeweglichen Führung eines Kolbens, insbesondere eines Stahlkolbens, der über ein Pleuel mit einer Kurbelwelle in Wirkverbindung ist, wobei der Kolben eine Druckseite aufweist, mit der er im Bereich eines oberen Totpunktes (OT) eine erhöhte Flächenpressung auf die Zylinderwandung ausübt, wobei die Zylinderwandung im Bereich der erhöhten Flächenpressung auf der außen von der Zylinderbohrung liegenden Seite eine Materialverstärkung aufweist.Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann bei einem minimalen Package Einfluss mit geringster Gewichtserhöhung die Festigkeit der Zylinderbohrung stark erhöht werden, was sich insbesondere bei der Verwendung eines Stahlkolbens in einem Leichtmetall Kurbelgehäuse positiv auf die Dauerhaltbarkeit und die Akustik auswirkt.Crankcase for a reciprocating internal combustion engine, which has at least one cylinder bore with a cylinder wall for Hubbeweglichen leadership of a piston, in particular a steel piston which is operatively connected via a connecting rod with a crankshaft, wherein the piston has a pressure side, with which he in the region of top dead center (TDC) exerts an increased surface pressure on the cylinder wall, wherein the cylinder wall in the region of increased surface pressure on the outside of the cylinder bore side has a material reinforcement.Durch the inventive design can influence the smallest possible weight increase the strength of the cylinder bore with a minimum package be greatly increased, which has a positive effect on the durability and the acoustics especially when using a steel piston in a light metal crankcase.
Description
Die Erfindung betrifft ein Kurbelgehäuse für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a crankcase for a reciprocating internal combustion engine with the features of the preamble of patent claim 1.
Zum technischen Umfeld wird beispielsweise auf das US Patent
- - Bei kalter Brennkraftmaschine macht sich das Verkippen, insbesondere bei Leichtmetallkolben, noch stärker bei Stahlkolben, durch ein lästiges Geräusch bemerkbar, das sogenannte „Kolbenklappern“. Um dieses Kolbenklappern zu unterdrücken sind mit großem Aufwand sogenannten Regelkolben entwickelt worden. Regelkolben sind Kolben mit eingegossenen Stahlstreifen.
- - Die Zylinderbuchsen werden zu hochfrequenten Schwingungen angeregt, denen das Kühlmittel nicht mehr folgen kann, so dass es im Kühlmittelmantel zu Kavitation mit den bekannten Folgen, wie z. B. Lochfraß im Kurbelgehäusematerial, kommen kann.
- - Im schlimmsten Fall kann das Kolbenkippen dazu führen, dass die Zylinderbuchsen im Berührungsbereich mit dem Kolben reißen.
- - In cold engine makes the tilting, especially in light metal piston, even more so in steel pistons, noticeable by a troublesome noise, the so-called "piston rattling". In order to suppress this piston rattling so-called control piston have been developed with great effort. Control pistons are pistons with cast-in steel strips.
- - The cylinder liners are excited to high-frequency vibrations, which can no longer follow the coolant, so that it in the coolant jacket to cavitation with the known consequences, such. B. pitting in the crankcase material, can come.
- - In the worst case, the piston butt can cause the cylinder liners to break in the area of contact with the piston.
Um die Auswirkungen des Kolbenkippens zu minimieren, wird im oben genannten US-Patent vorgeschlagen, die Verschluss Wandung vom Kühlmittelmantel zum Zylinderkopf des Closeddeck-Kurbelgehäuses, innerhalb des Kühlmittelmantels nach unten zu ziehen, so dass ein zweiflutiger Kühlmittelmantel (oben und unten) entsteht und lästige Klappergeräusche durch das tiefer gezogenen Closeddeck gedämpft werden.In order to minimize the effects of piston tilting, it is proposed in the above-referenced US patent to pull the closure wall from the coolant jacket to the cylinder head of the closed deck crankcase down within the coolant jacket to create a bifurcated coolant jacket (top and bottom) and annoying Rattling noises are dampened by the deeper closed deck.
Nachteilig an der vorgeschlagenen Ausgestaltung ist die Zweiteilung des Kühlmantels in einen oberen Kühlmittelmantel und einen unteren Kühlmittelmantel im Bereich der Zylinderbuchsen. Eine optimale Kühlung der Zylinderbuchsen über ihre gesamte Höhe ist somit nur sehr aufwendig darstellbar.A disadvantage of the proposed embodiment, the division of the cooling jacket in an upper coolant jacket and a lower coolant jacket in the cylinder liners. An optimal cooling of the cylinder liners over their entire height is thus very expensive to represent.
Aus diesem Grund wird in der Deutschen Offenlegungsschrift
Diese vorgeschlagene Ausgestaltung hat sich zwar bei Aluminiumkolben bzw. Leichtmetallkolben bewährt, jedoch ist die vorgeschlagene Ausgestaltung nicht ausreichend bei der Verwendung von Stahlkolben, die ein anderes Wärmeausdehnungsverhalten aufweisen als Leichtmetallkolben.Although this proposed embodiment has proven itself in aluminum piston or light metal piston, but the proposed embodiment is not sufficient in the use of steel pistons, which have a different thermal expansion behavior than light metal piston.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, um die oben genannten Nachteile bei Verwendung eines Stahlkolbens in einem Leichtmetallkurbelgehäuse zu vermeiden.Object of the present invention is to show a measure to avoid the above-mentioned disadvantages when using a steel piston in a light metal crankcase.
Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the feature in the characterizing part of patent claim 1.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kurbelgehäuses hat nur einen minimalen Package-Einfluss auf das Kurbelgehäuse, eine nur sehr geringe Gewichtserhöhung im Vergleich zu rotationssymmetrischen Verstärkungen zur Folge, bzw. zu sonstigen bekannten Rippen und Ausgestaltungen.The inventive design of the crankcase has only a minimal package influence on the crankcase, a very small increase in weight compared to rotationally symmetric reinforcements result, or other known ribs and configurations.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous developments of the invention are described in the subclaims.
So sind die Maßangaben gemäß den Patentansprüchen 2 bis 4 besonders bevorzugte Größenangaben.Thus, the dimensions according to
Eine besondere Verschleißresistenz der Zylinderbohrung wird durch die Ausgestaltung gemäß den Patentansprüchen 5 und 6 erzielt.A special wear resistance of the cylinder bore is achieved by the embodiment according to
Besonders vorteilhaft ist das Kurbelgehäuse gemäß Patentanspruch 7 aus einem Leichtmetall, wie z. B. einer Aluminium-Silizium-Legierung, vor allem in Verbindung mit einem Stahlkolben.Particularly advantageous is the crankcase according to claim 7 made of a light metal, such as. As an aluminum-silicon alloy, especially in conjunction with a steel piston.
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 8 ist eine bevorzugte Variante, auch eine einlassseitige Anordnung ist möglich. The embodiment according to claim 8 is a preferred variant, and an inlet-side arrangement is possible.
Durch die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 9 ist eine einfache und kostengünstige Fertigung, beispielsweise in einem Niederdruckgießverfahren oder einem Druckgußverfahren möglich.Due to the configuration according to claim 9 is a simple and cost-effective production, for example in a low-pressure casting or die casting possible.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand von zwei Figuren näher erläutert.
-
1 zeigt eine Aufsicht auf ein Kurbelgehäuse gemäß dem Stand der Technik. -
2 zeigt eine Aufsicht auf ein Kurbelgehäuse gemäß der Erfindung.
-
1 shows a plan view of a crankcase according to the prior art. -
2 shows a plan view of a crankcase according to the invention.
Im Folgenden gelten in den Figuren
Die Kinematik eines Kurbeltriebs in einer Hubkolben-Brennkraftmaschine führt während eines Arbeitszyklus zu mehrfachem Anlagewechsel eines Kolbenschafts eines Kolbens an der Zylinderwandung
Dieser Desachsierung sind jedoch deutliche Grenzen gesetzt, insbesondere bei der Verwendung von Stahlkolben in einem Leichtmetallkurbelgehäuse, aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Stahl und Leichtmetall, wie z. B. einer Aluminium-Silizium-Legierung.However, this Desachsierung are set clear limits, especially in the use of steel pistons in a light metal crankcase, due to the different thermal expansion coefficients of steel and light metal, such. B. an aluminum-silicon alloy.
Auch bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Kurbelgehäuses
Die Materialverstärkung
Bevorzugt ist das Kurbelgehäuse
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Druckseite des Kolbens auslassseitig der Hubkolben-Brennkraftmaschine angeordnet, aber auch eine einlassseitige Anordnung ist möglich.In a preferred embodiment, the pressure side of the piston is arranged on the outlet side of the reciprocating internal combustion engine, but also an inlet-side arrangement is possible.
Für eine einfache und kostengünstige Fertigung ist die Materialverstärkung
Definition Druckseite: Durch die Schrägstellung der Pleuelstange im Bereich des OT bezüglich der Zylinderachse wird der Kolben seitlich belastet. Die Seite, auf der der Kolben während des Expansionstaktes anliegt, wird Druckseite genannt.Definition pressure side: Due to the inclination of the connecting rod in the area of the TDC with respect to the cylinder axis, the piston is loaded laterally. The side on which the piston rests during the expansion stroke is called the pressure side.
Definition Gegendruckseite: Die Seite, auf der der Kolben während des Expansionstaktes nicht anliegt, wird Gegendruckseite genannt und befindet sich gegenüber der Druckseite.Definition of back pressure side: The side on which the piston does not touch during the expansion stroke is called the back pressure side and is located opposite the pressure side.
Es wird somit erfindungsgemäß die Aufdickung (Materialverstärkung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1.1.
- Kurbelgehäusecrankcase
- 2.Second
- Zylinderbohrungbore
- 3.Third
- Zylinderwandungcylinder
- 4.4th
- Materialverstärkungmaterial gain
- 5.5th
- KühlmittelkanalCoolant channel
- 6.6th
- ZylinderkopfschraubengewindeCylinder head screw thread
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 4461247 [0002]US 4461247 [0002]
- DE 102012204805 A1 [0005]DE 102012204805 A1 [0005]
Claims (9)
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DE102017202392.9A DE102017202392A1 (en) | 2017-02-15 | 2017-02-15 | Crankcase for a reciprocating internal combustion engine |
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DE102017202392.9A Pending DE102017202392A1 (en) | 2017-02-15 | 2017-02-15 | Crankcase for a reciprocating internal combustion engine |
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-
2017
- 2017-02-15 DE DE102017202392.9A patent/DE102017202392A1/en active Pending
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