DE3026041A1

DE3026041A1 - Wassergekuehlte mehrzylinder-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3026041A1
Application number: DE19803026041
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Josef Graz Greier; Bertram Ing. Obermayer; Dipl.-Ing. Othmar Skatsche
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-08-28
Filing date: 1980-07-09
Publication date: 1981-03-12
Also published as: GB2060056B; JPS5634937A; FR2464375A1; GB2060056A; FR2464375B1; US4393822A

Description

Die -^r-f indüng, betrifft eine wassergekühlte Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, deren Zylinder im unteren Bereich miteinander und mit dem Kühlmantel verbunden sind und deren Kurbelwellenhauptla&er aus zwei mittels -ü-auptlagerscnrauben verbundenen Teilen besteht.

Es sind Bremikraftiiiaschinen dieser- Art bekannt, öei-.•.elchen die Zylinder am unteren Ende miteinander und mit dein Kühlmantel verbunden sind, wobei die Verbindungsstelle zwischen je zwei Zylindern auch Ausgangspunkt für die das Kurbelwellenlager tragende Lägerwand ist. Durch diese Sauweise ist· es zwar möglich, durch den bis annähernd, zum Zylinderende hinabreichenden Kühlwasserraum eine ausreichende Kühlung des gesamten Zylinders zu gewährleisten; e"S kommt jedoch aufgrund des sehr steifen untenan Zylinaerendes sowie der über die .Lngerwände an der Verbindungsstelle ■zwischen zwei Zylindern in die Zylinder bzw.-die .Zylinder-" büchsen eingeleiteten Reaktionskräfte zu Formänderungen besonders im Bereich der unteren Zylinderenden. Um diese Formänderungen der Zylinder bzw. der Zylinderbuchsen im unteren Bereich zu oeherrschen, ist es bei dieser- bekannten Ausführung notwendig., von v-orneherein einen größeren Spalt .zwischen Kolben und Zylinderbüchse vorzusehen und die Formänderungender Zylinderbuchse durch erhöhte Spannung der Kolbenringe auszugleichen. -^ies bedingt natürlich erhöhte Reibungsverluste, vermehrte Gerausachbil'dung und eine Zunahme des Dlverbraucaes.

Weiters sind &roß—Brennkraftmaschinen bekannt, bei welchen aufgrund ihres relativ-großen -Zylinderabstandes die gleichzeitig aueh die EToekenweilenlager tragenden Hauptlagerwände bis zu einem ge zwei .Zylinder verbindenden und den Kühlwasserraum abschließenden Steg hochgezogen sind, der sich In einer Höhe, die etwa dem halben Zylind-erdurchmesser entspricht, befindet.. Dadurch sind die unteren..Enden der Zylinder von diesem Steg -abwärts praktisch freigestellt-, was aufgrund der Befreiung der unteren Zylinderenden von den erst über den -St eg-eingeleiteten Re-aktionskräf ten die Gefahr von i'or-mänderungen der unteren Aylindersnden verrin-

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gert. Diese■bekannte Ausführung hat jedoch den Nachteil, daß für das Hochziehen der *i_auptlagerwände der Abstand zwischen den einzelnen Zylindern relativ groß sein muß, was eine kompakte Konstruktion der Brennkraftmaschine verhindert. -

AufgB.be der Erfindung ist es, auch bei modernen, kompakt konstruierten Brennkraftmaschinen der eingangs genannten Art eine Entlastung der unteren Zylinderenden zu gewährleisten und somit unzulässige Formänderungen derselben zu verhindern» .

Lrfindungsg.emäß wird dies dadurch erreicht, daß die unteren Zylinderenden in der Höhe, die dem 0,5— Ms 0,75-fachen, vorzugsweise dem 0,6 bis 0,7-faehen des Zylinderdurchmessers entspricht mit dem Kühlmantel und von dieser Höhe abwärts untereinander verbunden und ansonsten freigestellt sind, wobei sich das Gewinde der Hauptlagersehrauben in diesem Bereich oder darüber befindet, dadurch werden die Reaktionskräfte von de-n Kauptlagerschrauben airekt in den Bereich über der Verbindung zwischen Zylinder und Kühlmantel eingeleitet, bzw. über die Verbindung zwisch-en Zylinder und Kühlmantel auf Zylinder und Kühlmantel im Bereich über dieser Verbindung aufgeteilt. Es; ist dadurch auf jeden Pail gewährleistet, daß das freigestellte untere Zylinderende. frei von Re akti ons kraft en ist, wodurch unzulässige Formänderungen in diesem Bereich- vermieden, werden* E-s ifft. dadurch, möglich, den Spalt zwischen Kalben und Zylinder relativ klein- zu wählen, was eine geringere Geräuschentwicklung bedeutet. Auch können Kolbenringe mit. geringeren Spannungen verwendet werden, was einen geringeren Reibungsverlust und aufgrund der geringeren Formänderung der Büchsen auch einen verminderten Ölverbrauch bedeutet. "

Die unteren Zylinderenden können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung bis zu einer Höhe, die "dem-.0,2-bis Ο,-4-fachen des Zylinderdurchmessers entspricht, komplett freigestellt sein. Das bedeutet, daß auf diese weise auch

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eine Freistellung der unteren Zylinderenden im Bereich der Verbindungsstelle zwischen zwei Zylindern gegeben ist, was die Spannung der Zylinderenden bzw. der Zylinderbüchsen in diesem Bereich und damit Formänderungen, trotz der nach wie vor über die Verbindung zwischen den Zylindern auf einfache Weise möglichen Einleitung der Reaktionskräfte von den Hauptlagerschrauben bzw. deren Butzen in den Bereich oberhalb der Verbindung zwischen den Zylinderenden und dem Kühlmantel, weiter verringert.

Bei mit dein Kurbelgehäuse einstückig ausgeführtem Zylinderblock ist nach einer weiteren Ausführung gemäß der Erfindung im Bereich zwischen den unteren Zylinderenden eine Öffnung in der Hauptlagerwand vorgesehen. Diese Öffnung in der Hauptlagerwand erlaubt die Einleiten- der äeaktionskräfte von den Hauptlagern in den Bereich der Verbindung zwischen Zylinderende und Kühlmantel ohne dai3 dadurch die Freistellung der unteren Zylinderenden in diesem Bereich unterbrochen wird.

Bei Brennkraftmaschinen mit einem auf dem Kurbelgehäuse mit Hilfe der liauptlagerschrauben befestigten Zylinderblock ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zwischen der Unterkante der Zylinder und dem Kurbelgehäuse ein Spalt vorgesehen. Dadurch bleibt die Freistellung der unteren Zylinderenden trotz der Verspannung des Zylinderblocks gegen das Kurbelgehäuse mittels der Hauptlagerschraube gewahrt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, tis zeigen:
Fig.1 einen teilweisen Vertikalschnitt durch eine

Mehrzylinder-Brennkraftmaschine nach der Erfindung, wobei der linke Teilschnitt in der Ebene zwischen den Zylindern und der rechte Teilschnitt in der Zylindermittelebene geführt ist, Fig.2 einen teilweisen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1/

Fig.5 einen teilweisen Vertikalschnitt durch die Zylindermittelebene einer anderen Ausführung nach der Erfindung und

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Fig. 4 einen teilweisen Scnnitt entlang der Linie IV-IV in Fig.3.

Das Kurbelgehäuse 1 der in Fig.1 nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine ist als Gußstück einstückig mit dem Zylinderblock 2 ausgeführt. Das Kurbelgehäuse 1 weist an seiner Unterseite einen Flansch 3 auf, der zur Befestigung und Abdichtung der nicht dargestellten Ölwanne dient. Im oberen Teil des Kurbelgehäuses 1 sind an den Außenwänden 4 und 5 Längs bohrungen 6 und 7 angeordnet, welche für die Führung des Kühl- bzw. Schmieröls dienen.

In der Ebene zwischen den Zylindern 8 ist, v/ie auch aus Fig. 2 zu ersehen, jeweils eine Hauptlagerwand 9 angeordnet, welche an ihrem oberen Ende in die Verbindung 10 zwischen den Zylindern 8 bzw. zwischen den Zylindern 8 und dem Künlmantel 11 mündet. An ihrem unteren Ende trägt die Hauptlagerwand 9 den oberen Teil des Kurbelwellenlagers 12 mit der oberen Lagerschale 13. Der untere Teil des Kurbelwellenlagers wird vom Lagerteil 14 bzw. der unteren Lagerschale 15, welche mittels der Hauptla^erschrauben 16 befestigt sind, gebildet. Die Hauptlagerschrauben 16 sind in entsprechenden Butzen im Lagerteil 14 sowie in der Haupt-Iaverwand 9 ;:eführt, wobei sich d.-..s Gewinde 17 oberhalb der Verbindung 10 zwischen den Zylindern 8 und dem Kühlmantel 11 befindet. Im Bereich des Schnittes mit der ülzuführungsbohrung 18 bildet die Bohrung für die Hauptlagerschrauben 16 einen Ringraum 19 gegenüber den Hauptlagerschrauben 16, um die ungehinderte Ölzufiihrung zu den Lagerschalen 13 und 15 zu ermöglichen. Die Hauptlagerwand 9 ist mittels der Rippen 20, 21 und 22 mit den an die strichpunktiert gezeichnete Pleuelumhüllende 23 angepaßten Außenwänden 4 und 5 des Kurbelgehäuses 1 verbunden. Der Lagerteil 14, der gegenüber der Hauptlagerwand 9 mittels der Hauptlagerschrauben 16 über die Scheiben 24 von den Muttern 25 befestigt istj wird gegenüber dem Kurbelgehäuse 1 mittels der Schrauben 26 an den Butzen 27 befestigt.

Die Zylinder 8, welche die Zylinderbüchsen 28 enthalten, sind an ihrem unterhalb der Verbindung 10 zum Kühlmantel 11

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liegenden Ende 29 gegenüber dem Kurbelgehäuse 1 bzw. der Hauptlagerwand 9 freigestellt. Als zusätzliche Sicherheit gegen ein Herausfalien der eingeklebten Zylinderbüchsen 28 aus den Zylindern 8 ist ein Ring 31 vorgesehen.

Die freigestellten unteren Zylinderenden 29 sind im Bereich 30 miteinander verbunden, wobei die Hauptlagerwand 9 eine Öffnung 32 aufweist, welche die vollständige Preisteilung der unteren Zylinderenden bis zu einer Höhe, die dem 0,2- bis Ό,4-fachen des Zylinderdurchmessers entspricht, auch in diesem Bereich gewährleistet.

Bei im Betrieb befindlicher Brennkraftmaschine werden die von den Verbrennungskräften hervorgerufenen Reaktionskräfte auf die Kurbelwellenlager teilweise über die Hauptlagerwand 9 bzw. die Rippen 20, 21 und 22 in das Kurbelgehäuse 1 und teilweise über den Lagerteil 14 und die Hauptlagerschrauben 16 im Bereich oberhalb der Verbindung 10 direkt in den Zylinder 8 bzw. den Kühlmantel 11 eingeleitet. Im weiteren erfolgt über den Verbindungsbereich 30 zwischen den Zylindern 8 auch eine Verteilung der Reaktionskräfte zur Zylindermitte hin, wodurch sich insgesamt eine verhältnismäßig gleichmäßige Aufteilung dieser Reaktionskräfte auf die gesamte Motorstruktur und damit eine vorteilhafte, ungünstige Verformungen vermeidende Beanspruchung ergibt. Die freigestellten unteren Zylinderenden 29 sind aufgrund der vorgeschlagenen Ausführung völlig frei von Reaktionskräften, sodaß Formänderungen in diesem Bereich weitgehend vermieden sind.

Das Ausführungsbeispiel nach den E¹Ig. 3 und 4 weist ein Kurbelgehäuse 33 auf, auf welches ein mit Hilfe der Hauptlagerschrauben 34 befestigter Zylinderblock 35 aufgesetzt ist.

Der Zylinderblock 35 sitzt mit einem in Verlängerung des Kühlmantels 36 nach unten gezogenen Ansatz 37 am Plansch 38 des Kurbelgehäuses 33 auf und ist dort auch abgedichtet. Die unteren Enden 39 sind gegenüber dem Ansatz 37 freigestellt und weisen gegenüber dem Kurbelgehäuse 33 einen Spalt 40 auf, der gerade so groß bemessen ist, daß die unteren

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Zylinderenden 39 auch gegenüber dem Kurbelgehäuse freigestellt sind.

Die Zylinder 41 enthalten die z.B. eingeklebten Büchsen 42 und sind in einer Höhe 43, die dem 0,5- bis 0,75-fachen Vorzugs-eise dem 0,6- bis 0,7-fachen des ^ylinderdurchmessers 44 entspricht, mit dem Kühlmantel 36 und von dieser Verbindung 45 abwärts im Bereich 46 jeweils untereinander verbunden. Durch eine Ausnehmung 47 ist auch hier wiederum die komplette Freistellung der unteren Zylinderenden 39 auch im Bereich der Verbindung zwischen den Zylindern 41 gegeben. Das Kurbelgehäuse 33 weist an seinen Außenwänden 48 und 49 Zu Όzeη 50 und 51 für die Schmier- bzw. Kühlölführungsbohrungen 52 bzw. 53 und an seiner Unterseite einen Plansch 54 für den Anschluß der nicht dargestellten ölwanne auf. Die Bohrung 55 dient zur Zuführung des Schmieröles und die Bohrung 56 im Düsenstück 57 zur Zuführung des Kühlöles für die Kolbenkühlung.

Die Lagerwand 61 ist in ihrem oberen Bereich 62 so aus-,,eoildet, daß einerseits auch hier der Spalt 40 zu den unteren Zylinderenden 39 gewahrt bleibt und andererseits eine zusätzliche Sicherung ge_t.;en Herausfallen der eingeklebten Büchsen 42 gegeben ist.

Die Reaktionskräfte werden wiederum einerseits über die Rippen 58 und 59, die Lagerwand 61 sov/ie die Butzen 60 an das Kurbelgehäuse 33 und andererseits über die Hauptlagerschrauben 34 in den Bereich 46 der Verbindung zwischen den Zylindern 41 eingeleitet, was eine günstige Aufteilung und eine vollkommene Entlastung der unteren Zylinderenden 39 bedeutet.

üs sind also auch in diesem Falle unzulässige Formänderungen der unteren Zylinderenden 39 durch auf sie übertragene Reaktionskräfte verhindert, wodurch der erforderliche Spalt zwischen den Zylinderbüchsen 42 und den hier nicht dargestellten Kolben gegenüber der eingangs genannten bekannten Ausführung verkleinert werden kann. Damit läßt sich die Geräuschentwicklung in diesem Bereich herabsetzen. Durch die bessere Rundheit der Zylinderbüchsen 41 ist es anderer-

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seits auch möglich, Kolbenringe mit kleineren /ps^nuneen zu verwenden, wodurch d^.e ReiDun -sverluste und -.ucti der ülverbrauch gesenkt werden können.

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Lee r s e i t

Claims

H. SCHROETER - K. LEHMANN
LipowskystraSe 10

_Or._Di,,_h._c. _{FanB LI5T} k-li-18

- y - 07. juii 1980

ij "„?sser..^-eicühlte weHrzylinaer-Zrernkr-pfti/'-ir-ohi ne , deren im unteren ;-trti ·α r:ii 'einander- -ind mit dem

verounden sin-1 und deren Kuroelv/ellenhaupt-I- :';o." mas ζ·.·.-e ί mittel:- .11 \ ■;> il^r re •■sohjrauoen verbundenen "■ei.en oe.-ieat, α a i u r c h ₍: e k e η η ζ e i c h r: e t, -ix.' die unterer: ZyI inderenden (29:'^9 ^ in einer .-ii.'ne, d^;e aeru O,^c- eis o,7c;_ fache-i, vorzuf sv/eise dem 0,o- t-is 0,7- lochen, des Z/linderdurcniaeepe rs ent-'■-•ri ;■ Λ, :=iit den Knhlni^^tel ( 11 ; "56) und von dieser Höhe a;. :.^:.:-f.G unteroina-Hler verbunden und ansonsten freigeo'eilt .;ind, v.uoei s\.^ryi< d^s -':ev.inde der Hauptla^erseh -au c-en ί, ' ;"4) in •'•'ie^e'-: -ei-eich oder darüber befindet.

.Tenri/.i-aj'tjiasci·:¹. ne nach ■ na-rucri 1, d^äurch ^ekennzeien- :-.;-t, 'i=xß iie unseren ^yIi^v;de -enden (29; ^9) bis zu einer iinhe, die aem J,2- nis 0,4-"^f.crien des Zyiinderdurcr,-.ss;;e/'S e-'ispriciit, Kcnplet"" r'rei-esrellt »ind.

Rrenru: rnf tm?<sci. ine n-'ich ■ nsoruch 2, mit einem mit dem iiurbe L: en=iuse einstückig auspef-'inrten ^y Linderblock, ■:\--vxrcn .vekennzeicMnet, ei a S ir.: ^e re i ^h zv.'ifschen den ame ':;r, ^yI inaerend en i'P.Q) eine uff nun,·· (^X2) in der -ouXTtla~;e.fv,rnd (9J vor^ese-ier ist (j?^li .^Λ ,2) .

4. Brenmrr-aftin^senine nanh Anapruch 2, mit einem auf dem Kuroelf-rehä.uH-e .ui t liilfe der -lauotla^erschrauben be — festigten Zylinderblock, dadurch -f;ekennzeichnet, daß ζ ischen der Unterk-.nte der zylinder {41) und dem Kurb-el ,:GhauP6r (3i) ein Spalt (40) vorgesehen ist (Fi^.3,4),.

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