DE4019274A1 - Hubkolbenbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hubkolben-Brennkraft­ maschine, insbesondere nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zylinderrohre von Brennkraftmaschinen werden im Betrieb ungleichmäßig erwärmt. Dabei tritt die höchste Temperatur im zylinderkopfnahen Bereich auf. Dadurch weiten sich Zy­ linderrohre in diesem Bereich tulpenförmig auf. Dazu nei­ gen insbesondere luftgekühlte Zylinderrohre, jedoch auch freistehende flüssigkeitsgekühlte Zylinderrohre, wie sie bei der open-deck-Bauweise üblich sind, zeigen diese Er­ scheinung. Da der Kolbendurchmesser nach dem engsten Durchmesser des Zylinderrohres ausgelegt werden muß, bil­ det sich im Bereich des oberen Kolbentotpunktes ein rela­ tiv großes Spiel zwischen Zylinderwand und Kolbenkrone. Dieses Spiel ist nachteilig wegen des möglichen Kolben­ kippens und dem daraus resultierenden Geräusch und wegen des schädlichen Volumens. Dieses wirkt sich negativ auf den spezifischen Kraftstoffverbrauch und die Schadstoff­ emission aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zylinderrohr zu schaffen, das im betriebswarmen Zustand praktisch eine zylindrische Lauffläche aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das kennzei­ chnende Merkmal des Anspruchs 1. Hier sind zwei Wege zur Erreichung des Zieles aufgezeigt, bei denen das Zylinder­ rohr jeweils an einem seiner Enden eingespannt wird. Durch die radiale Einspannung des zylinderkopffernen Teils des Zylinderrohres während der Feinbearbeitung der Lauffläche wird eine zylindrische Lauffläche bei der dann gleichmäßi­ gen Temperatur und im vorgespannten Zustand des Zylinder­ rohres erreicht. Nach Entspannen des Zylinderrohres weitet sich das zylinderkopfferne Ende des Zylinderrohres auf. Dieser Aufweitung des zylinderkopffernen Endes des Zylin­ derrohres im kalten Zustand überlagert sich dessen tulpen­ förmige Aufweitung im zylinderkopfnahem Bereich bei Be­ triebstemperatur in der Weise, daß sich im Betrieb eine praktisch zylinderförmige Lauffläche ergibt.

Bei der zweiten Lösung wird der zylinderkopfnähere Bereich im Betrieb durch eine relativ kaltbleibende, steife Platte eingespannt, wodurch sich eine Dehnungsbehinderung des Zy­ linderrohres und damit eine praktisch zylindrische Form von dessen Lauffläche ergibt.

Die beschriebenen Einspannmaßnahmen lassen sich gleicher­ maßen bei luft- und flüssigkeitsgekühlten Zylinderrohren anwenden. Eine besonders vorteilhafte Lösung für flüssig­ keitsgekühlte Zylinderrohre in sogenannter open-deck-Bau­ weise bietet eine Weiterbildung der Erfindung. Hierbei dient die Platte nicht nur zum Einspannen der Zylinderroh­ re, sondern auch zum Abdecken der Kühlräume. Damit läßt sich die einfache Fertigung der Zylinderblöcke in open- deck-Bauweise kombinieren mit der Formsteifigkeit eines Zylinderblockes mit kühler Deckplatte. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß der Zylinderblock um die einzelnen Zylinderrohre herum abgefräst und zwar um die Stärke der Platte.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung gewähr­ leistet die notwendige Festigkeit der Platte.

Es kann aber auch vorteilhaft sein, die Platte mit dem Zy­ linderkopf einstückig herzustellen und auf diese Weise die Montage zu vereinfachen.

Da die Platte als Deckplatte des Zylinderblockes dient, werden vorteilhafterweise die für den Flüssigkeitstransport und die Stoßstangen erforderlichen Öffnungen in derselben vorgesehen.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ermögli­ chen bei der Bearbeitung des Zylinderrohres eine Geometrie der Lauffläche zu schaffen, die deren Temperaturverlauf entsprechend der jeweiligen Motorkonstruktion berücksich­ tigt und ausgleicht.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Be­ schreibung hervor und der Zeichnung, in der Ausführungs­ beispiele schematisch dargestellt sind.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Zylinderblock in open- deck-Ausführung mit einer getrennt angeordneten Platte,

Fig. 2 einen Teilschnitt durch einen Zylinderblock in open-deck-Bauweise mit einer am Zylinderkopf einstückig angebrachten Platte.

In Fig. 1 ist ein Zylinderblock 1 mit einem integrierten Zylinderrohr 2 dargestellt. Das Zylinderrohr 2 ist in sei­ nem zylinderkopfnäheren Bereich mit Kühlräumen 7 umgeben. Diese werden durch die Platte 8 zum nichtdargestellten Zy­ linderkopf hin abgeschlossen. Die Platte 8 umschließt das zylinderkopfnahe Ende 5 des Zylinderrohres 2 spielfrei oder mit geringem Preßsitz.

Die Platte 8 und das zylinderkopfnahe Ende 5 des Zylinder­ rohres 2 verlaufen praktisch bündig. Dadurch bildet sich eine gemeinsame Dichtfläche zum Abdichten des Brennraumes und der Kühlräume 7.

Fig. 2 zeigt eine Lösung mit einer am Zylinderkopf 4 ein­ stückig angebrachten Platte. Auf diese Weise erübrigt sich eine gesondere Montage der Platte, da diese zugleich mit dem Zylinderkopf montiert wird.

Die beschriebenen Maßnahmen bewirken eine im Betrieb prak­ tisch zylindrische Lauffläche der Zylinderrohre 2 und för­ dern damit einen günstigen Kraftstoffverbrauch und geringe Schadstoffbildung bei der Verbrennung. Außerdem zeichnen sich so ausgerüstete Motoren durch besonders leisen Kol­ benlauf aus.

Claims (8)

1. Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Zylinderblock (1), mindestens einem Zylinderrohr (2), das eine Laufflä­ che (3) aufweist und einem Zylinderkopf (4), der das Zy­ linderrohr (2) an einem zylinderkopfseitigen Ende (5) ab­ schließt, wobei das Zylinderrohr (2) an seinem zylinder­ kopfseitigen Ende freistehend ausgebildet ist und dort bei Betriebstemperatur radial aufweitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewährleistung einer bei Betriebstemperatur praktisch zylindrischen Form der Lauf­ fläche (3) das Zylinderrohr (2) entweder während der span­ abhebenden Feinbearbeitung der Lauffläche (3) an seinem zylinderkopfferneren Teil (6) einer radial wirkenden Druckkraft ausgesetzt ist, oder am zylinderkopfseitigen Ende (5) der Zylinderrohre (2) eine Platte (8) mit Boh­ rungen (9) von Außendurchmesser und gegenseitigem Abstand der Zylinderrohre (2) angeordnet ist, wobei die Platte (8) die zylinderkopfseitigen Enden (5) zumindest spielfrei um­ schließt und mit diesen in etwa bündig abschließt.

2. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, mit Flüssigkeitskühlung, wobei die Zylinderrohre (2) in Kühl­ mittelräumen (7) stehen, die zum Zylinderkopf (4) hin offen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderblock (1) unter Ausschluß der Zylinderrohre (2) an seinem zylinderkopfsei­ tigen Ende um in etwa die Dicke der Platte (8) zurückge­ nommen ist und die Platte (8) auf dem Zylinderblock (1) ruhend sowie die Kühlräume (7) nach außen abdichtend ange­ ordnet ist.

3. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der voran­ gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (8) aus Stahl be­ steht.

4. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der voran­ gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (8) mit dem Zylin­ derkopf (4) einstückig ausgebildet ist.

5. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der voran­ gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (8) Durchbrechungen, z. B. für Betätigungsorgange von Ventilen oder für Kühl- und Schmierflüssigkeit aufweist.

6. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der voran­ gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung der radialen Druckkraft über den Außenumfang des zylinderkopffernen Teils des Zylinderrohres (2) gleichmäßig erfolgt.

7. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der voran­ gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung der radialen Druckkraft über den Außenumfang des zylinderkopffernen Teils des Zylinderrohres (2) ungleichmäßig erfolgt.

8. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der voran­ gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung der radialen Druckkraft über die Längserstreckung des Zylinderrohres ungleichmäßig erfolgt.