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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit
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Flüssigkeitskühlung, deren Zylinderblock mit der Kurbelwellenlagerung
zu einem hohlraumlosen Triebwerksträger verbunden ist und die seitlich auf diesen
Triebwerksträger aufgesetzte Deckel aufweist, welche mit dem Triebwerksträger unter
teilweiser Bildung von Hohlräumen in Verbindung stehen und bis in den Bereich der
Kurbelwellenachse herabgezogene Schürzen tragen, die den oberen Teil des Kurbelgehäuses
bilden.
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Eine derartige, beispielsweise aus der EPA-67 890-A1 bekannte Ausbildung
hat den Vorteil, daß der aus Gründen der mechanischen Festigkeit und der besonderen
Laufeigenschaften vorzugsweise aus Grauguß gefertigte Zylinderblock bzw. gegebenenfalls
auch der zumindest einen Teil der Kurbelwellenlager umfassende Triebwerksträger
in ihrer Herstellung wesentlich vereinfacht sind, da keine einen Gußkern erfordernden
Hohlräume für die Flüssigkeitskühlung im Gußstück erforderlich sind. Bei der genannten
bekannten Ausführung sind auf den hohlraumlos gegossenen Triebwerksträger unter
Zwischenlage von elastischen Dichtungen Deckel, beispielsweise aus Kunststoff, aufgesetzt,
die zusammen mit dem Zylinderblock im Zylinderbüchsenbereich Wasserräume für die
Kühlwasserführung umschließen.
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Nachteilig bei der bekannten Ausführung ist insbesonders die Tatsache,
daß infolge der auch im Bereich der Kurbelwellenhauptlagerwände bzw. der oberen
Teile der Kurbelwellenhauptlager erfolgenden Befestigung der bis in den Bereich
der Kurbelwellenachse herabgezogenen Schürzen die in diesem Bereich besonders ausgeprägten,
hauptsächlich vom Kurbeltrieb herrührenden Körperschall-
anregungen
auf die eine sehr große schallabstrahlende Fläche aufweisenden Schürzen übertragen
werden, was die an sich erzielbare Körperschallreduktion sehr stark beeinträchtigt.
Um diesen Nachteil etwas abzuschwächen, sind bei der bekannten Ausführung elastische
Dichtungen an den Anlageflächen zum Zylinderblock vorgesehen, die die Körperschallübertragung
vermindern sollen. Diese elastischen Dichtungen haben aber den zusätzlichen Nachteil,
daß damit die aufgesetzten Deckel nicht mehr kraftführend sein können, womit beispielsweise
die Anordnung von Zusatzaggregaten an diesen Deckeln oder die Abstützung der Brennkraftmaschine
selbst über an diesen Deckeln angebrachte Konsolen nicht mehr möglich ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Brennkraftmaschinen der
eingangs genannten Art so auszubilden, daß die genannten Nachteile der bekannten
Konstruktion vermieden werden und daß insbesonders der von der Brennkraftmaschine
abgegebene Gesamtschallpegel reduziert werden kann.
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Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß für die aufgesetzten
Deckel zumindest größtenteils durchgehende Anlageflansche im wesentlichen im Bereich
von im Betrieb der Brennkraftmaschine geringe Schwingamplituden aufweisenden Oberflächen
des Zylinderblockes angeordnet sind und daß die Deckel im übrigen gegenüber dem
Triebwerksträger freigestellt sind. Auf diese Weise werden die im Betrieb der Brennkraftmaschine
an dem den Zylinderblock sowie zumindest Teile der Kurbelwellenlagerung umfassenden
Triebwerksträger auftretendenKörperschallschwingungen nicht bzw. nur stark vermindert
in die seitlich aufgesetzten Deckel eingeleitet, was - unabhängig von der Art der
verwendeten Dichtung - eine deutliche Reduzierung insbesonders des im Bereich des
Triebwerks trägers abgegebenen Geräusches ermöglicht.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der am kopfseitigen
Ende des Zylinderblocks
liegende Anlage flansch für die aufgesetzten
Deckel einen Abstand zur Kopfdichtfläche im Bereich von 20 bis 80 % des Zylinderdurchmessers
aufweist und unmittelbar in den unteren Abschlußsteg eines zur Kopfdichtfläche hin
offenen Zylinderblock-Kühlwasserraumes übergeht. Die Lage des unteren Abschlußsteges
eines derartigen, zum Zylinderkopf hin offenen Kühlwasserraumes im Zylinderblock
und damit die Tiefe des Zylinderblock-Wassermantels wird durch zwei Kriterien bestimmt;
einerseits ist eine gewisse Kühlungslänge in diesem Bereich zur Abführung der aus
dem Verbrennungsprozeß anfallenden Wärme notwendig, andererseits ist durch eine
Verkürzung der freien Länge der Zylinderbüchse in diesem Bereich eine Steigerung
der Eigenfrequenz unter dem Einfluß des Kolbenkippens gegeben, was sich positiv
auf die Schallanregung bzw.
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Schallabstrahlung der Außenwände des Zylinderblocks auswirkt. Im genannten
Bereich ist ein optimaler Kompromiß zwischen diesen beiden Kriterien gegeben, wobei
der bei dieser Ausführung unterhalb des kopfseitigen Anlageflansches zwischen dem
aufgesetzten Deckel und dem Zylinderblock vorhandene Hohlraum nicht mehr in den
Flüssigkeitskühlkreislauf der Brennkraftmaschine einbezogen ist.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der unterhalb
des kopfseitigen Anlageflansches liegende, von den aufgesetzten Deckeln einerseits
und dem Zylinderblock anderseits begrenzte Raum über Öffnungen bzw.Durchbrechungen
in einem im Bereich der unteren Zylinderenden vorgesehenen unteren Anlageflansch
mit dem ölbenetzten Kurbelgehäuse in Verbindung stehen.Auf diese Weise ist also
nur im oberen Bereich der Zylinderbüchse - also oberhalb des kopfseitigen Anlageflansches
für die aufgesetzten Deckel -eine Flüssigkeitskühlung für die Zylinderbüchse vorgesehen;
der Raum unterhalb dieses Anlageflansches ist von dem im Betrieb der Brennkraftmaschine
im Kurbelgehäuse vorhandenen. Schmierölnebel erfüllt, wobei durch diesen auch eine
gewisse Kühlung der Zylinderbüchsen stattfin-
det. Damit kann auf
sehr vorteilhafte Weise auch gleichzeitig eine Vergleichmäßigung der Temperatur
über die Länge der Zylinderbüchsen erreicht werden.
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Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann aber auch der
unterhalb des kopfseitigen Anlage flansches liegende, von den aufgesetzten Deckeln
einerseits und dem Zylinderblock andererseits begrenzte Raum mit schalldämmendem
Material gefüllt sein, was die Möglichkeit bietet, die Schallübertragung von den
Außenwänden der Zylinderbüchsen auf die außen aufgesetzten Deckeln zu verhindern
bzw. zumindest entscheidend zu verringern.
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Die aufgesetzten Deckel selbst können nach einer anderen Ausgestaltung
der Erfindung aus für Druckgußherstellung geeignetem Leichtmetall bestehen, die
für die Schmierung der Brennkraftmaschine erforderlichen ölführungsbohrungen aufweisen
und gleichzeitig die Funktion von Konsolen, z.B. für Lichtmaschine, Starter, Einspritzpumpe,
Motoraufhängung etc., haben und als Teil des Schwungradgehäuses ausgebildet sein,
wobei an den Anlageflanschen formstabile Dichtungen angeordnet sind.
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Da infolge der grundsätzlichen Ausbildung gemäß der vorliegenden Erfindung
die Anlageflansche für die aufgesetzten Deckel in Bereichen liegen, wo die auftretenden
Schwingamplituden bzw. Körperschallschwingungen Knoten -aufweisen bzw. zumindest
sehr gering sind, kann an diesen Anlageflächen auch auf die Anordnung von körperschalldämmenden
Dichtungen verzichtet werden. Dies wiederum macht in sehr vorteilhafter Weise eine
relativ starre Ausbildung der seitlich aufgesetzten Deckel möglich, womit - nach
Anbringung von entsprechenden Konsolen, Anschlußteilen, od.dgl. - verschiedene weitere
tragende Funktionen diesen Deckeln zugeordnet werden können.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt einen teilweisen Vertikal-
schnitt durch
eine erfindungsgemäß ausgebildete Brennkraftmaschine, wobei die nicht für die Erfindung
wesentlichen Teile weggelassen sind, Fig. 2 zeigt einen teilweisen Schnitt durch
ein anderes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung und Fig. 3 zeigt ein weiteres
Ausführungsbeispiel.
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Die in Fig. 1 dargestellte flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine
weist einen Zylinderblock 1 auf, der mit den zur Kurbelwellenlagerung dienenden
Hauptlagerwänden 2 zu einem hohlraumlosen Triebwerksträger 3 verbunden ist. Die
Kurbelwellenhauptlagerwände 2 tragen die oberen Teile 4 der Kurbelwellenhauptlager;
die unteren Teile 5 der Kurbelwellenhauptlager sind mittels Hauptlagerschrauben
6 befestigt. Die Kurbelwellenachse ist mit 7 und die Zylinderachse mit 8 bezeichnet.
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Zu beiden Längsseiten des Zylinderblockes 1 sind auf den Triebwerksträger
3 Deckel 9 aufgesetzt, welche mit dem Triebwerksträger 3 unter teilweiser Bildung
von Hohlräumen 10 in Verbindung stehen, über Schrauben 12 an Anlageflanschen 13,
14 im Bereich des Zylinderblocks 1 befestigt sind, und bis in den Bereich der Kurbelwellenachse
7 herabgezogene Schürzen 15 als oberen Teil des Kurbelgehäuses 16 tragen.
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Die Anlageflansche 13, 14 für die aufgesetzten Deckel 9 sind im wesentlichen
im Bereich von im Betrieb der Brennkraftmaschine geringe Schwingamplituden aufweisenden
Oberfläche des Zylinderblockes 1 angeordnet -also in Bereichen, wo sogenannte Schwingungsknoten
der Körperschallschwingungen auftreten. Abgesehen von diesen Kontaktstellen mit
dem Zylinderblock 1 sind die Deckel 9 gegenüber dem Triebwerksträger 3 freigestellt,
was die vom körperschallführenden Triebwerksträger 3 in die Deckel 9 eingeleiteten
Körperschallschwingungen auch ohne Zwischenlage von körperschallisolierenden Dichtungen
od. dgl. an den Anlageflanschen 13, 14 verhindert
bzw. zumindest
auf ein sehr geringes Maß reduziert.
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Der am kopfseitigen Ende 17 des Zylinderblocks 1 liegende Anlageflansch
13 für die aufgesetzten Deckel 9 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel einen
Abstand 18 zur Kopfdichtfläche 19 auf, der etwa 50 % des Zylinderdurchmessers 20
beträgt, und geht unmittelbar in den unteren Abschlußsteg 21 eines zur Kopfdichtfläche
19 hin offenen Zylinderblock-Kühlwasserraumes 22 über. Somit ist nur der oberhalb
des Abschlußsteges 21 liegende Kühlwasserraum 22 mit dem Kühlwasserkreislauf der
Brennkraftmaschine in Verbindung; die unterhalb des Abschlußsteges 21 zwischen den
Außenwänden des Zylinderblockes 1 und den aufgesetzten Deckeln 9 angeordneten Räume
10 sind mit dem Kühlwasserkreislauf nicht in Verbindung.
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In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind diese Räume
10 über Öffnungen bzw. Durchbrechungen 23 in dem im Bereich der unteren Zylinderenden-24
vorgesehenen unteren Anlageflansch 14 mit dem Innenraum des ölbenetzten Kurbelgehäuses
16 in Verbindung, womit der im Betrieb der Brennkraftmaschine im Kurbelgehäuse 16
vorhandene Schmierölnebel auch in den Räumen 10 zur Kühlung der Außenwände des Zylinderblockes
1 bzw. der Zylinderbüchsen dient.
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Unterhalb der Schürzen 15 ist an Dichtflanschen 25 ein oberer Ölwannenteil
26 befestigt, der wiederum an einem umlaufenden Dichtflansch 27 eine Blechwanne
28 als unteren Ölwannenteil trägt. Die Befestigungsschrauben sind in beiden Fällen
nur durch ihre Mittellinien angedeutet.
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Die beispielsweise aus für die Druckgußherstellung geeignetem Leichtmetall
bestehenden Deckel 9 weisen für die Schmierung der Brennkraftmaschine erforderliche
Olführungsbohrungen 29, 30 sowie Konsolen 31, 32, 33 (z.B.
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für Lichtmaschine, Starter, Einspritzpumpe, Motoraufhängung etc.)
auf und können gleichzeitig auch - in hier nicht dargestellter Weise - etwa als
Teil des Schwungradgehäuses ausgebildet sein. Da die Anlageflansche 13,
14
für die Deckel in Bereichen mit geringer bis verschwindender Schwingamplitude der
Körperschallschwingungen liegen, können dort formstabile Dichtungen (flüssige Dichtanstriche,
metallische Dichtungen od. dgl.) angeordnet sein, was die problemlose Verwendung
der Deckel in tragender Funktion ermöglicht.
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Bei geeigneter Werkstoffwahl bzw. geeigneter Ausbildung der Deckel
9 ist aber auch eine Fertigung derselben aus Kunststoff oder ähnlichen Materialien
denkbar und zumindest hinsichtlich der Körperschalldämmung sowie des Gewichtes der
Brennkraftmaschine vorteilhaft.
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Das in Fig. 2 anhand des Triebwerksträgers 3 samt aufgesetztem Deckel
9 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem gemäß Fig. 1 nur dadurch,
daß hier an den unteren Anlageflanschen 14 keinerlei Öffnungen bzw. Durchbrechungen
zum Innenraum des Kurbelgehäuses 16 vorgesehen sind und daß der Raum 10 zwischen
den beiden Anlageflanschen 13, 14 der von der Außenseite des Zylinderblocks 1 und
der Innenseite der Deckel 9 begrenzt wird, mit schalldämmendem Material 34 gefüllt
ist. Auf diese Weise kann die Übertragung von Schallschwingungen der Außenwände
der Zylinder in diesem Bereich über den Raum 10 an die Deckel 9 verhindert bzw.
zumindest stark verringert werden, was sich sehr positiv auf eine weitere Reduzierung
des Gesamtgeräusches der Brennkraftmaschine auswirkt.
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Bezüglich der weiteren Merkmale des Au.sführungsbeispieles nach Fig.2
sei auf dieentsprechenden Anmerkungen bei der vorstehenden Besprechung der Fig.
1 verwiesen.
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Das in Fig. 3 nur anhand des Bereiches der Ölwanne dargestellte Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 im wesentlichen nur darin, daß hier die eigentliche
Ölwanne 35 insgesamt als Blechpreßteil ausgeführt ist, der unmittelbar mit dem Dichtflansch
25 der Schürzen 15 in Verbindung steht. Um die Formstabilität der herabgezogenen
Schürzen 15 im Bereich der Dichtflansche 25 zu erhöhen, was die Schallabstrahlung
im
Bereich der Schürzen 15 verringert, sind hier unterhalb des unteren Teiles 5 der
Kurbelwellenhauptlager bzw. außerhalb der Pleuelumhüllenden Versteifungsbügel 36
vorgesehen, die am Butzen 37 über Schrauben 38 mit den Schürzen 15 in Verbindung
stehen.