DE4409750A1 - Zylinderblock einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine mit einem Magnesium-Gehäuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderblock einer flüssig­ keitsgekühlten Brennkraftmaschine mit einem im wesentli­ chen aus Magnesium bestehenden Gehäuse und mehreren in Reihe angeordneten Zylindern.

Zylinderblöcke bzw. Kurbelgehäuse aus Magnesium sind an luftgekühlten Brennkraftmaschinen bekannt. Dabei zeichnet sich ein Gehäuse aus Magnesium durch ein äußerst geringes Gewicht aus. Jedoch ergeben sich bei der Verwendung von Magnesium-Zylinderblöcken an flüssigkeitsgekühlten bzw. wassergekühlten Brennkraftmaschinen erhebliche Korro­ sionsprobleme im Wassermantelbereich. Darüber hinaus sind zusätzliche Maßnahmen erforderlich, um die Zylinder­ laufbahnen verschleißfest zu machen.

Maßnahmen zur Lösung der geschilderten Problematik aufzu­ zeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die Zylin­ der Bestandteil eines bereichsweise doppelwandigen, mit dem Gehäuse verbundenen Zylindereinsatzes aus korrosions­ beständigem Material sind, in dem die Kühlflüssigkeit ge­ führt ist, ohne mit dem Magnesium-Gehäuse in Kontakt zu kommen. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß bilden zusammenhängende Zylinder mit in­ tegriertem Wassermantel einen Teil des Zylinderblockes und sind hierzu mit dem Magnesium-Gehäuse verbunden. Da­ bei werden die zusammenhängenden Zylinder als Zylinder­ einsatz bezeichnet und können insbesondere in das Magne­ sium-Gehäuse eingegossen sein. Der Zylindereinsatz be­ steht aus korrosionsbeständigem Material, vorzugsweise einer Aluminium-Legierung, und kann in Druckguß vorge­ formt sein, wobei die Wände des Zylindereinsatzes relativ dünn ausgebildet werden können. Dabei können an den Zy­ linderlaufbahnen die bei Aluminium-Zylinderblöcken be­ währten Verschleißschutzmaßnahmen ergriffen werden. Bei Verwendung einer geeigneten Aluminium-Legierung ist bei­ spielsweise eine Nicasil-Beschichtung oder der Einsatz von Locasil-Buchsen möglich.

Erfindungsgemäß ist der Kühlflüssigkeits-Mantel bzw. Was­ ser-Mantel in den Zylindereinsatz integriert, so daß zwi­ schen dem Magnesium-Gehäuse sowie der Kühlflüssigkeit kein Kontakt stattfindet. Eine Korrosion des Magnesium- Gehäuses wird damit erfolgreich verhindert. Im Zulauf- und Ablaufbereich zum bzw. vom Kühlflüssigkeits-Mantel sind selbstverständlich geeignete Abdichtmaßnahmen zu er­ greifen, um zu verhindern, daß in diesem Bereich die Kühlflüssigkeit mit den Magnesium-Oberflächen des Gehäu­ ses in Kontakt kommt. Beispielsweise können in diesem Be­ reich Metalldichtungen insbesondere mit Gummierung vorge­ sehen sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Zylinder­ einsatz insbesondere im oberen Bereich, der einem Zylin­ derkopf der Brennkraftmaschine zugewandt ist, eine Hüll­ wand auf, die die Einzelzylinder umgibt und die an deren Zylinderwänden angeformt ist. Die Zylinderwände sowie die Hüllwand begrenzen somit einen die Einzelzylinder quasi umgebenden Kühlflüssigkeitsraum. Ist dieser Kühlflüssig­ keitsraum zum Zylinderkopf hin, d. h. nach oben hin voll­ ständig offen, so kann der Zylindereinsatz einfach in Druckguß gefertigt werden. Dabei kann der Kühlflüssig­ keitsraum nur über den zum Zylinderkopf hin offenen Ab­ schnitt mit dem Kühlflüssigkeitskreislauf der Brennkraft­ maschine, der im Zylinderkopf geführt ist, verbunden sein. Diese Ausbildung bietet sich insbesondere für die sog. Phasenwechselkühlung, bei der die Kühlflüssigkeit in der Brennkraftmaschine einen Phasenübergang vom flüssigen in den dampfförmigen Zustand durchführt, an. Es kann je­ doch auch die Kühlflüssigkeit von außen her bevorzugt in den unteren Bereich des Kühlflüssigkeitsraumes zugeführt werden. Hierzu weist die Hüllwand bevorzugt einen Über­ trittsstutzen auf, der das Magnesium-Gehäuse im wesentli­ chen durchdringt.

Anhand von Prinzipskizzen werden zwei bevorzugte Ausfüh­ rungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Halb-Querschnitt einer Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Zylinderblock,

Fig. 2 diesen Halb-Querschnitt einer anderen Ausfüh­ rungsform,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Zylindereinsatz einer vierzylindrigen Reihen-Brennkraftma­ schine, sowie

Fig. 4 die Ansicht X aus Fig. 3.

Eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine besitzt wie üblich neben einem Zylinderkopf 1 einen Zylinderblock 2, der mehrere Zylinder 3 aufweist, in deren Laufbahnen Kol­ ben 4 geführt sind. Wie die Fig. 3, 4 zeigen, sind bei dieser Brennkraftmaschine mehrere Zylinder 3 in Reihe an­ geordnet.

Der Zylinderblock 2 besteht aus einem Gehäuse 5 sowie einem die Zylinder 3 bildenden Zylindereinsatz 6. Während das Gehäuse 5 in Magnesium ausgeführt ist, ist der vorge­ formte, in das Gehäuse 5 eingegossene Zylindereinsatz 6 ein Aluminium-Druckgußteil. Dies ermöglicht es zum einen, die Zylinderlaufbahnen im Hinblick auf deren Beanspru­ chung wie bekannt zu optimieren.

Ferner ist der Zylindereinsatz 6 bereichsweise doppelwan­ dig ausgeführt und besitzt somit einen Kühlflüssigkeits­ raum 7, in dem die Kühlflüssigkeit der Brennkraftmaschine geführt ist, ohne mit dem Magnesium-Gehäuse 5 in Kontakt zu kommen. Eine Korrosion des Magnesium-Gehäuses 5 unter Einfluß der Kühlflüssigkeit bzw. des Kühlwassers wird hiermit zum anderen erfolgreich vermieden. Wie erläutert ist dabei der Zylindereinsatz 6 selbst aus korrosionsbe­ ständigem Material gefertigt.

Der Zylindereinsatz 6 kann relativ dünnwandig ausgeführt sein, da die Kräfte im wesentlichen vom Gehäuse 5 aufge­ nommen werden. Wie insbesondere die Fig. 3, 4 zeigen, sind dabei die einzelnen, miteinander verbundenen Zylin­ der 3 bzw. deren Zylinderwände 3′ im oberen, dem Zylin­ derkopf 1 zugewandten Bereich von einer Hüllwand 8 umge­ ben, die an die Zylinderwände 3′ druckgußtechnisch auf einfache Weise angeformt ist. Zwischen den Zylinderwänden 3′ sowie der Hüllwand 8 befindet sich der nach oben, d. h. zum Zylinderkopf 1 hin offene Kühlflüssigkeitsraum 7. Zwischen dem Zylinderblock 2 sowie dem Zylinderkopf 1 be­ findet sich wie an sich bekannt eine Dichtung 9, die auch daraufhin optimiert ist, den Kühlflüssigkeitsübertritt 10 zwischen dem Zylinderblock 2 bzw. dem Kühlflüssigkeits­ raum 7 und dem Zylinderkopf 1 bzw. dem darin vorgesehenen Kühlflüssigkeitskanal 11 gegenüber dem Magnesium-Gehäuse 5 abzuschirmen. Vorzugsweise ist diese Dichtung 9 als Me­ talldichtung mit einer Gummierung ausgebildet.

Wie die Fig. 2 bis 4 zeigen, kann der Kühlflüssigkeits­ raum 7 lediglich über die Kühlflüssigkeitsübertritte 10 an den Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine angekoppelt sind. Diese Ausbildung eignet sich insbesondere - wie eingangs bereits erläutert - für die sog. Phasenwechsel­ kühlung. Dabei können die Kühlflüssigkeitskanäle 11 im Zylinderkopf 1 einen Kühlflüssigkeitseintritt 12a sowie einen Dampfaustritt 12b aufweisen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.

Es ist aber auch möglich, ein konventionelles Kühlsystem an einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine zu reali­ sieren. Hierzu befindet sich der Kühlflüssigkeitseintritt 12a im Bereich des Kühlflüssigkeitsraumes 7, während der Kühlflüssigkeitsaustritt 12c an den Kühlflüssigkeitskanal 11 im Zylinderkopf 1 angeschlossen ist. Um den Eintritt von Kühlflüssigkeit in den Kühlflüssigkeitsraum 7 zu er­ möglichen, ohne daß die Kühlflüssigkeit mit dem Magne­ sium-Gehäuse 5 in Kontakt kommt, ist an der Hüllwand 8 des Zylindereinsatzes 6 ein Übertrittsstutzen 13 ange­ formt, der das Magnesium-Gehäuse 5 im wesentlichen durch­ dringt. Jedoch kann dies sowie weitere Details insbeson­ dere konstruktiver Art durchaus abweichend von den ge­ zeigten Ausführungsbeispielen gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims (5)

1. Zylinderblock einer flüssigkeitsgekühlten Brenn­ kraftmaschine mit einem im wesentlichen aus Magne­ sium bestehenden Gehäuse (5) und mehreren in Reihe angeordneten Zylindern (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (3) Be­ standteil eines bereichsweise doppelwandigen, mit dem Gehäuse (5) verbundenen Zylindereinsatzes (6) aus korrosionsbeständigem Material sind, in dem die Kühlflüssigkeit geführt ist, ohne mit dem Magnesium- Gehäuse (5) in Kontakt zu kommen.

2. Zylinderblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylindereinsatz (6) aus einer im Hinblick auf die Beanspruchung im Be­ reich der Zylinderlaufbahnen geeigneten und/oder ge­ eignet bearbeiteten Aluminium-Legierung besteht.

3. Zylinderblock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dünnwandige, in Druckguß vorgeformte Zylindereinsatz (6) in das Ge­ häuse (5) eingegossen ist.

4. Zylinderblock nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylindereinsatz (6) im oberen, einem Zylinderkopf (1) zugewandten Be­ reich einen die miteinander verbundenen Einzel-Zy­ linder (3) umgebenden, von deren Zylinderwänden (3′) sowie einer an diese angeformten Hüllwand (8) be­ grenzten Kühlflüssigkeitsraum (7) aufweist, der zum Zylinderkopf (1) hin offen ist.

5. Zylinderblock nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllwand (8) einen Übertrittsstutzen (13) für die Kühlflüssigkeit auf­ weist, der das Magnesium-Gehäuse (5) im wesentlichen durchdringt.