WO2004111418A1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2004111418A1
WO2004111418A1 PCT/AT2004/000197 AT2004000197W WO2004111418A1 WO 2004111418 A1 WO2004111418 A1 WO 2004111418A1 AT 2004000197 W AT2004000197 W AT 2004000197W WO 2004111418 A1 WO2004111418 A1 WO 2004111418A1
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WO
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cylinder
internal combustion
combustion engine
cylinder head
particular according
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PCT/AT2004/000197
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English (en)
French (fr)
Inventor
Johann Wagner
Gerhard Maier
Original Assignee
Avl List Gmbh
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/243—Cylinder heads and inlet or exhaust manifolds integrally cast together
    • 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 
    • F02F1/002—Integrally formed cylinders and cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/34—Lateral camshaft position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • 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 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F2001/244—Arrangement of valve stems in cylinder heads
    • F02F2001/247—Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated in parallel with the cylinder axis

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine with at least one cylinder for a reciprocating piston, with a cylinder head, in which inlet and outlet channels leading to the cylinder are formed, the cylinder and cylinder head preferably being formed in one piece and being formed by a cylinder head unit, the cylinder head unit is preferably insertable into a receiving opening of the crankcase in the direction of the cylinder axis.
  • US 4,708,105 A discloses an internal combustion engine with a monoblock forming a row of cylinders and a cylinder block, which is inserted into a crankcase.
  • the crankcase is formed in two parts and divided in a vertical longitudinal plane.
  • No. 3,897,770 A describes a water-cooled internal combustion engine with cylinders arranged in a V-shape in a crankcase, the cylinders being formed in one piece with a cylinder head.
  • the seal between the monoblock and the crankcase is made along the outer lateral surfaces of the cylinder by means of ring-shaped sealing elements.
  • GB 2,193,529 A discloses a monoblock internal combustion engine with a skeleton part which has cylinders, gas exchange channels and valve guides. The skeletal part is cast in a surrounding housing.
  • Known monoblock designs are predominantly designed for small and medium-sized internal combustion engines, such as vehicle engines. These known monoblock concepts cannot be directly transferred to large engines.
  • the object of the invention is to develop a modular engine concept which is suitable for large engines.
  • the aim is to use multifunctional components that are as cheap and easy to manufacture as possible.
  • this is achieved in that one cylinder head unit is provided for each cylinder, and that the walls of the crankcase are raised up to an area above the cylinder head unit and form at least one bearing for at least one overhead camshaft for intake and exhaust valves of the intake and exhaust ports.
  • the crankcase is designed as a multifunctional component, which on the one hand serves to accommodate the cylinder head unit and the valve train and on the other hand transfers the combustion forces into the drive train. Thanks to the integral design, the number of components can be kept small. By eliminating the cylinder head gasket, the manufacturing and manufacturing costs can be reduced.
  • camshaft acts directly on rocker arms for intake and exhaust valves, the bearing of the rocker arms being preferably cast on the cylinder head.
  • the receiving opening can be designed in steps. It is preferably provided that the receiving opening with the inserted cylinder head unit forms several lead-through areas for at least one medium, the lead-through areas being sealed by annular sealing means. It is particularly space-saving if the air inlet, exhaust gas outlet and / or fuel passage of the cylinder head are arranged in the same bushing area.
  • the crankcase can form a lateral coolant distribution or manifold, wherein it is preferably provided that the outlet channels are passed through them. Furthermore, an exhaust manifold can be attached to the side of the crankcase.
  • a common rail injection system is at least partially integrated into a space of the crankcase, the space preferably being at least one through to the outside has at least one cover closable access opening.
  • the cover also serves as a safety cover for the high pressure fuel system.
  • each cylinder there is a cylinder bushing which can preferably be inserted into the cylinder from the side of the crank chamber, the cylinder bushing preferably being held in the cylinder by a retaining ring.
  • the socket can have an integrated or separate coke wiper ring.
  • crankcase can be made in one piece.
  • the crankcase is constructed in several parts and consists at least of an upper and a lower housing part, the parting plane between the upper and lower housing part preferably being normal to the axis of the cylinder and in the region of the Cylinder is arranged.
  • the outer jacket of the cylinder head unit and / or the inside of the crankcase has a circumferential collar, in which an annular groove for receiving a sealant is preferably formed.
  • the sealing means is advantageously formed by an O-ring seal. It is provided that collars are arranged on both sides of a coolant chamber and / or a coolant transfer between the crankcase and the cylinder head unit. At least one collar is arranged in the area of the cylinder head of the cylinder head unit. Furthermore, at least one collar is positioned in the area of the cylinder of the cylinder head unit.
  • the cylinder head unit has a substantially cylindrical shape. This ensures that the cylinder head unit can be inserted into corresponding circular openings in the crankcase.
  • the cylinder head of the cylinder head unit has an arrangement of coolant bores in the area of the fire deck, which connects the coolant space around the cylinder with that of the cylinder head.
  • the crankcase In the area of the valve train chamber, the crankcase has a support shoulder for a support collar of the cylinder head of the cylinder head unit. This ensures precise positioning of the cylinder head unit in the crankcase.
  • the cylinder of the cylinder head unit can be designed as a so-called "slip-fit" bushing.
  • Show it 1 shows an internal combustion engine according to the invention in a longitudinal section in a first embodiment
  • FIG. 3 shows a cylinder of this internal combustion engine in section along the line III-III in FIG. 2,
  • FIG. 8 shows an internal combustion engine according to the invention in a second embodiment variant in a longitudinal section analogous to FIG. 2.
  • Each cylinder head unit 3 consists of a cylinder head 4 and a cylinder 5 made in one piece therewith with a bushing 34 designed as a so-called “slip-fit” liner for a reciprocating piston (not shown).
  • the cylinder head unit 3 is inserted into a stepped, cylindrical, shaft-like receiving opening 6 of the crankcase.
  • the outer casing 7a of the cylinder 5 and / or the outer casing 7b of the cylinder head 4 and / or the shaft-like opening 6 of the crankcase 2 in the region of the crankcase 32 have one or more collars 8a, 8b, 8c, 8d for sealing the cylinder head unit 3 from the crankcase 2 and to take up lateral forces of the piston.
  • Frets 8a, 8b, 8c with annular sealing means 11 are arranged on both sides of lead-through areas 37a, 37b, 37c, 37d for supplying, removing or carrying through at least one gaseous or liquid medium.
  • Air inlet 38, exhaust gas outlet 39 and fuel passage 40 are located in the same bushing area 37b.
  • the exhaust gas outlet 39 is surrounded by a groove which is flow-connected to the inlet channel 18 in order to shield the closest sealant 11 from the hot exhaust gas.
  • Annular sealing means 11 are provided in particular on both sides of annealing cooling spaces 9b and in the area of coolant transfers 10.
  • the sealing means 11 formed by O-rings are arranged in ring grooves 12 of the collars 8a, 8b, 8c.
  • An annular gap 33 (air gap) is provided between the collars 8c and 8d.
  • the cylinder liner 34 which has an integrated or separate coke wiper ring 45, is advantageously inserted into the cylinder 5 from the side of the crank chamber 32 and is held at the lower end of the cylinder head unit 3 by a retaining ring 35 or a similar device.
  • the annular coolant chamber 9b around the cylinder 5 is connected to the cooling chamber 9a of the cylinder head 4 by cooling channels 13 in the fire deck 14.
  • the cooling chambers 9a of the cylinder head 4 have finger-like cooling fingers 9a in the direction of the fire deck 14, into which the cooling channels 13 open. Sufficient cooling of the fire deck 14 is thereby achieved.
  • the walls 2 'of the crankcase 2 extend over the area of the cylinder head 4 and form a valve drive chamber 15 in which the valve train 16 with rocker arms 16a for actuating the intake and exhaust valves 17, 18 in the cylinder 5 opening inlet and outlet channels 19, 20 is arranged.
  • the bearing 46 of the rocker arm 16a is attached to the cylinder head 4 and preferably cast with it.
  • An overhead camshaft 21 is also arranged in the valve drive chamber 15 and is driven by a crankshaft 24 via a chain drive 22 and a toothed wheel 23.
  • the walls 2 ′ of the crankcase 2 extending into the valve drive chamber 15 form the bearing 36 for the overhead camshaft 21.
  • the camshaft 21 acts directly on the rocker arms 16a for the intake and exhaust valves 19, 20.
  • the gear 23 also drives a common rail pump 24 for feeding a fuel accumulator 25.
  • the common rail injection system 41 can be partially or completely integrated in the crankcase 2.
  • the space 42 of the crankcase 2 receiving the common rail injection system 41 is closed with covers 26, which function as a safety cover for the high pressure fuel system.
  • crankcase 2 is made in several parts and has an upper part 2a and a lower part 2b.
  • the parting plane 27 between the upper part 2a and lower part 2b is arranged approximately normal to the cylinder axis 5 1 in the region of a collar of the cylinder 8c. 5
  • Reference number 28 denotes a coolant integrated in the crankcase 2. referred to.
  • the outlet channels 20 are led through the coolant manifold 28.
  • An exhaust manifold, not shown, is attached to the crankcase 2.
  • An air gap 29 is formed between the collar 8c and the collar 8d between the cylinder 5 and the crankcase 2.
  • At least one groove 43 is arranged between the exhaust gas outlet 39 from the cylinder head 4 and the sealant 11 and is connected in terms of flow to the inlet channel 19 via a connecting groove 44.
  • the groove 43 serves as a shield for the sealant 11 against the hot exhaust gases.
  • 6 shows an embodiment with two annular grooves formed coaxially to the cylinder axis 5 in the cylinder head 4 on both sides of the exhaust gas outlet 39.
  • further grooves 43 ' can be provided in the axial direction on both sides of the exhaust gas outlet 39, as indicated by broken lines. As a result, the exhaust gas outlet is encircled by grooves 43, 43 '.
  • the groove 43 is arranged concentrically around the exhaust gas outlet 39.
  • crankcase 2 shows in one piece. This variant has the advantage that sealing surfaces and components can be saved further.
  • the described engine concept can significantly reduce the number of individual parts and sealing surfaces in a large engine, as well as the manufacturing and maintenance costs.
  • the crankcase 2 has a support shoulder 30 in the region of the valve drive chamber 15, on which the cylinder head unit 3 rests with a support collar 31.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinder (5) für einen hin- und hergehenden Kolben, mit einem Zylinderkopf (4), in welchen zum Zylinder führende Ein- und Auslasskanäle (38, 39) eingeformt sind, wobei Zylinder (5) und Zylinderkopf (4) vorzugsweise einstückig ausgebildet und durch eine Zylinderkopfeinheit gebildet sind, wobei die Zylinderkopfeinheit in eine Aufnahmeöffnung des Kurbelgehäuses (2) einsteckbar ist.

Description

Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinder für einen hin- und hergehenden Kolben, mit einem Zylinderkopf, in welchen zum Zylinder führende Ein- und Auslasskanäle eingeformt sind, wobei Zylinder und Zylinderkopf vorzugsweise einstückig ausgebildet und durch eine Zylinderkopfeinheit gebildet sind, wobei die Zylinderkopfeinheit vorzugsweise in Richtung der Zylinderachse in eine Aufnahmeöffnung des Kurbelgehäuses einsteckbar ist.
Es ist bekannt, bei einer Brennkraftmaschine Zylinderkopf und Zylinderblock in sogenannter Monoblock-Bauweise auszuführen, um Teile und Dichtungsflächen einzusparen. Insbesondere kann dabei auf Zylinderkopfdichtungen verzichtet werden. Die US 4,365,594 A beschreibt eine wassergekühlte Mehrzylinderbrenn- kraftmaschine, bei der Zylinderblock, Zylinderkopf und Kühlwassermantel durch einen einzigen Gussteil gebildet sind. Auch die US 4,092,956 offenbart eine ähnliche wassergekühlte Brennkraftmaschine, bei der ein Gussteil Zylinderblock, Zylinderkopf sowie ein Gehäuse für eine obenliegende Nockenwelle ausbildet. Des weiteren zeigt die US 3,983 852 A eine Brennkraftmaschine, bei der Zylinderkopf, Zylinderblock und Kurbelgehäuse einteilig geformt sind.
Aus der US 4,805,563 A ist eine Brennkraftmaschine bekannt, bei welcher Zylinderkopf und Zylinderblock einteilig ausgeführt sind. An diese Einheit schließt unterhalb der Kolbenlauffläche des Zylinders ein Kurbelgehäuse an. Zur Aufnahme des Ventiltriebes ist ein eigenes, an den Zylinderkopf anschließendes Gehäuse erforderlich.
Die US 4,708,105 A offenbart eine Brennkraftmaschine mit einem eine Reihe von Zylindern und einen Zylinderblock ausbildenden Monoblock, welcher in ein Kurbelgehäuse eingesetzt ist. Das Kurbelgehäuse ist dabei zweiteilig ausgebildet und in einer vertikalen Längsebene geteilt.
Die US 3,897,770 A beschreibt eine wassergekühlte Brennkraftmaschine mit V- förmig in einem Kurbelgehäuse angeordneten Zylindern, wobei die Zylinder einstückig mit einem Zylinderkopf ausgebildet sind. Die Abdichtung zwischen dem Monoblock und dem Kurbelgehäuse erfolgt entlang der äußeren Mantelflächen des Zylinders über ringförmige Dichtelemente.
Die GB 2,193,529 A offenbart eine Monoblock-Brennkraftmaschine mit einem Skelettteil, welcher Zylinder, Gaswechselkanäle und Ventilführungen aufweist. Der Skelettteil ist in ein umgebendes Gehäuse eingegossen. Bekannte Monoblockbauweisen sind überwiegend für kleine und mittlere Brennkraftmaschinen, wie Fahrzeugmotoren, konzipiert. Auf Großmotoren lassen sich diese bekannten Monoblockkonzepte nicht direkt übertragen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein modulares Motorkonzept zu entwickeln, welches für Großmotoren geeignet ist. Dabei sollen möglichst billige und leicht zu fertigende, multifunktionelle Bauteile verwendet werden.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass pro Zylinder eine Zylinderkopfeinheit vorgesehen ist, und dass die Wände des Kurbelgehäuses bis in einen Bereich über der Zylinderkopfeinheit hochgezogen sind und zumindest eine Lagerung für mindestens eine obenliegende Nockenwelle für Ein- und Auslassventile der Ein- und Auslasskanäle ausbilden. Das Kurbelgehäuse ist dabei als multifunktioneller Bauteil ausgebildet, welcher einerseits zur Aufnahme der Zylinderkopfeinheit und des Ventiltriebes dient und andererseits die Verbrennungskräfte in den Antriebsstrang weiterleitet. Durch die integrale Bauweise kann die Anzahl der Bauteile klein gehalten werden. Durch das Entfallen der Zylinderkopfdichtung können die Herstellungs- und Fertigungskosten reduziert werden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Nockenwelle direkt auf Kipphebel für Ein- und Auslassventile einwirkt, wobei die Lagerung der Kipphebel auf dem Zylinderkopf vorzugsweise mitgegossen angebracht ist.
Die Aufnahmeöffnung kann gestuft ausgeführt sein. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Aufnahmeöffnung mit der eingeschobenen Zylinderkopfeinheit mehrere Durchführungsbereiche für zumindest ein Medium ausbildet, wobei die Durchführungsbereiche durch ringförmige Dichtungsmittel abgedichtet sind. Dabei ist es besonders platzsparend, wenn Lufteintritt, Abgasaustritt und/oder Kraftstoffdurchtritt des Zylinderkopfes im selben Durchführungsbereich angeordnet sind. Vorteilhafterweise kann dabei vorgesehen sein, dass zumindest zwischen Abgasaustritt und Dichtungsmittel zumindest eine Nut angeordnet ist, welche mit dem Einlasskanal strömungsverbunden ist, wobei vorzugsweise der Abgasaustritt aus dem Zylinderkopf von der Nut umgeben ist. Die Nut bewirkt eine Abschirmung der nächstliegenden Abdichtung vom heißen Abgas.
Das Kurbelgehäuse kann eine seitliche Kühlmittelverteil- bzw. Sammelleitung ausbilden, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Auslasskanäle durch diese hindurchgeführt sind. Des weiteren kann ein Abgassammler seitlich am Kurbelgehäuse befestigt sein.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Com- mon-Rail-Einspritzsystem zumindest teilweise in einen Raum des Kurbelgehäuses integriert ist, wobei vorzugsweise der Raum nach außen zumindest eine durch zumindest einen Deckel verschließbare Zugangsöffnung aufweist. Der Deckel dient auch als Sicherheitsabdeckung für das Hochdruck-Kraftstoffsystem.
In weiterer Ausführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass pro Zylinder eine vorzugsweise von der Seite des Kurbelraumes in den Zylinder einschiebbare Zylinderbuchse vorgesehen ist, wobei vorzugsweise die Zylinderbuchse im Zylinder durch einen Sicherungsring gehalten ist. Die Buchse kann einen integrierten oder getrennten Koksabstreifring aufweisen.
Das Kurbelgehäuse kann einteilig ausgeführt sein. Alternativ dazu ist in einer für Großmotoren leichter zu fertigenden Ausführungsvariante vorgesehen, dass das Kurbelgehäuse mehrteilig ausgebildet ist und zumindest aus einem oberen und einem unteren Gehäuseteil besteht, wobei vorzugsweise die Trennebene zwischen dem oberen und unteren Gehäuseteil normal auf die Achse der Zylinder und im Bereich der Zylinder angeordnet ist.
Zum Zwecke der Abdichtung weist der Außenmantel der Zylinderkopfeinheit und/oder die Innenseite des Kurbelgehäuses einen umlaufenden Bund auf, in welchen vorzugsweise eine ringförmige Nut zur Aufnahme eines Dichtungsmittels eingeformt ist. Das Dichtungsmittel wird vorteilhafter Weise durch eine O-Ring- Dichtung gebildet. Dabei ist vorgesehen, dass Bunde jeweils beidseits eines Kühlmittelraumes und/oder eines Kühlmittelübertrittes zwischen Kurbelgehäuse und Zylinderkopfeinheit angeordnet sind. Zumindest ein Bund ist im Bereich des Zylinderkopfes der Zylinderkopfeinheit angeordnet. Weiters ist zumindest ein Bund im Bereich des Zylinders der Zylinderkopfeinheit positioniert.
Die Zylinderkopfeinheit weist im Wesentlichen eine zylindrische Form auf. Dadurch ist gewährleistet, dass die Zylinderkopfeinheit in entsprechende kreisrunde Öffnungen des Kurbelgehäuses eingeschoben werden kann.
Der Zylinderkopf der Zylinderkopfeinheit weist im Bereich des Feuerdeckes eine Anordnung von Kühlmittelbohrungen auf, welche den Kühlmittelraum um den Zylinder mit jenem des Zylinderkopfes verbindet.
Im Bereich des Ventiltriebraumes weist das Kurbelgehäuse eine Auflageschulter für einen Auflagebund des Zylinderkopfes der Zylinderkopfeinheit auf. Dadurch wird eine genaue Positionierung der Zylinderkopfeinheit im Kurbelgehäuse gewährleistet.
Der Zylinder der Zylinderkopfeinheit kann als sogenannte "Slip-Fit"-Buchse ausgeführt sein.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einem Längsschnitt in einer ersten Ausführungsvariante,
Fig. 2 diese Brennkraftmaschine im Detail,
Fig. 3 einen Zylinder dieser Brennkraftmaschine im Schnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 2,
Fig. 4 einen Zylinder dieser Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 2,
Fig. 5 diese Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäß der Linie V-V in Fig. 2,
Fig. 6 und Fig. 7 die Zylinderkopfeinheit jeweils in einer Seitenansicht in zwei verschiedenen Ausführungen und
Fig. 8 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einer zweiten Ausführungsvariante in einem Längsschnitt analog zur Fig. 2.
Funktionsgleiche Bauteile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine Großmotoren-Brennkraftmaschinel mit einem Kurbelgehäuse 2, in welchem Zylinderkopfeinheiten 3 angeordnet sind. Jede Zylinderkopfeinheit 3 besteht aus einem Zylinderkopf 4 und einem mit diesem einstückig ausgeführten Zylinder 5 mit einer als sogenannter "Slip-Fit"-Liner ausgebildeten Laufbuchse 34 für einen nicht weiter dargestellten hin- und hergehenden Kolben.
Die Zylinderkopfeinheit 3 ist in eine gestufte, zylindrische, schachtartige Aufnahmeöffnung 6 des Kurbelgehäuses eingeschoben. Der Außenmantel 7a des Zylinders 5 und/oder oder Außenmantel 7b des Zylinderkopfes 4 und/oder die schachtartige Öffnung 6 des Kurbelgehäuses 2 im Bereich des Kurbelraumes 32 weisen einen oder mehrere Bünde 8a, 8b, 8c, 8d zur Abdichtung der Zylinderkopfeinheit 3 gegenüber dem Kurbelgehäuse 2 und zur Aufnahme von Seiten- führungskräften des Kolbens auf. Bünde 8a, 8b, 8c mit ringförmigen Dichtmitteln 11 sind beidseits von Durchführungsbereichen 37a, 37b, 37c, 37d zur Zu-, Ab- oder Durchführung mindestens eines gasförmigen oder flüssigen Mediums angeordnet. Lufteintritt 38, Abgasaustritt 39 und Kraftstoffdurchtritt 40 befinden sich im selben Durchführungsbereich 37b. Der Abgasaustritt 39 wird dabei von einer Nut umfangen, die mit dem Einlasskanal 18 strömungsverbunden ist, um eine Abschirmung des nächstliegenden Dichtmittels 11 vom heißen Abgas zu bewirken. Ringförmige Dichtmittel 11 sind insbesondere beidseits von ringförmigen Kühlräumen 9b und im Bereich von Kühlmittelübertritten 10 vorgesehen. Die durch O-Ringe gebildeten Dichtmittel 11 sind dabei in Ringnuten 12 der Bünde 8a, 8b, 8c angeordnet. Zwischen den Bünden 8c und 8d ist ein Ringspalt 33 (Luftspalt) vorgesehen.
Die Zylinderbuchse 34, welche einen integrierten oder getrennten Koksabstreifring 45 aufweist, wird vorteilhafterweise von der Seite des Kurbelraumes 32 in den Zylinder 5 eingeschoben und von einem Sicherungsring 35 oder einer ähnlichen Vorrichtung am unteren Ende der Zylinderkopfeinheit 3 gehalten.
Wie in Fig. 2 und Fig. 4 ersichtlich ist, ist der ringförmige Kühlmittelraum 9b um den Zylinder 5 durch Kühlkanäle 13 im Feuerdeck 14 mit dem Kühlraum 9a des Zylinderkopfes 4 verbunden. Die Kühlräume 9a des Zylinderkopfes 4 weisen fingerartige Kühlfinger 9a in Richtung des Feuerdeckes 14 auf, in welche die Kühlkanäle 13 einmünden. Dadurch wird eine ausreichende Kühlung des Feuerdeckes 14 erreicht.
Bei der beschriebenen Brennkraftmaschine 1 erstrecken sich die Wände 2' des Kurbelgehäuses 2 bis über den Bereich des Zylinderkopfes 4 und bilden einen Ventiltriebraum 15 aus, in welchem der Ventiltrieb 16 mit Kipphebeln 16a zur Betätigung der Einlass- und Auslassventile 17, 18 der in den Zylinder 5 mündenden Einlass- und Auslasskanäle 19, 20 angeordnet ist. Die Lagerung 46 der Kipphebel 16a ist am Zylinderkopf 4 angebracht und vorzugsweise mit diesem mitgegossen. Im Ventiltriebraum 15 ist auch eine obenliegende Nockenwelle 21 angeordnet, welche über einen Kettentrieb 22 und ein Zahnrad 23 durch eine Kurbelwelle 24 angetrieben ist. Die bis in den Ventiltriebraum 15 reichenden Wände 2' des Kurbelgehäuses 2 bilden die Lagerung 36 für die obenliegende Nockenwelle 21 aus. Die Nockenwelle 21 wirkt direkt auf die Kipphebeln 16a für die Einlassund Auslassventile 19, 20 ein. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, treibt das Zahnrad 23 auch eine Common-Rail-Pumpe 24 zur Speisung eines Kraftstoff-Akkumulators 25 an. Das Common-Rail-Einspritzsystem 41 kann teilweise oder vollständig im Kurbelgehäuse 2 integriert sein. Der das Common-Rail-Einspritzsystem 41 aufnehmende Raum 42 des Kurbelgehäuses 2 ist mit Deckeln 26 verschlossen, welche als Sicherheitsabdeckung für das Hockdruck-Kraftstoffsystem fungieren.
In der in den Fig. 1 bis Fig. 5 dargestellten Ausführungsvariante ist das Kurbelgehäuse 2 mehrteilig ausgeführt und weist einen Oberteil 2a und einen Unterteil 2b auf. Die Teilungsebene 27 zwischen Oberteil 2a und Unterteil 2b ist etwa normal zur Zylinderachse 51 im Bereich eines Bundes 8c des Zylinders 5 angeordnet. Die mehrteilige Ausführung des Kurbelgehäuses 2 bietet fertigungstechnische Vorteile. Mit Bezugszeichen 28 ist eine in das Kurbelgehäuse 2 integrierte Kühlmit- telsammelleitung bezeichnet. Die Auslasskanäle 20 sind durch die Kühlmittelsammelleitung 28 hindurchgeführt. Ein nicht weiter dargestellter Abgassammler ist auf dem Kurbelgehäuse 2 befestigt.
Zwischen dem Bund 8c und dem Bund 8d ist zwischen dem Zylinder 5 und dem Kurbelgehäuse 2 ein Luftspalt 29 ausgebildet.
Wie aus den Fig. 6 und Fig. 7 zu entnehmen ist, ist zwischen dem Abgasaustritt 39 aus dem Zylinderkopf 4 und dem Dichtmittel 11 zumindest eine Nut 43 angeordnet, welche mit dem Einlasskanal 19 über eine Verbindungsnut 44 strö- mungsverbunden ist. Die Nut 43 dient als Abschirmung für das Dichtmittel 11 gegen die heißen Abgase. Fig. 6 zeigt dabei eine Ausführung mit zwei koaxial zur Zylinderachse 5 in den Zylinderkopf 4 eingeformte Ringnuten beidseits des Abgasaustrittes 39. Zusätzlich können weitere Nuten 43' in axialer Richtung beidseits des Abgasaustrittes 39 vorgesehen sein, wie durch strichlierte Linien angedeutet ist. Dadurch wird der Abgasaustritt rundum von Nuten 43, 43' um- fasst.
Bei der in Fig. 7 dargestellte Variante ist die Nut 43 konzentrisch um den Abgasaustritt 39 angeordnet.
Fig. 8 zeigt eine Ausführungsvariante der Erfindung, bei der das Kurbelgehäuse 2 einteilig ausgeführt ist. Diese Variante hat des Vorteil, dass Dichtflächen und Bauteile weiter eingespart werden können.
Durch das beschriebene Motorkonzept kann bei einem Großmotor die Anzahl der Einzelteile und der Dichtflächen, aber auch der Herstellungs- und Wartungsaufwand wesentlich reduziert werden.
Um eine genaue Positionierung der Zylinderkopfeinheit 3 im Kurbelgehäuse 2 zu erreichen, weist das Kurbelgehäuse 2 im Bereich des Ventiltriebraumes 15 eine Auflageschulter 30 auf, auf der die Zylinderkopfeinheit 3 mit einem Auflagebund 31 aufliegt.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selb- ständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige Erfindungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Erfindung ist auch nicht auf das (die) Ausführungsbeispiel(e) der Beschreibung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die z.B. durch Kombinatiion oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten erfinderisch sind und durch kombinierte Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinder für einen hin- und hergehenden Kolben, mit einem Zylinderkopf, in welchen zum Zylinder führende Ein- und Auslasskanäle eingeformt sind, wobei Zylinder und Zylinderkopf vorzugsweise einstückig ausgebildet und durch eine Zylinderkopfeinheit gebildet sind, wobei die Zylinderkopfeinheit vorzugsweise in Richtung der Zylinderachse in eine Aufnahmeöffnung des Kurbelgehäuses einsteckbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass pro Zylinder eine Zylinderkopfeinheit vorgesehen ist, und dass die Wände des Kurbelgehäuses bis in einen Bereich über der Zylinderkopfeinheit hochgezogen sind und zumindest eine Lagerung für mindestens eine obenliegende Nockenwelle für Ein- und Auslassventile der Ein- und Auslasskanäle ausbilden.
2. Brennkraftmaschine insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle direkt auf Kipphebel oder Schlepphebel für Ein- und Auslassventile einwirkt, wobei die Lagerung der Kipphebel auf dem Zylinderkopf vorzugsweise mitgegossen angebracht ist.
3. Brennkraftmaschine insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnung gestuft ausgeführt ist.
4. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnung mit der eingeschobenen Zylinderkopfeinheit mehrere Durchführungsbereiche für zumindest ein Medium ausbildet, wobei die Durchführungsbereiche durch ringförmige Dichtungsmittel abgedichtet sind.
5. Brennkraftmaschine insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Lufteintritt, Abgasaustritt und/oder Kraftstoffdurchtritt des Zylinderkopfes im selben Durchführungsbereich angeordnet sind.
6. Brennkraftmaschine insbesondere nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwischen Abgasaustritt und Dichtungsmittel zumindest eine Nut angeordnet ist, welche mit dem Einlasskanal strömungs- verbunden ist, wobei vorzugsweise der Abgasaustritt aus dem Zylinderkopf von der Nut umgeben ist.
7. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurbelgehäuse eine seitliche Kühlmittelsammelleitung ausbildet.
8. Brennkraftmaschine insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslasskanäle durch die Kühlmittelsammelleitung hindurchgeführt sind.
9. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abgassammler seitlich am Kurbelgehäuse befestigt ist.
10. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Common-Rail-Einspritzsystem zumindest teilweise in einen Raum des Kurbelgehäuses integriert ist, wobei vorzugsweise der Raum nach außen zumindest eine durch zumindest einen Deckel verschließbare Zugangsöffnung aufweist.
11. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass pro Zylinder eine vorzugsweise von der Seite des Kurbelraumes in den Zylinder einschiebbare Zylinderbuchse, vorzugsweise mit integriertem oder separatem Koksabstreifring vorgesehen ist, wobei vorzugsweise die Zylinderbuchse im Zylinder durch einen Sicherungsring gehalten ist.
12. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurbelgehäuse einteilig ausgebildet ist.
13. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurbelgehäuse mehrteilig ausgebildet ist und zumindest aus einem oberen und einem unteren Gehäuseteil besteht, wobei vorzugsweise die Trennebene zwischen dem oberen und unteren Gehäuseteil normal auf die Achse der Zylinder und im Bereich der Zylinder angeordnet ist.
14. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel der Zylinderkopfeinheit zumindest einen umlaufenden Bund, vorzugsweise mit zumindest einer ringförmigen Nut zur Aufnahme eines Dichtungsmittels, aufweist.
15. Brennkraftmaschine insbesondere nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass Bünde jeweils beidseits eines Kühlmittelraumes und/oder im Bereich eines Kühlmittelübertrittes zwischen Kurbelgehäuse und Zylinderkopfeinheit angeordnet sind.
16. Brennkraftmaschine insbesondere nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Bund im Bereich des Zylinderkopfes der Zylinderkopfeinheit angeordnet ist.
17. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Bund im Bereich des Zylinders der Zylinderkopfeinheit angeordnet ist.
18. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsmittel durch ein O-Ring-Dich- tung gebildet ist.
19. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnung des Kurbelgehäuses im Bereich des Kurbelraumes zumindest einen den Zylinder der Zylinderkopfeinheit abstützenden umlaufenden Bund aufweist.
20. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwischen zwei Bünden im Bereich des Zylinders ein Ringspalt ausgebildet ist.
21. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurbelgehäuse im Bereich des Ventiltriebraumes eine Auflageschulter für einen Auflagebund des Zylinderkopfes der Zylinderkopfeinheit aufweist.
22. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderkopfeinheit im Wesentlichen zylindrisch geformt ist.
23. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf der Zylinderkopfeinheit im Bereich des Feuerdeckes eine Anordnung von Kühlmittelkanälen aufweist, welche den Kühlmittelraum um den Zylinder mit jenem des Zylinderkopfes verbindet.
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