DE3823589A1 - Mehrzylinderbrennkraftmaschine mit nassen zylinderlaufbuechsen und einzelzylinderkoepfen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrzylinderbrennkraft­ maschine gemäß dem Oberbegriff des einzigen Patentanspruches.

Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus der DE-PS 32 33 578 bekannt. Diese findet für Normaldruckbetrieb Anwendung und zeichnet sich durch Kompaktheit und geringem Bauraum aus.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese bekannte Brennkraftmaschine mit all ihren Vorteilen mit dem geringsten Minimum an baulichen Unterschieden unter Beibehaltung von Kurbelgehäuse mit Kühlmittelführung, Zylinderkopfverschraubung sowie Gestaltung des Zylinderkopfes hinsichtlich Gaswechselkanälen, Ventileinbau und Einspritzdüsenanordnung bei Entfall der brennraumseitigen Zylinderkopfdichtung auf Hochdruckbetrieb umzurüsten.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Brennkraftmaschine durch die im Kennzeichen des einzigen Patentanspruches enthaltenen Merkmale gelöst.

Zwar ist es bereits bekannt, den Einzelzylinderkopf mit der Zylinderlaufbüchse zu integrieren (vergleiche z. B. DE-PS 20 37 315). Hierbei ist aber eine spezielle Kurbelgehäuse- sowie spezielle Zylinderkopf-Konstruktion, bedingt durch die dort vorliegenden Kühlflüssigkeitsführungen, erforderlich. Zu diesem Zweck ist das Kurbelgehäuse über den Zylinderkopf- Boden hochgezogen und die Abstützung (Auflage) der Zylinderlaufbüchse/Zylinderkopf-Einheit auf dem Kurbelgehäuse liegt somit über der Ebene des Zylinderkopf- Bodens. Im Bereich des Zylinderkopf-Bodens liegt das Zylinderrohr bedingt durch die Kühlwasserumströmung ganz oder teilweise frei und wird also somit umfangsseitig nicht durch das Kurbelgehäuse gestützt. Hierdurch ergeben sich zwangsläufig größere Zylinderabstände. Zudem ist mit einem erhöhten Atmen im Bereich des Zylinderrohres (Biegemomente) nahe des oberen Totpunktes sowie des Zylinderkopfbodens, der einer größeren Verwölbung unterliegt, zu rechnen. Ebenfalls können Dauerbrüche, undichte Ventilsitze und Kavitation auftreten. Dies gilt insbesonders bei Hochdruckbetrieb, also bei hohen Brennraum- und Zylinderdrücken. Ferner muß die notwendige Steifigkeit durch größere Zylinderwandstärken im zylinderkopfnahen, oberen Bereich sichergestellt werden, was jedoch ebenfalls größere Zylinderabstände bzw. eine weniger kompakte Bauart zur Folge hat. Auch wird durch die hoch über den Zylinderkopfboden angeordnete Auflagefläche der Zylinderlaufbüchse/Zylinderkopf- Einheit die Gestaltung der Ein- und Auslaßkanäle, die auf diese spezielle Bauart abgestimmt sein müssen, erschwert.

Alle diese Nachteile werden durch die Erfindung vermieden. Durch die Abstützung (Auflage) der Zylinderlaufbüchse/ Zylinderkopf-Einheiten auf dem Kurbelgehäuse in der Ebene des Zylinderkopf-Bodens sowie das Nichtfreiliegen der Zylinderrohre in diesem Bereich (die Zylinderrohre werden durch das Kurbelgehäuse sowie die zwischen den Zylinderrohren vorliegenden Stege umfangsseitig abgestützt) können keine unzulässigen Biegemomente auftreten. D. h. es ergibt sich eine optimale Rundheit (Form) der Kolbenlaufbahn im Zylinder sowie eine größtmögliche Sicherheit gegen Kavitation. Zugleich werden die bisherigen Formen des Kurbelgehäuses und des Zylinderkopfes der konventionellen Brennkraftmaschinen- Ausführung für Normaldruckbetrieb aufrechterhalten, so daß einerseits für Hochdruckbetrieb die integrierte Zylinderlaufbüchse/Zylinderkopf-Einheit und andererseits für Normaldruckbetrieb auch nach wie vor Einzelzylinderköpfe, welche vom Zylinderteil getrennt sind, angebaut werden können.

Weitere Einzelheiten der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels entnommen werden.Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil des Kurbelgehäuses mit den entsprechenden Zylinderlaufbüchse/Zylinderkopf-Einheiten

Fig. 2 einen Schnitt ebenfalls durch einen Teil des Kurbelgehäuses im Bereich der Schraubverbindung zwischen Zylinderlaufbüchse/Zylinderkopf-Einheit und Kurbelgehäuse sowie im Bereich der Kühlmittelführung Kurbelgehäuse-Zylinderkopf gemäß der Linie II-II in Fig. 1.

In den Figuren sind mit 1 das Kurbelgehäuse und mit 2 die integrierten Zylinderlaufbüchse/Zylinderkopf-Einheiten bezeichnet. Letztere bestehen aus dem Zylinderkopfteil 2.1 und dem daran angegossenen Laufbüchsenteil 2.2. Das Laufbüchsenteil 2.2 wird in Aufnahmebohrungen 1.2 und 1.3 des Kurbelgehäuses 1 eingesetzt. Die Zylinderlaufbüchsen 2.2 weisen jeweils einen sie umgebenden Kühlwasserraum 1.8 auf, welcher zylinderkopfseitig und kurbelwellenseitig abgedichtet ist. Dies wird einerseits dadurch erreicht, daß im oberen Laufbüchsenteil 2.2 (im Bereich der Kurbelgehäusebohrung 1.2) eine oder mehrere Nuten zur Aufnahme von O-Ringen eingestochen sind. Ebenfalls sind im Bereich des unteren Einpasses 1.3 Nuten in der Kurbelgehäuse-Schottwand 1.10 eingestochen, in der ebenfalls O-Ringe untergebracht sind. Die zur Unterbringung der O-Ringe erforderliche größere Breite der Schottwand 1.10 wird durch die dargestellte Durchmesserver­ ringerung des Laufbüchsenteiles 2.2 im Bereich A (Fig. 1) erreicht.

Der obere Bereich der kurbelgehäuseseitigen Zylinderöffnungen (Öffnungen für die Laufbüchsen 2.2) ist zwischen den einzelnen Laufbüchsen 2.2 (genauer gesagt zwischen den oberen Aufnahmebohrungen 1.2) als den jeweiligen Kühlwasserraum 1.8 überbrückender Steg 1.4 ausgebildet. Dieser wird in dem aus Fig. 2 ersichtlichen Bereich B von der umlaufenden Wasser­ mantelwand 1.7 des Kurbelgehäuses 1 nicht gestützt. Der jeweilige Steg 1.4 stellt somit nur die Abdichtung der Kühlwasserräume nach oben mit Hilfe der O-Ringe sicher und gewährleistet den engen Zylinderabstand.

Die Zylinderlaufbüchse/Zylinderkopf-Einheit 2 weist in der Ebene des Zylinderkopfbodens 2.3 einen Auflagebund (Auflagefläche 2.4) auf. Mit dieser liegt sie auf der Auflagefläche 1.1 des Kurbelgehäuses 1 auf. Zwischen Kurbelgehäuse 1 und Zylinderkopfteil 2.1 befindet sich eine Dichtung 3, die die Aufgabe hat, die Öl- und Kühlmittelpassagen 5 zwischen Kurbelgehäuse 1 und Zylinderlaufbüchse/Zylinderkopf-Einheit 2 abzudichten und gleichzeitig die Auflageflächen 1.1 und 2.4 des Kurbelgehäuses 1 und der Zylinderlaufbüchse/Zylinderkopf- Einheit 2 vor äußeren korrosiven Angriffen zu schützen. Im Gegensatz zu bekannten Lösungen, bei denen auf Durchbrüche innerhalb der Auflagefläche verzichtet wird, befinden sich somit die Öl- und Kühlmittelpassagen 5 innerhalb der Auflageflächen 1.1 und 2.4.

Die Dichtung 3 ist so gestaltet, daß in dem nicht unterstützten Bereich B des Steges 1.4 im Kurbelgehäuse 1 keine oder keine nennenswerten Druckkräfte übertragen werden.

Das Kurbelgehäuse 1 ist etwa bis zur Höhe der Kolbenoberseite bei Stellung des Kolbens im oberen Totpunkt hochgezogen und verfügt somit in der Hauptbelastungsrichtung über ein großes Widerstandsmoment. Durch die Auflage der Zylinderlaufbüchse/ Zylinderkopf-Einheit 2 auf dem Kurbelgehäuse 1 in der Ebene des Zylinderkopf-Bodens 2.3 einerseits sowie die homogene Verbindung von Zylinderkopfteil 2.1 und Laufbüchsenteil 2.2 andererseits, erhält die Laufbüchse 2.2 besonders im oberen, den höchsten Verbrennungsdrücken ausgesetzten Teil die er­ wünschte Formsteifigkeit und Rundheit als wichtige Voraussetzung für gute Abdichtgüte der Kolbenringe und einwandfreies Kolbenlaufbild. Weiter wird dadurch die Gefahr von Mikrobewegungen des Laufbüchsenteiles 2.2 unterdrückt und die Kavitationssicherheit erhöht.

Die Zylinderlaufbüchse/Zylinderkopf-Einheit wird mit Schrauben 4 auf dem Kurbelgehäuse 1 aufgeschraubt. Durch die erfindungs­ gemäße Ausbildung wird erreicht, daß die auf das Zylinderkopf­ teil 2.1 wirkenden Zündkräfte nicht durch die Laufbüchse 2.2 hindurch sondern über die Schrauben 4 in das umgebende Kurbelgehäuse 1 und durch dieses hindurch in den Lagerstuhl geleitet werden.

Abschließend sei erwähnt, daß anstelle der jeweiligen Stege 1.4 die Kühlwasserräume 1.8 mit Hilfe eines über alle Zylinder führenden einteiligen Zwischenstückes abgedeckt sein können, welches aus einem Werkstoff hoher Festigkeit besteht und dementsprechend abgedichtet sein muß. Hierdurch könnte der Kühlwassermantel um das Laufbüchsenteil 2.2 nach oben verlängert werden, so daß das Laufbüchsenteil 2.2 im thermisch besonders hochbelasteten Teil besser gekühlt und das Kurbelgehäuse 1 durch Entfall der Stege 1.4 vereinfacht wird.

Claims (1)

1. Mehrzylinderbrennkraftmaschine mit nassen Zylinderlaufbüchsen und Einzelzylinderköpfen, wobei die Zylinderlaufbüchsen jeweils einen sie umgebenden Kühlwasserraum aufweisen, welcher zylinderkopfseitig und kurbelwellenseitig abgedichtet ist, und zum jeweiligen Zylinderkopf hin mit Hilfe eines im oberen Bereich der kurbelgehäuseseitigen Zylinderöffnungen für die Laufbüchsen vorgesehenen, den Kühlwasserraum über­ brückenden Steges voneinander getrennt sind und wobei Kurbelgehäuse und Zylinderköpfe verschraubt sind und zwischen den einzelnen Zylinderköpfen und dem Kurbelgehäuse Öl- und Kühlwasserverbindungen vorliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Zylinderlaufbüchsen (2.2) und Zylinderköpfe (2.1) jeweils - wie an sich bekannt - eine Einheit (2) bilden, daß zur Abstützung dieser Einheit (2) auf dem Kurbelgehäuse (1) der Zylinderkopf (2.1) in der Ebene des Zylinderkopfbodens (2.3) mit einem umlaufenden Auflagebund (Auflagefläche 2.4) versehen ist, der (die) einer entsprechenden Auflagefläche (1.1) des Kurbelgehäuses (1) gegenüberliegt, und daß sich zwischen den Auflageflächen (1.1, 2.4) eine Dichtung (3) befindet, die nur der Abdichtung der Öl- und Kühlwasser­ verbindungen (5), die durch die Auflageflächen (1.1, 2.4) hindurchtreten, dient.