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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorenbaureihe, die Motoren umfasst, und einen Motor einer solchen Motorenbaureihe.
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Der Trend zu umweltfreundlicheren Antriebskonzepten führt derzeit zu einer Abkehr von fossilen Flüssig-Brennstoffen. Dies betrifft auch die üblicherweise als Dieselaggregate ausgeführten Motoren.
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Derartige selbstzündende Dieselaggregate können nicht ohne weiteres auf alternative, nicht-fossile Brennstoffe umgestellt werden, da diese nicht-fossilen Brennstoffe, wie auch umweltfreundlichere gasförmige Brennstoffe fossilen Ursprungs, z.B. Methan, auch mit einer kostengünstigeren Fremdzündung effizient verbrannt werden können. Bei diesen fremdgezündeten Brennverfahren, wie es z.B. das Otto-Verfahren darstellt, treten geringere Drücke während der Verbrennung auf, und zur Entfaltung derselben Leistung ist eine Vergrößerung des Hubraums hilfreich. Es kann daher erforderlich sein, Motorenbaureihen grundlegend neu zu konstruieren, um z.B. das Spektrum schnelllaufender und mittelschnelllaufender Großmotoren für den Betrieb mit einigen der vorgesehenen nicht-fossilen Brennstoffe abzudecken, ohne einen, oder ggf. nur einen geringen, Leistungsverlust in Kauf nehmen zu müssen.
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Es soll eine Motorenbaureihe angegeben werden, die eine effiziente Bereitstellung verschiedener Motoren ermöglicht. Weiter soll ein Motor einer solchen Motorenbaureihe angegeben werden. Dies wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche erreicht. Weitere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung.
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Erfindungsgemäß wird eine Motorenbaureihe, umfassend Motoren, angeben, mit einem ersten Motor, der Zylinder mit einem ersten Bohrungsdurchmesser aufweist, wobei jeder Zylinder des ersten Motors jeweils eine Zylinderlaufbuchse aufweist und wobei die jeweilige Zylinderlaufbuchse jeweils einen Bereich aufweist, wie einen umlaufenden Bund oder dergleichen, auf den Verschraubungskräfte von Zylinderkopfschrauben wirken, mit einem zweiten Motor, der Zylinder mit einem zweiten Bohrungsdurchmesser aufweist, wobei jeder Zylinder des zweiten Motors jeweils eine Zylinderlaufbuchse aufweist und wobei die jeweilige Zylinderlaufbuchse jeweils einen Bereich aufweist, wie eine verstärkten Wandungsabschnitt oder dergleichen, auf den Verschraubungskräfte von Zylinderkopfschrauben wirken, wobei ein jeweiliger Bereich einer jeweiligen Zylinderlaufbuchse des ersten Motors eine geringere Höhe aufweist als ein jeweiliger Bereich einer jeweiligen Zylinderlaufbuchse des zweiten Motors, wobei der erste Bohrungsdurchmesser kleiner ist als der zweite Bohrungsdurchmesser und wobei der Zylinderabstand des ersten Motors identisch zum Zylinderabstand des zweiten Motors ist.
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Insbesondere verläuft der Fluß der Kräfte der Zylinderkopfschrauben für den Fall der Zylinderlaufbuchse des ersten Motors, die z.B. als „Top-Stop“- Buchse bezeichnet werden kann, im Gegensatz zur Zylinderlaufbuchse des zweiten Motors, die auch als „Mid-Stop“ Buchse bezeichnet werden kann, durch einen Bereich geringerer Höhe.
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Die Verwendung verschiedener Zylinderlaufbuchsen innerhalb derselben Motorenbaureihe ermöglicht die Bereitstellung verschiedener Bohrungsdurchmesser und damit verschiedener Hubräume, ohne, dass eine Veränderung des Zylinderabstands erforderlich ist.
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Zylinderlaufbuchsen des ersten Motors bieten z.B. Vorteile hinsichtlich der Krafteinleitung von Verschraubungskräften für den Zylinderkopf-Zylinderlaufbuchsen-Verbund in das Zylinderkurbelgehäuse und sorgen z.B. dafür, dass die Zylinderlaufbuchse sich durch die wirkenden Kräfte nicht zu stark verformt. Insbesondere werden die Verschraubungskräfte direkt durch den Bund der Zylinderlaufbuchse in das Zylinderkurbelgehäuse geleitet, und das Zylinderrohr, d.h. der Laufbahnbereich der Zylinderlaufbuchse für den Kolben, wird nicht deformiert.
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Eine jeweilige Zylinderlaufbuchse des ersten und/oder zweiten Motors kann unmittelbar auf einem Kurbelgehäuse aufliegen oder es kann ein Bauteil zwischen der jeweiligen Zylinderlaufbuchse und dem Kurbelgehäuse angeordnet sein, wie z.B. ein Ring oder dergleichen.
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Dadurch kann die Zylinderlaufbuchse in ihrem dem Brennraum zugeordneten Bereich, innerhalb dessen während des Motorbetriebes die höchsten Temperarturen an diesem Bauteil auftreten, verhältnismäßig dünn gehalten werden. Nachteilig ist, dass der die Schraubenkräfte aufnehmende Bereich ggf. nicht unmittelbar gekühlt werden kann. So wird der Kühlwasserstrom ggf. um den Bund der Zylinderlaufbuchse herumgeleitet und über einen separaten Kühlwasserübertritt an den Zylinderkopf übergeben.
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Zylinderlaufbuchen des zweiten Motors bieten z.B. den Vorteil, dass der Schraubenkräfte aufnehmende Bereich der Zylinderlaufbuchse unmittelbar gekühlt werden kann, wobei das Kühlwasser insbesondere direkt in den Zylinderkopf übertreten kann, um eine kompakte Gesamtbauweise zu realisieren. Nachteilig ist, dass eine ggf. direkte Einleitung von Verschraubungskräften zu einer Verformung der Zylinderlaufbuchse führen kann, die in vorgegebenen Grenzen gehalten werden muss. Der Schraubenkräfte aufnehmende Bereich der Zylinderlaufbuchse des zweiten Motors bildet insbesondere eine abschnittweise verstärkte Wandung der Zylinderlaufbuchse aus.
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Erfindungsgemäß wird innerhalb ein und derselben Motorenbaureihe für einen betreffenden Motor daher diejenige Zylinderlaufbuchse ausgewählt, die für den betreffenden Bohrungsdurchmesser, im Kontext mit den auftretenden thermischen Belastungen, die hauptsächlich von der erzielten Leistungsdichte abhängt, den besten Kompromiss aus Kühlung, Formstabilität und Kompaktheit bietet. Die erzielte Leistungsdichte wiederum hängt u.a. vom verwendeten Brennverfahren und, korrelierend hierzu, vom verwendeten Kraftstoff ab. Zukünftig werden Motoren für mehrere verschiedene Kraftstoffe gleichzeitig entwickelt und angeboten werden, so dass schließlich innerhalb einer Baureihe unterschiedliche Wege hinsichtlich der Optimierung beschritten werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Anordnung von Zylinderkopfschrauben je Zylinder des ersten Motors gleich ist zur Anordnung von Zylinderkopfschrauben je Zylinder des zweiten Motors.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Zylinderkopfschrauben je Zylinder des ersten Motors erste Abstände in Längen- und Breitenrichtung zueinander aufweisen und dass die Zylinderkopfschrauben je Zylinder des zweiten Motors zweite Abstände in Längen- und Breitenrichtung zueinander aufweisen, wobei die jeweiligen ersten Abstände in Längenrichtung gleich den jeweiligen zweiten Abständen in Längenrichtung sind und wobei die jeweiligen ersten Abstände in Breitenrichtung gleich den zweiten Abständen in Breitenrichtung sind.
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Jedem Zylinder des ersten Motors kann jeweils ein einzelner, separater Zylinderkopf zugeordnet sein.
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Jedem Zylinder des zweiten Motors kann jeweils ein einzelner, separater Zylinderkopf zugeordnet sein.
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Ein das Zylinderkurbelgehäuse des ersten Motors durchdringender Kühlkanal kann einen Abstand zu dem jeweiligen von den Verschraubungskräften der Zylinderkopfschrauben belasteten Bereich der jeweiligen Zylinderlaufbuchse aufweisen, so dass kein Kontakt zwischen einem Kühlmedium des Kühlkanals und dem jeweiligen von den Verschraubungskräften der Zylinderkopfschrauben belasteten Bereich besteht, und ein das Zylinderkurbelgehäuse des zweiten Motors durchdringender Kühlkanal kann zumindest abschnittsweise keinen Abstand zu dem jeweiligen von den Verschraubungskräften der Zylinderkopfschrauben belasteten Bereich der jeweiligen Zylinderlaufbuchse aufweisen, so dass ein Kontakt zwischen einem Kühlmedium des Kühlkanals und dem jeweiligen von den Verschraubungskräften der Zylinderkopfschrauben belasteten Bereich besteht.
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Es kann vorgesehen sein, dass der erste Großmotor ein diffusives Brennverfahren, wie es der Diesel-Prozess ist, aufweist, und dass der zweite Großmotor ein vorgemischtes Brennverfahren, wie es der Otto-Prozess ist, aufweist.
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Weiter betrifft die Erfindung einen Motor, wobei der Motor ein erster Motor oder ein zweiter Motor gemäß der erfindungsgemäßen Motorenbaureihe ist.
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Merkmale dafür, dass beide Motoren zu der gleichen Motorenbaureihe gehören, sind z.B., dass weitere mechanische Bauteile des ersten und zweiten Motors, wie z.B. die Kurbelwelle, der Ventiltrieb, das Öl- und Kühlwassersystem, die Ölwanne, der Rädertrieb, die Anordnung der Turbolader und Ladeluftkühler, unverändert bleiben.
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Auch das jeweilige Zylinderkurbelgehäuse basiert auf dem gleichen Rohteil und ist ggf. nur im Bereich der Zylinderlaufbuchse aufgrund der größeren Kolbenbohrung und der Anströmungsgeometrie des Kühlwassers im Bereich der Zylinderlaufbuchse unterschiedlich bearbeitet.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen jeweils schematisch:
- 1 einen Zylinder mit einem Zylinderkopf eines ersten Motors;
- 2 einen Zylinder mit einem Zylinderkopf eines zweiten Motors;
- 3 den ersten Motor in einer Draufsicht;
- 4 den zweiten Motor in einer Draufsicht.
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Die 3 und 4 zeigen eine Motorenbaureihe, wobei 3 einen ersten Motor 2 der Motorenbaureihe zeigt und 4 einen zweiten Motor 4 der Motorenbaureihe zeigt.
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Zur Veranschaulichung der Unterschiede zwischen dem ersten Motor 2 und dem zweiten Motor 4 wird mit Bezug zu den 1 und 2 zunächst jeweils exemplarisch ein Zylinder 6 des ersten Motors 2 (1) und ein Zylinder 8 des zweiten Motors 6 beschrieben (2).
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1 zeigt einen Zylinder 6 des ersten Motors 2. Der Zylinder 6 weist einen ersten Bohrungsdurchmesser A auf. Der Zylinder 6 des ersten Motors 2 weist eine Zylinderlaufbuchse 10 auf. Innerhalb der Zylinderlaufbuchse 10 ist ein Kolben 12 geführt, der in bekannter Weise mit einem nicht dargestellten Kurbeltrieb gekoppelt ist.
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Die Zylinderlaufbuchse 10 weist einen von den Verschraubungskräften der Zylinderkopfschrauben belasteten Bereich 14 auf, der ein umlaufender Bund 14 ist und der auf einem Zylinderkurbelgehäuse 16 des ersten Motors 2 aufliegt.
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2 zeigt einen Zylinder 18 des zweiten Motors 4. Der Zylinder 18 weist einen zweiten Bohrungsdurchmesser B auf. Der Zylinder 18 des zweiten Motors 4 weist eine Zylinderlaufbuchse 20 auf. Innerhalb der Zylinderlaufbuchse 20 ist ein Kolben 22 geführt, der in bekannter Weise mit einem nicht dargestellten Kurbeltrieb gekoppelt ist.
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Die Zylinderlaufbuchse 20 weist einen von den Verschraubungskräften der Zylinderkopfschrauben belasteten Bereich 24 auf, der eine lokal verstärkte Wandung ist und der auf einem Zylinderkurbelgehäuse 26 des zweiten Motors 4 aufliegt.
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Der Bereich 14 der Zylinderlaufbuchse 10 des ersten Motors 2 hat eine Bunddicke H1, die geringer ist als eine Bunddicke H2 des Bereichs 24 der Zylinderlaufbuchse 20 des zweiten Motors 4.
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Die Motoren 2 und 4 unterscheiden sich bezüglich der Kühlung.
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Ein das Zylinderkurbelgehäuse 16 des ersten Motors 2 durchdringender Kühlkanal 28 weist einen Abstand zu dem umlaufenden Bund 14 der Zylinderlaufbuchse 10 auf und ist um diesen Bund 14 herumgeführt, so dass kein Kontakt zwischen einem Kühlmedium des Kühlkanals 28 und dem umlaufenden Bund 14 besteht. Der Bund 14 ist daher nicht unmittelbar bzw. direkt gekühlt.
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Demgegenüber weist ein das Zylinderkurbelgehäuse 26 des zweiten Motors 4 durchdringender Kühlkanal 30 zumindest abschnittsweise keinen Abstand zu dem Bereich 24 der Zylinderlaufbuchse 20 auf, so dass ein Kontakt zwischen einem Kühlmedium des Kühlkanals 30 und dem Bereich 24 besteht. Der Bereich 24 ist daher unmittelbar bzw. direkt gekühlt.
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Jedem Zylinder 6 des ersten Motors 2 ist jeweils ein einzelner, separater Zylinderkopf 32 zugeordnet ist.
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Jedem Zylinder 18 des zweiten Motors 4 ist jeweils ein einzelner, separater Zylinderkopf 34 zugeordnet.
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Wie 3 und 4 zu entnehmen, ist ein Zylinderabstand Z des ersten Motors 2 identisch zu einem Zylinderabstand Z des zweiten Motors 4.
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Die Anordnung von Zylinderkopfschrauben 36 je Zylinder 6 des ersten Motors 2 ist gleich zur Anordnung von Zylinderkopfschrauben 38 je Zylinder 18 des zweiten Motors 4.
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Die Zylinderkopfschrauben 36 je Zylinder 6 des ersten Motors 2 weisen erste Abstände L1, B1 in Längen- und Breitenrichtung zueinander auf.
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Die Zylinderkopfschrauben 38 je Zylinder 18 des zweiten Motors 4 weisen zweite Abstände L2, B2 in Längen- und Breitenrichtung zueinander auf.
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Die jeweiligen ersten Abstände L1 in Längenrichtung sind gleich den jeweiligen zweiten Abständen L2 in Längenrichtung. Die jeweiligen ersten Abstände B1 in Breitenrichtung sind gleich den zweiten Abständen B2 in Breitenrichtung.
