DE4019274A1

DE4019274A1 - Piston engine with protruding cylinder barrels - has close-fitting plate with bores enclosing protruding portions preventing heat-expansion

Info

Publication number: DE4019274A1
Application number: DE19904019274
Authority: DE
Inventors: Harald Prof Dr Ing Maass
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1990-06-16
Filing date: 1990-06-16
Publication date: 1991-12-19

Abstract

The piston engine comprises a block (1) with cylinder barrels (2) closed by heads, the protruding portion expanding radially at working temp. To keep the working surface (3) of the barrel parallel at this temp. when finish-machining the portion (6) furthest from the head this is subjected to radial pressure. There may be a plate (8) containing bores (9) of the same dia. as the barrel OD and at the same intervals. This plate is fitted over the protruding portions so as to be flush with them and leave no clearance. USE/ADVANTAGE - Piston engine cylinder design prevents piston-slap and consequent noise, pollutant emission and poor fuel consumption.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hubkolben-Brennkraft maschine, insbesondere nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a reciprocating piston internal combustion engine machine, in particular according to the preamble of the claim 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.Cylinder tubes of internal combustion engines are in operation heated unevenly. The highest temperature occurs in the area close to the cylinder head. As a result, Zy linder pipes in this area are tulip-shaped. No to that especially air-cooled cylinder tubes, however free-standing liquid-cooled cylinder tubes, like them these are common in the open-deck construction apparition. Because the piston diameter is closest Diameter of the cylinder tube must be designed, bil there is a rela in the area of the upper piston dead center Large play between cylinder wall and piston crown. This game is disadvantageous because of the possible piston tilting and the resulting noise and because of the harmful volume. This has a negative effect the specific fuel consumption and the pollutant emission off.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zylinderrohr zu schaffen, das im betriebswarmen Zustand praktisch eine zylindrische Lauffläche aufweist.The invention has for its object a cylinder tube to create that practically a when warm has cylindrical tread.

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.The object is achieved by the label Corresponding feature of claim 1. Here are two ways to Achievement of the goal demonstrated where the cylinder tube is clamped at one of its ends. By the radial clamping of the part of the Cylinder tube during the fine machining of the tread becomes a cylindrical tread in which then evenly temperature and in the preloaded state of the cylinder tube reached. After relaxing the cylinder tube expands the end of the cylinder tube remote from the cylinder head. This widening of the end of the Zylin remote from the cylinder head the tube in the cold state overlaps its tulips shaped widening in the area near the cylinder head at Be operating temperature in such a way that a practically cylindrical tread results.

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.The second solution is the area closer to the cylinder head in operation by a relatively cold, stiff plate clamped, which causes an expansion of the Zy linderrohres and thus a practically cylindrical shape from its tread.

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.The clamping measures described can be the same dimensions for air and liquid-cooled cylinder tubes apply. A particularly advantageous solution for liquids Cooled cylinder tubes in so-called open-deck construction wise offers a further development of the invention. Here the plate is not only used to clamp the cylinder barrel re, but also to cover the cold rooms. So that leaves the simple manufacture of the cylinder blocks in open deck construction combined with the stiffness of a Cylinder block with a cool cover plate. To this end according to the invention, the cylinder block around the individual Milled cylinder tubes around the strength of the Plate.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung gewähr leistet die notwendige Festigkeit der Platte.An advantageous development of the invention provides the necessary strength of the plate.

Es kann aber auch vorteilhaft sein, die Platte mit dem Zy linderkopf einstückig herzustellen und auf diese Weise die Montage zu vereinfachen.But it can also be advantageous to use the plate with the Zy linderkopf in one piece and in this way the Simplify assembly.

Da die Platte als Deckplatte des Zylinderblockes dient, werden vorteilhafterweise die für den Flüssigkeitstransport und die Stoßstangen erforderlichen Öffnungen in derselben vorgesehen.Since the plate serves as the cover plate of the cylinder block, are advantageously those for liquid transport and the bumpers required openings in the same intended.

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.Further advantageous embodiments of the invention are possible a geometry when machining the cylinder barrel the tread to create its temperature history according to the respective engine design balances and balances.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Be schreibung hervor und der Zeichnung, in der Ausführungs beispiele schematisch dargestellt sind.Further features of the invention emerge from the following Be spelling out and the drawing, in the execution examples are shown schematically.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Zylinderblock in open- deck-Ausführung mit einer getrennt angeordneten Platte, Fig. 1 shows a section through a cylinder block in open- deck design with a separately disposed plate,

Fig. 2 einen Teilschnitt durch einen Zylinderblock in open-deck-Bauweise mit einer am Zylinderkopf einstückig angebrachten Platte. Fig. 2 is a partial section through a cylinder block in open-deck design with a plate attached to the cylinder head in one piece.

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.In Fig. 1, a cylinder block 1 is shown with an integral cylinder tube 2. The cylinder tube 2 is surrounded by cold rooms 7 in its area near the cylinder head. These are completed by the plate 8 to the cylinder head, not shown. The plate 8 encloses the end 5 of the cylinder tube 2 close to the cylinder head without play or with a small interference fit.

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.The plate 8 and the cylinder head near end 5 of the cylinder tube 2 are practically flush. This forms a common sealing surface for sealing the combustion chamber and the cooling rooms 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. Fig. 2 shows a solution with a plate attached to the cylinder head 4 in one piece. In this way, a special assembly of the plate is unnecessary, since it is also assembled with the cylinder head.

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.The measures described bring about a practically cylindrical running surface of the cylinder tubes 2 in operation and thus promote favorable fuel consumption and low pollutant formation during combustion. In addition, engines equipped in this way are characterized by particularly quiet piston travel.

Claims

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. 1. reciprocating internal combustion engine with a cylinder block ( 1 ), at least one cylinder tube ( 2 ) having a Laufflä surface ( 3 ) and a cylinder head ( 4 ) which closes the cylinder tube ( 2 ) at one end ( 5 ) of the cylinder head, whereby the cylinder tube ( 2 ) is free-standing at its cylinder head end and can be radially expanded there at operating temperature, characterized in that to ensure a practically cylindrical shape of the running surface at operating temperature ( 3 ), the cylinder tube ( 2 ) either during the machining of fine machining the tread ( 3 ) on its part ( 6 ) remote from the cylinder head is exposed to a radially acting compressive force, or on the cylinder head end ( 5 ) of the cylinder tubes ( 2 ) a plate ( 8 ) with bores ( 9 ) of outside diameter and mutual distance between the cylinder tubes ( 2 is arranged), the plate (8), the cylinder head-side ends (5) is at least free of play to Close t and using this terminates approximately flush.

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.2. Reciprocating internal combustion engine according to claim 1, with liquid cooling, the cylinder tubes ( 2 ) in cooling medium spaces ( 7 ) which are open to the cylinder head ( 4 ), characterized in that the cylinder block ( 1 ) to the exclusion of the cylinder tubes ( 2 ) at its zylinderkopfsei end by approximately the thickness of the plate ( 8 ) is withdrawn and the plate ( 8 ) on the cylinder block ( 1 ) is at rest and the cooling rooms ( 7 ) are arranged sealingly to the outside.

3. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der voran gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (8) aus Stahl be steht.3. Reciprocating internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the plate ( 8 ) is made of steel.

4. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der voran gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (8) mit dem Zylin derkopf (4) einstückig ausgebildet ist.4. reciprocating internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the plate ( 8 ) with the cylinder head ( 4 ) is integrally formed.

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.5. reciprocating internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the plate ( 8 ) openings, z. B. for actuators of valves or for coolant and lubricant.

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. 6. Reciprocating internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the distribution of the radial pressure force over the outer circumference of the part of the cylinder tube ( 2 ) remote from the cylinder head ( 2 ) takes place evenly.

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.7. Reciprocating internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the distribution of the radial compressive force over the outer circumference of the part of the cylinder tube ( 2 ) remote from the cylinder head takes place unevenly.

8. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der voran gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung der radialen Druckkraft über die Längserstreckung des Zylinderrohres ungleichmäßig erfolgt.8. reciprocating piston internal combustion engine according to one of the preceding claims made, characterized in that the distribution of the radial Compressive force over the longitudinal extent of the cylinder barrel done unevenly.