DE10009776C1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Eine Brennkraftmaschine weist ein Kurbelgehäuse und wenigstens einen Zylinderkopf auf, welcher mit dem Kurbelgehäuse im Bereich einer Trennfläche verbunden ist. In dem Kurbelgehäuse befinden sich wenigstens zwei Zylinderbohrungen zur Aufnahme einer entsprechenden Anzahl von Kolben. Die wenigstens zwei Zylinderbohrungen sind durch wenigstens einen Steg voneinander getrennt. In dem Kurbelgehäuse und/oder in dem Zylinderkopf ist ein Kühlmittelkreislauf vorgesehen. In dem Zylinderkopf ist in wenigstens einem dem wenigstens einen Steg des Kurbelgehäuses gegenüberliegenden Bereich der Trennfläche wenigstens ein in Richtung des Steges verlaufender Schlitz angeordnet, der mit dem Kühlmittelkreislauf verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse und mit wenigstens einem Zylinder­ kopf nach der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 näher de­ finierten Art.

Eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine ist aus der DE 36 03 674 A1 bekannt.

Um eine verbesserte Kühlung der Brennkraftmaschine, insbesondere in den hochbelasteten Bereichen zwischen zwei Zylinderbohrungen erreichen zu können, verläuft zwischen diesen Bohrungen ein Schlitz, durch welchen Kühlwasser strömen kann.

Die Anbringung derartiger Schlitze in dem genannten Bereich des Kurbelgehäuses bringt jedoch verschiedene Nachteile mit sich. Es ergeben sich zum einen unter­ schiedliche Wandstärken des Kurbelgehäuses bzw. der in dem Kurbelgehäuse eingesetzten Zylinderlaufbuchsen, welche darüber hinaus unterschiedlichen Wärmeeinlei­ tungen ausgesetzt sind, wodurch die einzelnen Sektoren der Zylinderbohrung bzw. der Zylinderlaufbuchsen ver­ schiedene Temperaturen aufweisen. Dies führt während des Betriebs der Brennkraftmaschine zu starken Verzü­ gen der Zylinderbohrungen bzw. der in denselben einge­ setzten Laufbuchsen. Zum anderen wird durch den Schlitz der Steg zwischen den Zylinderbohrungen, der ohnehin festigkeitsmäßig bereits sehr stark belastet ist, noch weiter geschwächt.

Aus der DE 35 21 843 A1 ist ein Zylinderkopf für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine bekannt, wel­ cher Kühlflüssigkeitskanäle aufweist, die mit ringför­ migen Kühlräumen des Kurbelgehäuses verbunden sind und somit einen Bestandteil des Kühlsystems der Brenn­ kraftmaschine darstellen.

In der AT-PS 389 565 ist eine wassergekühlte Brenn­ kraftmaschine beschrieben, deren Zylinderkopf mit Kühlbohrungen versehen ist. Mittels dieser Kühlbohrun­ gen können die Ventilstege sowie die Aufnahmebohrungen von Zündkerzen oder Einspritzdüsen gekühlt werden. Auch diese Bohrungen stellen damit einen Teil des Kühlmittelsystems der Brennkraftmaschine dar.

Eine ähnliche Anordnung bei einer Brennkraftmaschine ist in der DE 27 29 050 A1 beschrieben, die ebenfalls zur Kühlung von Einspritzdüsen, Ventilschäften, Zünd­ kerzen und Auslaßkanälen dienen soll.

In der GB 2 049 808 A ist ein Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine beschrieben, welcher mit in Quer­ richtung des Zylinderkopfs verlaufenden Dehnungs­ schlitzen versehen ist. Diese Schlitze sollen durch Materialspannungen ausgelöste Deformationen in dem Zylinderkopf verhindern.

Bei keiner dieser bekannten Brennkraftmaschinen ist jedoch eine spezielle Kühlung der Stege zwischen den Zylinderbohrungen in einer solchen Weise vorgesehen, daß ein Verzug der Zylinderbohrungen bzw. der darin sich befindlichen Laufbuchsen vermieden wird.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschine zu schaffen, welche speziell in dem hochbelasteten Bereich des Steges zwischen zwei Zylin­ derbohrungen eine effektive Kühlung aufweist, bei der jedoch gleichzeitig ein zuverlässiger Betrieb gewähr­ leistet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die im kenn­ zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch den erfindungsgemäß in demjenigen Bereich der Trennfläche verlaufenden Schlitz, der dem Steg zwi­ schen den Zylinderbohrungen gegenüber liegt, kann die sehr hoch belastete Stelle im Zylinderkopf und in dem Kurbelgehäuse, nämlich der Bereich zwischen den Zylin­ derbohrungen, effektiv gekühlt werden, wodurch sich gleichmäßigere Brennraumwandtemperaturen ergeben. Die­ se gleichmäßigeren und vor allem niedrigeren Brenn­ raumwandtemperaturen ermöglichen es, frühere Zündzeit­ punkte zu wählen, was unter anderem zu erheblichen Verbrauchsvorteilen führt. Erfindungsgemäß erfolgt die Wärmeabfuhr aus dem Kurbelgehäuse und dem Zylinderkopf an der Stelle mit der höchsten Temperatur, wodurch ein Wärmeübergang direkt an das Kühlmittel erfolgt und nicht vom Zylinderkopf über eine Zylinderkopfdichtung an das Kühlmittel.

Ein weiterer großer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, daß Schlitze im Kurbelgehäuse zwischen den Zylinderbohrungen vermieden werden können, was zu ei­ ner Vermeidung der Schwächung von ohnehin bereits sehr dünnen Wandungen in diesem Bereich und somit zu einer Verringerung des Verzuges der Zylinderbohrungen bzw. der in denselben eingesetzten Laufbuchsen und damit zu einer Reduzierung des Feuerstegspiels führt. Hierdurch können sich Emissionsvorteile ergeben, insbesondere was Kohlenwasserstoffe anbelangt. Auch auf ein Hinter­ spülen von eingegossenen Laufbuchsen mittels Kühlflüs­ sigkeit kann erfindungsgemäß verzichtet werden, was sowohl fertigungstechnische Vorteile als auch Vorteile beim Betrieb der Brennkraftmaschine mit sich bringt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf das Kurbelgehäuse einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in einer stark schematisierten Darstellung;

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Zylinderkopf der Brennkraftmaschine nach der Linie II-II aus Fig. 3; und

Fig. 3 eine Ansicht eines Teils der dem Kurbelgehäuse zugewandten Seite des Zylinderkopfes nach dem Pfeil III aus Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein Kurbelgehäuse 1 einer Brennkraftma­ schine 2 dargestellt. In an sich bekannter Weise weist das Kurbelgehäuse 1 zwei Zylinderbohrungen 3 auf, in denen Zylinderlaufbuchsen 4 eingesetzt sind, welche zur Aufnahme von nicht dargestellten Kolben dienen. Im vorliegenden Fall sind lediglich zwei Zylinderbohrun­ gen 3 vorgesehen, selbstverständlich ist jedoch auch jede andere Anzahl an Zylinderbohrungen 3 in dem Kur­ belgehäuse 1 möglich. Außerdem ist auch eine Variante denkbar, bei der keine Zylinderlaufbuchsen 4 vorgese­ hen sind und die Kolben direkt die Zylinderbohrungen 3 berühren.

Zwischen den Zylinderbohrungen 3 befindet sich ein Steg 5, der somit in Querrichtung des Kurbelgehäuses 1 verläuft. Wie deutlich erkennbar, ist der Steg 5 der­ jenige Bereich in dem Kurbelgehäuse 1, der die gering­ ste Wandstärke aufweist und schon aus diesem Grund die höchste Temperaturbelastung erfährt. Des weiteren wird der Steg 5 im Gegensatz zu sämtlichen anderen Berei­ chen des Kurbelgehäuses 1 von zwei Zylinderbohrungen 3 thermisch belastet. Bei einer größeren Anzahl von Zy­ linderbohrungen 3 befindet sich selbstverständlich jeweils zwischen zwei Zylinderbohrungen 3 ein Steg 5. Um die Zylinderlaufbuchsen 4 verläuft des weiteren ein Kühlwasserraum 6.

In Fig. 2 ist ein Zylinderkopf 7 der Brennkraftmaschi­ ne 2 dargestellt, dessen prinzipieller Aufbau aus dem Stand der Technik bekannt ist und daher im folgenden nicht näher beschrieben werden soll. Mit dem in Fig. 2 nur schematisch dargestellten Kurbelgehäuse 1 ist der Zylinderkopf 7 über eine Trennfläche 8 verbunden, an welcher in ebenfalls bekannter Weise eine Zylinder­ kopfdichtung 9 zur Abdichtung des Zylinderkopfes 7 gegenüber dem Kurbelgehäuse 1 angeordnet ist.

In dem dem Steg 5 gegenüberliegenden Bereich der Trennfläche 8 weist der Zylinderkopf 7 einen Schlitz 10 auf, der, wie in Fig. 3 erkennbar, in Richtung des Steges 5 und somit in Querrichtung des Zylinderkopfes 7 verläuft. An einer Seite ist der Schlitz 10 mit ei­ ner Bohrung 11 verbunden, die von dem Kurbelgehäuse 1 in den Zylinderkopf 7 übergeht und einen Teil eines Kühlmittelkreislaufes bildet, der in seiner Gesamtheit jedoch nicht dargestellt ist, da es sich um einen an sich bekannten Kühlmittelkreislauf mit einer damit umlaufenden Kühlflüssigkeit handelt. Am anderen Ende ist der Schlitz 10 mit einer Bohrung 12 verbunden, die sich in dem Zylinderkopf 7 fortsetzt und ebenfalls einen Teil des Kühlmittelkreislaufes bildet. Somit kann durch die Bohrung 11 Kühlmittel in den Schlitz 10 und von dort über die Bohrung 12 in den Zylinderkopf 7 gelangen, wodurch eine Zwangsdurchströmung des Schlit­ zes 10 gegeben ist. Die Strömung des Kühlwassers ist in Fig. 2 durch Pfeile dargestellt. Beide Bohrungen 11 und 12 können entweder bereits beim Gießen des Zylin­ derkopfes vorgesehen sein oder nachträglich durch me­ chanische Bearbeitung eingebracht werden. Hierbei kann auf die Bohrung 11 verzichtet werden, wenn sicherge­ stellt ist, daß das Kühlmittel von dem Kurbelgehäuse 1 durch die Zylinderkopfdichtung 9 in den Schlitz 10 gelangen kann.

Der Schlitz 10 kann beispielsweise durch einen soge­ nannten Schlitzfräser hergestellt werden, der im vor­ liegenden Fall einen Durchmesser von 50 mm aufweist. Die Breite des Schlitzes kann sich in einem Bereich von 0,5 bis 2 mm bewegen, im vorliegenden Fall weist der Schlitz eine Breite von ca. 1,6 mm auf. Die Höhe des Schlitzes 10 beträgt insbesondere 5 bis 10 mm, im vorliegenden Fall ca. 8 mm. Selbstverständlich können bei entsprechenden Brennkraftmaschinen 2 bzw. Zylin­ derköpfen 7 auch völlig andere Maße für den Schlitz 10 vorgesehen sein.

In Fig. 3 ist des weiteren erkennbar, daß der Schlitz 10 zwischen zwei mit den Zylinderbohrungen 3 korre­ spondierenden Brennräumen 13 des Zylinderkopfes 7 ver­ läuft. Dadurch und durch die Einbindung des Schlitzes 10 in den Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine 2 ist eine wirkungsvolle Kühlung des Zylinderkopfes 7 und des Kurbelgehäuses 1 im Bereich der hochbelasteten Stege 5 gegeben.

Claims (5)

1. Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse und mit wenigstens einem Zylinderkopf, welcher mit dem Kurbelgehäuse im Bereich einer Trennfläche verbun­ den ist, wobei sich in dem Kurbelgehäuse wenig­ stens zwei Zylinderbohrungen zur Aufnahme einer entsprechenden Anzahl von Kolben befinden, wobei die wenigstens zwei Zylinderbohrungen durch wenig­ stens einen Steg voneinander getrennt sind, und wobei in dem Kurbelgehäuse und/oder in dem Zylin­ derkopf ein Kühlmittelkreislauf vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zylinderkopf (7) in wenigstens einem dem wenigstens einen Steg (5) des Kurbelgehäuses (1) gegenüberliegenden Bereich der Trennfläche (8) we­ nigstens ein in Richtung des Steges (5) verlaufen­ der Schlitz (10) angeordnet ist, der mit dem Kühl­ mittelkreislauf verbunden ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (10) mit einer von dem Kurbelgehäuse (1) in den Zylinderkopf (7) übergehenden Bohrung (11), die Teil des Kühlmittelkreislaufes ist, ver­ bunden und von derselben mit Kühlmittel versorgbar ist.

3. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (10) mit einer in dem Zylinderkopf (7) verlaufenden, einen Teil des Kühlmittelkreislaufes bildenden Bohrung (12) verbunden ist.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (10) eine Breite von 0,5-2 mm, vor­ zugsweise ca. 1,6 mm aufweist.

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (10) eine Höhe von 5-10 mm, vorzugs­ weise ca. 8 mm aufweist.