EP3439826B1 - Verfahren zur herstellung eines motorblocks eines verbrennungsmotors - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines motorblocks eines verbrennungsmotors Download PDF

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EP3439826B1
EP3439826B1 EP17706234.6A EP17706234A EP3439826B1 EP 3439826 B1 EP3439826 B1 EP 3439826B1 EP 17706234 A EP17706234 A EP 17706234A EP 3439826 B1 EP3439826 B1 EP 3439826B1
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EP
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cylinder bore
region
area
diameter
head
Prior art date
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EP17706234.6A
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EP3439826A1 (de
Inventor
Christian Pichler
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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    • 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 manufacturing an engine block of an internal combustion engine.
  • the invention relates to shaping of a cylinder bore of a cylinder of the engine block.
  • Engine blocks are known from the prior art. Such engine blocks have cylinder bores in which pistons of the internal combustion engines can be guided. From the prior art it is known that such bores are made cylindrical.
  • cylindrical bores have the disadvantage that the piston generates increased friction.
  • the geometry of the cylinder bore usually changes when a cylinder head is attached and/or the engine block is heated by the operation of the internal combustion engine.
  • different expansions of the engine block can also result from the fact that water cooling only cools a partial area of the engine block. As a result, the originally cylindrical bore is deformed, resulting in increased friction of the piston.
  • an internal combustion engine which has a cylinder bore with two different diameters.
  • the areas with different diameters are connected by a transition area with a variable diameter.
  • the contour of the cylinder bore can be adapted to potential differential heating of the engine block.
  • molding is very difficult, particularly in the lower cylindrical portion.
  • An alternative internal combustion engine is out DE102013013943 or DE102006062665 known.
  • a basic engine block body is provided.
  • the engine block body is preferably manufactured by a metal casting process.
  • the engine block body has head attachment means for attaching 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.
  • a piston is closest to the top end at a top dead center, while the piston is closest to the bottom end at a bottom dead center.
  • the cylinder bore can preferably be adjoined by an upper widening area, so that the upper widening area lies between an outer surface of the engine block base body, on which a cylinder head can be mounted, and the cylinder bore.
  • the upper end of the cylinder bore corresponds to that point at which the cylinder bore merges into the upper expansion area.
  • the head attachment means are preferably threaded holes into which mounting screws for attaching the cylinder head can be screwed.
  • auxiliary structure is then applied to the engine block base body and the auxiliary structure is fastened to the head fastening means.
  • the head attachment means are preferably threaded holes attached to the engine block body. Fastening is thus preferably carried out by means of screws, with the screws not having to be identical to cylinder head screws which are used for fastening a cylinder head to the head fastening means.
  • the auxiliary structure is preferably a honing frame.
  • a cylinder head is preferably simulated by the auxiliary structure, so that a distortion of the cylinder bore can be produced by applying the cylinder head. The distortion can thus be compensated for by subsequent machining of the cylinder bore to produce rotational symmetry about the central axis of the cylinder bore.
  • the auxiliary structure on a through hole that releases the upper end of the cylinder bore. This makes it possible to reach the cylinder bore with a machining tool through the through-opening and to machine the cylinder bore.
  • the machining is in particular a honing of the cylinder bore. In this way, the distortion can be compensated for by applying the auxiliary structure.
  • At least one enlargement area is preferably introduced into the volume enclosed by the cylinder bore as a result of the machining.
  • the range of enlargement allows, in particular, compensation for a distortion that occurs as a result of thermal heating of the engine block during operation of an internal combustion engine equipped with the engine block.
  • the enlargement area is designed in such a way that, due to the enlargement area, a diameter of the cylinder bore is smaller at the upper end than at the lower end. In this way, a piston play between the piston and the cylinder bore is increased in the lower area of the cylinder bore. At the same time, the enlargement area is very easy to manufacture.
  • the engine block can be manufactured from the engine block base body in particular by machining the cylinder bore.
  • the auxiliary structure is preferably removed after the end of the machining and/or the introduction of the enlargement area and can be used in particular for machining a further engine block base body.
  • the method according to the invention allows engine blocks to be produced which can be operated with low friction losses. Piston skirt friction is thus reduced in particular by the preferably rotationally symmetrical expansion area. Such friction is caused by the different thermal expansion coefficients of the piston and engine block.
  • the machining of the engine block base body with prior application of the auxiliary structure makes it possible to reduce friction in the piston rings, since the engine blocks produced according to the invention enable a reduction in the prestressing force of the piston rings.
  • the enlargement area has a lower bell-shaped widening area.
  • the lower bell-shaped expansion area is advantageously rotationally symmetrical.
  • the lower flared bell-shaped portion abuts the lower end of the cylinder bore.
  • a diameter of the cylinder bore continuously increases non-linearly over the lower bell-shaped expansion area in the direction of the lower end. In this way, a piston play between the piston and the cylinder bore, in particular in the lower area of the cylinder bore, preferably in the area of the lower bell-shaped expansion area, is increased.
  • the lower bell-shaped expansion area can be manufactured very easily because it rests on the lower end.
  • the bell-shaped flare allows the cylinder bore to be expanded quickly towards the lower end.
  • a piston clearance can be greatly changed over a short travel distance of the piston. This allows for a long travel of the piston guided by 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 particular in a comparison with a cone shape, in order to produce the same piston clearance. This results in less machining work.
  • the magnification range preferably comprises at least a first frusto-conical section and a second frusto-conical section.
  • the first frusto-conical section and the second frusto-conical section preferably directly adjoin one another.
  • a piston clearance between the piston and the cylinder bore, in particular in the lower area of the cylinder bore, is advantageously increased by such a combination of frustoconical sections.
  • the first frustoconical section and the second frustoconical section, in particular the second frustoconical section are very easy to manufacture compared to a cylindrical shape.
  • the first frusto-conical section has a greater wall pitch than the second frusto-conical section. In this way, the engine block, in particular the cylinder bore, can be manufactured very easily, with the friction loss of a piston that can be guided within the cylinder bore being reduced at the same time.
  • the second frustoconical portion abuts the lower end. In this way, both the first frustoconical section and the second frustoconical section can be manufactured very easily.
  • the first frusto-conical section and the second frusto-conical section abut at an interface. It is envisaged that the first frusto-conical section and the second frusto-conical section have the same diameter at the boundary area. Thus, there are no jumps in the diameter within the cylinder bore. Rather, there is a continuous transition of a course of the diameter between the upper end and the lower end. Thus, in turn, frictional losses of a piston that can be guided within the cylinder bore can be reduced.
  • the upper end of the cylinder bore has a smallest diameter of the cylinder bore.
  • the top end determines the minimum piston clearance.
  • the lower end has a largest diameter of the cylinder bore.
  • the lower end determines the maximum piston clearance.
  • a diameter of the cylinder bore between the upper end and the lower end increases continuously, in particular non-linearly, in sections or is constant.
  • the diameter of the cylinder bore is reduced between the upper end and the lower end.
  • jumps in pitch are preferably avoided, so that there are always smooth transitions in the wall of the cylinder bore.
  • a piston is always adequately guided in the cylinder bore and only has to do little friction work.
  • the manufacture of the enlargement area in particular, particularly preferably the lower bell-shaped widening area and the first truncated cone-shaped area and the second truncated cone-shaped area is simplified. In the enlargement range it is ensured in this way that at every point a diameter prevails as a nominal dimension which 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 increases steadily in this area, at least in sections, in the direction of the lower end.
  • the diameter in this area does not decrease in the direction of the lower end.
  • the limit is 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, a head region that is different from the remaining volume is introduced.
  • the head area is advantageously directly adjacent to the upper end.
  • the head area is in particular an area in which there is minimal piston play.
  • the head area is also particularly advantageously in contact with the enlargement area.
  • the cylinder bore has only two areas, the head area and the enlargement area. In this way, the manufacture 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 designed in the shape of a truncated cone or cylinder.
  • the diameter of the cylinder bore does not decrease when viewed in the direction of the lower end. In this way, on the one hand, the friction loss of the piston within the cylinder bore is reduced, and on the other hand, the engine block, in particular the cylinder bore, can be manufactured very simply and inexpensively.
  • the header area and the enlargement area advantageously meet at a border area. It is provided that the head area and the enlargement area have the same diameter at the border area. Thus, there are no jumps in the diameter within the cylinder bore. Rather, there is a continuous transition of a course of the diameter between the upper end and the lower end. Thus, in turn, frictional losses of a piston that can be guided within the cylinder bore can be reduced.
  • 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 particularly advantageously at most 0.4%, particularly advantageously at most 0.3% larger than the smallest diameter of the cylinder bore. This ensures that maximum piston play remains within a specified tolerance, so that the piston is guided safely and with little friction within the cylinder bore.
  • the lower bell-shaped expansion portion may preferably assume various shapes as long as the lower bell-shaped expansion portion is rotationally symmetrical and a diameter of the cylinder bore gradually increases toward the lower end. It is thus provided in particular that the lower bell-shaped widening area does not have a point at which the diameter of the cylinder bore is identical to another point of the lower bell-shaped widening area. In this way, on the one hand, the friction loss of the piston can be minimized, while at the same time manufacturing the engine block, in particular the cylinder bore, is greatly simplified.
  • an additional auxiliary structure can be applied particularly advantageously.
  • the additional auxiliary structure is preferably introduced between the auxiliary structure and the engine block base body. In particular, this allows a cylinder head gasket to be simulated.
  • the auxiliary auxiliary structure can particularly preferably be a cylinder head gasket.
  • FIG. 1 shows schematically an engine block 1 which is manufactured according to a method according to a first embodiment of the invention.
  • a basic engine block body 8 is provided, which has head fastening means 17 in the form of threaded holes. Mounting screws 12 can be screwed into these threaded holes in order to be able to attach a cylinder head (not shown) to the engine block base body 8 .
  • the engine block 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 onto which the cylinder head can be placed.
  • the lower end 3 corresponds to that end on which a crankcase can be placed.
  • a piston can be arranged within the cylinder bore 4 and can be moved up and down within the cylinder bore 4 in order to operate the internal combustion engine.
  • Such a basic engine block body 8 can be provided in particular by a casting process, in particular a metal casting process.
  • An auxiliary structure 15 is applied to the engine block body 1 .
  • the auxiliary structure 15 is preferably a honing frame.
  • the auxiliary structure 15 is applied by fastening the auxiliary structure 15 to the head fastening means 17.
  • the auxiliary structure 15 is fastened to the engine block base body 8 by means of mounting screws 12 .
  • the auxiliary structure 15 has a through opening 16 which releases the upper end 2 of the cylinder bore 4 .
  • a diameter of the through opening 16 is larger than the diameter of the cylinder bore 4 at the upper end 2. This ensures that the cylinder bore 4 can be machined through the auxiliary structure 15.
  • the cylinder bore 4 is preferably machined.
  • the machining particularly preferably includes a honing of the cylinder bore 4.
  • the machining can be used to produce rotational symmetry about a central axis 100 of the cylinder bore 4.
  • a cylindrical head area 5 and an enlargement area 7 are also introduced into the area enclosed by the cylinder bore 4 Volume.
  • the cylindrical head area 5 rests against the upper end 2 .
  • the enlargement area 7 which is designed as a lower bell-shaped expansion area 11 , adjoins the cylindrical head area 5 .
  • the lower bell-shaped expansion area 11 in turn rests against the lower end 3 .
  • an applied cylinder head is simulated.
  • fourth-order distortion of the cylinder bore 4 is compensated.
  • this allows piston rings to be used which have a reduced prestressing force.
  • friction losses of the piston rings can be reduced.
  • the application of the enlargement area 7 also compensates for a temperature distortion of the cylinder bore 4 during the operation of an internal combustion engine equipped with the cylinder block 1 . In this way, shaft friction of the cylinders used within the cylinder bore 15 can be reduced. In this way, all relevant distortions that can occur within the engine block 1 are reliably taken into account. At the same time, simple and inexpensive machining of the cylinder bore 4 is made possible.
  • the auxiliary structure 15 is removed. An engine block 1 is thus manufactured from the engine block base body 8 .
  • the auxiliary structure 15 is preferably reusable and can be used for honing another engine block base body.
  • figure 2 shows the engine block 1, which was manufactured with the method described according to the first embodiment.
  • the production took place in particular with the aid of the auxiliary structure 15 described above with the advantages mentioned for the compensation of fourth-order distortions.
  • the cylinder bore 4 has a Diameter larger than the smallest diameter.
  • the diameter increases at least in sections in the direction of the lower end 3 .
  • the diameter in this area does not decrease.
  • the diameter of the cylinder bore 4 at the lower end 3 is intended to be 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. This is achieved that the frictional power that a piston performs during movement within the cylinder bore 4 is minimized.
  • the cylinder bore 4 can be manufactured very simply and inexpensively.
  • the cylindrical head area 5 abuts the lower bell-shaped expansion area 11 in a boundary area. At this boundary area, the lower bell-shaped expansion area 11 and the cylindrical head area 5 have the same diameter, so that there are no cracks in the wall of the cylinder bore 4.
  • the lower bell-shaped widening area 11 widens the cylinder bore 4 in a simple manner that is inexpensive to produce.
  • the bell shape of the lower bell-shaped expansion area 11 can be adapted to different needs of the engine design. It is only provided that the lower bell-shaped expansion area 11 is rotationally symmetrical. Furthermore, it is provided that the lower bell-shaped expansion area 11 is shaped in such a way that the diameter of the cylinder bore 4 increases steadily in the direction of the lower end 3 . Thus, no location within the lower flared bell-shaped portion 11 can be found that has the same diameter as at any other location of the lower flared bell-shaped portion 11 .
  • the lower bell-shaped expansion area 11 in turn ensures that losses due to friction of a piston within the cylinder bore 4 are minimized, while at the same time the production of the cylinder bore 4 is made possible very easily and inexpensively.
  • FIG. 1 shows schematically an engine block 1 which has been manufactured according to a method according to a second embodiment of the invention.
  • the basic engine block body 8 is provided, which has head center attachments 17 in the form of threaded holes. Mounting screws 12 can be screwed into these threaded holes in order to be able to attach a cylinder head (not shown) to the engine block base body 1 .
  • the engine block 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 onto which the cylinder head can be placed.
  • the lower end 3 corresponds to that end on which a crankcase can be placed.
  • a piston can be arranged within the cylinder bore 4 and can be moved up and down within the cylinder bore 4 in order to operate the internal combustion engine.
  • the cylinder bore 4 has a Diameter larger than the smallest diameter.
  • the diameter increases at least in sections in the direction of the lower end 3 .
  • the diameter in this area does not decrease.
  • the diameter of the cylinder bore 4 at the lower end 3 is intended to be 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. This is achieved that the frictional power that a piston performs during movement within the cylinder bore 4 is minimized.
  • the cylinder bore 4 can be manufactured very simply and inexpensively.
  • a frustoconical head area 6 and an enlargement area 7 are introduced into the volume enclosed by the cylinder bore 4 of the engine block 1 . This is done in particular by machining the cylinder bore, preferably by honing.
  • the frustoconical head area 6 rests against the upper end 2 .
  • the enlargement area 7 which is formed by a lower bell-shaped widening area 11 in the exemplary embodiment shown, adjoins the cylindrical head area 6 .
  • the lower bell-shaped expansion area 11 in turn rests against the lower end 3 .
  • the frustoconical head area 6 abuts the lower bell-shaped expansion area 11 in a border area. At this border area, the lower bell-shaped expansion area 11 and the frustoconical head area 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 area 6, an expansion of the cylinder bore 4 is already possible very close to the upper end 2, as a result of which the expansion is present with a slight incline.
  • the lower bell-shaped widening area 11 widens the cylinder bore 4 in a simple manner that is inexpensive to produce.
  • the bell shape of the lower bell-shaped expansion area 11 can be adapted to different needs of the engine design. It is only provided that the lower bell-shaped expansion area 11 is rotationally symmetrical. Furthermore, it is provided that the lower bell-shaped expansion area 11 is shaped in such a way that the diameter of the cylinder bore 4 increases steadily in the direction of the lower end 3 . Thus, no location within the lower flared bell-shaped portion 11 can be found that has the same diameter as at any other location of the lower flared bell-shaped portion 11 .
  • the lower bell-shaped expansion area 11 in turn ensures that losses due to friction of a piston within the cylinder bore 4 are minimized, while at the same time the production of the cylinder bore 4 is made possible very easily and inexpensively.
  • the lower bell-shaped flare portion 11 in the first embodiment and in the second embodiment is alternatively a lower frusto-conical flare portion.
  • the lower frustoconical flare portion and the frustoconical head portion point the same diameter, so that there are no cracks in the wall of the cylinder bore 4.
  • the lower frustoconical widening area widens the cylinder bore 4 in a way that is simple and inexpensive to produce.
  • the conical shape of the lower truncated cone-shaped expansion area 12 can be adapted to different needs of the engine design. Due to the conical shape, no point within the lower frustoconical expansion area 12 can be found which has the same diameter as at another point of the lower frustoconical expansion area 12 .
  • the result of the lower frustoconical widening area 12 is that losses due to friction of a piston within the cylinder bore 4 are minimized, while at the same time the production of the cylinder bore 4 is made possible very simply and inexpensively.
  • FIG. 1 shows schematically an engine block 1 which has been manufactured according to a method according to a third embodiment of the invention.
  • the basic engine block body 8 is provided, which has head center attachments 17 in the form of threaded holes. Mounting screws 12 can be screwed into these threaded holes in order to be able to attach a cylinder head (not shown) to the engine block base body 1 .
  • the engine block 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 onto which the cylinder head can be placed.
  • the lower end 3 corresponds to that end on which a crankcase can be placed.
  • a piston can be arranged within the cylinder bore 4 and can be moved up and down within the cylinder bore 4 in order to operate the internal combustion engine.
  • the cylinder bore 4 has a Diameter larger than the smallest diameter.
  • the diameter increases at least in sections in the direction of the lower end 3 .
  • the diameter in this area does not decrease.
  • the diameter of the cylinder bore 4 at the lower end 3 is intended to be 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. This is achieved that the frictional power that a piston performs during movement within the cylinder bore 4 is minimized.
  • the cylinder bore 4 can be manufactured very simply and inexpensively.
  • a cylindrical head area 5 and an enlarged area 7 are introduced into a volume enclosed by the cylinder bore 4 of the engine block 1 . This is done in particular by machining the cylinder bore 4, preferably by honing.
  • the cylindrical head area 5 rests against the upper end 2 .
  • a first section 9 in the shape of a truncated cone in turn rests against the cylindrical head area 5 .
  • a second frustoconical section 10 bears against the first frustoconical region 9 , the second frustoconical section 10 bearing against the lower end 3 of the cylinder bore 4 .
  • the enlargement area 7 is formed by the first frustoconical area 9 and the second frustoconical area 10 .
  • the cylindrical head area 5 abuts the first frustoconical area 9 in a border area. At this border area, the first frustoconical section 9 and the cylindrical head area 5 have the same diameter, so that there are no cracks in the wall of the cylinder bore 4.
  • the first frustoconical section 9 is immediately adjacent to the second frustoconical section 10. It is provided that at a border area where the first frustoconical section 9 meets the second frustoconical section 10, the first frustoconical section 9 and the second frustoconical section 10 have the same diameter. A continuous wall of the cylinder bore 4 is thus provided without any cracks or steps being present.
  • the combination of the first frustoconical portion 9 and the second frustoconical portion 10 allows, on the one hand, an increase in piston clearance by increasing the diameter of the cylinder bore 4, while at the same time allowing the immediately adjacent placement of the first frustoconical Area 9 and the second frustoconical area 10 is very easy to manufacture.
  • the combination of the first frustoconical area 9 and the second frustoconical area 10 allows a low power loss of a piston due to friction within the cylinder bore 4 while at the same time minimizing the manufacturing costs of the engine block 1.
  • FIG. 1 shows schematically an engine block 1 which has been manufactured according to a method according to a fourth exemplary embodiment of the invention.
  • the basic engine block body 8 is provided, which has head center attachments 17 in the form of threaded holes. Mounting screws 12 can be screwed into these threaded holes in order to be able to attach a cylinder head (not shown) to the engine block base body 1 .
  • the engine block 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 onto which the cylinder head can be placed.
  • the lower end 3 corresponds to that end on which a crankcase can be placed.
  • a piston can be arranged within the cylinder bore 4 and can be moved up and down within the cylinder bore 4 in order to operate the internal combustion engine.
  • the cylinder bore 4 has a Diameter larger than the smallest diameter.
  • the diameter increases at least in sections in the direction of the lower end 3 .
  • the diameter in this area does not decrease.
  • the diameter of the cylinder bore 4 at the lower end 3 is intended to be 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. This is achieved that the frictional power, the one Piston performs during a movement within the cylinder bore 4 is minimized.
  • the cylinder bore 4 can be manufactured very simply and inexpensively.
  • a head region 6 in the shape of a truncated cone and an enlargement region 7 are introduced into a volume enclosed by the cylinder bore 4 of the engine block 1 . This is done in particular by machining the cylinder bore 4, preferably by honing.
  • the frustoconical head area 6 rests against the upper end 2 .
  • the frustoconical head area 6 is at the same time a first frustoconical section 9 .
  • the enlargement area 7 is formed by the first frustoconical area 9 and the second frustoconical area 10 .
  • the frustoconical head area 6 abuts the lower bell-shaped expansion area 11 in a border area. At this border area, the lower bell-shaped expansion area 11 and the frustoconical head area 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 area 6, an expansion of the cylinder bore 4 is already possible very close to the upper end 2, as a result of which the expansion is present with a slight incline.
  • the first frustoconical section 9 is immediately adjacent to the second frustoconical section 10. It is provided that at a border area where the first frustoconical section 9 meets the second frustoconical section 10, the first frustoconical section 9 and the second frustoconical section 10 have the same diameter. A continuous wall of the cylinder bore 4 is thus provided without any cracks or steps being present.
  • the combination of the first frustoconical region 9 and the second frustoconical region 10 enables on the one hand an increase in the piston clearance by increasing the diameter of the cylinder bore 4, while at the same time the immediately adjacent arrangement of the first frustoconical region 9 and the second frustoconical region 10 is very easy to manufacture.
  • the combination of the first frustoconical area 9 and the second frustoconical area 10 allows a low power loss of a piston due to friction within the cylinder bore 4 while at the same time minimizing the manufacturing costs of the engine block 1.
  • FIG. 1 shows schematically an engine block 1 which was produced according to a method according to a fifth embodiment of the invention.
  • the basic engine block body 8 is provided, which has head center attachments 17 in the form of threaded holes. Mounting screws 12 can be screwed into these threaded holes in order to be able to attach a cylinder head (not shown) to the engine block base body 1 .
  • the engine block 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 onto which the cylinder head can be placed.
  • the lower end 3 corresponds to that end on which a crankcase can be placed.
  • a piston can be arranged within the cylinder bore 4 and can be moved up and down within the cylinder bore 4 in order to operate the internal combustion engine.
  • the cylinder bore 4 has a Diameter larger than the smallest diameter.
  • the diameter increases at least in sections in the direction of the lower end 3 .
  • the diameter in this area does not decrease.
  • the diameter of the cylinder bore 4 at the lower end 3 is intended to be 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. This is achieved that the frictional power that a piston performs during movement within the cylinder bore 4 is minimized.
  • the cylinder bore 4 can be manufactured very simply and inexpensively.
  • a head region 6 in the shape of a truncated cone and an enlargement region 7 are introduced into a volume enclosed by the cylinder bore 4 of the engine block 1 . This is done in particular by machining the cylinder bore 4, preferably by honing.
  • the frustoconical head area 6 rests against the upper end 2 .
  • At the frustoconical head area 6 is in contact with a first frustoconical section 9 .
  • a second frustoconical section 10 bears against the first frustoconical region 9 , the second frustoconical section 10 bearing against the lower end 3 of the cylinder bore 4 .
  • the enlargement area 7 is formed by the first frustoconical area 9 and the second frustoconical area 10 .
  • the frustoconical head area 6 abuts the lower bell-shaped expansion area 11 in a border area. At this border area, the lower bell-shaped expansion area 11 and the frustoconical head area 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 area 6, an expansion of the cylinder bore 4 is already possible very close to the upper end 2, as a result of which the expansion is present with a slight incline.
  • the first frustoconical section 9 is immediately adjacent to the second frustoconical section 10. It is provided that at a border area where the first frustoconical section 9 meets the second frustoconical section 10, the first frustoconical section 9 and the second frustoconical section 10 have the same diameter. A continuous wall of the cylinder bore 4 is thus provided without any cracks or steps being present.
  • the combination of the first frustoconical region 9 and the second frustoconical region 10 enables on the one hand an increase in the piston clearance by increasing the diameter of the cylinder bore 4, while at the same time the immediately adjacent arrangement of the first frustoconical region 9 and the second frustoconical region 10 is very easy to manufacture.
  • the combination of the first frustoconical area 9 and the second frustoconical area 10 allows a low power loss of a piston due to friction within the cylinder bore 4 while at the same time minimizing the manufacturing costs of the engine block 1.

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Description

  • 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 2011 117 660 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. Eine alternative Brennkraftmaschine ist aus DE102013013943 oder DE102006062665 bekannt.
  • 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.
  • Gemäß eine erste Variante der Erfindung 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 kegelstumpfförmige Abschnitt und der zweite kegelstumpfförmige 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 kegelstumpfförmige Abschnitt und der zweite kegelstumpfförmige Abschnitt, insbesondere der zweite kegelstumpfförmige Abschnitt im Vergleich zu einer Zylinderform, sehr einfach fertigbar. Der erste kegelstumpfförmige Abschnitt weist eine größere Wandsteigung auf als der zweite kegelstumpfförmige 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 kegelstumpfförmige Abschnitt an dem unteren Ende an. Auf diese Weise ist sowohl der erste kegelstumpfförmige Abschnitt als auch der zweite kegelstumpfförmige Abschnitt sehr einfach fertigbar.
  • Der erste kegelstumpfförmige Abschnitt und der zweite kegelstumpfförmige 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 11 ausgebildet ist. Der untere glockenförmige Aufweitungsbereich 11 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 11. An diesem Grenzbereich weisen der untere glockenförmige Aufweitungsbereich 11 und der zylinderförmige Kopfbereich 5 denselben Durchmesser auf, sodass keine Sprünge in der Wand der Zylinderbohrung 4 vorhanden sind.
  • Durch den unteren glockenförmigen Aufweitungsbereich 11 ist eine Aufweitung der Zylinderbohrung 4 auf eine einfache und kostengünstig herzustellende Weise realisiert. Dabei kann die Glockenform des unteren glockenförmigen Aufweitungsbereichs 11 an verschiedene Bedürfnisse der Motorenauslegung angepasst werden. Es ist lediglich vorgesehen, dass der untere glockenförmige Aufweitungsbereich 11 rotationssymmetrisch ist. Weiterhin ist vorgesehen, dass der untere glockenförmige Aufweitungsbereich 11 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 11 finden, die denselben Durchmesser wie an einer anderen Stelle des unteren glockenförmigen Aufweitungsbereichs 11 aufweist. Durch den unteren glockenförmigen Aufweitungsbereich 11 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 11 gebildet ist. Der untere glockenförmige Aufweitungsbereich 11 liegt wiederum an dem unteren Ende 3 an.
  • Der kegelstumpfförmige Kopfbereich 6 stößt in einem Grenzbereich an den unteren glockenförmigen Aufweitungsbereich 11. An diesem Grenzbereich weisen der untere glockenförmige Aufweitungsbereich 11 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 11 ist eine Aufweitung der Zylinderbohrung 4 auf eine einfache und kostengünstig herzustellende Weise realisiert. Dabei kann die Glockenform des unteren glockenförmigen Aufweitungsbereichs 11 an verschiedene Bedürfnisse der Motorenauslegung angepasst werden. Es ist lediglich vorgesehen, dass der untere glockenförmige Aufweitungsbereich 11 rotationssymmetrisch ist. Weiterhin ist vorgesehen, dass der untere glockenförmige Aufweitungsbereich 11 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 11 finden, die denselben Durchmesser wie an einer anderen Stelle des unteren glockenförmigen Aufweitungsbereichs 11 aufweist. Durch den unteren glockenförmigen Aufweitungsbereich 11 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 11 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 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 zylinderförmige Kopfbereich 5 stößt in einem Grenzbereich an den ersten kegelstumpfförmigen Bereich 9. An diesem Grenzbereich weisen der erste kegelstumpfförmige Abschnitt 9 und der zylinderförmige Kopfbereich 5 denselben Durchmesser auf, sodass keine Sprünge in der Wand der Zylinderbohrung 4 vorhanden sind.
  • 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.
  • 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 kegelstumpfförmige Kopfbereich 6 liegt an dem oberen Ende 2 an. Der kegelstumpfförmige 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 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 11. An diesem Grenzbereich weisen der untere glockenförmige Aufweitungsbereich 11 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.
  • 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 11. An diesem Grenzbereich weisen der untere glockenförmige Aufweitungsbereich 11 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
    kegelstumpfförmiger Kopfbereich
    7
    Vergrößerungsbereich
    8
    Motorblockgrundkörper
    9
    erster kegelstumpfförmiger Abschnitt
    10
    zweiter kegelstumpfförmiger Abschnitt
    11
    unterer glockenförmiger Aufweitungsbereich
    12
    Montageschrauben
    13
    mittlerer Kegelbereich
    14
    unterer Zylinderbereich
    15
    Hilfsstruktur
    16
    Durchgangsbohrung
    17
    Kopfbefestigungsmittel
    100
    Mittelachse

Claims (13)

  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),
    - wobei der Vergrößerungsbereich 7 ein unterer glockenförmiger Aufweitungsbereich (11) ist oder zumindest einen ersten kegelstumpfförmigen Abschnitt (9) und zumindest einen zweiten kegelstumpfförmigen Abschnitt (10) aufweist,
    - wobei der untere glockenförmige Aufweitungsbereich (11) an dem unteren Ende (3) anliegt und ein Durchmesser der Zylinderbohrung (4) über den unteren glockenförmigen Aufweitungsbereich (11) in Richtung des unteren Endes (3) stetig nichtlinear zunimmt, und
    - wobei der erste kegelstumpfförmige Abschnitt (9) und der zweite kegelstumpfförmige Abschnitt (10) unmittelbar aneinander grenzen und der erste kegelstumpfförmige Abschnitt (9) eine höhere Wandsteigung aufweist als der zweite kegelstumpfförmige Abschnitt (10).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite kegelstumpfförmige Abschnitt (10) an dem unteren Ende (3) anliegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, 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.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende (2) einen kleinsten Durchmesser der Zylinderbohrung (4) aufweist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Ende (3) einen größten Durchmesser der Zylinderbohrung (4) aufweist.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfbereich (5, 6) unmittelbar an dem Vergrößerungsbereich (7) anliegt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfbereich (5, 6) der erste kegelstumpfförmige Abschnitt (9) ist.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfbereich (5, 6) kegelstumpfförmig oder zylinderförmig ausgebildet ist.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, 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.
  13. 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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