DE19804848C2

DE19804848C2 - Zylinderstruktur eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE19804848C2
Application number: DE19804848A
Authority: DE
Inventors: Hisashi Ozeki
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 2001-05-03
Anticipated expiration: 2018-01-31
Also published as: US6283081B1; DE19804848A1; JPH10213005A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zylinderstruktur eines Verbrennungsmotors dargelegt im einteiligen, einzigen Patentanspruch.

Fig. 3 zeigt eine Oberseite (Draufsicht) eines Zylinderblocks 1, und eine Schnittansicht entlang der Linie A-A aus Fig. 3 ist links von einer Mittellinie (a) in Fig. 1, 2 und 4 dargestellt, und rechts von der Mittellinie (a) in diesen Abbildungen ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B aus Fig. 3 dargestellt.

In Fig. 3 bezeichnet die Bezugsziffer 2 eine Zylinderlaufbüchse (eine Zylinderbüchse bzw. eine Buchse), 3 bezeichnet eine Zylinderbohrung, 4 einen Wassermantel, 5 die Zylinderkopfbolzen (im folgenden als "Bolzen" bezeichnet), mit denen ein Zylinderkopf befestigt ist, und 6 bezeichnet einen Öldurchlaufkanal. Für die Bolzen gilt, daß eine Vielzahl von Bolzen 5 vorhanden sind, die zueinander mit einem vorgegebenen Abstand angeordnet sind.

Dieser Zylinderblock 1 entspricht einem siamesischen Bautyp, bei dem jede Trommel 7 (siehe Fig. 1, 2 und 3) des Zylinderblocks miteinander verbunden ist, und unter dem Gesichtspunkt der strukturellen Eigenschaften muß gesagt werden, daß die Steifigkeit rund um den Bereich unterhalb eines Wassermantels hoch ist. Wie aus Fig. 1 und so weiter deutlich wird, wird die Zylinderlaufbüchse 2 in die Trommel 7 gepreßt, mit der ein Kühlwasser in direkten Kontakt kommt. Damit handelt es sich um eine Art Zylinderblock mit nasser Zylinderlaufbüchse, bei dem die Trommel 7 einen Abschnitt (unterer Umfang) der Zylinderlaufbüchse 2 bedeckt, die mit dem Kühlwasser nicht in direkten Kontakt kommt, so daß es sich auch um eine Art Zylinderblock mit trockener Zylinderlaufbüchse handelt, weshalb es sich genau genommen um eine Art Zylinderblock mit halbnasser Zylinderlaufbüchse handelt.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 eine konventionelle Zylinder struktur erklärt. 1 bezeichnet dabei einen Zylinderblock, 8 bezeichnet einen Zylinder kopf, und 9 bezeichnet das Unterteil eines Kurbelgehäuses. Eine Dichtung 9 befindet sich zwischen dem Zylinderblock 1 und dem Zylinderkopf 8. Die Befestigung des Zylinderkopfs 8 am Zylinderblock 1 erfolgt durch einen Bolzen 5, welcher durch ein Durchgangsloch 10 des Zylinderkopfs 8 verläuft und in ein Gewindeloch 11 geschraubt wird, das sich im Zylinderblock 1 befindet. Außerdem entspricht im Bereich, der sich im Abschnitt rechts von der Mittellinie (a) befindet, ein Abschnitt der Trommel 7 dem tiefsten Abschnitt des Wassermantels 4.

Die Verbindung eines Bereichs des Kurbelgehäuseunterteils 9, das an den Zylinderblock 1 montiert ist, erfolgt durch den Bolzen 13, welcher durch ein Durch gangsloch 12 verläuft, das sich im Kurbelgehäuseunterteil 9 befindet, und der in ein Gewindeloch 14 geschraubt wird, welches sich im Zylinderblock 1 befindet. 15 bezeichnet eine Kurbelwelle, 16 bezeichnet einen Hauptgang, 17 bezeichnet eine Wand eines Durchblasgaskanals, und 18 bezeichnet ein Loch, das eine Verbindung zwischen dem Zylinderblock 1 und dem Wassermantel des Zylinderkopfs 8 bildet.

In der auf diese Weise gebildeten Struktur liegt die Position, in der sich die Gewindeposition C vom Bolzen 5 befindet, in einer oberen Position des Zylinder blocks 1. Da die Position sich in der Nähe der oberen Fläche (Oberseite) des Zylinderblocks 1 und ebenfalls in der Nähe des Wassermantels 4 befindet, ist die Steifigkeit hier im Vergleich zum zentralen und unteren Bereich des Zylinderblocks 1 gering, so daß eine starke Kraft auf den Bereich wirkt, auf dem der Bolzen 5 befestigt wird. Das führt dazu, daß der Bereich zwischen dem Bolzen 5 und einem anderen benachbarten Bolzen 5, der in einem gegebenen Abstand zum ersten Bolzen 5 liegt, eine kleine Komprimierungsrate gegenüber einer Dichtung 9 aufweist, wodurch eine Komprimierungsunregelmäßigkeit entsteht, so daß die Gefahr besteht, daß Kühlwasser, Schmieröl oder Verbrennungsgas aus dem Bereich der Dichtung 9 austritt. Somit mußte, um diesen Austritt zu verhindern, eine teure Dichtung ein gesetzt werden.

Da außerdem auf den Abschnitt, welcher mit dem Bolzen 5 verbunden werden soll, eine größere Kraft einwirkt als auf die anderen Abschnitte, ist eine Zylinder bohrung 3 in unmittelbarer Nähe des Gewindeabschnitts vom Bolzen 5 in ihrem Durchmesser geschrumpft, was in Fig. 6 in der oberen Position gezeigt wird, und darüber hinaus wird eine Deformation von einem Kreis zu einem Nicht-Kreis erzeugt, wodurch ein unterer Abschnitt wahrscheinlich dazu tendiert, in seinem Durchmesser ausgedehnt zu werden. Außerdem wird der Durchmesser der Bohrung 3 nicht nur geschrumpft oder ausgedehnt, sondern auch die Zentralposition (eine Mittellinie wurde weggelassen) wurde im Vergleich zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt verschoben. Dann wurde zur Vermeidung einer solchen Deformation als Gegenmaßnahme eine Materialauswahl oder eine Erhöhung der Dicke in Betracht gezogen.

Als Referenz zeigt Fig. 6 eine Illustration, die besonderen Schwerpunkt auf die Darstellung der Art und Weise der Deformation legt, indem eine größere Einheit für die vertikale Abmessung als für die horizontale Abmessung gewählt wurde, so daß die tatsächliche Deformation der Zylinderbohrung 3 nicht wie abgebildet auftritt.

Als Stand der Technik in einem ähnlichen technischen Gebiet gibt es die Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 8-21299 sowie die Japanische Gebrauchsmusteroffenlegungsschrift Hei 4-103245. Bei der erstgenannten Schrift wird ein Bolzen so angepaßt, daß er in einen Zylinderlaufbüchsenblock geschraubt wird, der durch Druckguß in einem Zylinderblock aus einer Aluminiumlegierung entsteht, und bei der letztgenannten Schrift wird eine Lippe gebildet, um die Wand jeder der Zylinderbohrungen und die Außenwand des Zylinderblocks um jeden Zylinder zu verbinden, und dann wird der Bolzengewindeabschnitt zur Befestigung eines Zylinderkopfs am Zylinderblock so angepaßt, daß er zu dieser Lippe paßt.

Schließlich sei noch die DE-AS 10 08 528 erwähnt, die ein Maschinengehäuse für Brennkraftmaschinen zeigt, wobei der Zylinderkopf mittels Schrauben, die in Gewindelöcher in dem Zylinderblock eingreifen, mit diesem verbunden ist. Die Kühlkanäle befinden sich im Zylinderblock und sind nicht zum Zylinderkopf offen.

Die vorliegende Erfindung soll aufgabengemäß eine Struktur bereitstellen, welche im Unterschied zum erwähnten Stand der Technik eine Ausbildung aufweist, die eine zuverlässige und dichte Verbindung zwischen dem gekühlten Zylinderkopf und Zylinderblock ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des einteiligen Patentanspruchs gelöst, soweit sie nicht im vorstehenden Text der Beschreibungseinleitung als bekannt herausgestellt sind, wobei hierzu eine Zylinderstruktur eines Verbrennungsmotors vorgeschlagen wird mit einer Zylinderlaufbuchse und einem Wassermantel außerhalb der Zylinderlaufbuchse und einem Bolzen, der zur Befestigung des Zylinderkopfes an dem Zylinderblock durch den Zylinderkopf geführt ist und einen Gewindeabschnitt aufweist, von dem mehr als die Hälfte in einem Bereich in den Zylinder geschraubt ist, der sich unterhalb des Zentralabschnittes und außerhalb des Wassermantels befindet.

Es zeigt:

Fig. 1 eine vertikale Schnittdarstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine vertikale Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 eine Draufsichtdarstellung der Oberseite des Zylinderblocks,

Fig. 4 eine vertikale Schnittdarstellung einer herkömmlichen Struktur, in welcher der gleiche Abschnitt wie in Fig. 1 gezeigt wird,

Fig. 5 eine Erklärung des Effekts der vorliegenden Erfindung und

Fig. 6 eine Erklärung des Stands der Technik gemäß Fig. 4.

Im folgenden erfolgt die Beschreibung einer Ausführungsform der vor liegenden Erfindung auf der Grundlage von Fig. 1, wobei Teile, welche mit Teilen aus Fig. 4 identisch sind, die gleichen Bezugszeichen erhalten haben.

Bei dieser Ausführungsform befindet sich ein Gewindeabschnitt C vom Bolzen 5 (Abschnitt des Gewindelochs 11) zum Zylinderblock 1 in dem Bereich, wo ein Teil abschnitt von mehr als der Hälfte eines Gewindeabschnitts C so angeordnet ist, daß er sich unterhalb des Zentrums X der Tiefe des Wassermantels befindet. Und diese Positionseinstellung ist so festgelegt, daß die Gewindeposition C vom Bolzen 5 sich beim Wassermantel 4 befindet, der außerhalb der Zylinderlaufbüchse 2 liegt.

Durch ein derartiges Festlegen des Gewindeabschnitts C des Bolzens 5, und weil er so angepaßt ist, daß er sich in der Nähe der Stelle befindet, wo ein Kurbel gehäuseunterteil 9 durch einen Bolzen 13 mit dem Zylinderblock 1 verbunden ist, befindet sich die Wand 17 des Durchblasgaskanals außerhalb des Bereichs, durch welchen der Bolzen 5 läuft und sich eine Trommel 7 für die Zylinderlaufbüchse befindet, welche außerdem zwischen jedem Zylinder verbunden ist, und der Gewindeabschnitt C vom Bolzen 5 ist so angepaßt, daß er in einen Bereich mit aus reichender Steifigkeit eingeschraubt wird. Das hat zur Folge, daß beim Befestigen des Bolzens 5 die Dichtung 9 so angepaßt wird, daß sie durch den gesamten Zylinderblock 1 zusammengedrückt wird.

Fig. 2 zeigt den Fall, wo die Position des Gewindeabschnitts C vom Bolzen 5 noch niedriger liegt. Da der Gewindeabschnitt C hier in der Nähe des Bolzens 13 zur Befestigung des Kurbelgehäuseunterteils 9 liegt, wo die Steifigkeit sich insgesamt erhöht, wird bei dieser Ausführungsform der gegenüber dem in Fig. 5 dargestellten Situation erreichte Effekt erklärt und entspricht der in Fig. 6 dargestellten Situation. Wie in diese Abbildung zeigt, wird durch den Einsatz der vorliegenden Erfindung verständlicherweise ein Bohrungsdurchmesser, der dem im oberen Abschnitt befindlichen Bereich entspricht, wo sich ein Kolbenhub zumindest zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt befindet, ungefähr in einer zylindrischen Konfiguration gehalten. Obwohl im unteren Abschnitt erkennbar ist, daß eine kleine Verzerrung existiert, kann diese nur geringen Einfluß haben, da sich ein solcher Abschnitt außerhalb der sogenannten Verbrennungskammer befindet.

Die Position des Gewindeabschnitts C vom Bolzen 5 liegt bevorzugterweise unterhalb der Position (untere Totposition) des Kolbenrings, der in die Bohrung gleitet (allgemein ist die vertikale Abmessung des Wassermantels größer als der Kolbenhub).

Da sich die vorliegende Erfindung auf die Zylinderstruktur des auf diese Art und Weise geformten Verbrennungsmotors bezieht, und obwohl beim bekannten Stand der Technik beim Befestigen eines Bolzens zur Verbindung des Zylinderkopfs mit dem Zylinderblock die Befestigungskraft lediglich in unmittelbarer Umgebung des Bolzens wirkte, wodurch die Dichtung ungleichmäßig eingeklemmt wurde, ist dieses Problem gelöst, weil die Dichtung gleichmäßig eingeklemmt wird, um ihre Abdich tungseigenschaft zu erhöhen. Außerdem trat bei der herkömmlichen Struktur eine Deformation der Zylinderbohrung auf, wodurch ein unangenehmes Geräusch beim Fahren verursacht wurde, jedoch wurde dieses Problem gelindert, wodurch die Lauf eigenschaften des Kolbenrings in der Zylinderbohrung verbessert werden, der Motorölverbrauch reduziert wird, die Menge des erzeugten Durchblasgases gesenkt und die Zeitdauer bis zum Wechseln des Motoröls verlängert wird.

Claims

Zylinderstruktur eines Verbrennungsmotors mit einer Zylinderlaufbuchse und einem Wassermantel außerhalb der Zylinderlaufbuchse und einem Bolzen, der zur Befestigung des Zylinderkopfes an dem Zylinderblock durch den Zylinderkopf geführt ist und der einen Gewindeabschnitt aufweist, von dem mehr als die Hälfte in einen Bereich in den Zylinder geschraubt ist, der sich unterhalb des Zentralabschnittes und außerhalb des Wassermantels befindet.