DE8628633U1

DE8628633U1 - Zylinderblock

Info

Publication number: DE8628633U1
Application number: DE19868628633
Authority: DE
Original assignee: Halbergerhuette 6600 Saarbruecken De GmbH
Current assignee: Halbergerhuette 6600 Saarbruecken De GmbH
Priority date: 1986-06-06
Filing date: 1986-06-06
Publication date: 1987-04-16

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderblock gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruches.

Bei der Herstellung von Zylinderblöcken von wassergekühlten Kolben-Brennkraftmaschinen ist man immer mehr dazu übergegangen, die Zylinder möglichst engständig zusammenzugießen, um dadurch eine kurze Bauform des Zylinderblockes verwirklichen zu können. Diese engständige Anordnung von Zylindern führt zu Stegbereichen mit einer Dicke von weniger als 9 mm und insbesondere weniger als 8,5 mm im fertig bearbeiteten Zustand. Die Kühlung derartiger Zylinderblöcke erfolgt bislang mit Hilfe eines Kühlwassermantels, der die Zylinderwände an beiden Längsseiten und den beiden Stirnseiten des Zylinderblockes umgibt.

Der Erfinder hat nun erkannt, daß die Gefahr des Klopfens

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Bankkonten: Bayerische Vereinebank München 062 287 Dresdner Bank AG Hems 7-520 409 Postscheckkonto Dortmund 55 868-467 BLZ 700 202 70 BLZ 432 800 U 440 100 46

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derartiger Hubkolben-Brennkraftmaschinen sowie Probleme mit Hinsicht auf die Zylinderabdichtung derartiger Zylinderblöcke insbesondere bei hochbelasteten Motoren auf thermische Probleme zurückzuführen sind, die sich aus einer ungenügenden Kühlung der schmalen Stegbereiche zwischen extrem engständig angeordneten Zylindern ergeben. Aufgrund der sehr engen Stegdicken ergeben sich jedoch erhebliche Probleme, um geeignete Kühleinrichtungen für die Stegbereiche zu schaffen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Zylinderblock zu schaffen, der eine einfache und wirkungsvolle Kühleinrichtung für Stege von engständig, also sehr eng benachbart angeordneten Zylindern eines Zylinderblockes aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Schutzanspruches enthaltenen Merkmale gelöst.

Nach Maßgabe der Erfindung werden für die Herstellung des Zylinderblocks separate Kerne verwendet, die die beiden Längsseiten des Mantelkernes in den späteren Stegbereichen des Zylinders überbrücken und zur Bildung von Kühlwasserkanälen dienen, welche die beiden Längshälften des Kühlwassermantels schließlich miteinander verbinden und dadurch für eine Wärmeabfuhr der sehr schmalen Stege infolge Wasserzirkulation führen. Die separaten Kerne besitzen den Vorteil, daß sie hinsichtlich Formgebung und Materialwahl im wesentlichen unabhängig vom eigentlichen Mantelkern sind, der zur Bildung des Kühlwassermantels verwendet wird. Dies ist sehr wesentlich, weil die Kerne extrem klein dimensioniert werden müssen und somit besondere Gefahrenpunkte beim Gießen des Zylinderblockes darstellen und diesen Bedingungen durch geeignete Formgebung und

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Materialwahl des Kernes Rechnung getragen werden kann. Erst mit solchen separaten Kernen lassen sich sandgeförmte Hohlräume zur Kühlwasserführung gAißtechnisch unterbringen, was bisläng noch nicht gelungen ist.

Der Zylinderblock zeichnet sich durch eine sehr gute Wärmeabfuhr auch in den kritischen Stegbeifeichen auch bei hoch belasteten Motoren aus, wodurch Dichtprobleme und Klopfgefahren gemindert werden.

Nachfolgend werden Äusführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen

Tig. I einen Längsschnitt durch einen Zylinderblock einer mehrzylindrischen Hubkolben-Brennkraftmaschine (Schnitt D-D von Fig. 2),

Tig. 2 eine Draufsicht auf den Zylinderblock gemäß Fig. 1 längs Schnittlinie E-E von Fig. 1,

Fig. 3-5 Einzelheiten im Schnitt längs Linie A-*A, B-B und C-C des Zylinderblockes nach Fig. 1,

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform eines Zylinderblockes mit Zusatzkern und Sohlenkern entsprechend Schnitt A-A von Fig. 1,

Fig. 7 Schnitt entsprechend Fig. 6 nach Gießvorgang und Fig. 8 Draufsicht auf Zylinderblock nach Fig. 6 und 7.

Fig. 1 und 2 zeigen einen mit 1 bezeichneten gußtechnisch hergestellten Zylinderblock einer beispielsweise vierzylindrigen wassergekühlten Hubkolben-Brennkraftmaschine in Reihenbauweise. Das Gehäuse 2 des Zylinderblockes 1 umfaßt mehrere hintereinander liegende Zylinder 3, die zur Erzielung

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einer möglichst kurzen Bauform sehr engständig zusammengegossen sind,so daß nur extrem schmale Stege 5 zwischen den benachbarten Zylindern 3 stehen bleiben. Aufgrund der engständigen, also sehr nahen Anordnung der Zylinder haben die verbleibenden Stege 5 Dicken, die 9 mm nicht übersteigen, insbesondere kleiner als 8,5 mm im fertig bearbeiteten Zustand aufweisen.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Zylinderblock ist in der üblichen Weise durch einen Kühlwassermantel 4 gekühlt, der sich aus zwei Längshälften 4a, 4b auf beiden Längsseiten des Zylinderblockes 1 und stirriseitigen Abschnitten 4c zusammensetzt. Die Herstellung des Kühlwassermantels 4 erfolgt in üblicher Weise durch einen nicht dargestellten Mantelkern.

Zur Kühlung der schmalen Stegbereiche sind im oberen Bereich der Stege 5 und zwar insbesondere in Höhe des Zylinderbrennraumes, also in dem Bereich, in dem sich die Brennräume in der oberen Totpunktstellung der Kolben ausbilden, vorgeformte Kühlwasserkanäle 7 (vgl. Fig. 3) eingegossen. Die Kühlwasserkanäle 7 verbinden hierbei die beiden Längshälften 4a, 4b des Kühlwasssermantels 4, so daß auch durch die schmalen Stege Kühlwasser zirkuliert. Der Querschnitt der KühlwasserkaiVäle 7 ist so bemessen, daß eine ausreichende Kuhlwasserdurchströmung gewährleistet ist. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist je Steg ein Kuhlwasserkanal 7 in Höhe des Zylinderbrennraumes angeordnet .

Die gußtechnische Herstellung der Kühlwasserkanäle, die im fertigen Zustand des Zylinderblockes gegenüber den benachbarten Zylinderräumen durch Stegwandabschnitte mit einer Dicke im Bereich von ca. 2,5 mm oder weniger getrennt sind, erfolgt durch separate Kerne, welche nach Fertigstellung des Mantelkerns für den Kühlwassermantel 4 in den Mantelkern eingepaßt werden. Hierbei überbrücken die Kerne für

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die Kühlwasserkanäle die beiden gegenüberliegenden Längsseiten des Kühlmantelkernes und sind dort in entsprechenden Aussparungen insbesondere durch Kleben verankert» Die separat geschossenen, das heißt separat hergestellten Kerne der Kühlwasserkanäle sind hierbei bevorzugt in Höhe der späteren Zylinderbrennräume des Zylinderblockes angeordnet*

Für die Kerne der Kühlwasserkanäle wird ein geeignetes Material verwendet, insbesondere ein besonderer Sand mit spezieller Sandkörnung der hoch verdichtet wird, um dem Kern eine sehr hohe Festigkeit zu verleihen. Für den Kern eignet sich insbesondere Zirkonsand mit sehr feiner Körnung. Der Schießdruck für die Kernt» liegt zwischen 2 bis 7 bar, insbesondere 6 bis 7 bar, und die mittlere Korngröße beträgt zweckmäßigerweise 0,15 ./· 0,2 mm.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen verschiedene Ausführungsformen von Kühlwasserkanälen, wobei der Kern eine komplementäre Form zu den in den Fig. 3 und 5 abgebildeten Kühlwasserkanälen aufweist.

Entsprechend Fig. 3 weist der Kühlwasserkanal 7 über seine Länge einen gleichbleibenden Querschnitt auf (vgl. hierzu auch linker Steg von Fig. 2), wobei der Querschnitt im wesentlichen rechteckförmig mit nach außen gewölbten Rechteckschmalseiten entsprechend der Darstellung nach Fig.2 ist.

Nach Maßgabe von Fig. 4 weist der Kühlwasserkanal 7a über seine gesamte Länge eine gleichbleibende Höhe auf, verändert sich jedoch in seiner Breite, wie aus Fig. 2, mittlere Darstellung des Steges ersichtlich ist. Ausgehend von der engsten Stelle des Steges 5 in der Symmetrieebene der Zylinder erweitert sich der Kühlwasserkanal 7a beidseitig horizontal zu den Längshäiften 4a, 4b des Kühlwassermantels in Art einer Trompete. Dadurch verbessert sich nicht

nur das Strömungsverhalten des Kühlmediums, sondern erreicht man auch im Bereich der Befestigungsstelle des Sonderkernes am eigentlichen Kern des Wassermantels einen ausreichend großen Bereich für einen paßgenauen Verbund des Kernes für den Kühlwasserkanal mit dem Hantelkern.

Die gleichen Vorteile bietet die Ausführungsform eines Kühlwasserkanals 7b nach Fig. 5, der in seiner Höhe variiert. Ausgehend von der engsten Stelle des Steges im Bereich der Symmetrieebene der Zylinder erweitert sich der Kühlwasserkanal 7b beidseitig vertikal zu den Längs-. halften 4a, 4b des Kühlwassermantels 4. Alternativ kann

jjj der Kühlwasserkanal 7b sich auch in der Breite analog - zur Ausführungsform nach Fig. 4 ändern, wie insbesondere

aus Fig. 2, rechte Darstellung des Kühlwasserkanais 7b

ersichtlich ist.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Kernes zur Herstellung von Kühlwasserkanälen innerhalb der Stege 5, die sich dadurch von den vorhergehenden Ausführungsformen unterscheidet, daß die durch den Kern hergestellten Kühlwasserkanäle nicht direkt die beiden Längshälften 4a und 4b des Kühlwassermantels 4 miteinander verbinden, sondern die Verbindung erst durch zusätzliche Bohrungen bewirkt wird, die von der in der Figur oberen Seite, also Kopfseite des Zylinderblockes eingebracht werden. Fig. 6 zeigt unten nur teilweise die beiden Längshälften 4a und 4b im Gehäuse 2 des Zylinderblokkes 1. Darüber und zwar in der Ebene der Stege 5 (siehe Fig. 8) befindet sich jeweils der separate Kern oder Zusatzkern 10, welcher aus dem gleichen Material wie die separaten Kerne in den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 5 hergestellt sind. Der Zusatzkern nach Fig. 6 ist im sogenananten Sohlenkern 11 fixiert. Dieser Sohlenkern 11, der der Bildung einer Sogenannten Äufbauplatte dient, trägt iia übrigen auch die Kerne für die Zylinder-

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bohrungen 3 des Zylinderblockes 1.

Ebenso wie die vorherigen separaten Kerne stellt auch der Zusatzkern 10 einen verlorenen Kern dar, wobei sich nach dem Gießvorgang innerhalb des Zylinderblockes dann in jedem Steg 5 der aus Fig. 7 ersichtliche Kühlwasserkanal 7c ergibt. Der Kühlwasserkanal 7c ist gleichfalls bevorzugt im oberen Bereich des Steges 5 angeordnet. Aufgrund der aus Fig. 6 tärsichtlichen Form des Zusatzkernes

10 mit nach oben geführten Armen 12 ergibt sich durch den Kühlwasserkanal 7c keine unmittelbare Verbindung der beiden Kühlwasserkanäle 4a, 4b, vielmehr mündet der Kühlwasserkanal 7c beidseitig auf der oberen Seite des Gehäuses 2 des Zylirderblockes 1 aus. Die Verbindung des Kühlwasserkanals 7c mit den beiden Längshälften 4a, 4b des Kühlwassermantels 4 erfolgt durch zwei separat eingebrachte Bohrunger 13 je Steg 5, wie sich aus Fig. 7 ergibt. Diese Bohrungen werden mit Hilfe von in Fig. 7 Otrichliert dargestellten Bohrern 14 eingebracht. Auch bei dieser Ausführungsform ist eine Änderung des Aufbaus des Motors zum Zwecke der Kühlung des Zylinderblockes auch in den engständigen Stegen nicht erforderlich, weil die Bohrungen 13 mit den Bohrern 14 üblicherweise in den Zylinderblöcken als sogenannte Dampflöcher eingebracht werden, also ohnehin im Zylinderblock vorhanden sind. Diese Bohrungen dienen dazu, um Wasserdampfnester durch Abführung von Wasserdampf zu verhindern. Diese Ausführungsform eignet sich somit insbesondere für solche Motoren, wo von Hause aus von der oberen Seite her Dampflöcher zum Kühlwassermantel 4 g«bohrt werden. Aus Fig. 8 -sind die beiden Mündungsöffnungen des Kühlwasserkanals 7c auf der oberen Seite des Zylinderblockes 1 ersichtlich. Wie Fig.6 zeigt, besteht dar Zusatzkern 10 im wesentlichen aus einem Querteil 14, mit dem der Zusatzkern 10 im Sohlenkern

11 eingepaßt ist, und einem U-förmigen Teil 15 zur Ausbildung des Kühlwasserkanals 7c im Steg 5. Der eigent-

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liche Kühlwasserkanal 7c wird hierbei durch den U-Steg gebildet, wohingegen die beiden U-Schenkel mit der Achse der Dampflöcher zusammenfallen und somit praktisch einen Teil der Dampflöcher bilden, die dann durch die eingebrachten Bohrungen bis zum Kühlwassermantel 4 vervollständigt werden, und zwar unter gleichzeitiger Ausbildung der Verbindungskanäle 13 zwischen dem Kühlwassersteg 7c und den Längshälften 4a und 4b des Kühlwassermantels 5.

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Claims

Schutzaaspruch

1. Zylinderblock einsr Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit esrtrem engstdn<?i.g zusammengegossenen Zylindern, deren Zylinderwände auf beiden Längsseiten und Stirnseiten des Zylinderblockes von einem Kühlwassermantel umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß die schmalen Stege (5) zwischen benachbarten Zylindern (3) mindestens in Höhe der Zylinderbrennräume jeweils mindestens einen vorgeformten Kühlwasserkanal (7, 7a, 7b) aufweisen, der die beiden Längshälften (4a, 4b) des Kühlwassermantels (4) (Fig. 3-5) durch zwei Bohrungen (13) von der Kopfseite des Zylinderblockes (I) miteinander verbindet.

Bähkköiiten: Bnyorieche Verelnsbarik München 952 287 Dresdner Bank AG Herne 7-520 499 Poetacheckkonto Dortmund 55 868-467

BLZ; 700 202 70 BLZ 432 800 84 440 100 46

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