EP3439826A1 - Verfahren zur herstellung eines motorblocks eines verbrennungsmotors - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines motorblocks eines verbrennungsmotors

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EP3439826A1
EP3439826A1 EP17706234.6A EP17706234A EP3439826A1 EP 3439826 A1 EP3439826 A1 EP 3439826A1 EP 17706234 A EP17706234 A EP 17706234A EP 3439826 A1 EP3439826 A1 EP 3439826A1
Authority
EP
European Patent Office
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cylinder bore
frusto
diameter
region
head
Prior art date
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Granted
Application number
EP17706234.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3439826B1 (de
Inventor
Christian Pichler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP3439826A1 publication Critical patent/EP3439826A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3439826B1 publication Critical patent/EP3439826B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B33/00—Honing machines or devices; Accessories therefor
    • B24B33/02—Honing machines or devices; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution, e.g. of cylindrical or conical shapes
    • 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
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/18—Other cylinders

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an engine block of an internal combustion engine.
  • the invention relates to a shaping of a cylinder bore of a cylinder of the engine block.
  • Cylinder bore usually when a cylinder head is attached and / or the engine block is heated by the operation of the engine.
  • different extents of the engine block may also result from water cooling cooling only a portion of the engine block.
  • the originally cylindrical bore deforms, resulting in increased friction of the piston.
  • Cylinder bore having two different diameters.
  • the regions of different diameters are connected by a variable diameter transition region.
  • Cylinder bore to be adapted to a potential different heating of the engine block.
  • the molding of the lower cylindrical portion in particular is very difficult. It is therefore an object of the invention to provide a method for producing an engine block for an internal combustion engine, which allows a simple and cost-effective application of an engine block, wherein a friction of a feasible in the engine block piston is reduced.
  • the object is achieved by a method for producing an engine block of an internal combustion engine.
  • the method comprises the following steps
  • a motor block main body is preferably manufactured by a metal casting process.
  • the engine block main body on head attachment means for fixing a cylinder head and with at least one cylinder bore for a piston of the internal combustion engine. It is provided that the cylinder bore extends between an upper end and a lower end.
  • the upper end and the lower end is an end formed by an outer surface of the engine block main body. The upper end is closest to a piston at a top dead center while the piston is closest to the bottom at a bottom dead center.
  • the engine block main body is preferably manufactured by a metal casting process.
  • the engine block main body on head attachment means for fixing a cylinder head and with at least one cylinder bore for a piston of the internal combustion engine. It is provided that the cylinder bore extends between an upper end and a lower end.
  • the upper end and the lower end is an end formed by an outer surface of the engine block main body. The upper end is closest to a piston at a top dead center while the piston is closest to the bottom at a bottom dead center
  • Cylinder bore an upper expansion area connect so that between an outer surface of the engine block main body on which a cylinder head is mounted, and the cylinder bore is the upper expansion area.
  • the upper end of the cylinder bore corresponds to the point at which the cylinder bore merges into the upper expansion region.
  • the head attachment means are preferably threaded holes, into which mounting screws for fastening the cylinder head are screwed.
  • an auxiliary structure is applied to the engine block main body and attaching the auxiliary structure to the head attachment means.
  • Head attachment means are preferably threaded holes attached to the engine block body. Thus, fastening preferably takes place by means of
  • the auxiliary structure is preferably a honing glasses.
  • a cylinder head is preferably simulated, so that a delay of the cylinder bore can be produced by the application of the cylinder head.
  • the auxiliary structure has a through hole, which releases the upper end of the cylinder bore. This makes it possible to reach the cylinder bore through the passage opening with a machining tool and to machine the cylinder bore.
  • the machining is in particular honing the
  • Magnification area introduced into the volume enclosed by the cylinder bore compensates for distortion caused by thermal heating of the engine block during operation of an engine equipped with the engine block.
  • the enlargement region is designed such that a diameter of the cylinder bore is smaller at the upper end than at the lower end due to the enlargement region. In this way, a piston clearance between the piston and the cylinder bore in the lower region of the cylinder bore is increased. At the same time is the
  • the engine block can be manufactured in particular by the machining of the cylinder bore from the engine block main body.
  • the auxiliary structure is preferably removed after completion of the machining and / or the introduction of the enlargement range and can in particular for a machining of another
  • Engine block body can be used.
  • the inventive method allows to produce engine blocks that are operable with low friction losses.
  • magnification range is a lower
  • Expansion area is advantageously rotationally symmetric. Besides that is provided that the lower bell-shaped expansion region rests against the lower end of the cylinder bore. Furthermore, it is provided that a diameter of the cylinder bore increases continuously non-linearly over the lower bell-shaped expansion area in the direction of the lower end. In this way, a piston clearance between the piston and the cylinder bore, in particular in the lower region of
  • Cylinder bore preferably in the area of the lower bell-shaped
  • a piston clearance can be changed greatly over a short travel of the piston. This allows a long travel of the piston with guidance by a low piston clearance and a short transition area to reach a high piston clearance area.
  • a smaller diameter can thus be realized at the lower end in order to manufacture the same piston play. This results in a low cutting work.
  • the enlargement region preferably comprises at least a first frusto-conical portion and a second frusto-conical portion.
  • the first truncated cone-shaped portion and the second truncated cone-shaped portion preferably directly adjoin one another.
  • Truncated cone-shaped section compared to a cylindrical shape, very easily manufacturable.
  • the first frustoconical portion has a greater wall pitch than the second frustoconical portion.
  • the second frusto-conical portion bears against the lower end.
  • both the first frusto-conical portion and the second frusto-conical portion are very easily manufacturable.
  • the first truncated cone-shaped portion and the second truncated cone-shaped portion advantageously abut against each other at a boundary portion. It is intended that the first frustoconical portion and the second frustoconical portion
  • Section at the boundary region have the same diameter. Thus, there are no jumps in diameter within the cylinder bore. Rather, there is a continuous transition of a course of the diameter between the upper end and lower end. Thus, in turn friction losses of a feasible within the cylinder bore piston can be reduced.
  • the upper end of the cylinder bore has a smallest diameter of the cylinder bore.
  • the upper end determines the minimum piston clearance.
  • the lower end has a largest diameter of the cylinder bore.
  • the lower end determines the maximum
  • Cylinder bore are present.
  • a piston in the cylinder bore is always adequately guided and only has to perform low friction work.
  • the manufacture of, in particular, the enlargement region, particularly preferably the lower bell-shaped expansion region as well as the first frusto-conical region and the second frusto-conical region is simplified.
  • Magnification range is ensured in this way that at each point as a nominal size prevails a diameter that is larger than any other diameter, which is closer to the upper end. Production-related tolerance deviations from the nominal size have no effect on this.
  • the cylinder bore advantageously has a diameter larger than the smallest diameter in a region between the lower end and a boundary.
  • the diameter of the cylinder bore steadily increases at least in sections in the direction of the lower end. At the same time it is preferably provided that the diameter does not decrease in this area in the direction of the lower end. It is provided that the limit of at most 70%, in particular at most 60%, particularly advantageously at most 50%, of the distance between the upper end and lower end of the cylinder bore from the upper end away. In this way, in particular friction losses within the cylinder bore are minimized when a piston moves in the cylinder bore.
  • the cylinder bore encloses a volume into which, preferably by machining the cylinder bore, in particular a different head region from the remaining volume is introduced.
  • the head area is adjacent
  • the head region is in particular an area in which there is a minimal piston play.
  • the head area is also particularly advantageous at the magnification area.
  • the cylinder bore has only two areas, the head area and the enlargement area. In this way, the production of the engine block, in particular the cylinder bore, is simplified.
  • the head region is advantageously the first frusto-conical section.
  • the head area is frusto-conical or cylindrical.
  • the diameter of the cylinder bore does not decrease seen in the direction of the lower end. In this way, on the one hand, a frictional loss of the piston is reduced within the cylinder bore, on the other hand, the engine block, in particular the
  • the head area and the enlargement area advantageously abut one another at a border area. It is envisaged that the head area and the
  • Magnification range at the boundary region have the same diameter. Thus, there are no jumps in diameter within the cylinder bore.
  • the largest diameter of the cylinder bore is advantageously at most 0.5% larger than the smallest diameter of the cylinder bore.
  • the largest diameter is at most 0.4%, particularly advantageously at most 0.3% larger than the smallest diameter of the cylinder bore. This ensures that a maximum
  • the lower bell-shaped expansion region may preferably take various forms as long as the lower bell-shaped expansion region is rotationally symmetrical and a diameter of the cylinder bore steadily increases in the direction of the lower end.
  • the lower bell-shaped expansion region has no point at which the diameter of the cylinder bore is identical to another point of the lower bell-shaped expansion region. In this way, on the one hand a friction loss performance of the piston can be minimized, at the same time a production of the engine block, in particular the cylinder bore is very simplified.
  • an auxiliary auxiliary structure in addition to the auxiliary structure, which in particular simulates a cylinder head, an auxiliary auxiliary structure can be applied.
  • Auxiliary auxiliary structure is preferred between the auxiliary structure and the
  • the auxiliary auxiliary structure may particularly preferably be a cylinder head gasket.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of an engine block during production by means of a method according to a first exemplary embodiment of the invention
  • Figure 2 is a schematic illustration of an engine block, according to a
  • Figure 3 is a schematic illustration of an engine block, according to a
  • Figure 4 is a schematic illustration of an engine block, according to a
  • Figure 5 is a schematic illustration of an engine block, which was prepared according to a method according to a fourth embodiment of the invention.
  • Figure 6 is a schematic illustration of an engine block, which according to a
  • Figure 1 shows schematically an engine block 1 which is manufactured according to a method according to a first embodiment of the invention. This is one
  • Engine block main body 8 is provided, the head attachment means 17 in the form of threaded holes. Mounting screws 12 can be screwed into these threaded holes in order to be able to fasten a cylinder head (not shown) to the engine block main body 8.
  • the engine block main body 8 has a cylinder bore 4.
  • the cylinder bore 4 extends between an upper end 2 and a lower end 3. In this case, the upper end 2 corresponds to that end to which the cylinder head can be placed.
  • the lower end 3 corresponds to the end to which a
  • Such an engine block main body 8 can be provided in particular by a casting method, in particular a metal casting method.
  • auxiliary structure 15 is applied on the engine block main body 1.
  • the auxiliary structure 15 is preferably a honing glasses.
  • the auxiliary structure 15 is applied by means of an attachment of the auxiliary structure 15 to the head attachment means 17.
  • the auxiliary structure 15 is fastened to the engine block main body 8 by means of mounting screws 12.
  • the auxiliary structure 15 has a
  • a diameter of the passage opening 16 is greater than that
  • the cylinder bore 4 is preferably machined.
  • the machining process particularly preferably comprises honing the cylinder bore 4
  • the auxiliary structure 15 is removed.
  • an engine block 1 is made from the engine block main body 8.
  • the auxiliary structure 15 is preferably reusable and can honing another
  • Engine block body can be used.
  • FIG. 2 shows the engine block 1, which was manufactured with the described method according to the first embodiment.
  • the production took place in particular with the aid of the above-described auxiliary structure 15 with the mentioned advantages for the compensation of fourth-order warping.
  • the cylinder bore 4 has in a region between the lower end 3 and a limit which is at most 70%, preferably at most 60%, particularly preferably at most 50%, of the distance between the upper end 2 and lower end 3 of the upper end 2 away Diameter larger than the smallest diameter.
  • a limit which is at most 70%, preferably at most 60%, particularly preferably at most 50%, of the distance between the upper end 2 and lower end 3 of the upper end 2 away Diameter larger than the smallest diameter.
  • the diameter in the direction of the lower end 3 increases at least in sections.
  • the diameter does not decrease in this area.
  • the expansion is present to affect the piston clearance, but not to influence the volume of the combustion chamber. It is envisaged that the diameter of the cylinder bore 4 at the lower end 3 is a maximum diameter of the cylinder bore 4.
  • the diameter of the cylinder bore 4 at the lower end 3 is at most 0.5%, preferably at most 0.4%, particularly preferably at most 0.3%, larger than a smallest diameter of the cylinder bore 4. In this way is achieved in that the frictional power which a piston performs during a movement within the cylinder bore 4 is minimized. At the same time, the cylinder bore 4 is very easy and inexpensive to manufacture.
  • the cylindrical head portion 5 abuts in a boundary region of the lower bell-shaped expansion region 1 first At this boundary region, the lower bell-shaped expansion region 11 and the cylindrical head region 5 have the same diameter, so that there are no cracks in the wall of the cylinder bore 4.
  • the bell shape of the lower bell-shaped expansion region 1 1 can be adapted to different needs of the engine design. It is only intended that the lower bell-shaped expansion region 1 1
  • the lower bell-shaped expansion region 1 1 is formed such that the diameter of the cylinder bore 4 in the direction of the lower end 3 increases steadily. Thus, no location can be found within the lower bell-shaped expansion portion 1 1, the same
  • Expansion region 1 1 has.
  • Widening range 1 1 is again achieved that losses due to friction of a piston are minimized within the cylinder bore 4, at the same time the production of the cylinder bore 4 is made possible very easily and inexpensively.
  • Embodiments are shaped differently. This is achieved in particular by a corresponding control of the honing tool.
  • the honing of the Magnification area 7 and the head area 5, 6 is in all
  • Figure 3 shows schematically an engine block 1 which has been produced according to a method according to a second embodiment of the invention.
  • engine block main body 8 which has head means fasteners 17 in the form of threaded holes. In these threaded holes mounting screws 12 are screwed to attach a cylinder head (not shown) to the engine block main body 1 can.
  • the engine block main body 8 has a cylinder bore 4.
  • the cylinder bore 4 extends between an upper end 2 and a lower end 3. In this case, the upper end 2 corresponds to that end to which the cylinder head can be placed.
  • the lower end 3 corresponds to the end to which a
  • crankcase is placed. Within the cylinder bore 4 is a piston
  • the cylinder bore 4 has in a region between the lower end 3 and a limit which is at most 70%, preferably at most 60%, particularly preferably at most 50%, of the distance between the upper end 2 and lower end 3 of the upper end 2 away Diameter larger than the smallest diameter.
  • a limit which is at most 70%, preferably at most 60%, particularly preferably at most 50%, of the distance between the upper end 2 and lower end 3 of the upper end 2 away Diameter larger than the smallest diameter.
  • the diameter in the direction of the lower end 3 increases at least in sections. At the same time it is provided that the diameter does not decrease in this area.
  • the expansion is present to affect the piston clearance, but not to influence the volume of the combustion chamber.
  • the diameter of the cylinder bore 4 at the lower end 3 is a maximum diameter of the cylinder bore 4.
  • the diameter of the cylinder bore 4 at the lower end 3 is at most 0.5%, preferably at most 0.4%, particularly preferably at most 0.3%, larger than a smallest diameter of the cylinder bore 4.
  • the cylinder bore 4 is very easy and inexpensive to manufacture.
  • a frusto-conical head portion 6 and a magnification range 7 is introduced. This is done in particular by machining the cylinder bore, preferably by honing.
  • the frusto-conical head portion 6 abuts against the upper end 2. Adjoining the cylindrical head region 6 is the enlargement region 7, which in the exemplary embodiment shown is formed by a lower bell-shaped expansion region 11. The lower bell-shaped expansion region 1 1 is in turn at the lower end 3 at.
  • the frustoconical head portion 6 abuts in a boundary region of the lower bell-shaped expansion region 1 1. At this boundary region, the lower bell-shaped expansion region 11 and the frustoconical head region 6 have the same diameter, so that there are no cracks in the wall of the cylinder bore 4. Due to the conical shape of the frustoconical head portion 6, a widening of the cylinder bore 4 is already made possible very close to the upper end 2, whereby the expansion with a small pitch is present.
  • the bell shape of the lower bell-shaped expansion region 1 1 can be adapted to different needs of the engine design. It is only intended that the lower bell-shaped expansion region 1 1
  • the lower bell-shaped expansion region 1 1 is formed such that the diameter of the cylinder bore 4 in the direction of the lower end 3 increases steadily. Thus, no location can be found within the lower bell-shaped expansion portion 1 1, the same
  • Expansion region 1 1 has.
  • Widening range 1 1 is again achieved that losses due to friction of a piston are minimized within the cylinder bore 4, at the same time the production of the cylinder bore 4 is made possible very easily and inexpensively.
  • the lower bell-shaped expansion portion 11 in the first embodiment and in the second embodiment is alternatively a lower frusto-conical expansion area.
  • the lower frusto-conical widening portion and the frusto-conical head portion the same diameter, so that no cracks in the wall of the cylinder bore 4 are present.
  • the conical shape of the lower frusto-conical expansion region 12 can be adapted to different needs of the engine design.
  • Cone shape does not allow any location within the lower frusto-conical shape
  • Expansion area 12 find, which has the same diameter as at another point of the lower frusto-conical expansion area 12. Thus, it is achieved by the lower frusto-conical widening portion 12 that losses due to friction of a piston within the cylinder bore 4 are minimized, at the same time the production of the cylinder bore 4 is made possible very easily and inexpensively.
  • FIG. 4 shows schematically an engine block 1 which has been produced according to a method according to a third embodiment of the invention.
  • the production took place in particular with the aid of the above-described auxiliary structure 15 with the mentioned advantages for the compensation of fourth-order warping.
  • Engine block main body 8 is provided, the Kopfffenbefest Trent 17 has in the form of threaded holes.
  • mounting screws 12 are screwed to attach a cylinder head (not shown) to the engine block main body 1 can.
  • the engine block main body 8 has a cylinder bore 4.
  • the cylinder bore 4 extends between an upper end 2 and a lower end 3.
  • the upper end 2 corresponds to that end to which the cylinder head can be placed.
  • the lower end 3 corresponds to the end to which a
  • crankcase is placed.
  • a piston can be arranged, which is movable for operating the internal combustion engine within the cylinder bore 4 up and down.
  • the cylinder bore 4 has in a region between the lower end 3 and a limit which is at most 70%, preferably at most 60%, particularly preferably at most 50%, of the distance between the upper end 2 and lower end 3 of the upper end 2 away Diameter larger than the smallest diameter.
  • a limit which is at most 70%, preferably at most 60%, particularly preferably at most 50%, of the distance between the upper end 2 and lower end 3 of the upper end 2 away Diameter larger than the smallest diameter.
  • the diameter in the direction of the lower end 3 increases at least in sections. At the same time it is provided that the diameter does not decrease in this area.
  • the Expansion exists to affect the piston clearance, but not to affect the volume of the combustion chamber.
  • the diameter of the cylinder bore 4 at the lower end 3 is a maximum diameter of the cylinder bore 4.
  • the diameter of the cylinder bore 4 at the lower end 3 is at most 0.5%, preferably at most 0.4%, particularly preferably at most 0.3%, larger than a smallest diameter of the cylinder bore 4. In this way is achieved in that the frictional power which a piston performs during a movement within the cylinder bore 4 is minimized.
  • the cylinder bore 4 is very easy and inexpensive to manufacture.
  • a cylindrical head region 5 and an enlargement region 7 are introduced. This is done in particular by machining the cylinder bore 4, preferably by honing.
  • the cylindrical head region 5 abuts against the upper end 2.
  • a first frusto-conical section 9 bears against the cylindrical head region 5.
  • At the first frusto-conical portion 9 is located on a second frusto-conical portion 10, wherein the second truncated conical portion 10 abuts the lower end 3 of the cylinder bore 4.
  • the cylindrical head region 5 abuts the first frusto-conical region 9 in a boundary region. At this boundary region, the first one faces
  • truncated cone-shaped portion 9 and the cylindrical head portion 5 have the same diameter, so that no cracks in the wall of the cylinder bore 4 are present.
  • the first frustoconical portion 9 is immediately adjacent to the second frusto-conical portion 10. It is contemplated that at a boundary region where the first truncated conical portion 9 meets the second frusto-conical portion 10, the first truncated conical portion 9 and the second
  • first frusto-conical portion 9 and the second frusto-conical portion 10 have the same diameter.
  • a continuous wall of the cylinder bore 4 is given without cracks or steps are present.
  • the combination of the first frusto-conical portion 9 and the second frusto-conical portion 10 allows on the one hand an increase of the piston clearance by increasing the diameter of the cylinder bore 4, at the same time the immediately adjacent arrangement of the first frusto-conical Area 9 and the second frusto-conical portion 10 is very easy to manufacture.
  • the combination of the first frusto-conical portion 9 and the second frusto-conical portion 10 allows a low power loss of a piston due to friction within the cylinder bore 4 while minimizing the manufacturing cost of the engine block 1.
  • FIG. 5 shows schematically an engine block 1 which has been produced according to a method according to a fourth embodiment of the invention.
  • the production took place in particular with the aid of the above-described auxiliary structure 15 with the mentioned advantages for the compensation of fourth-order warping.
  • Engine block main body 8 is provided, the Kopfffenbefest Trent 17 has in the form of threaded holes.
  • mounting screws 12 are screwed to attach a cylinder head (not shown) to the engine block main body 1 can.
  • the engine block main body 8 has a cylinder bore 4.
  • the cylinder bore 4 extends between an upper end 2 and a lower end 3.
  • the upper end 2 corresponds to that end to which the cylinder head can be placed.
  • the lower end 3 corresponds to the end to which a
  • crankcase is placed. Within the cylinder bore 4 is a piston
  • the cylinder bore 4 has in a region between the lower end 3 and a limit which is at most 70%, preferably at most 60%, particularly preferably at most 50%, of the distance between the upper end 2 and lower end 3 of the upper end 2 away Diameter larger than the smallest diameter.
  • a limit which is at most 70%, preferably at most 60%, particularly preferably at most 50%, of the distance between the upper end 2 and lower end 3 of the upper end 2 away Diameter larger than the smallest diameter.
  • the diameter in the direction of the lower end 3 increases at least in sections. At the same time it is provided that the diameter does not decrease in this area.
  • the expansion is present to affect the piston clearance, but not to influence the volume of the combustion chamber.
  • the diameter of the cylinder bore 4 at the lower end 3 is a maximum diameter of the cylinder bore 4.
  • the diameter of the cylinder bore 4 at the lower end 3 is at most 0.5%, preferably at most 0.4%, particularly preferably at most 0.3%, larger than a smallest diameter of the cylinder bore 4. In this way is achieved that the frictional power that a Performs piston during a movement within the cylinder bore 4, is minimized.
  • the cylinder bore 4 is very easy and inexpensive to manufacture.
  • a frusto-conical head region 6 and in the enlargement region 7 are introduced. This is done in particular by machining the cylinder bore 4, preferably by honing.
  • the frustoconical head portion 6 abuts against the upper end 2.
  • the frustoconical head portion 6 is at the same time a first frusto-conical portion 9.
  • At the first frusto-conical portion 9 is a second
  • the enlargement area 7 is formed by the first frusto-conical area 9 and the second frusto-conical area 10.
  • the truncated cone-shaped head region 6 abuts the lower bell-shaped expansion region 11 in a boundary region.
  • the lower bell-shaped expansion region 11 and the truncated cone-shaped head region 6 have the same diameter, so that there are no cracks in the wall of the cylinder bore 4. Due to the conical shape of the frustoconical head portion 6, a widening of the cylinder bore 4 is already made possible very close to the upper end 2, whereby the expansion with a small pitch is present.
  • the first frustoconical portion 9 is immediately adjacent to the second frusto-conical portion 10. It is contemplated that at a boundary region where the first truncated conical portion 9 meets the second frusto-conical portion 10, the first truncated conical portion 9 and the second
  • first frusto-conical portion 9 and the second frusto-conical portion 10 have the same diameter.
  • a continuous wall of the cylinder bore 4 is given without cracks or steps are present.
  • the combination of the first frusto-conical portion 9 and the second frusto-conical portion 10 allows, on the one hand, enlargement of the piston clearance by increasing the diameter of the cylinder bore 4, at the same time making the immediately adjacent arrangement of the first frusto-conical portion 9 and the second frusto-conical portion 10 very easy.
  • the combination of the first frusto-conical portion 9 and the second frusto-conical portion 10 allows a low power loss of a piston due to friction within the cylinder bore 4 while minimizing the manufacturing cost of the engine block 1.
  • FIG. 6 schematically shows an engine block 1 which has been produced according to a method according to a fifth exemplary embodiment of the invention.
  • the production took place in particular with the aid of the above-described auxiliary structure 15 with the mentioned advantages for the compensation of fourth-order warping.
  • Engine block main body 8 is provided, the Kopfffenbefest Trent 17 has in the form of threaded holes.
  • mounting screws 12 are screwed to attach a cylinder head (not shown) to the engine block main body 1 can.
  • the engine block main body 8 has a cylinder bore 4.
  • the cylinder bore 4 extends between an upper end 2 and a lower end 3.
  • the upper end 2 corresponds to that end to which the cylinder head can be placed.
  • the lower end 3 corresponds to the end to which a
  • crankcase is placed. Within the cylinder bore 4 is a piston
  • the cylinder bore 4 has in a region between the lower end 3 and a limit which is at most 70%, preferably at most 60%, particularly preferably at most 50%, of the distance between the upper end 2 and lower end 3 of the upper end 2 away Diameter larger than the smallest diameter.
  • a limit which is at most 70%, preferably at most 60%, particularly preferably at most 50%, of the distance between the upper end 2 and lower end 3 of the upper end 2 away Diameter larger than the smallest diameter.
  • the diameter in the direction of the lower end 3 increases at least in sections. At the same time it is provided that the diameter does not decrease in this area.
  • the expansion is present to affect the piston clearance, but not to influence the volume of the combustion chamber.
  • the diameter of the cylinder bore 4 at the lower end 3 is a maximum diameter of the cylinder bore 4.
  • the diameter of the cylinder bore 4 at the lower end 3 is at most 0.5%, preferably at most 0.4%, particularly preferably at most 0.3%, larger than a smallest diameter of the cylinder bore 4. In this way is achieved in that the frictional power which a piston performs during a movement within the cylinder bore 4 is minimized.
  • the cylinder bore 4 is very easy and inexpensive to manufacture.
  • a frusto-conical head region 6 and an enlargement region 7 are introduced. This is done in particular by a machining of the cylinder bore 4, preferably by honing.
  • the frusto-conical head portion 6 abuts against the upper end 2.
  • At the frusto-conical head region 6 in turn abuts a first frusto-conical section 9.
  • At the first frusto-conical portion 9 is located on a second frusto-conical portion 10, wherein the second frusto-conical portion 10 rests against the lower end 3 of the cylinder bore 4.
  • the enlargement area 7 is formed by the first frusto-conical area 9 and the second frusto-conical area 10.
  • the frustoconical head portion 6 abuts in a boundary region of the lower bell-shaped expansion region 1 1. At this boundary region, the lower bell-shaped expansion region 11 and the frustoconical head region 6 have the same diameter, so that there are no cracks in the wall of the cylinder bore 4. Due to the conical shape of the frustoconical head portion 6, a widening of the cylinder bore 4 is already made possible very close to the upper end 2, whereby the expansion with a small pitch is present.
  • the first frusto-conical portion 9 is immediately adjacent to the second frusto-conical portion 10. It is provided that at a boundary region, where the first frusto-conical portion 9 meets the second frusto-conical portion 10, the first frusto-conical portion 9 and the second
  • first frusto-conical portion 9 and the second frusto-conical portion 10 have the same diameter. Thus, a continuous wall of the cylinder bore 4 is given without cracks or steps are present.
  • the combination of the first frusto-conical portion 9 and the second frusto-conical portion 10 allows, on the one hand, enlargement of the piston clearance by increasing the diameter of the cylinder bore 4, at the same time making the immediately adjacent arrangement of the first frusto-conical portion 9 and the second frusto-conical portion 10 very easy.
  • the combination of the first frusto-conical portion 9 and the second frusto-conical portion 10 allows a low power loss of a piston due to friction within the cylinder bore 4 while minimizing the manufacturing cost of the engine block 1. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Motorblocks (1) eines Verbrennungsmotors umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Motorblockgrundkörpers (8) mit Kopfbefestigungsmitteln (17) zum Befestigen eines Zylinderkopfs sowie mit zumindest einer Zylinderbohrung (4) für einen Kolben des Verbrennungsmotors, wobei sich die Zylinderbohrung (4) zwischen einem oberen Ende (2) und einem unteren Ende (3) erstreckt, Aufbringen einer Hilfsstruktur (15) auf den Motorblockgrundkörper (8) und Befestigen der Hilfsstruktur (15) an den Kopfbefestigungsmitteln (17), wobei die Hilfsstruktur (15) eine Durchgangsöffnung (16) aufweist, die das obere Ende (2) der Zylinderbohrung (4) freigibt, Herstellung einer Rotationssymmetrie um eine Mittelachse (100) der Zylinderbohrung (4) durch spanendes Bearbeiten der Zylinderbohrung (4), und Einbringen zumindest eines Vergrößerungsbereichs (7) in das von der Zylinderbohrung (4) umschlossene Volumen durch das spanende Bearbeiten der Zylinderbohrung (4), wobei durch den Vergrößerungsbereich (7) ein Durchmesser der Zylinderbohrung (4) an dem oberen Ende (2) geringer ist als an dem unteren Ende (3).

Description

Verfahren zur Herstellung eines Motorblocks eines
Verbrennungsmotors
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Motorblocks eines Verbrennungsmotors. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Formgebung einer Zylinderbohrung eines Zylinders des Motorblocks.
Aus dem Stand der Technik sind Motorblöcke bekannt. Solche Motorblöcke weisen Zylinderbohrungen auf, in denen Kolben der Verbrennungsmotoren führbar sind. Aus dem Stand der Technik ist dazu bekannt, dass solche Bohrungen zylinderförmig gefertigt sind.
Zylinderförmige Bohrungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass eine erhöhte
Reibleistung des Kolbens erzeugt wird. So ändert sich die Geometrie der
Zylinderbohrung zumeist dann, wenn ein Zylinderkopf angebracht wird und/oder der Motorblock durch den Betrieb des Verbrennungsmotors erwärmt wird. Insbesondere können auch unterschiedliche Ausdehnungen des Motorblocks daraus resultieren, dass eine Wasserkühlung nur einen Teilbereich des Motorblocks kühlt. Somit verformt sich die ursprünglich zylinderförmige Bohrung, wodurch erhöhte Reibleistung des Kolbens entsteht.
Aus der DE 10 201 1 1 17 660 A1 ist eine Brennkraftmaschine bekannt, die eine
Zylinderbohrung mit zwei unterschiedlichen Durchmessern aufweist. Die Bereiche mit unterschiedlichen Durchmessern sind durch einen Übergangsbereich mit variablem Durchmesser verbunden. Bei einer solchen Formgebung kann die Kontur der
Zylinderbohrung an eine potenzielle unterschiedliche Erwärmung des Motorblocks angepasst werden. Allerdings gestaltet sich das Formen insbesondere des unteren zylinderförmigen Bereichs sehr schwierig. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Motorblocks für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, das bei einfacher und kostengünstiger Anwendung eine Herstellung eines Motorblocks erlaubt, wobei eine Reibleistung eines in dem Motorblock führbaren Kolbens reduziert ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 . Somit erfolgt die Lösung der Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines Motorblocks eines Verbrennungsmotors. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte, die
vorteilhafterweise in der angegeben Reihenfolge ausgeführt werden: Zunächst erfolgt ein Bereitstellen eines Motorblockgrundkörpers. Der Motorblockgrundkörper ist bevorzugt durch ein Metallgussverfahren gefertigt. Außerdem weist der Motorblockgrundkörper Kopfbefestigungsmitteln zum Befestigen eines Zylinderkopfs sowie mit zumindest einer Zylinderbohrung für einen Kolben des Verbrennungsmotors auf. Dabei ist vorgesehen, dass sich die Zylinderbohrung zwischen einem oberen Ende und einem unteren Ende erstreckt. Insbesondere ist das obere Ende und das untere Ende ein durch eine Außenfläche des Motorblockgrundkörpers gebildetes Ende. Dem obere Ende ist ein Kolben an einem oberen Totpunkt am nächsten, während der Kolben an einem unteren Totpunkt dem unteren Ende am nächsten ist. Bevorzugt kann sich an die
Zylinderbohrung ein oberer Aufweitungsbereich anschließen, sodass zwischen einer Außenfläche des Motorblockgrundkörpers, auf die ein Zylinderkopf montierbar ist, und der Zylinderbohrung der obere Aufweitungsbereich liegt. In diesem Fall entspricht das obere Ende der Zylinderbohrung derjenigen Stelle, an der die Zylinderbohrung in den oberen Aufweitungsbereich übergeht. Die Kopfbefestigungsmittel sind bevorzugt Gewindelöcher, in die Montageschrauben zur Befestigung des Zylinderkopfs einschraubbar sind.
Anschließend erfolgt ein Aufbringen einer Hilfsstruktur auf den Motorblockgrundkörper und Befestigen der Hilfsstruktur an den Kopfbefestigungsmitteln. Bei den
Kopfbefestigungsmitteln handelt es sich bevorzugt um an dem Motorblockgrundkörper angebrachte an Gewindelöcher. Somit erfolgt ein Befestigen bevorzugt mittels
Schrauben, wobei die Schrauben nicht identisch mit Zylinderkopfschrauben, die zum Befestigen eines Zylinderkopfes an den Kopfbefestigungsmitteln verwendet werden, sein müssen. Die Hilfsstruktur ist bevorzugt eine Honbrille. Durch die Hilfsstruktur wird bevorzugt ein Zylinderkopf simuliert, sodass ein Verzug der Zylinderbohrung durch das Aufbringen des Zylinderkopfs herstellbar ist. Durch eine nachfolgende spanende Bearbeitung der Zylinderbohrung zum Herstellen einer Rotationssymmetrie um die Mittelachse der Zylinderbohrung ist der Verzug somit ausgleichbar. Um dies zu ermöglichen, weist die Hilfsstruktur eine Durchgangsöffnung auf, die das obere Ende der Zylinderbohrung freigibt. Somit ist ermöglicht, mit einem Bearbeitungswerkzeug durch die Durchgangsöffnung die Zylinderbohrung zu erreichen und die Zylinderbohrung spanend zu bearbeiten. Das spanende Bearbeiten ist insbesondere ein Honen der
Zylinderbohrung. Auf diese Weise lässt sich der Verzug durch das Aufbringen der Hilfsstruktur ausgleichen.
Durch die spanende Bearbeitung wird bevorzugt außerdem zumindest ein
Vergrößerungsbereich in das von der Zylinderbohrung umschlossene Volumen eingebracht. Der Vergrößerungsbereich erlaubt insbesondere einen Ausgleich eines Verzugs, der durch thermische Erwärmung des Motorblocks während eines Betriebs eines mit dem Motorblock ausgestatteten Verbrennungsmotors entsteht. Dazu ist der Vergrößerungsbereich derart ausgebildet, dass durch den Vergrößerungsbereich ein Durchmesser der Zylinderbohrung an dem oberen Ende geringer ist als an dem unteren Ende. Auf diese Weise ist ein Kolbenspiel zwischen dem Kolben und der Zylinderbohrung im unteren Bereich der Zylinderbohrung vergrößert. Gleichzeitig ist der
Vergrößerungsbereich sehr einfach fertigbar.
Der Motorblock ist insbesondere durch die spanende Bearbeitung der Zylinderbohrung aus dem Motorblockgrundkörper fertigbar. Die Hilfsstruktur wird bevorzugt nach Beenden der spanenden Bearbeitung und/oder dem Einbringen des Vergrößerungsbereichs entfernt und kann insbesondere für eine spanende Bearbeitung eines weiteren
Motorblockgrundkörpers verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt Motorblöcke herzustellen, die mit geringen Reibleistungen betreibbar sind. So ist insbesondere durch den, bevorzugt
rotationssymmetrischen, Aufweitungsbereich ein Kolbenschaftreibung reduziert. Eine solche Reibung entsteht durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten von Kolben und Motorblock. Gleichzeit erlaubt das Bearbeiten des Motorblockgrundkörpers unter vorherigem Aufbringen der Hilfsstruktur ein Reibung der Kolbenringe zu reduzieren, da die erfindungsgemäß hergestellten Motorblocke ein reduzieren einer Vorspannkraft der Kolbenringen ermöglichen.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Vergrößerungsbereich einen unteren
glockenförmigen Aufweitungsbereich aufweist. Der untere glockenförmige
Aufweitungsbereich ist vorteilhafterweise rotationssymmetrisch. Außerdem ist vorgesehen, dass der untere glockenförmige Aufweitungsbereich an dem unteren Ende der Zylinderbohrung anliegt. Weiterhin ist vorgesehen, dass ein Durchmesser der Zylinderbohrung über den unteren glockenförmigen Aufweitungsbereich in Richtung des unteren Endes stetig nichtlinear zunimmt. Auf diese Weise ist ein Kolbenspiel zwischen dem Kolben und der Zylinderbohrung, insbesondere im unteren Bereich der
Zylinderbohrung, bevorzugt im Bereich des unteren glockenförmigen
Aufweitungsbereichs, vergrößert. Gleichzeitig ist der untere glockenförmige
Aufweitungsbereich aufgrund seines Anliegens an dem unteren Ende sehr einfach fertigbar. Die glockenförmige Aufweitung erlaubt eine schnelle Aufweitung der
Zylinderbohrung in Richtung des unteren Endes. Somit kann ein Kolbenspiel über einen kurzen Verfahrweg des Kolbens stark verändert werden. Dies erlaubt einen langen Verfahrweg des Kolbens mit Führung durch ein geringes Kolbenspiel und einen kurzen Übergangsbereich zum Erreichen eines Bereichs mit hohem Kolbenspiel. Insbesondere in einem Vergleich mit einer Kegelform kann somit ein kleinerer Durchmesser an dem unteren Ende realisiert werden, um dasselbe Kolbenspiel zu fertigen. Dies resultiert in einer geringen Zerspanungsarbeit.
Alternativ umfasst der Vergrößerungsbereich bevorzugt zumindest einen ersten kegelstumpfförmigen Abschnitt und einen zweiten kegelstumpfförmigen Abschnitt. Der erste kegelstumpfformige Abschnitt und der zweite kegelstumpfformige Abschnitt grenzen bevorzugt unmittelbar aneinander. Durch eine derartige Kombination von kegelstumpfförmigen Abschnitten ist ein Kolbenspiel zwischen dem Kolben und der Zylinderbohrung, insbesondere im unteren Bereich der Zylinderbohrung,
vorteilhafterweise vergrößert. Gleichzeitig sind der erste kegelstumpfformige Abschnitt und der zweite kegelstumpfformige Abschnitt, insbesondere der zweite
kegelstumpfformige Abschnitt im Vergleich zu einer Zylinderform, sehr einfach fertigbar. Der erste kegelstumpfformige Abschnitt weist eine größere Wandsteigung auf als der zweite kegelstumpfformige Abschnitt. Auf diese Weise ist der Motorblock, insbesondere die Zylinderbohrung, sehr einfach fertigbar, wobei gleichzeitig eine Reibleistung eines Kolbens, der innerhalb der Zylinderbohrung führbar ist, verringert ist.
Vorteilhafterweise liegt der zweite kegelstumpfformige Abschnitt an dem unteren Ende an. Auf diese Weise ist sowohl der erste kegelstumpfformige Abschnitt als auch der zweite kegelstumpfformige Abschnitt sehr einfach fertigbar.
Der erste kegelstumpfformige Abschnitt und der zweite kegelstumpfformige Abschnitt stoßen vorteilhafterweise an einem Grenzbereich aneinander. Dabei ist vorgesehen, dass der erste kegelstumpfförmige Abschnitt und der zweite kegelstumpfförmige
Abschnitt an dem Grenzbereich denselben Durchmesser aufweisen. Somit sind keine Sprünge des Durchmessers innerhalb der Zylinderbohrung vorhanden. Vielmehr ist ein kontinuierlicher Übergang eines Verlaufs des Durchmessers zwischen oberem Ende und unterem Ende gegeben. Somit sind wiederum Reibungsverluste eines innerhalb der Zylinderbohrung führbaren Kolbens verringerbar.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das obere Ende der Zylinderbohrung einen kleinsten Durchmesser der Zylinderbohrung aufweist. Somit bestimmt das obere Ende das minimale Kolbenspiel.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das untere Ende einen größten Durchmesser der Zylinderbohrung aufweist. Somit bestimmt das untere Ende das maximale
Kolbenspiel.
Besonders vorteilhaft nimmt ein Durchmesser der Zylinderbohrung zwischen oberem Ende und unterem Ende abschnittsweise stetig, insbesondere nichtlinear, zu oder ist konstant. Somit ist vermieden, dass der Durchmesser der Zylinderbohrung zwischen dem oberen Ende und dem unteren Ende verringert wird. Außerdem sind bevorzugt
Steigungssprünge vermieden, sodass stets weiche Übergänge in der Wand der
Zylinderbohrung vorhanden sind. Somit ist ein Kolben in der Zylinderbohrung stets ausreichend geführt und muss nur geringe Reibungsarbeit leisten. Auf diese Weise ist die Fertigung insbesondere des Vergrößerungsbereichs, besonders bevorzugt des unteren glockenförmigen Aufweitungsbereichs sowie des ersten kegelstumpfförmigen Bereichs und des zweiten Kegelstumpfförmigen Bereichs vereinfacht. In dem
Vergrößerungsbereich ist auf diese Weise sichergestellt, dass an jeder Stelle als Nennmaß ein Durchmesser vorherrscht, der größer als jeder andere Durchmesser ist, der näher an dem oberen Ende liegt. Fertigungsbedingte Toleranzabweichungen von dem Nennmaß haben hierauf keine Auswirkungen.
Die Zylinderbohrung hat in einem Bereich zwischen unterem Ende und einer Grenze vorteilhafterweise einen Durchmesser, der größer als der kleinste Durchmesser ist.
Alternativ oder zusätzlich nimmt in diesem Bereich der Durchmesser der Zylinderbohrung in Richtung des unteren Endes zumindest abschnittsweise stetig zu. Gleichzeitig ist bevorzugt vorgesehen, dass der Durchmesser in diesem Bereich in Richtung des unteren Endes nicht abnimmt. Dabei ist vorgesehen, dass die Grenze höchstens 70 %, insbesondere höchstens 60 %, besonders vorteilhaft höchstens 50 %, des Abstands zwischen oberem Ende und unterem Ende der Zylinderbohrung von dem oberen Ende entfernt liegt. Auf diese Weise sind insbesondere Reibungsverluste innerhalb der Zylinderbohrung minimiert, wenn sich ein Kolben in der Zylinderbohrung bewegt.
Die Zylinderbohrung umschließt ein Volumen, in das, bevorzugt durch spanende Bearbeitung der Zylinderbohrung, insbesondere ein von dem restlichen Volumen unterschiedlicher Kopfbereich eingebracht wird. Der Kopfbereich grenzt
vorteilhafterweise unmittelbar an dem oberen Ende an. Somit ist der Kopfbereich insbesondere ein Bereich, in dem ein minimales Kolbenspiel vorliegt.
Der Kopfbereich liegt besonders vorteilhaft außerdem an dem Vergrößerungsbereich an. Somit weist die Zylinderbohrung lediglich zwei Bereiche auf, den Kopfbereich und den Vergrößerungsbereich. Auf diese Weise ist die Fertigung des Motorblocks, insbesondere der Zylinderbohrung, vereinfacht.
Der Kopfbereich ist vorteilhafterweise der erste kegelstumpfförmige Abschnitt. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass der Kopfbereich kegelstumpfförmig oder zylinderförmig ausgebildet ist. In beiden Fällen ist insbesondere vorgesehen, dass der Durchmesser der Zylinderbohrung in Richtung des unteren Endes gesehen nicht abnimmt. Auf diese Weise ist einerseits eine Reibleistung des Kolbens innerhalb der Zylinderbohrung verringert, andererseits ist der Motorblock, insbesondere die
Zylinderbohrung, sehr einfach und kostengünstig fertigbar.
Der Kopfbereich und der Vergrößerungsbereich stoßen vorteilhafterweise an einem Grenzbereich aneinander. Dabei ist vorgesehen, dass der Kopfbereich und der
Vergrößerungsbereich an dem Grenzbereich denselben Durchmesser aufweisen. Somit sind keine Sprünge des Durchmessers innerhalb der Zylinderbohrung vorhanden.
Vielmehr ist ein kontinuierlicher Übergang eines Verlaufs des Durchmessers zwischen oberem Ende und unterem Ende gegeben. Somit sind wiederum Reibungsverluste eines innerhalb der Zylinderbohrung führbaren Kolbens verringerbar.
Der größte Durchmesser der Zylinderbohrung ist vorteilhafterweise maximal 0,5 % größer als der kleinste Durchmesser der Zylinderbohrung. Besonders vorteilhaft ist der größte Durchmesser maximal 0,4 %, besonders vorteilhaft maximal 0,3 % größer als der kleinste Durchmesser der Zylinderbohrung. Somit ist sichergestellt, dass ein maximales
Kolbenspiel innerhalb einer vorgegebenen Toleranz verbleibt, sodass der Kolben sicher und reibungsarm innerhalb der Zylinderbohrung geführt ist. Der untere glockenförmige Aufweitungsbereich kann bevorzugt verschiedene Formen annehmen, solange der untere glockenförmige Aufweitungsbereich rotationssymmetrisch ausgebildet ist und ein Durchmesser der Zylinderbohrung in Richtung des unteren Endes stetig zunimmt. Somit ist insbesondere vorgesehen, dass der untere glockenförmige Aufweitungsbereich keine Stelle aufweist, an der der Durchmesser der Zylinderbohrung identisch zu einer anderen Stelle des unteren glockenförmigen Aufweitungsbereichs ist. Auf diese Weise ist einerseits eine Reibungsverlustleistung des Kolbens minimierbar, wobei gleichzeitig eine Fertigung des Motorblocks, insbesondere der Zylinderbohrung, sehr vereinfacht ist.
Besonders vorteilhaft kann zusätzlich zur der Hilfsstruktur, die insbesondere einen Zylinderkopf simuliert, eine Zusatzhilfsstruktur aufgebracht werden. Die
Zusatzhilfsstruktur wird bevorzugt zwischen die Hilfsstruktur und den
Motorblockgrundkörper eingebracht. Dies erlaubt insbesondere, eine
Zylinderkopfdichtung zu simulieren. Die Zusatzhilfsstruktur kann besonders bevorzugt eine Zylinderkopfdichtung sein.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Abbildung eines Motorblocks während einer Fertigung mittels eines Verfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 2 eine schematische Abbildung eines Motorblocks, der gemäß einem
Verfahren nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt wurde,
Figur 3 eine schematische Abbildung eines Motorblocks, der gemäß einem
Verfahren nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt wurde,
Figur 4 eine schematische Abbildung eines Motorblocks, der gemäß einem
Verfahren nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt wurde, Figur 5 eine schematische Abbildung eines Motorblocks, der gemäß einem Verfahren nach einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt wurde, und
Figur 6 eine schematische Abbildung eines Motorblocks, der gemäß einem
Verfahren nach einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt wurde.
Figur 1 zeigt schematisch einen Motorblock 1 der gemäß einem Verfahren nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt wird. Dazu ist ein
Motorblockgrundkörper 8 bereitgestellt, der Kopfbefestigungsmitteln 17 in Form von Gewindelöchern aufweist. In diese Gewindelöcher sind Montageschrauben 12 einschraubbar, um einen Zylinderkopf (nicht gezeigt) an dem Motorblockgrundkörper 8 befestigen zu können. Der Motorblockgrundkörper 8 weist eine Zylinderbohrung 4 auf. Die Zylinderbohrung 4 erstreckt sich zwischen einem oberen Ende 2 und einem unteren Ende 3. Dabei entspricht das obere Ende 2 demjenigen Ende, auf das der Zylinderkopf aufsetzbar ist. Das untere Ende 3 entspricht demjenigen Ende, auf das ein
Kurbelgehäuse aufsetzbar ist. Innerhalb der Zylinderbohrung 4 ist ein Kolben anordenbar, der zum Betreiben des Verbrennungsmotors innerhalb der Zylinderbohrung 4 auf und ab bewegbar ist. Ein solcher Motorblockgrundkörper 8 ist insbesondere durch ein Gussverfahren, insbesondere ein Metallgussverfahren, bereitstellbar.
Auf den Motorblockgrundkörper 1 wird eine Hilfsstruktur 15 aufgebracht. Die Hilfsstruktur 15 ist bevorzugt eine Honbrille. Das Aufbringen der Hilfsstruktur 15 erfolgt mittels einer Befestigung der Hilfsstruktur 15 an den Kopfbefestigungsmitteln 17. In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Hilfsstruktur 15 mittels Montageschrauben 12 an dem Motorblockgrundkörper 8 befestigt. Die Hilfsstruktur 15 weist eine
Durchgangsöffnung 16 auf, die das obere Ende 2 der Zylinderbohrung 4 freigibt.
Insbesondere ist ein Durchmesser der Durchgangsöffnung 16 größer als der
Durchmesser der Zylinderbohrung 4 am oberen Ende 2. Somit ist sichergestellt, dass die Zylinderbohrung 4 durch die Hilfsstruktur 15 hindurch bearbeitet werden kann.
Nach dem Aufbringen der Hilfsstruktur 15 erfolgt bevorzugt ein spanendes Bearbeiten der Zylinderbohrung 4. Das spanende Bearbeiten umfasst besonders bevorzugt ein Honen der Zylinderbohrung 4. Durch das spanende Bearbeiten ist eine
Rotationssymmetrie um eine Mittelachse 100 der Zylinderbohrung 4 herstellbar. Während der Bearbeitung erfolgt außerdem ein Einbringen eines zylinderförmigen Kopfbereichs 5 sowie Vergrößerungsbereichs 7 in das von der Zylinderbohrung 4 umschlossene Volumen. Der zylinderförmige Kopfbereich 5 liegt an dem oberen Ende 2 an. An den zylinderförmigen Kopfbereich 5 grenzt der Vergrößerungsbereich 7 an, der als ein unterer glockenförmiger Aufweitungsbereich 1 1 ausgebildet ist. Der untere glockenförmige Aufweitungsbereich 1 1 liegt wiederum an dem unteren Ende 3 an.
Durch das Aufbringen der Hilfsstruktur 15 wird ein aufgebrachter Zylinderkopf simuliert. Somit wird während des Honens der Zylinderbohrung 4 ein Verzug der Zylinderbohrung 4 vierter Ordnung ausgeglichen. Dies erlaubt insbesondere Kolbenringe zu verwenden, die eine reduzierte Vorspannkraft aufweisen. Dadurch lassen sich Reibungsverluste der Kolbenringe reduzieren. Durch das Aufbringen des Vergrößerungsbereichs 7 wird außerdem ein Temperaturverzug der Zylinderbohrung 4 beim Betrieb eines mit dem Zylinderblock 1 ausgestatteten Verbrennungsmotors ausgeglichen. Auf diese Weise lässt sich eine Schaftreibung der innerhalb der Zylinderbohrung 15 verwendeten Zylinder verringern. Somit sind alle relevanten Verzüge, die innerhalb des Motorblocks 1 auftreten können, prozesssicher berücksichtigt. Gleichzeitig ist ein einfaches und kostengünstiges Bearbeiten der Zylinderbohrung 4 ermöglicht.
Nach dem Honen der Zylinderbohrung 4 wird die Hilfsstruktur 15 entfernt. Somit ist aus dem Motorblockgrundkörper 8 ein Motorblock 1 gefertigt. Die Hilfsstruktur 15 ist bevorzugt wiederverwendbar und kann für ein Honen eines weiteren
Motorblockgrundkörpers verwendet werden.
Figur 2 zeigt den Motorblock 1 , der mit dem beschriebenen Verfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gefertigt wurde. Somit erfolgte die Fertigung insbesondere unter Zuhilfenahme der oben beschriebenen Hilfsstruktur 15 mit den genannten Vorteilen für den Ausgleich von Verzügen vierter Ordnung.
Die Zylinderbohrung 4 weist in einem Bereich zwischen unterem Ende 3 und einer Grenze, die höchstens 70 %, bevorzugt höchstens 60 %, besonders bevorzugt höchstens 50 %, des Abstands zwischen oberem Ende 2 und unterem Ende 3 von dem oberen Ende 2 entfernt liegt, einen Durchmesser auf, der größer als der kleinste Durchmesser ist. Außerdem ist vorgesehen, dass in dem beschriebenen Bereich der Durchmesser in Richtung des unteren Endes 3 zumindest abschnittsweise zunimmt. Gleichzeitig ist vorgesehen, dass der Durchmesser in diesem Bereich nicht abnimmt. Somit ist die Aufweitung vorhanden, um das Kolbenspiel zu beeinflussen, nicht jedoch um das Volumen des Brennraums zu beeinflussen. Es ist vorgesehen, dass der Durchmesser der Zylinderbohrung 4 an dem unteren Ende 3 ein maximaler Durchmesser der Zylinderbohrung 4 ist. Insbesondere ist der Durchmesser der Zylinderbohrung 4 an dem unteren Ende 3 um maximal 0,5 %, bevorzugt um maximal 0,4 %, besonders bevorzugt um maximal 0,3 %, größer als ein kleinster Durchmesser der Zylinderbohrung 4. Auf diese Weise ist erreicht, dass die Reibungsleistung, die ein Kolben während einer Bewegung innerhalb der Zylinderbohrung 4 vollführt, minimiert ist. Gleichzeitig ist die Zylinderbohrung 4 sehr einfach und kostengünstig zu fertigen.
Der zylinderförmige Kopfbereich 5 stößt in einem Grenzbereich an den unteren glockenförmigen Aufweitungsbereich 1 1 . An diesem Grenzbereich weisen der untere glockenförmige Aufweitungsbereich 1 1 und der zylinderförmige Kopfbereich 5 denselben Durchmesser auf, sodass keine Sprünge in der Wand der Zylinderbohrung 4 vorhanden sind.
Durch den unteren glockenförmigen Aufweitungsbereich 1 1 ist eine Aufweitung der Zylinderbohrung 4 auf eine einfache und kostengünstig herzustellende Weise realisiert. Dabei kann die Glockenform des unteren glockenförmigen Aufweitungsbereichs 1 1 an verschiedene Bedürfnisse der Motorenauslegung angepasst werden. Es ist lediglich vorgesehen, dass der untere glockenförmige Aufweitungsbereich 1 1
rotationssymmetrisch ist. Weiterhin ist vorgesehen, dass der untere glockenförmige Aufweitungsbereich 1 1 derart geformt ist, dass der Durchmesser der Zylinderbohrung 4 in Richtung des unteren Endes 3 stetig zunimmt. Somit lässt sich keine Stelle innerhalb des unteren glockenförmigen Aufweitungsbereichs 1 1 finden, die denselben
Durchmesser wie an einer anderen Stelle des unteren glockenförmigen
Aufweitungsbereichs 1 1 aufweist. Durch den unteren glockenförmigen
Aufweitungsbereich 1 1 wird wiederrum erreicht, dass Verluste aufgrund von Reibung eines Kolbens innerhalb der Zylinderbohrung 4 minimiert sind, wobei gleichzeitig die Fertigung der Zylinderbohrung 4 sehr einfach und kostengünstig ermöglicht ist.
Nachfolgend werden weitere Motorblöcke 1 beschrieben, die mittels verschiedener Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens gefertigt wurden. Dabei unterscheidet sich das jeweilige Verfahren von dem Verfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel lediglich in dem Schritt des Einbringens des Vergrößerungsbereichs 7 sowie in dem Schritt des Einbringens des Kopfbereichs 5, 6, da der
Vergrößerungsbereichs 7 sowie der Kopfbereich 5, 6 in den unterschiedlichen
Ausführungsbeispielen unterschiedlich geformt sind. Dies wird insbesondere durch eine entsprechende Ansteuerung des Honwerkzeugs erreicht. Das Honen des Vergrößerungsbereichs 7 sowie des Kopfbereichs 5, 6 ist dabei in allen
Ausführungsbeispielen vereinfacht, da durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Vergrößerungsbereichs 7 und des Kopfbereichs 5, 6 ein Auslaufen des Honwerkzeugs aufgrund mangelnder Zentrierung vermieden ist.
Figur 3 zeigt schematisch einen Motorblock 1 der gemäß einem Verfahren nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt wurde. Somit erfolgte die
Fertigung insbesondere unter Zuhilfenahme der oben beschriebenen Hilfsstruktur 15 mit den genannten Vorteilen für den Ausgleich von Verzügen vierter Ordnung. Dazu ist Motorblockgrundkörper 8 bereitgestellt, der Kopfmittelbefestigungen 17 in Form von Gewindelöchern aufweist. In diese Gewindelöcher sind Montageschrauben 12 einschraubbar, um einen Zylinderkopf (nicht gezeigt) an dem Motorblockgrundkörper 1 befestigen zu können. Der Motorblockgrundkörper 8 weist eine Zylinderbohrung 4 auf. Die Zylinderbohrung 4 erstreckt sich zwischen einem oberen Ende 2 und einem unteren Ende 3. Dabei entspricht das obere Ende 2 demjenigen Ende, auf das der Zylinderkopf aufsetzbar ist. Das untere Ende 3 entspricht demjenigen Ende, auf das ein
Kurbelgehäuse aufsetzbar ist. Innerhalb der Zylinderbohrung 4 ist ein Kolben
anordenbar, der zum Betreiben des Verbrennungsmotors innerhalb der Zylinderbohrung 4 auf und ab bewegbar ist.
Die Zylinderbohrung 4 weist in einem Bereich zwischen unterem Ende 3 und einer Grenze, die höchstens 70 %, bevorzugt höchstens 60 %, besonders bevorzugt höchstens 50 %, des Abstands zwischen oberem Ende 2 und unterem Ende 3 von dem oberen Ende 2 entfernt liegt, einen Durchmesser auf, der größer als der kleinste Durchmesser ist. Außerdem ist vorgesehen, dass in dem beschriebenen Bereich der Durchmesser in Richtung des unteren Endes 3 zumindest abschnittsweise zunimmt. Gleichzeitig ist vorgesehen, dass der Durchmesser in diesem Bereich nicht abnimmt. Somit ist die Aufweitung vorhanden, um das Kolbenspiel zu beeinflussen, nicht jedoch um das Volumen des Brennraums zu beeinflussen.
Es ist vorgesehen, dass der Durchmesser der Zylinderbohrung 4 an dem unteren Ende 3 ein maximaler Durchmesser der Zylinderbohrung 4 ist. Insbesondere ist der Durchmesser der Zylinderbohrung 4 an dem unteren Ende 3 um maximal 0,5 %, bevorzugt um maximal 0,4 %, besonders bevorzugt um maximal 0,3 %, größer als ein kleinster Durchmesser der Zylinderbohrung 4. Auf diese Weise ist erreicht, dass die Reibungsleistung, die ein Kolben während einer Bewegung innerhalb der Zylinderbohrung 4 vollführt, minimiert ist. Gleichzeitig ist die Zylinderbohrung 4 sehr einfach und kostengünstig zu fertigen. In das von der Zylinderbohrung 4 des Motorblocks 1 umschlossene Volumen ist ein kegelstumpfförmiger Kopfbereich 6 sowie ein Vergrößerungsbereich 7 eingebracht. Dies erfolgt insbesondere durch spanende Bearbeitung der Zylinderbohrung, bevorzugt durch Honen. Der kegelstumpfförmige Kopfbereich 6 liegt an dem oberen Ende 2 an. An den zylinderförmigen Kopfbereich 6 grenzt der Vergrößerungsbereich 7 an, der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen unteren glockenförmigen Aufweitungsbereich 1 1 gebildet ist. Der untere glockenförmige Aufweitungsbereich 1 1 liegt wiederum an dem unteren Ende 3 an.
Der kegelstumpfförmige Kopfbereich 6 stößt in einem Grenzbereich an den unteren glockenförmigen Aufweitungsbereich 1 1 . An diesem Grenzbereich weisen der untere glockenförmige Aufweitungsbereich 1 1 und der kegelstumpfförmige Kopfbereich 6 denselben Durchmesser auf, sodass keine Sprünge in der Wand der Zylinderbohrung 4 vorhanden sind. Durch die Kegelform des kegelstumpfförmigen Kopfbereichs 6 ist eine Aufweitung der Zylinderbohrung 4 bereits sehr nahe an dem oberen Ende 2 ermöglicht, wodurch die Aufweitung mit einer geringen Steigung vorhanden ist.
Durch den unteren glockenförmigen Aufweitungsbereich 1 1 ist eine Aufweitung der Zylinderbohrung 4 auf eine einfache und kostengünstig herzustellende Weise realisiert. Dabei kann die Glockenform des unteren glockenförmigen Aufweitungsbereichs 1 1 an verschiedene Bedürfnisse der Motorenauslegung angepasst werden. Es ist lediglich vorgesehen, dass der untere glockenförmige Aufweitungsbereich 1 1
rotationssymmetrisch ist. Weiterhin ist vorgesehen, dass der untere glockenförmige Aufweitungsbereich 1 1 derart geformt ist, dass der Durchmesser der Zylinderbohrung 4 in Richtung des unteren Endes 3 stetig zunimmt. Somit lässt sich keine Stelle innerhalb des unteren glockenförmigen Aufweitungsbereichs 1 1 finden, die denselben
Durchmesser wie an einer anderen Stelle des unteren glockenförmigen
Aufweitungsbereichs 1 1 aufweist. Durch den unteren glockenförmigen
Aufweitungsbereich 1 1 wird wiederrum erreicht, dass Verluste aufgrund von Reibung eines Kolbens innerhalb der Zylinderbohrung 4 minimiert sind, wobei gleichzeitig die Fertigung der Zylinderbohrung 4 sehr einfach und kostengünstig ermöglicht ist.
Der untere glockenförmige Aufweitungsbereich 1 1 in dem ersten Ausführungsbeispiel und in dem zweiten Ausführungsbeispiel ist alternativ ein untere kegelstumpfförmiger Aufweitungsbereich. In diesem Fall weisen an dem Grenzbereich zwischen dem Kopfbereich 5, 6 und dem und unteren kegelstumpfförmigen Aufweitungsbereich der untere kegelstumpfförmige Aufweitungsbereich und der kegelstumpfförmige Kopfbereich denselben Durchmesser auf, sodass keine Sprünge in der Wand der Zylinderbohrung 4 vorhanden sind.
Durch den unteren kegelstumpfförmigen Aufweitungsbereich ist eine Aufweitung der Zylinderbohrung 4 auf eine einfache und kostengünstig herzustellende Weise realisiert. Dabei kann die Kegelform des unteren kegelstumpfförmigen Aufweitungsbereichs 12 an verschiedene Bedürfnisse der Motorenauslegung angepasst werden. Durch die
Kegelform lässt sich keine Stelle innerhalb des unteren kegelstumpfförmigen
Aufweitungsbereichs 12 finden, die denselben Durchmesser wie an einer anderen Stelle des unteren kegelstumpfförmigen Aufweitungsbereichs 12 aufweist. Somit wird durch den unteren kegelstumpfförmigen Aufweitungsbereich 12 erreicht, dass Verluste aufgrund von Reibung eines Kolbens innerhalb der Zylinderbohrung 4 minimiert sind, wobei gleichzeitig die Fertigung der Zylinderbohrung 4 sehr einfach und kostengünstig ermöglicht ist.
Figur 4 zeigt schematisch einen Motorblock 1 der gemäß einem Verfahren nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt wurde. Somit erfolgte die Fertigung insbesondere unter Zuhilfenahme der oben beschriebenen Hilfsstruktur 15 mit den genannten Vorteilen für den Ausgleich von Verzügen vierter Ordnung. Dazu ist
Motorblockgrundkörper 8 bereitgestellt, der Kopfmittelbefestigungen 17 in Form von Gewindelöchern aufweist. In diese Gewindelöcher sind Montageschrauben 12 einschraubbar, um einen Zylinderkopf (nicht gezeigt) an dem Motorblockgrundkörper 1 befestigen zu können. Der Motorblockgrundkörper 8 weist eine Zylinderbohrung 4 auf. Die Zylinderbohrung 4 erstreckt sich zwischen einem oberen Ende 2 und einem unteren Ende 3. Dabei entspricht das obere Ende 2 demjenigen Ende, auf das der Zylinderkopf aufsetzbar ist. Das untere Ende 3 entspricht demjenigen Ende, auf das ein
Kurbelgehäuse aufsetzbar ist. Innerhalb der Zylinderbohrung 4 ist ein Kolben anordenbar, der zum Betreiben des Verbrennungsmotors innerhalb der Zylinderbohrung 4 auf und ab bewegbar ist.
Die Zylinderbohrung 4 weist in einem Bereich zwischen unterem Ende 3 und einer Grenze, die höchstens 70 %, bevorzugt höchstens 60 %, besonders bevorzugt höchstens 50 %, des Abstands zwischen oberem Ende 2 und unterem Ende 3 von dem oberen Ende 2 entfernt liegt, einen Durchmesser auf, der größer als der kleinste Durchmesser ist. Außerdem ist vorgesehen, dass in dem beschriebenen Bereich der Durchmesser in Richtung des unteren Endes 3 zumindest abschnittsweise zunimmt. Gleichzeitig ist vorgesehen, dass der Durchmesser in diesem Bereich nicht abnimmt. Somit ist die Aufweitung vorhanden, um das Kolbenspiel zu beeinflussen, nicht jedoch um das Volumen des Brennraums zu beeinflussen.
Es ist vorgesehen, dass der Durchmesser der Zylinderbohrung 4 an dem unteren Ende 3 ein maximaler Durchmesser der Zylinderbohrung 4 ist. Insbesondere ist der Durchmesser der Zylinderbohrung 4 an dem unteren Ende 3 um maximal 0,5 %, bevorzugt um maximal 0,4 %, besonders bevorzugt um maximal 0,3 %, größer als ein kleinster Durchmesser der Zylinderbohrung 4. Auf diese Weise ist erreicht, dass die Reibungsleistung, die ein Kolben während einer Bewegung innerhalb der Zylinderbohrung 4 vollführt, minimiert ist. Gleichzeitig ist die Zylinderbohrung 4 sehr einfach und kostengünstig zu fertigen.
In ein von der Zylinderbohrung 4 des Motorblocks 1 umschlossenes Volumen ist ein zylinderförmiger Kopfbereich 5 sowie ein Vergrößerungsbereich 7 eingebracht. Dies erfolgt insbesondere durch spanende Bearbeitung der Zylinderbohrung 4, bevorzugt durch Honen. Der zylinderförmige Kopfbereich 5 liegt an dem oberen Ende 2 an. An dem zylinderförmigen Kopfbereich 5 wiederum liegt ein erster kegelstumpfförmiger Abschnitt 9 an. An dem ersten kegelstumpfförmigen Bereich 9 liegt ein zweiter kegelstumpfförmiger Abschnitt 10 an, wobei der zweite kegelstumpfformige Abschnitt 10 an dem unteren Ende 3 der Zylinderbohrung 4 anliegt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der
Vergrößerungsbereich 7 durch den ersten kegelstumpfförmigen Bereich 9 und den zweiten Kegelstumpfförmigen Bereich 10 gebildet.
Der zylinderförmige Kopfbereich 5 stößt in einem Grenzbereich an den ersten kegelstumpfförmigen Bereich 9. An diesem Grenzbereich weisen der erste
kegelstumpfformige Abschnitt 9 und der zylinderförmige Kopfbereich 5 denselben Durchmesser auf, sodass keine Sprünge in der Wand der Zylinderbohrung 4 vorhanden sind.
Der erste kegelstumpfformige Abschnitt 9 ist unmittelbar benachbart zu dem zweiten kegelstumpfförmigen Bereich 10. Dabei ist vorgesehen, dass an einem Grenzbereich, an dem der erste kegelstumpfformige Abschnitt 9 auf den zweiten kegelstumpfförmigen Bereich 10 trifft, der erste kegelstumpfformige Abschnitt 9 und der zweite
kegelstumpfformige Abschnitt 10 denselben Durchmesser aufweisen. Somit ist eine kontinuierliche Wand der Zylinderbohrung 4 gegeben, ohne dass Sprünge oder Stufen vorhanden sind. Die Kombination des ersten kegelstumpfförmigen Bereichs 9 und des zweiten kegelstumpfförmigen Bereichs 10 ermöglicht einerseits eine Vergrößerung des Kolbenspiels durch Zunahme des Durchmessers der Zylinderbohrung 4, wobei gleichzeitig die unmittelbar benachbarte Anordnung des ersten kegelstumpfförmigen Bereichs 9 und des zweiten kegelstumpfförmigen Bereichs 10 sehr einfach zu fertigen ist. Somit erlaubt die Kombination von ersten kegelstumpfförmigem Bereich 9 und zweiten kegelstumpfförmigen Bereich 10 eine geringe Verlustleistung eines Kolbens aufgrund Reibung innerhalb der Zylinderbohrung 4 bei gleichzeitig minimierten Herstellungskosten des Motorblocks 1 .
Figur 5 zeigt schematisch einen Motorblock 1 der gemäß einem Verfahren nach einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt wurde. Somit erfolgte die Fertigung insbesondere unter Zuhilfenahme der oben beschriebenen Hilfsstruktur 15 mit den genannten Vorteilen für den Ausgleich von Verzügen vierter Ordnung. Dazu ist
Motorblockgrundkörper 8 bereitgestellt, der Kopfmittelbefestigungen 17 in Form von Gewindelöchern aufweist. In diese Gewindelöcher sind Montageschrauben 12 einschraubbar, um einen Zylinderkopf (nicht gezeigt) an dem Motorblockgrundkörper 1 befestigen zu können. Der Motorblockgrundkörper 8 weist eine Zylinderbohrung 4 auf. Die Zylinderbohrung 4 erstreckt sich zwischen einem oberen Ende 2 und einem unteren Ende 3. Dabei entspricht das obere Ende 2 demjenigen Ende, auf das der Zylinderkopf aufsetzbar ist. Das untere Ende 3 entspricht demjenigen Ende, auf das ein
Kurbelgehäuse aufsetzbar ist. Innerhalb der Zylinderbohrung 4 ist ein Kolben
anordenbar, der zum Betreiben des Verbrennungsmotors innerhalb der Zylinderbohrung 4 auf und ab bewegbar ist.
Die Zylinderbohrung 4 weist in einem Bereich zwischen unterem Ende 3 und einer Grenze, die höchstens 70 %, bevorzugt höchstens 60 %, besonders bevorzugt höchstens 50 %, des Abstands zwischen oberem Ende 2 und unterem Ende 3 von dem oberen Ende 2 entfernt liegt, einen Durchmesser auf, der größer als der kleinste Durchmesser ist. Außerdem ist vorgesehen, dass in dem beschriebenen Bereich der Durchmesser in Richtung des unteren Endes 3 zumindest abschnittsweise zunimmt. Gleichzeitig ist vorgesehen, dass der Durchmesser in diesem Bereich nicht abnimmt. Somit ist die Aufweitung vorhanden, um das Kolbenspiel zu beeinflussen, nicht jedoch um das Volumen des Brennraums zu beeinflussen.
Es ist vorgesehen, dass der Durchmesser der Zylinderbohrung 4 an dem unteren Ende 3 ein maximaler Durchmesser der Zylinderbohrung 4 ist. Insbesondere ist der Durchmesser der Zylinderbohrung 4 an dem unteren Ende 3 um maximal 0,5 %, bevorzugt um maximal 0,4 %, besonders bevorzugt um maximal 0,3 %, größer als ein kleinster Durchmesser der Zylinderbohrung 4. Auf diese Weise ist erreicht, dass die Reibungsleistung, die ein Kolben während einer Bewegung innerhalb der Zylinderbohrung 4 vollführt, minimiert ist. Gleichzeitig ist die Zylinderbohrung 4 sehr einfach und kostengünstig zu fertigen.
In ein von der Zylinderbohrung 4 des Motorblocks 1 umschlossenes Volumen ist ein kegelstumpfförmiger Kopfbereich 6 sowie in Vergrößerungsbereich 7 eingebracht. Dies erfolgt insbesondere durch spanende Bearbeitung der Zylinderbohrung 4, bevorzugt durch Honen. Der kegelstumpfformige Kopfbereich 6 liegt an dem oberen Ende 2 an. Der kegelstumpfformige Kopfbereich 6 ist gleichzeitig ein erster kegelstumpfförmiger Abschnitt 9. An dem ersten kegelstumpfförmigen Bereich 9 liegt ein zweiter
kegelstumpfförmiger Abschnitt 10 an, wobei der zweite kegelstumpfformige Abschnitt 10 an dem unteren Ende 3 der Zylinderbohrung 4 anliegt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Vergrößerungsbereich 7 durch den ersten kegelstumpfförmigen Bereich 9 und den zweiten kegelstumpfförmigen Bereich 10 gebildet.
Der kegelstumpfformige Kopfbereich 6 stößt in einem Grenzbereich an den unteren glockenförmigen Aufweitungsbereich 1 1 . An diesem Grenzbereich weisen der untere glockenförmige Aufweitungsbereich 1 1 und der kegelstumpfformige Kopfbereich 6 denselben Durchmesser auf, sodass keine Sprünge in der Wand der Zylinderbohrung 4 vorhanden sind. Durch die Kegelform des kegelstumpfförmigen Kopfbereichs 6 ist eine Aufweitung der Zylinderbohrung 4 bereits sehr nahe an dem oberen Ende 2 ermöglicht, wodurch die Aufweitung mit einer geringen Steigung vorhanden ist.
Der erste kegelstumpfformige Abschnitt 9 ist unmittelbar benachbart zu dem zweiten kegelstumpfförmigen Bereich 10. Dabei ist vorgesehen, dass an einem Grenzbereich, an dem der erste kegelstumpfformige Abschnitt 9 auf den zweiten kegelstumpfförmigen Bereich 10 trifft, der erste kegelstumpfformige Abschnitt 9 und der zweite
kegelstumpfformige Abschnitt 10 denselben Durchmesser aufweisen. Somit ist eine kontinuierliche Wand der Zylinderbohrung 4 gegeben, ohne dass Sprünge oder Stufen vorhanden sind. Die Kombination des ersten kegelstumpfförmigen Bereichs 9 und des zweiten kegelstumpfförmigen Bereichs 10 ermöglicht einerseits eine Vergrößerung des Kolbenspiels durch Zunahme des Durchmessers der Zylinderbohrung 4, wobei gleichzeitig die unmittelbar benachbarte Anordnung des ersten kegelstumpfförmigen Bereichs 9 und des zweiten kegelstumpfförmigen Bereichs 10 sehr einfach zu fertigen ist. Somit erlaubt die Kombination von ersten kegelstumpfförmigem Bereich 9 und zweiten kegelstumpfförmigen Bereich 10 eine geringe Verlustleistung eines Kolbens aufgrund Reibung innerhalb der Zylinderbohrung 4 bei gleichzeitig minimierten Herstellungskosten des Motorblocks 1 . Figur 6 zeigt schematisch einen Motorblock 1 der gemäß einem Verfahren nach einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt wurde. Somit erfolgte die Fertigung insbesondere unter Zuhilfenahme der oben beschriebenen Hilfsstruktur 15 mit den genannten Vorteilen für den Ausgleich von Verzügen vierter Ordnung. Dazu ist
Motorblockgrundkörper 8 bereitgestellt, der Kopfmittelbefestigungen 17 in Form von Gewindelöchern aufweist. In diese Gewindelöcher sind Montageschrauben 12 einschraubbar, um einen Zylinderkopf (nicht gezeigt) an dem Motorblockgrundkörper 1 befestigen zu können. Der Motorblockgrundkörper 8 weist eine Zylinderbohrung 4 auf. Die Zylinderbohrung 4 erstreckt sich zwischen einem oberen Ende 2 und einem unteren Ende 3. Dabei entspricht das obere Ende 2 demjenigen Ende, auf das der Zylinderkopf aufsetzbar ist. Das untere Ende 3 entspricht demjenigen Ende, auf das ein
Kurbelgehäuse aufsetzbar ist. Innerhalb der Zylinderbohrung 4 ist ein Kolben
anordenbar, der zum Betreiben des Verbrennungsmotors innerhalb der Zylinderbohrung 4 auf und ab bewegbar ist.
Die Zylinderbohrung 4 weist in einem Bereich zwischen unterem Ende 3 und einer Grenze, die höchstens 70 %, bevorzugt höchstens 60 %, besonders bevorzugt höchstens 50 %, des Abstands zwischen oberem Ende 2 und unterem Ende 3 von dem oberen Ende 2 entfernt liegt, einen Durchmesser auf, der größer als der kleinste Durchmesser ist. Außerdem ist vorgesehen, dass in dem beschriebenen Bereich der Durchmesser in Richtung des unteren Endes 3 zumindest abschnittsweise zunimmt. Gleichzeitig ist vorgesehen, dass der Durchmesser in diesem Bereich nicht abnimmt. Somit ist die Aufweitung vorhanden, um das Kolbenspiel zu beeinflussen, nicht jedoch um das Volumen des Brennraums zu beeinflussen.
Es ist vorgesehen, dass der Durchmesser der Zylinderbohrung 4 an dem unteren Ende 3 ein maximaler Durchmesser der Zylinderbohrung 4 ist. Insbesondere ist der Durchmesser der Zylinderbohrung 4 an dem unteren Ende 3 um maximal 0,5 %, bevorzugt um maximal 0,4 %, besonders bevorzugt um maximal 0,3 %, größer als ein kleinster Durchmesser der Zylinderbohrung 4. Auf diese Weise ist erreicht, dass die Reibungsleistung, die ein Kolben während einer Bewegung innerhalb der Zylinderbohrung 4 vollführt, minimiert ist. Gleichzeitig ist die Zylinderbohrung 4 sehr einfach und kostengünstig zu fertigen.
In ein von der Zylinderbohrung 4 des Motorblocks 1 umschlossenes Volumen ist ein kegelstumpfförmiger Kopfbereich 6 sowie ein Vergrößerungsbereich 7 eingebracht. Dies erfolgt insbesondere durch eine spanende Bearbeitung der Zylinderbohrung 4, bevorzugt durch Honen. Der kegelstumpfförmige Kopfbereich 6 liegt an dem oberen Ende 2 an. An dem kegelstumpfförmigen Kopfbereich 6 wiederum liegt ein erster kegelstumpfförmiger Abschnitt 9 an. An dem ersten kegelstumpfförmigen Bereich 9 liegt ein zweiter kegelstumpfförmiger Abschnitt 10 an, wobei der zweite kegelstumpfförmige Abschnitt 10 an dem unteren Ende 3 der Zylinderbohrung 4 anliegt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Vergrößerungsbereich 7 durch den ersten kegelstumpfförmigen Bereich 9 und den zweiten kegelstumpfförmigen Bereich 10 gebildet.
Der kegelstumpfförmige Kopfbereich 6 stößt in einem Grenzbereich an den unteren glockenförmigen Aufweitungsbereich 1 1 . An diesem Grenzbereich weisen der untere glockenförmige Aufweitungsbereich 1 1 und der kegelstumpfförmige Kopfbereich 6 denselben Durchmesser auf, sodass keine Sprünge in der Wand der Zylinderbohrung 4 vorhanden sind. Durch die Kegelform des kegelstumpfförmigen Kopfbereichs 6 ist eine Aufweitung der Zylinderbohrung 4 bereits sehr nahe an dem oberen Ende 2 ermöglicht, wodurch die Aufweitung mit einer geringen Steigung vorhanden ist.
Der erste kegelstumpfförmige Abschnitt 9 ist unmittelbar benachbart zu dem zweiten kegelstumpfförmigen Bereich 10. Dabei ist vorgesehen, dass an einem Grenzbereich, an dem der erste kegelstumpfförmige Abschnitt 9 auf den zweiten kegelstumpfförmigen Bereich 10 trifft, der erste kegelstumpfförmige Abschnitt 9 und der zweite
kegelstumpfförmige Abschnitt 10 denselben Durchmesser aufweisen. Somit ist eine kontinuierliche Wand der Zylinderbohrung 4 gegeben, ohne dass Sprünge oder Stufen vorhanden sind. Die Kombination des ersten kegelstumpfförmigen Bereichs 9 und des zweiten kegelstumpfförmigen Bereichs 10 ermöglicht einerseits eine Vergrößerung des Kolbenspiels durch Zunahme des Durchmessers der Zylinderbohrung 4, wobei gleichzeitig die unmittelbar benachbarte Anordnung des ersten kegelstumpfförmigen Bereichs 9 und des zweiten kegelstumpfförmigen Bereichs 10 sehr einfach zu fertigen ist. Somit erlaubt die Kombination von ersten kegelstumpfförmigem Bereich 9 und zweiten kegelstumpfförmigen Bereich 10 eine geringe Verlustleistung eines Kolbens aufgrund Reibung innerhalb der Zylinderbohrung 4 bei gleichzeitig minimierten Herstellungskosten des Motorblocks 1 . Bezugszeichenliste:
1 Motorblock
2 oberes Ende
3 unteres Ende
4 Zylinderbohrung
5 zylinderförmiger Kopfbereich
6 kegelstumpfformiger Kopfbereich
7 Vergrößerungsbereich
8 Motorblockgrundkörper
erster kegelstumpfformiger Abschnitt
10 zweiter kegelstumpfformiger Abschnitt
1 1 unterer glockenförmiger Aufweitungsbereich
12 Montageschrauben
13 mittlerer Kegelbereich
14 unterer Zylinderbereich
15 Hilfsstruktur
16 Durchgangsbohrung
17 Kopfbefestigungsmittel
100 Mittelachse

Claims

Patentansprüche:
1 . Verfahren zum Herstellen eines Motorblocks (1 ) eines Verbrennungsmotors umfassend die Schritte:
- Bereitstellen eines Motorblockgrundkörpers (8) mit Kopfbefestigungsmitteln (17) zum Befestigen eines Zylinderkopfs sowie mit zumindest einer Zylinderbohrung (4) für einen Kolben des Verbrennungsmotors, wobei sich die Zylinderbohrung (4) zwischen einem oberen Ende (2) und einem unteren Ende (3) erstreckt,
- Aufbringen einer Hilfsstruktur (15) auf den Motorblockgrundkörper (8) und Befestigen der Hilfsstruktur (15) an den Kopfbefestigungsmitteln (17), wobei die Hilfsstruktur (15) eine Durchgangsöffnung (16) aufweist, die das obere Ende (2) der Zylinderbohrung (4) freigibt,
- Herstellung einer Rotationssymmetrie um eine Mittelachse (100) der
Zylinderbohrung (4) durch spanendes Bearbeiten der Zylinderbohrung (4), und
- Einbringen zumindest eines Vergrößerungsbereichs (7) in das von der
Zylinderbohrung (4) umschlossene Volumen durch das spanende Bearbeiten der Zylinderbohrung (4),
- wobei durch den Vergrößerungsbereich (7) ein Durchmesser der
Zylinderbohrung (4) an dem oberen Ende (2) geringer ist als an dem unteren Ende (3).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Vergrößerungsbereich 7 ein unterer glockenförmiger Aufweitungsbereich (1 1 ) ist, wobei der untere glockenförmige Aufweitungsbereich (1 1 ) an dem unteren Ende (3) anliegt, und wobei ein Durchmesser der Zylinderbohrung (4) über den unteren glockenförmigen Aufweitungsbereich (1 1 ) in Richtung des unteren Endes (3) stetig nichtlinear zunimmt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Vergrößerungsbereich (7) zumindest einen ersten kegelstumpfformigen Abschnitt
(9) und zumindest einen zweiten kegelstumpfformigen Abschnitt (10) aufweist, wobei der erste kegelstumpfförmige Abschnitt (9) und der zweite
kegelstumpfförmige Abschnitt (10) unmittelbar aneinander grenzen, und wobei der erste kegelstumpfförmige Abschnitt (9) eine höhere Wandsteigung aufweist als der zweite kegelstumpfförmige Abschnitt (10).
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite
kegelstumpfförmige Abschnitt (10) an dem unteren Ende (3) anliegt.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste kegelstumpfförmige Abschnitt (9) und der zweite kegelstumpfförmige Abschnitt
(10) an einem Grenzbereich aneinandergrenzen, wobei der erste
kegelstumpfförmige Abschnitt (9) und der zweite kegelstumpfförmige Abschnitt (10) an dem Grenzbereich denselben Durchmesser aufweisen.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende (2) einen kleinsten Durchmesser der Zylinderbohrung (4) aufweist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Ende (3) einen größten Durchmesser der Zylinderbohrung (4) aufweist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Zylinderbohrung (4) zwischen oberem Ende (2) und unterem Ende (3) abschnittsweise stetig, insbesondere nichtlinear, zunimmt oder konstant ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderbohrung (4) in einem Bereich zwischen unterem Ende (3) und einer Grenze, die höchstens 70 %, insbesondere 60 %, besonders vorteilhaft 50 %, des Abstands zwischen oberem Ende (2) und unterem Ende (3) von dem oberen Ende (2) entfernt liegt, einen Durchmesser aufweist, der größer als der kleinste Durchmesser ist und/oder in Richtung des unteren Endes (3) zumindest abschnittsweise zunimmt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in ein von der Zylinderbohrung (4) umschlossenes Volumen ein von dem übrigen Volumen unterschiedlicher Kopfbereich (5, 6) durch spanende
Bearbeitung der Zylinderbohrung (4) eingebracht wird, wobei der Kopfbereich (5, 6) unmittelbar an dem oberen Ende anliegt.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfbereich (5, 6) unmittelbar an dem Vergrößerungsbereich (7) anliegt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfbereich (5, 6) der erste kegelstumpfförmige Abschnitt (9) ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfbereich (5, 6) kegelstumpfförmig oder zylinderförmig ausgebildet ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfbereich (5, 6) und der Vergrößerungsbereich (7) an einem Grenzbereich aneinandergrenzen, wobei der Kopfbereich (5, 6) und der Vergrößerungsbereich (7) an dem Grenzbereich denselben Durchmesser aufweisen.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein größter Durchmesser der Zylinderbohrung (4) um maximal 0,5 %, insbesondere 0,4 %, besonders bevorzugt 0,3 % größer ist als ein kleinster Durchmesser der Zylinderbohrung (4).
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