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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Zylinderblockkonstruktion für Motoren
und insbesondere eine Zylinderblockkonstruktion, die in der Lage
ist, die Geräuschabstrahlung
von dem Motor zu reduzieren.
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Ein
herkömmlicher
Zylinderblock für
Motoren ist beispielsweise in dem auf Suzuki Kabushiki Kaisha, Shizuoka,
Japan eingetragenen japanischen Gebrauchsmuster mit der Nummer 2,514,559
und dem Titel „Zylinderblockkonstruktion" offenbart. Die 6 der
anliegenden Zeichnungen zeigt die erste Zeichnung dieses Stands
der Technik. Bei dieser herkömmlichen
Zylinderblockkonstruktion sind in dem Zylinderblock a eines Motors
ein einziger Kühlwassermantel
c und mehrere Ölkanäle oder Ölrinnen
d ausgebildet. Der Wassermantel c umgibt mehrere Zylinderbohrungen
e und definiert jeweils Zylinderbohrungswände b um die Zylinderbohrungen
e. Zwischenrandabschnitte g sind zwischen angrenzenden Zylinderbohrungen
e definiert. Die Ölrinnen
d verbinden einen (nicht dargestellten) Zylinderkopf derart mit
einem Kurbelgehäuse
f, dass Öl
von dem Zylinderkopf in das Kurbelgehäuse läuft und Kurbelgehäusegase
von dem Kurbelgehäuse
f in den Zylinderkopf aufsteigen. Bei der herkömmlichen Anordnung sind die Ölrinnen
d in den Abschnitten g zwischen angrenzenden Zylinderbohrungen e
ausgebildet, um diese Abschnitte g effektiv zu nutzen.
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Seit
einigen Jahren werden Zylinderblöcke häufig aus
Aluminium an Stelle von Gusseisen hergestellt, um das Gewicht des
Motors zu reduzieren. Aluminium jedoch ist weicher als Gusseisen,
so dass, wenn der in 6 gezeigte Zylinderblock a aus
Aluminium besteht, die bei der Verbrennung in den Zylinderbohrungen
e erzeugten Geräusche
durch die Zylinderblockwand h in die Umgebung austreten. Diese Geräusche fallen
besonders bei Dieselmotoren auf (insbesondere Dieselmotoren mit
einem Lader), bei denen der Verbrennungsdruck in den Zylinderbohrungen
e hoch ist.
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Zusätzlich zu
den Ölrinnen
d sind auch Löcher
i für Zylinderkopfschrauben,
die den Zylinderkopf mit dem Zylinderblock a verbinden, in den Zwischenrandabschnitten
g des Zylinderblocks a ausgebildet. In der Praxis können daher
die Zwischenrandbereiche g nicht ausschließlich für die Ölrinnen d verwendet werden,
und eine dickere Wand ist notwendig, um die Ölrinnen d unterzubringen. Folglich
wird der Zylinderblock a teilweise bauchig und nimmt relativ viel
Platz in dem Motorraum ein. Zudem gibt es zwischen angrenzenden
Zylinderbohrungen e (nicht dargestellte) Trennwände, so dass der Zylinderblock a
so konstruiert sein sollte, dass diese Trennwände umgangen werden. Auch dies
führt dazu,
dass der Zylinderblock a größer wird
und viel Platz in dem Motorraum in Anspruch nimmt.
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Eine
Zylinderblockkonstruktion nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist
in der
US 4 712 517 A offenbart.
Eine Zylinderblockkonstruktion mit mehreren Ölrinnen ist aus der WO 96/19655
A bekannt.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Zylinderblockkonstruktion
anzugeben, die in der Lage ist, sowohl eine Geräuschreduktion als auch eine
Gewichtsreduktion zu realisieren.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zylinderblockkonstruktion
anzugeben, die in der Lage ist, sowohl eine Geräuschreduktion als auch eine
Gewichtsreduktion zu erreichen.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird eine Zylinderblockkonstruktion für Motoren
angegeben, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Verbrennungsgeräusche, die in
den Zylinderbohrungen erzeugt werden, werden von Luft in den Ölrinnen
absorbiert. Somit wird die Geräuschabstrahlung
aus dem Motor verringert. Mit anderen Worten: Die Luftschicht in
den Ölrinnen
wirkt als Schall isolierende Schicht gegen die Verbrennungsgeräusche des
Motors. Da der Wassermantel die Zylinderbohrungen umgibt und die Ölrinnen
entlang dem Wassermantel ausgebildet sind, umgeben auch die Ölrinnen
die Zylinderbohrungen, in denen die Geräusche entstehen. Folglich können diese Ölrinnen
die Verbrennungsgeräusche
wirksam reduzieren.
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Außerdem dient
die Luftschicht in den Ölrinnen
auch als Isolierung gegen Wärmeabstrahlung von
dem Wasser in dem Wassermantel. Daher ist insbesondere das Aufwärmen des
Motors bei kaltem Wetter stark verbessert. Mit anderen Worten: Die Luftschicht
in den Ölrinnen
dient auch als Wärme
isolierende Schicht für
das in dem Wassermantel strömende
Wasser (oder für
die von dem Wassermantel umgebenen Zylinderbohrungen). Da die Ölrinnen entlang
dem Wassermantel verlaufen, können
sie einen wesentlichen Teil des Wassermantels abdecken. Somit können die Ölrinnen
Wärmeabstrahlung
wirksam isolieren.
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Da
die Ölrinnen
zwischen den Zwischenrandabschnitten der Zylinderbohrungen entlang
dem Wassermantel ausgebildet sind, machen sie den Zylinderblock
nicht bauchig, im Gegensatz zu der herkömmlichen Konstruktion. Folglich
nimmt der Zylinderblock der vorliegenden Erfindung nicht viel Platz im
Motorraum ein und dieser kann effektiv genutzt werden. Es besteht
auch keine Gefahr, dass Trennwände,
die die Zylinderbohrungen trennen, stören. Daher kann der Zylinderblock
kleiner ausgefegt werden und es besteht eine größere Freiheit hinsichtlich der
Anordnung des Motors im Motorraum.
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Korridore
oder Nuten können
in der oberen Platte des Zylinderkopfs in den Zwischenrandabschnitten
derart ausgebildet sein, dass sie von dem Zylinderkopf auf die obere
Platte des Zylinderkopfs tropfendes Öl in die Ölrinnen leiten. Vertikale Ölkanäle in dem
Zylinderkopf weichen oft von den in dem Zylinderblock ausgebildeten
vertikalen Ölrinnen ab,
da Einlass- und Auslassöffnungen
in dem Zylinderkopf die Anordnung der Ölkanäle in dem Zylinderkopf bestimmen.
Durch die in der oberen Platte des Zylinderkopfs ausgebildeten Nuten,
ist jedoch sichergestellt, dass das Öl von den Ölrinnen des Zylinderkopfs in
die Ölrinnen
des Zylinderblocks geleitet wird, selbst wenn die Ölrinnen
des Zylinderkopfs bei der Montage nicht mit den Ölrinnen des Zylinderblocks zusammenfallen.
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Über den Ölrinnen
des Zylinderblocks können
Brücken
derart vorgesehen sein, dass sie koplanar zu der oberen Platte des
Zylinderblocks sind. Die Brücken
können
in Breitenrichtung des Zylinderblocks verlaufen. Diese Brücken fügen eine
gewisse Fläche
zu der oberen Platte hinzu, die nach der Montage mit dem Zylinderkopf
in Kontakt steht. Entsprechend wirkt ein auf eine zwischen Zylinderkopf
und Zylinderblock angeordnete Dichtung wirkender Druck über eine
größere Fläche und
die Abdichtung zwischen Zylinderkopf und Zylinderkopf ist verbessert.
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In
Höhenrichtung
des Zylinderkopfs können die
Brücken
von der oberen Platte des Zylinderblocks bis hinab zu einem Rand
des Zylinderblocks verlaufen (oder über eine Gesamtlänge der
zugehörigen Zylinderbohrung).
Diese Brücken
dienen als Rippen zum Verstärken
des Zylinderblocks. Insbesondere wird die Steifigkeit der zugehörigen Zylinderbohrung in
axialer Richtung erhöht.
Somit kann eine Verformung der Zylinderbohrungen verhindert werden, selbst
wenn der Zylinderblock aus relativ weichem Material wie Aluminium
besteht.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass der Zylinderblock aus Aluminium oder
aus Gusseisen bestehen kann.
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1 ist
eine Draufsicht eines Zylinderblocks nach einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine Unteransicht eines Zylinderkopfs zur Montage auf den in 1 gezeigten
Zylinderblock;
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3 ist
ein Querschnitt des in 1 gezeigten Zylinderblocks entlang
der Linie III–III;
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4 ist
ein Querschnitt entlang der Linie IV–IV;
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5 ist
eine Unteransicht des in 1 gezeigten Zylinderblocks;
und
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6 ist
eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Zylinderblocks.
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Im
Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Die 1 zeigt
einen -aus Aluminium bestehenden Zylinderblock 1 nach der
vorliegenden Erfindung. Der Zylinderblock 1 enthält drei
Zylinderbohrungen 2 in einer Reihe, und Zwischenrandabschnitte 17 sind
zwischen angrenzenden Zylinderbohrungen 2 definiert. Vier
Löcher 3 für Zylinderkopfschrauben
sind um jede Zylinderbohrung 2 herum ausgebildet. Diese
Löcher 3 für Zylinderkopfschrauben
sind in den Zwischenrandabschnitten (Randabschnitten zwischen den
Bohrungen) 17 jeweils in Richtung parallel zu einer (nicht
dargestellten) Kurbelwelle beabstandet angeordnet. Die genauen Platzierungen
der Löcher 3 für die Zylinderkopfschrauben
sind folgende: zwei auf der linken Seite, zwei zwischen der linken und
der mittleren Zylinderbohrung 2, zwei zwischen der mittleren
und der rechten Zylinderbohrung 2 und zwei auf der rechten
Seite in 1. Es sei bemerkt, dass die
linke Seite die vordere Seite eines Motors und die rechte Seite
die hintere Seite des Motors sein kann. Der dargestellte Zylinderblock 1 kann
einer von zwei symmetrischen Zylinderblöcken für einen V6-Motor sein.
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Wie
in 4 zu erkennen, durchlaufen die Löcher 3 für die Zylinderkopfschrauben
den Zylinderblock 1 vertikal von seiner Oberseite bis zu
seiner Unterseite. Zylinderkopfschrauben (nicht dargestellt), die
in diese Löcher 3 eingeführt sind,
dienen auch als Schrauben zum Sichern von Lagerdeckeln 4 an
der Unterseite des Zylinderblocks 1. Genauer gesagt sind
die Zylinderkopfschrauben von der Unterseite des Zylinderblocks 1 eingeführt, durchqueren
den Zylinderblock 1 und sind in Löcher 6 für Zylinderkopfschrauben
(2) eines Zylinderkopfs 5 geschraubt.
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Wie
wieder in 1 zu sehen, sind drei durchgehende
Zylinderbohrungswände 7 um
die drei Zylinderbohrungen 2 ausgeführt, ähnlich einem Rahmen für ein dreifaches
Opernglas. Ein einziger Kühlwassermantel 8 ist
um die Zylinderbohrungswände 7 herum
ausgebildet.
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Wie
in 3 zu erkennen, erstreckt sich der Wassermantel 8 zwischen
den Zylinderbohrungswänden 7 und
einer inneren Wand 9 des Zylinderblocks 1. Das
obere Ende des Wassermantels 8 ist durch ein Deckelelement 11 geschlossen,
das in einer oberen Platte 10 des Zylinderblocks 1 eingebettet ist,
was eine sogenannte geschlossene Deckelkonstruktion bildet. Dies
geht auch aus 1 hervor.
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Gemäß den 1 und 2 hat
der Deckelabschnitt 11 mehrere Löcher 13, die mit mehreren
in dem Zylinderkopf 5 ausgebildeten Kühlwasserkanälen 12 zusammenfallen.
Es sei darauf hingewiesen, dass „A" des Zylinderkopfs 5 (2)
nach der Montage „A" des Zylinderblocks
(1) berührt.
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Wie
in 1 dargestellt, sind mehrere Ölkanäle oder Ölrinnen 15 um den
Wassermantel 8 herum ausgebildet. Wie in 3 zu
erkennen, verbinden die Ölrinnen 15 den
Zylinderkopf 5 mit einem Kurbelgehäuse 14. Die Ölrinnen 15 sind
zwischen der inneren Wand 9 und der äußeren Wand 16 des
Zylinderblocks 1 ausgebildet und dienen als Kanäle, durch die Öl von dem
Zylinderkopf 5 zu dem Kurbelgehäuse 14 tropfen kann
und Kurbelgehäusegase
von dem Kurbelgehäuse 14 zu
dem Zylinderkopf 5 aufsteigen können.
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Wie
in 1 dargestellt, sind die Ölrinnen 15 zwischen
den Zwischenrandabschnitten 17 ausgebildet. Mit anderen
Worten: Zwei Ölrinnen 15 sind
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
zwischen je zwei Schraubenlöchern 3 ausgebildet.
Von oben gesehen hat jede Ölrinne 15 die
Form eines gewölbten Ovals,
dessen Hauptachse im Wesentlichen entlang der Peripherie des Wasserkanals 8 verläuft. Das
Bezugszeichen 18 bezeichnet Abschnitte zwischen den Zwischenrandabschnitten 17 (oder
zwischen den Löchern 3 für die Zylinderkopfschrauben).
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Wie
in 3 gezeigt, ist die äußere Wand 16 nach
unten verlängert,
so dass sie einen Rand 19 des Kurbelgehäuses 14 bildet. Daher
definiert die äußere Wand 16 die
Außenfläche des
Zylinderblocks 1. Somit hat der dargestellte Zylinderblock 1 in
den Randbereichen 18 zwischen benachbarten Löchern 3 für Zylinderkopfschrauben
eine doppelwandige Struktur (die innere Wand 9 und die äußere Wand 16).
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Gemäß 4 jedoch
hat der Zylinderblock 1 in der Nähe der Löcher 3 für die Zylinderkopfschrauben
eine einwandige Struktur. Genauer gesagt existiert die innere Wand 9 nur
für den
Wassermantel 8.
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Wie
in 1 dargestellt, sind mehrere Nuten oder Kanäle 20 in
der oberen Platte 10 des Zylinderblocks 1 nahe
den Löchern 3 für die Zylinderkopfschrauben
derart ausgebildet, dass sie benachbarte Ölrinnen 15 verbinden.
Wie aus den 1 und 2 hervorgeht,
kommunizieren die Ölrinnen 15 des
Zylinderblocks 1 mit Ölrinnen 21 des
Zylinderkopfs 5 über
diese Nuten 20, wenn der Zylinderkopf 5 auf den Zylinderblock 1 montiert
ist. Der Querschnitt der Nut 20 ist in 4 dargestellt.
Das Öl
tropft von dem Zylinderkopf 5 in diese Kanäle 20 und
fließt
in die Ölrinnen 15 des
Zylinderblocks 1. Die Kanäle 20 sind an den
dargestellten Stellen des Zylinderblocks 1 angeordnet,
weil die Ölrinnen 21 des
Zylinderkopfs 5 Lufteinlass- und -auslassöffnungen 22 bzw. 23 in
dem Zylinderkopf 5 ausweichen sollten und ihre Platzierung
sich auf die Nähe
der Löcher 6 für Zylinderkopfschrauben
beschränkt,
wie aus 2 hervorgeht.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass bei vorheriger Festlegung der Platzierung
der Ölrinnen 15 des Zylinderblocks 1 die Ölrinnen 21 des
Zylinderkopfs 5 vorzugsweise direkt über den Ölrinnen 15 des Zylinderblocks 1 angeordnet
wären.
(In diesem Fall sind die Nuten 20 nicht notwendig.) In
der Praxis jedoch belegen die Einlassöffnung 22 und die
Auslassöffnung 23 die
Bereiche über
den Ölrinnen 15,
wie den 1 und 2 zu entnehmen
ist. Folglich weichen die vertikalen Ölkanäle 21 des Zylinderkopfs 5 von den
vertikalen Ölrinnen 15 des
Zylinderblocks 1 ab. Die kurzen horizontalen Ölkanäle 20,
die die vertikalen Ölrinnen 15 und 21 miteinander
verbinden, müssen
daher in der oberen Platte 10 des Zylinderblocks 1 wie
in 1 dargestellt ausgebildet sein.
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Brücken 24 sind über den Ölrinnen 15 derart ausgebildet,
dass sie koplanar zu der oberen Platte 10 sind. Die Brücken 24 fügen einer
Kontaktfläche des
Zylinder blocks 1 mit dem Zylinderkopf 5 eine gewisse
Fläche
hinzu. Die Brücken 24 erstrecken
sich in Breitenrichtung des Zylinderblocks 1. Der Querschnitt
der Brücke 24 ist
in 3 zu sehen. In Höhenrichtung des Zylinderblocks 1 kann
sich jede Brücke 24 über die
gesamte Länge
der Zylinderbohrung 2 von der oberen Platte 10 bis
zu einem durch die gestrichelte Linie 25 angedeuteten Punkt
erstrecken. Bei dieser Konstruktion dienen die Brücken 24 als Rippen
zur Verstärkung,
insbesondere in axialer Richtung jeder Zylinderbohrung 2.
Eine Verformung der Bohrungen 2 ist damit eingeschränkt.
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Wie
in 2 dargestellt, ist die Anzahl der Ölkanäle 21 an
der oberen Kante des Zylinderkopfs 5 (auf der Seite, auf
der die Auslassöffnungen 23 ausgebildet
sind) größer als
die Anzahl der Ölkanäle an der
unteren Kante (auf der Seite, auf der die Einlassöffnungen 22 ausgebildet
sind), da die Auslassöffnungen 23 widrigeren
thermischen Bedingungen ausgesetzt sind als die Einlassöffnungen 22.
Aus dem gleichen Grund sind die Flächen der Kühlwasserkanäle 12 auf der Seite
der Auslassöffnungen 23 größer als
diejenigen auf der Seite der Einlassöffnungen 22.
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Im
Folgenden wird die Funktionsweise des Zylinderblocks 1 beschrieben.
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Verbrennungsgeräusche, die
in den Zylinderbohrungen 2 erzeugt werden, werden durch
die Schicht Kühlwasser
in dem Wassermantel 8 gedämpft und weiter durch die Schicht
Luft in den Ölrinnen 15 absorbiert.
Somit werden weniger Geräusche von
dem Motor nach außen
abgegeben. Hier wird besonders betont, dass die Luftschicht in den Ölrinnen 15 als
Schallschutzschicht für
die in den Zylinderbohrungen 2 erzeugten Geräusche dient.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Ölrinnen 15 in den
Randabschnitten 18 zwischen den Löchern 3 für die Zylinderkopfschrauben
ausgebildet, und jeweils zwei gewölbte Ölrinnen 15 sind für jede Zylinderbohrung 2 derart
angeordnet, dass sie die zugehörige Zylinderbohrung 2 kreisförmig umgeben.
So können die Ölrinnen 15 die
von den Zylinderbohrungen 2 stammenden Verbrennungsgeräusche effektiv
absorbieren. Gemäß 6,
die den herkömmlichen
Zylinderblock zeigt, umgeben dagegen die Ölrinnen d die Zylinderbohrungen
e nicht und folglich kann keine Geräuschdämpfung erwartet werden.
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Zwar
wird nach Starten des Motors Wärme von
den Zylinderbohrungswänden 7 über das
in dem Wassermantel 8 strömende Wasser an die Atmosphäre abgegeben
(oder verloren), doch wird diese Wärme durch die Luftschicht in
den Ölrinnen 15 isoliert.
Somit wird die Aufwärmfähigkeit
des Motors verbessert, insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen.
Mit anderen Worten: Wenn der Motor bei kaltem Wetter gestartet wird,
dient die Luft in den Ölrinnen 15 als
Wärme isolierende
Schicht für
den Wassermantel 8 (bzw. für das in dem Wassermantel 8 strömende Wasser).
Daher wird die Abstrahlung von Wärme
von dem Kühlwasser
(dem Wassermantel 8) nach außen (in die Atmosphäre) reduziert.
Folglich wird der Motor relativ schnell warm. Die Ölrinnen 15, die
die Wärme
isolierende Schicht bilden, erstrecken sich entlang dem Wassermantel 8,
der die Wärme abstrahlt,
so dass eine gute Wärmeisolierung
erwartet werden kann. Es sei darauf hingewiesen, dass ein langsames
Warmlaufen des Motors eines der herkömmlichen Probleme bei Zylinderblöcken aus
Aluminium ist, da Aluminium die Wärme relativ schnell abgibt.
Die vorliegende Erfindung kann diesen Nachteil beseitigen.
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Da
die Ölrinnen 15 zwischen
den Löchern 3 für die Zylinderkopfschrauben
ausgebildet sind und jede Ölrinne 15 oval
geformt ist, wobei ihre Hauptachse entlang der Peripherie des Wassermantels 8 verläuft, so
dass sie in Breitenrichtung des Zylinderblocks 1 (nach
oben und unten in 1) dünn sind, muss der Zylinderblock 1 nicht
bauchig werden, im Gegensatz zu der herkömmlichen Anordnung gemäß 6.
So kann der Platz im Motorraum effektiv genutzt werden. Außerdem,
ist es nicht notwendig, Störungen
durch Trennwände
zu beachten, die die Zylinderbohrungen 2 teilen. Folglich
kann der Zylinderblock 1 kleiner ausgelegt werden und die
Platzierung des Motors im Motorraum kann vorteilhaft festgelegt werden.
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Da
die Ölkanäle 20 in
der oberen Platte 10 des Zylinderblocks 1 ausgebildet
sind, um die Ölkanäle 21 des
Zylinderkopfs 5 mit den Ölrinnen 15 des Zylinderblocks 1 zu
verbinden, besteht mehr Freiheit hinsichtlich der Anordnung der Ölkanäle 21 des
Zylinderkopfs 5. Mit anderen Worten: Auch wenn die vertikalen Ölrinnen 21 des
Zylinderkopfs 5 bei der Montage nicht mit den vertikalen Ölrinnen 15 des
Zylinderblocks 1 zusammenfallen, wird das Öl dennoch veranlasst,
von dem Zylinderkopf 5 auf den Zylinderblock 1 zu
tropfen.
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Da
die Brücken 24 über den Ölrinnen 15 koplanar
zu der oberen Platte 10 des Zylinderblocks 1 sind,
kann eine (nicht dargestellte) Dichtung, die zwischen den Zylinderblock 1 und
den Zylinderkopf 5 zu legen ist, über eine relativ große Fläche Druck
auf den Zylinderkopf 5 ausüben. Dies verbessert die Abdichtung
zwischen Zylinderblock 1 und Zylinderkopf 5.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene
Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise
kann die Zylinderblockkonstruktion der Erfindung auf einen Motor
mit vier oder mehr Zylindern in Reihenmotoren oder V-Motoren angewandt
werden. Der Zylinderblock kann aus Gusseisen bestehen. Die Ölkanäle 20 können entfallen,
wenn sie nicht notwendig sind.