EP1664513B1 - Vorrichtung zur medienführung in einem zylinderkurbelgehäuse - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a device for media guidance in a cylinder crankcase of a reciprocating piston engine with multiple cylinders, according to the preamble of claim 1.
- Cross channels of the generic type are known in cylinder housings of internal combustion engines both for lubricating oil supply and as cooling water ducts for the cooling system in a variety of designs (see, for example DE 43 41 040 A1 . US4850312 or DE 36 01 383 A1 ). Due to the limited space, the thinnest possible wall thicknesses of the cylinder housing and / or by adjacent functional parts, these transverse channels are usually complicated in their geometry and restricted in the flow area.
- the object of the invention is to provide a device of the generic type, which can be produced with a simple ducting and sufficiently sized flow area even in confined space.
- the at least one transverse channel runs in a free space that passes through recesses of two adjoining pistons in the lower region of the piston shanks and above the crankshaft bearing the internal combustion engine is formed.
- the transverse channel can be made with a larger diameter than the distance of the cylinder to each other (interstice spacing), whereby the number of transverse channels can be reduced and / or the flow rate can be increased.
- the transverse channel can serve for cooling water flow between two-sided cooling chambers of the internal combustion engine, although appropriate transverse channels for lubricating oil supply of the internal combustion engine can be provided alternatively or additionally.
- Production technology particularly simple cross channel can be formed by a tube inserted into a transverse bore of the cylinder housing.
- the machining of the cylinder surfaces is simplified by the transverse channel forming tube is used only after the finishing of the cylinder liners or the entire cylinder crankcase and therefore does not hinder the previous processing steps.
- the pipe traverses the ventilation openings.
- the preferably thin-walled tube bridges these ventilation openings and allows an even more crowded arrangement of the transverse channel.
- the transverse channel can preferably be connected on the one hand via a feed directly to the water pump of the internal combustion engine and thus effectively provide the water pump facing away from the longitudinal side of the series internal combustion engine with cooling water.
- the at least one transverse channel can extend above a longitudinal channel, arranged in the cylinder crankcase, of the pressure circulation lubricating system of the internal combustion engine and thus reduce the manufacturing outlay while avoiding channel deflections.
- Both the transverse channel and the said longitudinal channel can be produced by correspondingly rectilinear bores.
- the transverse channel in an internal combustion engine with two balancing shafts arranged on either side of the cylinder can be made inclined in such a way that it extends below the higher balancing shaft un above the lower second balancing shaft.
- pistons may be so-called box pistons or slipper pistons whose piston shanks or piston shirts form only side guides of the pistons transversely to the longitudinal axis of the row internal combustion engine through corresponding symmetrical recesses in the region below the piston rings.
- Fig. 1 is denoted by 10 a cylinder housing of a four-cylinder in-line reciprocating internal combustion engine shown in sections, which may not be shown and described known type so far.
- cylinder 12 In the cylinder housing 10 are cylinder 12 (see. Fig. 2 ) are formed with corresponding running surfaces for pistons 14.
- the pistons 14 are drivingly connected in known manner via piston pins and connecting rods, not shown, with a crankshaft of the internal combustion engine.
- crankshaft is rotatably mounted in transverse walls 16 of the cylinder crankcase 10 and in corresponding end walls (not shown), with corresponding storage chairs 18 are incorporated into the transverse walls 16, which (not shown) with screw-on bearing caps, the main crankshaft bearing.
- bearing points 20, 22 are provided in the cylinder crankcase 10 on both sides of the crankshaft rotation axis or on the longitudinal sides, in which balancer shafts (not shown) are rotatably mounted to compensate for free mass forces or moments of the second order of the internal combustion engine.
- the pistons 14 are designed as so-called box pistons, the piston shaft below the piston rings (without reference numerals) are provided with symmetrical recesses 14 a, so that the piston 14 in its lower region only in the transverse direction (corresponding to the sectional plane of the Fig. 1 ) are guided in the cylinders 12.
- the cylinder liners thus end in the region of the recesses 14 a of the piston 14 a due to the ventilation openings 26 below the piston rings and in the region of the piston 14 with respect to the transverse direction of the cylinder housing 10 approximately to the lower edge of the piston skirt, so that lateral guides of the piston 14 only transverse to Longitudinal axis of the cylinder housing 10 are formed.
- the provided in the transverse walls 16 of the cylinder housing 10 ventilation openings 26 connect the lying between the transverse walls 16 of the cylinder housing 10 crankcase chambers (which are bounded below by the oil pan, not shown) with each other for the purpose of pressure equalization.
- a transverse channel 28 is provided, which is composed of a corresponding bore 30 in the cylinder housing 10 and a thin-walled tube 32, wherein the tube 32 is inserted tightly into the bore 30. This can be done by pressing and / or by inserting appropriate sealing rings.
- the tube 32 extends freely carrying through the ventilation opening 26 and is arranged inclined so that it (see. Fig. 1 ) below the higher balancing shaft (bearing 20) and above the lower balancing shaft (bearing 22) extends, with acceptable wall thickness between the said bearings 20, 22 and the bore 30 for the tube 32 are taken into account or provided.
- the transverse channel 28 is as in Fig. 1 schematically indicated via a tubular branch 34 directly to the pump housing 36 of the water pump (not shown) of the internal combustion engine connected and supplied on the opposite side of the cylinder housing 10 arranged cooling water spaces (not shown) with cooling liquid.
- Said pump housing 36 is integrated in the cylinder housing 10.
- a longitudinal channel 38 is cast into the cylinder housing 10 on one side of the crankshaft axis of rotation, which supplies as part of the pressure circulation lubrication system of the internal combustion engine, inter alia, via branch channels 40, the crankshaft bearing 18 with lubricating oil.
- transverse channels 28 can also be arranged in further transverse walls 16 of the cylinder housing 10.
- the transverse channels 28 may also carry other media, in particular lubricating oil from the lubrication system of the internal combustion engine.
- the cylinder housing 10 may also be provided in a manner not shown with cylinder liners having the said running surfaces for the piston 14.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Medienführung in einem Zylinderkurbelgehäuse einer Hubkolben - Reihenbrennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
- Querkanäle der gattungsgemäßen Art sind bei Zylindergehäusen von Brennkraftmaschinen sowohl zur Schmierölversorgung als auch als Kühlwasserführungen für das Kühlsystem in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt (vgl. beispielsweise
DE 43 41 040 A1 ,US4850312 oderDE 36 01 383 A1 ). Aufgrund der beengten Raumverhältnisse, möglichst dünnen Wandstärken des Zylindergehäuses und/oder durch angrenzende Funktionsteile sind diese Querkanäle zumeist kompliziert in ihrer Geometrie und im Durchströmquerschnitt eingeschränkt. - Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, die bei einfacher Kanalführung und ausreichend bemessenem Durchströmquerschnitt auch bei beengtem Bauraum herstellbar ist.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beinhalten die weiteren Patentansprüche.
- Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der zumindest eine Querkanal in einem Freiraum verläuft, der durch Ausnehmungen zweier einander benachbarter Kolben im unteren Bereich der Kolbenschäfte und oberhalb der Kurbelwellenlagerung der Brennkraftmaschine gebildet ist. Damit kann der Querkanal mit größerem Durchmesser ausgeführt sein als der Abstand der Zylinder zueinander (Zwickelabstand), wodurch die Anzahl der Querkanäle verminderbar und/oder die Durchflussleistung angehoben werden kann. Zudem ergibt sich eine vereinfachte Kanalführung, ggf. ohne erforderliche Strömungsumlenkungen.
- Bevorzugt kann der Querkanal zur Kühlwasserführung zwischen beidseitigen Kühlräumen der Brennkraftmaschine dienen, obwohl auch entsprechende Querkanäle zur Schmierölversorgung der Brennkraftmaschine alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein können.
- Herstellungstechnisch besonders einfach kann der Querkanal durch ein in eine Querbohrung des Zylindergehäuses eingesetztes Rohr gebildet sein. Neben der vereinfachten Kanalführung und Gießbarkeit des Zylinderkurbelgehäuses wird die Bearbeitung der Zylinderlaufflächen (Bohren, Honen) vereinfacht, indem das den Querkanal bildende Rohr erst nach der Fertigbearbeitung der Zylinderlaufbahnen bzw. des gesamten Zylinderkurbelgehäuses eingesetzt wird und deshalb die vorangehenden Bearbeitungsschritte nicht behindert.
- Des weiteren wird vorgeschlagen, dass bei einer Brennkraftmaschine mit zwischen den Zylinderbohrungen in den Zylinderkurbelgehäuse-Querwänden vorgesehenen Ventilationsöffnungen das Rohr die Ventilationsöffnungen durchquert. Damit überbrückt das vorzugsweise dünnwandige Rohr diese Ventilationsöffnungen und ermöglicht eine noch gedrängtere Anordnung des Querkanales.
- Der Querkanal kann vorzugsweise einerseits über eine Zuführung unmittelbar an die Wasserpumpe der Brennkraftmaschine angeschlossen sein und somit wirksam die der Wasserpumpe abgewandte Längsseite der Reihenbrennkraftmaschine mit Kühlwasser versorgen.
- Ferner kann der zumindest eine Querkanal oberhalb eines im Zylinderkurbelgehäuse angeordneten Längskanales des Druckumlauf-Schmiersystems der Brennkraftmaschine verlaufen und somit den Fertigungsaufwand unter Vermeidung von Kanalumlenkungen reduzieren. Sowohl der Querkanal als auch der besagte Längskanal können durch entsprechend geradlinige Bohrungen hergestellt sein.
- Besonders vorteilhaft kann ferner der Querkanal bei einer Brennkraftmaschine mit zwei beiderseits der Zylinder angeordneten Ausgleichswellen derart geneigt ausgeführt sein, dass er unterhalb der höher liegenden Ausgleichswelle un oberhalb der tiefer liegenden zweiten Ausgleichswelle verläuft. Unter Inkaufnahme einer geringfügigen Neigung des Querkanales wird in einfacher Weise der Freigang der Ausgleichswellen und die fertigungstechnisch günstige Anordnung deren Lagerstellen im Zylinderkurbelgehäuse sichergestellt.
- Schließlich können die Kolben sogenannte Kastenkolben oder Slipperkolben sein, deren Kolbenschäfte bzw. Kolbenhemden durch entsprechende symetrische Ausnehmungen im Bereich unterhalb der Kolbenringe nur Seitenführungen der Kolben quer zur Längsachse der Reihenbrennkraftmaschine bilden.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher beschrieben.
- Die anliegende schematische Zeichnung zeigt in:
-
Fig. 1 einen teilweisen Querschnitt gemäß Linie I - I derFig. 2 durch ein Zylindergehäuse einer Vierzylinder-Reihen-Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem als Rohr ausgeführten Querkanal im Zwickelbereich zwischen zwei benachbarten Zylindern, und -
Fig. 2 einen Längsschnitt gemäß Linie II - II derFig. 1 durch das abschnittsweise dargestellte Zylindergehäuse. - In der
Fig. 1 ist mit 10 ein abschnittsweise dargestelltes Zylindergehäuse einer Vierzylinder-Reihen-Hubkolben-Brennkraftmaschine bezeichnet, die soweit nicht dargestellt und beschrieben bekannter Bauart sein kann. - In dem Zylindergehäuse 10 sind Zylinder 12 (vgl.
Fig. 2 ) mit entsprechenden Laufflächen für Kolben 14 ausgebildet. - Die Kolben 14 sind in bekannter Weise über nicht dargestellte Kolbenbolzen und Pleuel mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine trieblich verbunden.
- Die Kurbelwelle ist dabei in Querwänden 16 des Zylinderkurbelgehäuses 10 und in entsprechenden Stirnwänden (nicht ersichtlich) drehbar gelagert, wobei entsprechende Lagerstühle 18 in die Querwände 16 eingearbeitet sind, die mit anschraubbaren Lagerdeckeln (nicht dargestellt) die Kurbelwellen-Hauptlagerung darstellen.
- Ferner sind in dem Zylinderkurbelgehäuse 10 beiderseits der Kurbelwellendrehachse bzw. an den Längsseiten Lagerstellen 20, 22 vorgesehen, in denen Ausgleichswellen (nicht dargestellt) zum Ausgleich freier Massenkräfte bzw. -momente 2. Ordnung der Brennkraftmaschine drehbar gelagert sind.
- Die Kolben 14 sind als sogenannte Kastenkolben ausgeführt, deren Kolbenschaft unterhalb der Kolbenringe (ohne Bezugszeichen) mit symetrischen Ausnehmungen 14a versehen sind, so dass die Kolben 14 in ihrem unteren Bereich nur in Querrichtung (entsprechend der Schnittebene der
Fig. 1 ) in den Zylindern 12 geführt sind. - Die Zylinderwände 12a der Zylinder 12 enden in den bezogen auf die Längsrichtung des Zylindergehäuses 10 seitlichen Bereichen der Kolben 14, wie aus
Fig. 2 ersichtlich, in der unteren Totpunkt-Stellung der Kolben 14 aufgrund von Ventilationsöffnungen 26 knapp unterhalb des rotationssymetrischen Bereiches der Kolben 14 mit den Kolbenringen, wodurch im Zwickelbereich ( = ineinander übergehende Zylinderwände 12a einander benachbarter Zylinder 12) wie ersichtlich jeweils ein Freiraum 24 geschaffen ist, der von den Ausnehmungen 14a der Kolben 14 begrenzt ist und der zudem oberhalb der Kurbelwellenlagerung mit dem Lagerstuhl 18 liegt. - Die Zylinderlaufbahnen enden somit im Bereich der Ausnehmungen 14a der Kolben 14 a aufgrund der Ventilationsöffnungen 26 unterhalb der Kolbenringe und im Bereich der Kolben 14 bezogen auf die Querrichtung des Zylindergehäuses 10 in etwa mit der Unterkante des Kolbenhemdes, so dass Seitenführungen der Kolben 14 nur quer zur Längsachse des Zylindergehäuses 10 gebildet sind.
- Die in den Querwänden 16 des Zylindergehäuses 10 vorgesehenen Ventilationsöffnungen 26 (vgl.
Fig. 1 ) verbinden die zwischen den Querwänden 16 des Zylindergehäuses 10 liegenden Kurbelgehäuseräume (die nach unten von der nicht dargestellten Ölwanne begrenzt sind) miteinander zum Zwecke eines Druckausgleiches. - In dem besagten Freiraum 24 ist ein Querkanal 28 vorgesehen, der sich aus einer entsprechenden Bohrung 30 im Zylindergehäuse 10 und einem dünnwandigem Rohr 32 zusammensetzt, wobei das Rohr 32 dicht in die Bohrung 30 eingesetzt ist. Dies kann durch Einpressen und/oder durch Einsetzen entsprechender Dichtringe bewerkstelligt sein.
- Das Rohr 32 erstreckt sich dabei frei tragend durch die Ventilationsöffnung 26 und ist derart geneigt angeordnet, dass es (vgl.
Fig. 1 ) unterhalb der höher liegenden Ausgleichswelle (Lagerstelle 20) und oberhalb der tiefer liegenden Ausgleichswelle (Lagerstelle 22) verläuft, wobei noch vertretbare Wandstärken zwischen den besagten Lagerstellen 20, 22 und der Bohrung 30 für das Rohr 32 berücksichtigt bzw. vorgesehen sind. - Der Querkanal 28 ist wie in
Fig. 1 schematisch angedeutet über einen rohrförmigen Abzweig 34 unmittelbar an das Pumpengehäuse 36 der Wasserpumpe (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine angeschlossen und versorgt auf der gegenüber liegenden Seite des Zylindergehäuses 10 angeordnete Kühlwasserräume (nicht gezeigt) mit Kühlflussigkeit. Das besagte Pumpengehäuse 36 ist in das Zylindergehäuse 10 integriert. - Unterhalb des Querkanales 28 ist in das Zylindergehäuse 10 auf der einen Seite der Kurbelwellendrehachse ein Längskanal 38 eingegossen, der als Teil des Druckumlauf-Schmiersystems der Brennkraftmaschine unter anderem über Stichkanäle 40 die Kurbelwellenlager 18 mit Schmieröl versorgt.
- Anstelle eines Querkanales 28 können auch mehrere Querkanäle in weiteren Querwänden 16 des Zylindergehäuses 10 angeordnet sein. Dabei können die Querkanäle 28 auch andere Medien führen, insbesondere Schmieröl aus dem Schmiersystem der Brennkraftmaschine. Das Zylindergehäuse 10 kann ferner in nicht dargestellter Weise auch mit Zylinderlaufbüchsen versehen sein, die die besagten Laufflächen für die Kolben 14 aufweisen.
Claims (8)
- Hubkolben-Reihenbrennkraftmaschine mit einer Vorrichtung zur Medienführung in einem Zylinderkurbelgehäuse der Hubkolben - Reihenbrennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, bei der die Medienführung unter anderem zumindest einen von der einen Längsseite zur anderen Längsseite des Zylinderkurbelgehäuses führenden Querkanal aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Querkanal (28) in einem Freiraum (24) verläuft, der durch Ausnehmungen (14a) zweier einander benachbarter Kolben (14) im unteren Bereich der Kolbenschäfte und oberhalb der Kurbelwellenlagerung (18) der Brennkraftmaschine gebildet ist.
- Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querkanal (28) zur Kühlwasserführung zwischen beidseitigen Kühleinrichtungen der Brennkraftmaschine dient.
- Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querkanal (28) durch ein in eine Querbohrung (30) des Zylindergehäuses (10) eingesetztes Rohr (32) gebildet ist.
- Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen den Zylinderbohrungen (12) in den Zylinderkurbelgehäuse-Querwänden (16) Ventilationsöffnungen (26) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (32) die Ventilationsöffnungen (26) durchquert.
- Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querkanal (28) einerseits über eine Zuführung (34) unmittelbar an die Wasserpumpe (36) der Brennkraftmaschine angeschlossen ist.
- Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Querkanal (28) oberhalb eines im Zylinderkurbelgehäuse (10) angeordneten Längskanals (38) des Druckumlauf-Schmiersystems der Brennkraftmaschine verläuft.
- Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Querkanal (28) bei einer Brennkraftmaschine mit zwei beiderseits der Zylinder (12) angeordneten Ausgleichswellen derart geneigt ausgeführt ist, dass er im Querschnitt gesehen unterhalb der höher liegenden Ausgleichswelle und oberhalb der tiefer liegenden Ausgleichswelle verläuft.
- Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (14) sogenannte Kastenkolben oder Slipperkolben sind.
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