EP0883740B1 - Internal combustion engine and method for manufacturing same - Google Patents
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- EP0883740B1 EP0883740B1 EP97952912A EP97952912A EP0883740B1 EP 0883740 B1 EP0883740 B1 EP 0883740B1 EP 97952912 A EP97952912 A EP 97952912A EP 97952912 A EP97952912 A EP 97952912A EP 0883740 B1 EP0883740 B1 EP 0883740B1
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- EP
- European Patent Office
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- cylinder
- internal combustion
- combustion engine
- crankcase
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
- F02F7/0043—Arrangements of mechanical drive elements
- F02F7/0058—Longitudinally or transversely separable crankcases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Definitions
- the present invention relates to an internal combustion engine, especially a multi-cylinder four-stroke diesel engine with split cast housing consisting of two Half shells, which are connected by fastening bolts are braced, the division plane in crankshaft and the cylinder axis direction runs, according to the preamble of claim 1, and Process for their production according to claim 9 (see e.g. GB-A-2150635).
- DE 2718162 A1 describes an air-cooled one Single-cylinder two-stroke internal combustion engine consisting of a cylinder with at least outlet and overflow channels, a two-part housing and one in the housing mounted crankshaft.
- the housing is in Direction of the cylinder extension up to the top edge of the exhaust duct is divided.
- the division level runs through the crankshaft bearing and through the Cylinder axis.
- the cylinder and cylinder head are in one piece designed as a die-cast part; are on the cylinder head Cooling fins are formed above the cylinder.
- US Patent No. 4763619 discloses a multi-cylinder internal combustion engine shared with one engine block cast construction, the Division level through the crankshaft bearing and the Cylinder axes run. The two engine halves will connected by bolts connected by the entire housing are passed through.
- the cylinder liners are in one piece with a cylinder head Cast part made and with the engine halves by a Clamping device connected positively. The gap between the engine block and the cylinder liners flowed through by coolant.
- US Patent No. 5429080 is an internal combustion engine described in the two housing halves are interconnected, each in a cylinder liner and a cylinder cover can be used.
- the Cylinder covers have valve guides and in- and outlet channels and stand over the upper housing part out.
- the division level of the housing halves runs parallel to the cylinder axis direction and perpendicular to the crankshaft axis, which in the case of a Multi-cylinder internal combustion engine to a plurality of Partial half-shells, each leading to single-cylinder modules and put them together into an engine block be, the sealing effort accordingly is great.
- the cylinder covers protruding over the housing require one for skill reasons massive execution.
- the present invention is based on the object an inexpensive to produce from a few castings to create compact multi-cylinder internal combustion engine which are easy to manufacture and also maintenance and is easy to repair.
- An internal combustion engine according to the invention has separate Cylinder liners as an insert in the provided recesses of the cast half-shells at the head end each by a separate with an all-round edge or collar Cylinder covers are tightly closed, the Cylinder cover completely and sealing with its edge, e.g. with the upper edge of the housing, between the half shells are clamped.
- the cylinder liners and cylinder covers promote cost-effective production and simple assembly.
- everyone Cylinder cover can be easily replaced individually e.g. if the valve seats are damaged. So points this concept has significant advantages over the usual full block cylinder heads on liquid-cooled Engines on.
- the less frequently exchanged cylinder liners are easy by removing one half of the shell accessible.
- Cylinder liners and cylinder covers are edged in the housing such that only the valve stems and the injector shaft over the housing shells protrude. This will in advantageously the risk of damage to the Cylinder liner or the cylinder cover external influences minimized.
- the cylinder liners can, for example, from gray cast iron by centrifugal casting or by spray compacting from AlSi material be made.
- the cylinder covers each have a and exhaust valve and an injector.
- the required passageways and openings either subsequently inserted or be made directly during casting.
- the lid in its edge area each Have inlet and outlet opening.
- the side Arrangement of the inlet and outlet openings allows that the cylinder cover is a complete compact assembly with valves, valve seats and inlet and outlet channels form, the inlet and outlet openings at the Installation with appropriate housing parts in sealing Be connected and the cylinder cover sits sealingly on the cylinder liner.
- each side the half-shells inlet and outlet channels run. This will make the inlet and exhaust connections in simply on side flanges on the outside the housing shells.
- the internal combustion engine advantageously has Lubricant and coolant channels in the housing halves to ensure adequate cooling and Ensure lubrication. It can be the Coolant around water, oil or any other for cooling act appropriate fluid.
- Channels for lubricant and / or coolant supply through one or more prefabricated pipe systems are formed which are each in the two half shells are cast in. This contributes in an advantageous manner rational manufacture of the motor housing, since the otherwise customary and expensive post-processing of the Castings by drilling coolant and lubricant channels eliminated.
- this is Casting process radically simplified in that the Demolding depth of the two cast shells considerably is lower than in comparison with the usual gray cast iron housings.
- the Pipes as tie rods for distributing the ignition pressures and Serve adhesion to the main camp.
- An advantageous one The casting process is the aluminum die casting process. By arranging the separation plane in the direction the crankshaft and cylinder axis can be Multi-cylinder engine in a simple way from two flat Make half shells.
- the Cylinder liners are preferably used as cast iron liners produced by centrifugal casting. Possible is also the use of cylinder liners made of ceramic.
- the cylinder covers have practical circular disk shape. In addition to the and outlet channels as well as the valve seats and the Plunger springs have an opening for the injector and quick start glow plug. The cylinder covers can already be pre-assembled between the half shells be used.
- crankshaft which with the connecting rods and pistons and mounted on these cylinder liners with associated Seals inserted in a half-shell and through Interacting with the other half shell becomes.
- the two half shells by means of bolts that run across the motor housing, clamped together.
- the tension anchors for tensioning the two half-shells with each other are advantageous screwed into cast pipes, whereby the remaining annulus for the pressure oil supply is usable. This is an inexpensive one Manufacturing possible and maintenance becomes additional thereby facilitated by simply opening it one half of the housing access to the built-in parts of the Motor is possible.
- Fig. 1 shows a schematic exploded view of a four-cylinder engine according to the invention.
- This has two light metal housing halves 1a, 1b, whose division level is in the assembled state along the crankshaft axis and the cylinder axes extends.
- the cutouts in the housing halves 1a, 1b for receiving the cylinder liners 2 Support ribs 3, between which coolant flows.
- the cavities for receiving the Cylinder liners 2 paragraphs 4 which are transverse to Cylinder axis run. Paragraphs 4 are used Receiving the collar 19 of the cylinder liner 2 when installed.
- the split bearing seats 5 shown to accommodate the crankshaft bearing.
- the passages 6 for the tension anchors for tensioning the half-shells shown in the housing webs 18 on which the bearing seats 5th are integrally formed. Furthermore, 18 are on the housing webs Through holes 17 between each Cylinder chambers arranged. About this finds the Exchange of lubricating oil and the housing ventilation take place. Between the two housing half-shells 1a, 1b Crankshaft 7 with the connecting rods 8 and the pistons 9 shown. Furthermore, there are between the housing shells 1a, 1b, the cylinder cover 10 with the Valve tappet springs 11 and the injection nozzles 12 as well the inlet / outlet openings 13 shown.
- the cylinder covers 10 have a jacket-shaped edge 14, the Width across the inlet or outlet opening 13 extends and the full of the housing halves 1a, 1b is recorded and pressed for tension.
- the or outlet openings 13 of the cylinder cover 10 Channels 15 assigned in the housing shells.
- On the Upper housing half-shells are each openings 16 the lubricant channels arranged. These serve at the same time as screwing points for the camshaft bearing, which at the same time tense the Cylinder cover 10 is used.
- At the front of the housing is the flywheel housing 100 and the flywheel 101 arranged.
- the seal of the two housing halves 1a, 1b is metallic by bracing with one another or by gluing the two with surface sealant Housing halves and bracing together.
- Fig. 2 shows a cross section through a motor housing at the level of a housing web 18 of the two housing halves 1a, 1b.
- the cast pipes 20 are Lubricating oil supply for the top arranged engine parts to recognize.
- the tubes are removed from the bearings 5 supplies, which run parallel to the division level and during the casting process into the shape of the housing halves are inserted.
- the bearings 5 are one pinched oil supply line 103 supplies the directly after the oil pump and the oil filter is.
- the line 103 is above that Ventilation through hole 17 and is via line 104 connected to the camp 5.
- Perpendicular to the division level run bores 21 which receive tension anchors 22, which are screwed by means of nuts 23.
- the housing halves 1a, 1b by means of a cylinder screw 24 and a nut 23 screwed.
- This carries a sleeve 25 and on both sides an O-ring 102 which is used for sealing serve as the screw connection through the coolant jacket goes.
- On the top of the two housing halves 1a, 1b are the camshaft bearing blocks by means of expansion screws 26 27 attached, the same time for bracing the Serve cylinder cover.
- the screws 26 in Internal thread of the tubes 20 screwed.
- the pipes 20 also serve to transport oil up to the cylinder covers and camshaft bearings.
- the tubes 20 will via the connecting bores 28 with pressure oil from the Store 5 supplies.
- FIG Centering pin 29 and the ventilation through hole 17 to recognize. The latter serves to connect the cylinder chambers and enables ventilation of the chambers.
- the level of the oil sump is above the lower edge of the Through hole 17.
- Fig. 3 shows a section through a cylinder according to of the present invention. Inside is the one in the cylinder liner 2 arranged pistons 9 with the connecting rod 8 recognizable.
- the cylinder liner 2 is between the Housing shells 1a, 1b clamped and lies in the middle area on the support ribs. she is with a ring seal in the lower area 30 poems. Between the support ribs and the Casings are cavities 31 flushed with coolant Cooling of the cylinder liner available. Doing so the coolant through the tube 32 and the sleeve 33 fed and discharged via channel 38. On hers
- the cylinder liner 2 has a circumferential head end Socket collar 19, which sits on the paragraph 4.
- the head end of the cylinder liner 2 is by the Cylinder cover 10 covered against the cylinder liner 2 is tightly tensioned.
- the cylinder cover 10 which is also designed as a casting, the inlet channel 35 and the outlet channel 34 are provided, where the position of the valve seat of the intake valve is only indicated by dashed lines, since this is located in front of the cutting plane.
- the injection unit (Pump nozzle) 37 arranged between the inputs and Exhaust valves 36a, 36b.
- the cylinder cover is also flows through the channels 38 and in coolant its upper area through the seal 39, as well through the seals 301 and 302 on the inlet and Outlet opening 13a, 13b sealed.
- Fig. 4 shows a further section through the cylinder towards the division level.
- the piston 9 and the connecting rod 8 and the Clamping pin 24 and 22 is the centering pin 29 and Sealing ring 30 shown.
- a cord seal 40 inserted between the housing halves.
- On the support ribs 3 protrude from the housing webs 18, which give lateral support to the cylinder liner 2.
- a recess 41 is located below the support ribs 3 provided for coolant flow.
- the cylinder cover 10 is above the cylinder liner 2 arranged and clamped tightly with this.
- the Valves 36a, 36b have outlet and inlet channels 34, 35 connected, with the inlet opening 13a dashed is indicated.
- the sleeves 25 and O-rings 102 which the cylinder screw 24 surround, serve for sealing between the coolant room and the oil-carrying room in the cast pipes 20.
- the cylinder cover 10 has lateral recesses 43 on the sleeves 25 and Partially pick up O-rings 102.
- Fig. 5 shows detail V from Fig. 4, which shows the transition from the cylinder liner 2 to the cylinder cover 10 shows, with a support rib 3 with paragraph 4 and the Bushing collar 19 of the cylinder liner 2 shown are.
- the power flow takes place from the Camshaft bearing over the cylinder head cover 10 in the cylinder liner 2 over the sleeve collar 19 in Paragraph 4 in the housing web.
- a metallic one Ring seal 50 for water and gas sealing is provided, and as an additional fuel gas seal two butt-cut twisted against each other Sheet metal strips 51 and 51a inserted.
- the metal strips 51 and 51a are supported by a bush collar 52 Cylinder liner 2 held. Due to the compression and ignition pressure, the tapes are pressed against the wall and seal the gaps against fuel gases.
- Fig. 6 shows a plan view of a cylinder with a cylinder cover 10, the level of the out and Inlet channels 34, 35 is cut. Between Valve openings 61, 62 is the opening 63 for the Injector shown. Furthermore, they are Camshaft bearing blocks 27, which are used to clamp the Serve cylinder cover, and the sleeves 25 dashed, because shown on another level. Finally is the rocker arm 64 is also dashed for valve actuation indicated.
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Mehrzylinder-Viertakt-Dieselmotor mit geteiltem Gußgehäuse bestehend aus zwei Halbschalen, die durch Befestigungsbolzen miteinander verspannt sind, wobei die Teilungsebene in Kurbelwellen- und Zylinderachsenrichtung verläuft, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, und ein Verfahren zu deren Herstellung gemäß Anspruch 9 (siche z.B. GB-A-2150635).The present invention relates to an internal combustion engine, especially a multi-cylinder four-stroke diesel engine with split cast housing consisting of two Half shells, which are connected by fastening bolts are braced, the division plane in crankshaft and the cylinder axis direction runs, according to the preamble of claim 1, and Process for their production according to claim 9 (see e.g. GB-A-2150635).
Derartige Brennkraftmaschinen sind im Stand der Technik beschrieben.Such internal combustion engines are in the prior art described.
So beschreibt die DE 2718162 A1 eine luftgekühlte Einzylinder-Zweitaktbrennkraftmaschine bestehend aus einem Zylinder mit zumindest Auslaß- und Überströmkanälen, einem zweigeteilten Gehäuse sowie einer im Gehäuse gelagerten Kurbelwelle. Dabei ist das Gehäuse in Richtung der Zylindererstreckung bis über die Oberkante des Auslaßkanals geteilt ausgeführt. Die Teilungsebene verläuft durch die Kurbelwellenlagerung und durch die Zylinderachse. Zylinder und Zylinderkopf sind einteilig als Druckgußteil ausgebildet; am Zylinderkopf sind oberhalb des Zylinders Kühlrippen ausgebildet.DE 2718162 A1 describes an air-cooled one Single-cylinder two-stroke internal combustion engine consisting of a cylinder with at least outlet and overflow channels, a two-part housing and one in the housing mounted crankshaft. The housing is in Direction of the cylinder extension up to the top edge of the exhaust duct is divided. The division level runs through the crankshaft bearing and through the Cylinder axis. The cylinder and cylinder head are in one piece designed as a die-cast part; are on the cylinder head Cooling fins are formed above the cylinder.
Des weiteren offenbart die US Patentschrift Nr. 4763619 eine Mehrzylinderbrennkraftmaschine mit einer geteilt ausgeführten Motorblock-Gußkonstruktion, wobei die Teilungsebene durch die Kurbelwellenlagerung und die Zylinderachsen verläuft. Die beiden Motorhälften werden durch Bolzen miteinander verbunden, die durch das gesamte Gehäuse hindurchgeführt sind. Die Zylinderlaufbuchsen sind mit einem Zylinderkopf einstückig als Gußteil hergestellt und mit den Motorhälften durch eine Klemmeinrichtung formschlüssig verbunden. Der Zwischenraum zwischen Motorblock und den Zylinderbuchsen ist von Kühlmittel durchströmt.Furthermore, US Patent No. 4763619 discloses a multi-cylinder internal combustion engine shared with one engine block cast construction, the Division level through the crankshaft bearing and the Cylinder axes run. The two engine halves will connected by bolts connected by the entire housing are passed through. The cylinder liners are in one piece with a cylinder head Cast part made and with the engine halves by a Clamping device connected positively. The gap between the engine block and the cylinder liners flowed through by coolant.
Bei beiden vorgenannten bekannten Brennkraftmaschinen bilden die mit den Zylinderbuchsen einstückig gegossenen Zylinderköpfe ein kompliziertes Gußformteil, welches nur unter Verwendung von Kernen mit großem Aufwand hergestellt werden kann. Auch müssen die Zylinderköpfe besonders stabil ausgeführt sein, da sie weit über das Gehäuse hinausstehen. Ein weiterer Nachteil der einstückigen Konstruktion ist es, daß bei Reparaturen das gesamte Zylinderbuchsen-/Zylinderkopfbauteil ausgetauscht werden muß, auch wenn nur eine Buchse oder ein Teil des Zylinderkopfes beschädigt ist.In both of the aforementioned known internal combustion engines form those molded in one piece with the cylinder liners Cylinder heads a complicated molded part, which only using cores with large Effort can be made. The cylinder heads must also be designed to be particularly stable since it is wide protrude beyond the housing. Another disadvantage The one-piece construction is that for repairs the entire cylinder liner / cylinder head component must be replaced, even if only one socket or part of the cylinder head is damaged.
Schließlich ist es bekannt (DE-GM 1993272), einen Einzylinder-Zweitaktmotor mit Wasserkühlung aus zwei in Richtung der Kurbelwellenachse geteilten Gehäusehälften zusammenzusetzen, welche jeweils als einteiliges Gußteil hergestellt werden. Dabei ist der Zylinderkopf bereits mit angeformt, so daß an die Ausbildung der Gußform gewisse Anforderungen zu stellen sind. Eine Anregung zum Gießen einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine ist der Druckschrift nicht zu entnehmen.Finally, it is known (DE-GM 1993272), one Single-cylinder two-stroke engine with water cooling from two in Split housing halves in the direction of the crankshaft axis put together, each as a one-piece Cast part to be made. Here is the cylinder head already molded on, so that the training of The mold must meet certain requirements. A Suggestion for casting a multi-cylinder internal combustion engine the publication is not closed remove.
In der US Patentschrift Nr. 5429080 ist eine Brennkraftmaschine beschrieben, bei der zwei Gehäusehälften miteinander verbunden sind, in die jeweils eine Zylinderbuchse und ein Zylinderdeckel eingesetzt werden. Die Zylinderdeckel weisen dabei Ventilführungen und Ein- und Auslaßkanäle auf und stehen über das Gehäuseoberteil hervor. Die Teilungsebene der Gehäusehälften verläuft hier parallel zur Zylinderachsenrichtung und senkrecht zur Kurbelwellenachse, was im Falle einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine zu einer Mehrzahl von Teil-Halbschalen führt, die jeweils zu Einzylindermodulen und diese wiederum zu einem Motorblock zusammengesetzt werden, wobei der Dichtungsaufwand entsprechend groß ist. Die über das Gehäuse vorspringenden Zylinderdeckel erfordern aus Fertigkeitsgründen eine entsprechend massive Ausführung.In US Patent No. 5429080 is an internal combustion engine described in the two housing halves are interconnected, each in a cylinder liner and a cylinder cover can be used. The Cylinder covers have valve guides and in- and outlet channels and stand over the upper housing part out. The division level of the housing halves runs parallel to the cylinder axis direction and perpendicular to the crankshaft axis, which in the case of a Multi-cylinder internal combustion engine to a plurality of Partial half-shells, each leading to single-cylinder modules and put them together into an engine block be, the sealing effort accordingly is great. The cylinder covers protruding over the housing require one for skill reasons massive execution.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstig aus wenigen Gußteilen herstellbare kompakte Mehrzylinder-Brennkraftmaschine zu schaffen, die einfach herzustellen und außerdem wartungs- und reparaturfreundlich ist.The present invention is based on the object an inexpensive to produce from a few castings to create compact multi-cylinder internal combustion engine which are easy to manufacture and also maintenance and is easy to repair.
Diese Aufgabe wird durch eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine
mit den Merkmalen des Anspruchs 1
sowie durch ein Verfahren zu ihrer Druckguß-Herstellung
nach Anspruch 9 gelöst.This task is accomplished by a multi-cylinder internal combustion engine
with the features of claim 1
as well as a process for their die-casting manufacture
solved according to
Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine weist gesonderte Zylinderlaufbuchsen als Einsatz in den dafür vorgesehenen Aussparungen der gegossenen Halbschalen auf, die an ihrem Kopfende jeweils durch einen separaten mit einem umlaufenden Rand bzw. Bund versehenen Zylinderdeckel dicht verschlossen sind, wobei die Zylinderdeckel vollständig und mit ihrem Rand dichtend, z.B. mit der Gehäuseoberkante abschließend, zwischen den Halbschalen eingespannt sind. Durch die konstruktive Auslegung der Gehäusehalbschalen ergibt sich eine geringe Formtiefe und die'erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ist dadurch kostengünstig aus zwei beispielsweise aus Leichtmetall im Druckgußverfahren hergestellten Gehäusehälften herstellbar. Bei Verwendung von Aluminium als Gußmaterial wird eine kompakte Brennkraftmaschine mit einer Gewichtsreduktion von bis zu 30 % gegenüber aus Grauguß hergestellten Motoren geschaffen. Des weiteren trägt die Vermeidung von über die Gehäusekonturen hervorstehenden Bauteilen zur kompakten Bauweise bei. Die Verwendung separater Zylinderlaufbuchsen und Zylinderdeckel fördert die kostengünstige Herstellung und einfache Montage. Des weiteren ergibt sich hieraus der Vorteil, daß jeder Zylinderdeckel einzeln leicht ausgetauscht werden kann, z.B. bei Beschädigung der Ventilsitze. Damit weist dieses Konzept erhebliche Vorteile gegenüber den üblichen Vollblockzylinderköpfen an flüssigkeitsgekühlten Motoren auf. Die seltener zu tauschenden Zylinderbuchsen sind durch Abnehmen einer Schalenhälfte leicht zugänglich. Zylinderlaufbuchsen und Zylinderdeckel sind derart im Gehäuse eingefaßt, daß lediglich die Ventilschäfte und der Schaft der Einspritzeinrichtung über die Gehäusehalbschalen hervorstehen. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise die Gefahr von Beschädigung der Zylinderlaufbuchse bzw. des Zylinderdeckels durch äußere Einflüsse minimiert. Die Zylinderlaufbuchsen können beispielsweise aus Grauguß im Schleudergießverfahren oder durch Sprühkompaktieren aus AlSi-Material hergestellt sein.An internal combustion engine according to the invention has separate Cylinder liners as an insert in the provided recesses of the cast half-shells at the head end each by a separate with an all-round edge or collar Cylinder covers are tightly closed, the Cylinder cover completely and sealing with its edge, e.g. with the upper edge of the housing, between the half shells are clamped. Through the constructive Interpretation of the housing shells results in a shallow depth of form and the internal combustion engine according to the invention is therefore inexpensive from two, for example made of light metal in the die casting process Housing halves can be produced. When using Aluminum as a casting material becomes a compact internal combustion engine with a weight reduction of up to 30% compared to engines made from gray cast iron created. Furthermore, avoiding over carries the housing contours protruding components for compact design. The use of separate The cylinder liners and cylinder covers promote cost-effective production and simple assembly. Of Another advantage of this is that everyone Cylinder cover can be easily replaced individually e.g. if the valve seats are damaged. So points this concept has significant advantages over the usual full block cylinder heads on liquid-cooled Engines on. The less frequently exchanged cylinder liners are easy by removing one half of the shell accessible. Cylinder liners and cylinder covers are edged in the housing such that only the valve stems and the injector shaft over the housing shells protrude. This will in advantageously the risk of damage to the Cylinder liner or the cylinder cover external influences minimized. The cylinder liners can, for example, from gray cast iron by centrifugal casting or by spray compacting from AlSi material be made.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weisen die Zylinderdeckel jeweils ein Ein- und Auslaßventil sowie eine Einspritzvorrichtung auf. Dabei können die erforderlichen Durchgänge und Öffnungen entweder nachträglich spanend eingebracht oder direkt beim Gießen hergestellt werden.In an advantageous development of the present Invention, the cylinder covers each have a and exhaust valve and an injector. The required passageways and openings either subsequently inserted or be made directly during casting.
Des weiteren sieht eine vorteilhafte Ausführungsform vor, daß die Deckel in ihrem Randbereich jeweils eine Einlaß- und Auslaßöffnung aufweisen. Die seitliche Anordnung der Ein- und Auslaßöffnungen ermöglicht, daß die Zylinderdeckel eine vollständige kompakte Baugruppe mit Ventilen, Ventilsitzen und Ein- und Auslaßkanälen bilden, wobei die Ein- und Auslaßöffnungen bei der Montage mit entsprechenden Gehäuseteilen in dichtenden Anschluß gebracht werden und der Zylinderdeckel dichtend auf der Zylinderlaufbuchse aufsitzt.It also sees an advantageous embodiment before that the lid in its edge area each Have inlet and outlet opening. The side Arrangement of the inlet and outlet openings allows that the cylinder cover is a complete compact assembly with valves, valve seats and inlet and outlet channels form, the inlet and outlet openings at the Installation with appropriate housing parts in sealing Be connected and the cylinder cover sits sealingly on the cylinder liner.
Des weiteren ist vorgesehen, daß jeweils seitlich durch die Halbschalen Ein- und Auslaßkanäle verlaufen. Dadurch werden die Einlaß- und Abgasanschlüsse in einfacher Weise auf seitlichen Flanschen an den Außenseiten der Gehäusehalbschalen gelegt.Furthermore, it is provided that each side the half-shells inlet and outlet channels run. This will make the inlet and exhaust connections in simply on side flanges on the outside the housing shells.
Vorteilhafterweise weist die Brennkraftmaschine Schmier- und Kühlmittelkanäle in den Gehäusehälften auf, um im Betrieb eine ausreichende Kühlung und Schmierung sicherzustellen. Dabei kann es sich bei dem Kühlmittel um Wasser, Öl oder jedes andere zur Kühlung geeignete Fluid handeln.The internal combustion engine advantageously has Lubricant and coolant channels in the housing halves to ensure adequate cooling and Ensure lubrication. It can be the Coolant around water, oil or any other for cooling act appropriate fluid.
Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß die Kanäle zur Schmier- und/oder Kühlmittelversorgung durch ein oder mehrere vorgefertigte Rohrsysteme gebildet werden, welches jeweils in die beiden Halbschalen eingegossen sind. Dies trägt in vorteilhafter Weise zur rationellen Herstellung des Motorgehäuses bei, da die sonst übliche aufwendige und teuere Nachbearbeitung der Gußteile durch Bohren von Kühl- und Schmiermittelkanälen entfällt.An advantageous further development provides that the Channels for lubricant and / or coolant supply through one or more prefabricated pipe systems are formed which are each in the two half shells are cast in. This contributes in an advantageous manner rational manufacture of the motor housing, since the otherwise customary and expensive post-processing of the Castings by drilling coolant and lubricant channels eliminated.
Ein vorteilhaftes Verfahren zur Druckguß-Herstellung eines in Richtung der Kurbelwelle zweigeteilten Motorgehäuses für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine weist folgende Verfahrensschritte auf:
- Erstellen von Rohrsystemen zur Ausbildung der Kanäle für die Gasströmung sowie die Schmier - und Kühlmittelversorgung in den Gehäuseteilen,
- Einlegen der Rohrsysteme in die Druckgußformen für die Gehäuseteile,
- Gießen der Gehäuseteile mit darin eingebetteten Rohrsystemen zur Ausbildung von Gehäusehalbschalen (1a, 1b) des Motorgehäuses.
- Creation of pipe systems for the formation of the channels for the gas flow as well as the lubricant and coolant supply in the housing parts,
- Inserting the pipe systems into the die casting molds for the housing parts,
- Casting the housing parts with embedded pipe systems to form housing half-shells (1a, 1b) of the motor housing.
Bei dem vorliegenden Herstellungsverfahren wird das Gießverfahren radikal dadurch vereinfacht, daß die Entformungstiefe der beiden Gußschalen erheblich geringer ist als im Vergleich mit den üblichen Graugußgehäusen. Durch die das Einbringen vorgefertigter Rohrsysteme in die Druckgußform wird zusätzliche Nachbearbeitung eingespart, da das spanende Einnbringen von Kanälen für Schmiermittel- und/oder Kühlmittelversorgung weitgehend entfällt. Des weiteren können die Rohre als Zuganker zur Aufteilung der Zünddrücke und Kraftschlußbindung zum Hauptlager dienen. Ein vorteilhaftes Gießverfahren ist das Aluminiumdruckgußverfahren. Durch die Anordnung der Trennungsebene in Richtung der Kurbelwellen- und Zylinderachse läßt sich ein Mehrzylindermotor in einfacher Weise aus zwei flachen Halbschalen herstellen. Durch das Eingießen des Rohrsystems in den Halbschalen der Kurbelgehäuse oder Verbrennungsmotorgestellhälften ergibt sich im Verbund beider Hälften ein statisches Fachwerkgerüst, so daß nur wenig Aluminium-Umgußmaterial als Füllung um den dynamischen Kräften standzuhalten notwendig ist. Die Zylinderlaufbuchsen werden vorzugsweise als Graugußbuchsen im Schleudergußverfahren hergestellt. Möglich ist aber auch die Verwendung von Zylinderlaufbuchsen aus Keramik. Die Zylinderdeckel haben zweckmäßig kreisscheibenförmige Gestalt. Sie weisen neben den Ein- und Auslaßkanälen sowie den Ventilsitzen und den Stößelfedern eine Öffnung für die Einspritzvorrichtung und Schnellstart-Glühstift auf. Die Zylinderdeckel können bereits vormontiert zwischen die Halbschalen eingesetzt werden. Gleiches gilt für die Kurbelwelle, welche mit den darauf montierten Pleuel und Kolben und auf diese aufgesetzte Zylinderlaufbuchsen mit zugehörigen Dichtungen in eine Halbschale eingesetzt und durch Zusammenwirken mit der anderen Halbschale gelagert wird. Zu diesem Zweck werden die beiden Halbschalen mittels Bolzen, die quer durch das Motorgehäuse verlaufen, zusammengespannt. Die Spannanker zum Verspannen der beiden Halbschalen miteinander sind dabei vorteilhafterweise in eingegossene Rohre eingeschraubt, wobei der verbleibende Ringraum für die Druckölversorgung nutzbar ist. Auf diese Weise ist eine kostengünstige Herstellung möglich und die Wartung wird zusätzlich dadurch erleichtert, daß durch einfaches Aufklappen einer Gehäusehälfte der Zugriff auf die Einbauteile des Motors möglich ist.In the present manufacturing process, this is Casting process radically simplified in that the Demolding depth of the two cast shells considerably is lower than in comparison with the usual gray cast iron housings. By bringing in the prefabricated Pipe systems in the die casting mold will be additional Post-processing saved, since the cutting insertion of channels for lubricant and / or coolant supply largely eliminated. Furthermore, the Pipes as tie rods for distributing the ignition pressures and Serve adhesion to the main camp. An advantageous one The casting process is the aluminum die casting process. By arranging the separation plane in the direction the crankshaft and cylinder axis can be Multi-cylinder engine in a simple way from two flat Make half shells. By pouring the pipe system in the half shells of the crankcase or Internal combustion engine frame halves result in a composite a static truss structure on both halves, so that only a little aluminum casting material as a filling around the to withstand dynamic forces is necessary. The Cylinder liners are preferably used as cast iron liners produced by centrifugal casting. Possible is also the use of cylinder liners made of ceramic. The cylinder covers have practical circular disk shape. In addition to the and outlet channels as well as the valve seats and the Plunger springs have an opening for the injector and quick start glow plug. The cylinder covers can already be pre-assembled between the half shells be used. The same applies to the crankshaft, which with the connecting rods and pistons and mounted on these cylinder liners with associated Seals inserted in a half-shell and through Interacting with the other half shell becomes. For this purpose, the two half shells by means of bolts that run across the motor housing, clamped together. The tension anchors for tensioning the two half-shells with each other are advantageous screwed into cast pipes, whereby the remaining annulus for the pressure oil supply is usable. This is an inexpensive one Manufacturing possible and maintenance becomes additional thereby facilitated by simply opening it one half of the housing access to the built-in parts of the Motor is possible.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:
- Fig. 1
- eine Explosionszeichnung eines erfindungsgemäßen Mehrzylinder-Viertakt-Motors;
- Fig. 2
- die Anordnung der Schmiermittelkanäle sowie der Bolzen zum Verspannen der beiden Gehäusehalbschalen;
- Fig. 3
- einen Schnitt durch einen Zylinder gemäß der Erfindung quer zur Teilungsebene des Motors;
- Fig. 4
- einen Schnitt durch einen Zylinder parallel zur Teilungsebene des Motors;
- Fig. 5
- Detail V aus Fig.4;
- Fig. 6
- eine teilweise geschnittene Draufsicht auf einen Zylinder.
- Fig. 1
- an exploded view of a multi-cylinder four-stroke engine according to the invention;
- Fig. 2
- the arrangement of the lubricant channels and the bolts for bracing the two housing half-shells;
- Fig. 3
- a section through a cylinder according to the invention transverse to the plane of division of the engine;
- Fig. 4
- a section through a cylinder parallel to the parting plane of the engine;
- Fig. 5
- Detail V from Figure 4;
- Fig. 6
- a partially sectioned plan view of a cylinder.
Fig. 1 zeigt eine schematische Explosionszeichnung
eines erfindungsgemäßen Vierzylinder-Motors. Dieser
weist zwei Leichtmetall-Gehäusehälften 1a, 1b auf,
deren Teilungsebene sich im zusammengebauten Zustand
längs der Kurbelwellenachse sowie der Zylinderachsen
erstreckt. Die Aussparungen in den Gehäusehälften 1a,
1b zur Aufnahme der Zylinderlaufbuchsen 2 weisen
Auflagerippen 3 auf, zwischen denen Kühlmittel strömt.
Des weiteren weisen die Hohlräume zur Aufnahme der
Zylinderlaufbuchsen 2 Absätze 4 auf, die quer zur
Zylinderachse verlaufen. Die Absätze 4 dienen zur
Aufnahme des Buchsenbunds 19 der Zylinderlaufbuchse 2
im eingebauten Zustand. Außerdem sind in den
Gehäusehalbschalen 1a, 1b die geteilten Lagersitze 5
zur Aufnahme der Kurbelwellenlagerung dargestellt. In
den Gehäusestegen 18, an denen die Lagersitze 5
angeformt sind, sind des weiteren die Durchgänge 6 für
die Spannanker zum Verspannen der Halbschalen
dargestellt. Des weiteren sind an den Gehäusestegen 18
Durchgangslöcher 17 zwischen den einzelnen
Zylinderkammern angeordnet. Über diese findet der
Austausch von Schmieröl und die Gehäusebelüftung statt.
Zwischen den beiden Gehäusehalbschalen 1a, 1b ist die
Kurbelwelle 7 mit den Pleuel 8 und den Kolben 9
dargestellt. Des weiteren sind zwischen den Gehäusehalbschalen
1a, 1b die Zylinderdeckel 10 mit den
Ventilstößelfedern 11 und den Einspritzdüsen 12 sowie
den Ein-/Auslaßöffnungen 13 gezeigt. Die Zylinderdeckel
10 weisen einen mantelförmigen Rand 14 auf, dessen
Breite sich über die Ein- bzw. Auslaßöffnung 13
erstreckt und der voll von den Gehäusehälften 1a, 1b
aufgenommen und auf Verspannung gepreßt wird. Den Ein-
bzw. Auslaßöffnungen 13 der Zylinderdeckel 10 sind
Kanäle 15 in den Gehäusehalbschalen zugeordnet. Auf den
Gehäusehalbschalenoberseiten sind jeweils Öffnungen 16
der Schmiermittelkanäle angeordnet. Diese dienen
gleichzeitig als Verschraubungspunkte für die Nockenwellenlagerung,
die gleichzeitig zum Verspannen der
Zylinderdeckel 10 dient. An der Stirnseite des Gehäuses
ist das Schwungradgehäuse 100 sowie das Schwungrad 101
angeordnet. Die Dichtung der beiden Gehäusehälften 1a,
1b erfolgt metallisch durch Verspannen miteinander bzw.
durch Verkleben mittels Flächendichtstoff der beiden
Gehäusehälften und Verspannen miteinander.Fig. 1 shows a schematic exploded view
of a four-cylinder engine according to the invention. This
has two light metal housing halves 1a, 1b,
whose division level is in the assembled state
along the crankshaft axis and the cylinder axes
extends. The cutouts in the housing halves 1a,
1b for receiving the
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein Motorgehäuse
in Höhe eines Gehäusestegs 18 der beiden Gehäusehälften
1a, 1b. Darin sind die eingegossenen Rohre 20 zur
Schmierölversorgung der Top angeordneten Motorenteile
zu erkennen. Die Rohre werden aus den Lagern 5
versorgt, welche parallel zur Teilungsebene verlaufen
und während des Gießvorganges in die Form der Gehäusehälften
eingelegt sind. Die Lager 5 werden von einer
eingeklemmten Ölversorgungsleitung 103 versorgt, die
selbst direkt der Ölpumpe und dem Ölfilter nachgeschaltet
ist. Die Leitung 103 liegt oberhalb dem
Ventilationsdurchgangsloch 17 und ist über Leitung 104
mit dem Lager 5 verbunden. Senkrecht zur Teilungsebene
verlaufen Bohrungen 21, die Spannanker 22 aufnehmen,
welche mittels Muttern 23 verschraubt werden. Im
Bereich der Zylinderdeckel sind die Gehäusehälften 1a,
1b mittels einer Zylinderschraube 24 und einer Mutter
23 verschraubt. Diese trägt eine Hülse 25 und beidseitig
einen Runddichtring 102, welche zur Abdichtung
dienen, da die Verschraubung durch den Kühlmittelmantel
geht. Auf der Oberseite der beiden Gehäusehälften 1a,
1b sind mittels Dehnschrauben 26 die Nockenwellenlagerböcke
27 befestigt, die gleichzeitig zum Verspannen der
Zylinderdeckel dienen. Dabei sind die Schrauben 26 in
Innengewinde der Rohre 20 eingeschraubt. Die Rohre 20
dienen weiters zum Öltransport nach oben zu den Zylinderdeckeln
und Nockenwellenlagern. Die Rohre 20 werden
über die Verbindungsbohrungen 28 mit Drucköl aus den
Lagern 5 versorgt. Des weiteren sind in Fig. 2 der
Zentrierstift 29 und das Ventilationsdurchgangsloch 17
zu erkennen. Letztere dient der Verbindung der Zylinderkammern
und ermöglicht das Belüften der Kammern. Der
Pegel des Ölsumpfs liegt oberhalb der Unterkante des
Durchgangslochs 17.Fig. 2 shows a cross section through a motor housing
at the level of a
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch einen Zylinder gemäß
der vorliegenden Erfindung. Darin ist der in der Zylinderlaufbuchse
2 angeordnete Kolben 9 mit dem Pleuel 8
erkennbar. Die Zylinderlaufbuchse 2 ist zwischen den
Gehäusehalbschalen 1a, 1b eingespannt und liegt im
mittleren Bereich auf den Auflagerippen auf. Sie ist
dabei in ihrem unteren Bereich durch eine Ringdichtung
30 gedichtet. Zwischen den Auflagerrippen und dem
Gehäuse sind kühlmitteldurchspülte Hohlräume 31 zur
Kühlung der Zylinderlaufbuchse vorhanden. Dabei wird
das Kühlmittel über das Rohr 32 und die Hülse 33
zugeführt und über Kanal 38 abgeführt. An ihrem
Kopfende weist die Zylinderlaufbuchse 2 einen umlaufenden
Buchsenbund 19 auf, der auf dem Absatz 4 aufsitzt.
Das Kopfende der Zylinderlaufbuchse 2 wird durch den
Zylinderdeckel 10 abgedeckt, der gegen die Zylinderlaufbuchse
2 dichtend verspannt wird. In dem Zylinderdeckel
10, der ebenfalls als Gußteil ausgeführt ist,
sind der Einlaßkanal 35 und der Auslaßkanal 34 vorgesehen,
wobei die Lage des Ventilsitzes des Einlaßventils
lediglich gestrichelt angedeutet ist, da dieser sich
vor der Schnittebene befindet. Zwischen den Ein- und
Auslaßventilen 36a, 36b ist die Einspritzeinheit
(Pumpendüse) 37 angeordnet. Der Zylinderdeckel ist
ebenfalls durch die Kanäle 38 kühlmittelumströmt und in
seinem oberen Bereich durch die Dichtung 39, sowie
durch die Dichtungen 301 und 302 an der Ein- und
Auslaßöffnung 13a, 13b gedichtet.Fig. 3 shows a section through a cylinder according to
of the present invention. Inside is the one in the
Fig. 4 zeigt einen weiteren Schnitt durch den Zylinder
in Richtung der Teilungsebene. Neben der Zylinderlaufbuchse
2, dem Kolben 9 und dem Pleuel 8 sowie den
Spannbolzen 24 und 22 ist der Zentrierbolzen 29 und der
Dichtring 30 dargestellt. Des weiteren ist eine Schnurdichtung
40 zwischen den Gehäusehälften eingelegt. An
den Gehäusestegen 18 stehen die Auflagerippen 3 hervor,
die der Zylinderlaufbuchse 2 seitlichen Halt geben.
Unterhalb der Auflagerippen 3 ist eine Aussparung 41
zur Kühlmitteldurchströmung vorgesehen. Der Zylinderdeckel
10 ist oberhalb der Zylinderlaufbuchse 2
angeordnet und mit dieser dichtend verspannt. Die
Ventile 36a, 36b sind mit Aus- und Einlaßkanälen 34, 35
verbunden, wobei die Einlaßöffnung 13a gestrichelt
angedeutet ist. Die Hülsen 25 und O-Ringe 102, welche
die Zylinderschraube 24 umgeben, dienen der Abdichtung
zwischen Kühlmittelraum und ölführendem Raum in den
eingegossenen Rohren 20. Der Zylinderdeckel 10 weist
seitliche Aussparungen 43 auf, welche die Hülsen 25 und
O-Ringe 102 teilweise aufnehmen.Fig. 4 shows a further section through the cylinder
towards the division level. Next to the
Fig. 5 zeigt Detail V aus Fig. 4, welches den Übergang
von der Zylinderlaufbuchse 2 zu dem Zylinderdeckel 10
zeigt, wobei eine Auflagerippe 3 mit Absatz 4 sowie der
Buchsenbund 19 der Zylinderlaufbuchse 2 dargestellt
sind. Der Kraftfluß erfolgt von der
Nockenwellenlagerung über den Zylinderkopfdeckel 10 in
die Zylinderlaufbuchse 2 über den Buchsenbund 19 in
Absatz 4 in den Gehäusesteg. Zwischen Zylinderdeckel 10
und der Zylinderlaufbuchse 2 ist eine metallische
Ringdichtung 50 zur Wasser- und Gasabdichtung
vorgesehen, und als zusätzliche Brenngasabdichtung zwei
auf Stoß geschnittene gegeneinander verdrehte
Blechbänder 51 und 51a eingelegt. Die Blechbänder 51
und 51a werden von einem Buchsenbund 52 der
Zylinderlaufbuchse 2 gehalten. Durch den Kompressions-
und Zünddruck werden die Bänder an die Wand gedrückt
und dichten die Spalte gegen Brenngase ab.Fig. 5 shows detail V from Fig. 4, which shows the transition
from the
Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf einen Zylinder mit
einem Zylinderdeckel 10, der in Höhe der Aus- und
Einlaßkanäle 34, 35 geschnitten ist. Zwischen den
Ventilöffnungen 61, 62 ist die Öffnung 63 für das
Einspritzventil dargestellt. Des weiteren sind die
Nockenwellenlagerböcke 27, die zum Verspannen des
Zylinderdeckels dienen, sowie die Hülsen 25 strichliert,
da in anderer Ebene dargestellt. Schließlich ist
noch der Kipphebel 64 zur Ventilbetätigung gestrichelt
angedeutet.Fig. 6 shows a plan view of a cylinder with
a
Claims (9)
- Multi-cylinder internal combustion engine, in particular a four-stroke Diesel engine with a divided cast-metal crankcase consisting of two half-shells (1a, 1b) which are held together by means of fastening bolts (22, 24), whereby the joint plane extends in the direction of the crankshaft and cylinder axis, separate cylinder liners (2) being arranged in recesses (1a, 1b) provided for them, characterised in that the recesses are each sealed at their top end by separate cylinder covers (10) with a surrounding edge by which they are at least partly clamped in such a way that they are clamped between the half-shells (1a, 1b) of the crankcase.
- Internal combustion engine according to Claim 1, characterised in that each cylinder cover (10) is essentially clamped fully between the half-shells (1a, 1b) of the crankcase.
- Internal combustion engine according to Claim 1, characterised in that each cylinder cover (10) has an inlet and an outlet valve (36a, 36b) and an injector (37).
- Internal combustion engine according to Claim 1, characterised in that each cylinder cover (10) has in its edge areas an inlet port (13a) and an outlet port (13b).
- Internal combustion engine according to Claim 1, characterised in that passages (15a, 15b) extend on the sides through the half-shells (1a, 1b) of the crankcase, leading to the inlet and outlet ports (13a, 13b).
- Internal combustion engine according to Claim 1, characterised in that the half-shells (1a, 1b) of the crankcase have passages (20) for the lubricant and/or coolant distribution system (31, 38), 41).
- Internal combustion engine according to Claim 1, characterised in that the half-shells (1a, 1b) of the crankcase have cooling water passages (31, 38, 41).
- Internal combustion engine according to Claim 6 or 7, characterised in that the passages (20) for the lubricant and/or coolant distribution system are formed by one or more prefabricated pipe systems which are cast-in within each half-shell (1a. 1b).
- A method of manufacturing a die casting of an internal combustion engine according to Claim 1 in the following stages: -producing pipe systems forming the gas flow passages as well as lubricant and coolant distribution system passages in the parts of the crankcase;placing the pipe systems in the dies for the parts of the crankcase;casting the parts of the crankcase with the pipe systems embedded in them, to produce half-shells (1a, 1b) of the engine crankcase.
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