DE4409750B4

DE4409750B4 - Zylinderblock einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine mit einem Magnesium-Gehäuse

Info

Publication number: DE4409750B4
Application number: DE19944409750
Authority: DE
Inventors: Uwe Hoyer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1994-03-22
Filing date: 1994-03-22
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2014-03-23
Also published as: DE4409750A1

Abstract

Zylinderblock einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine mit einem im wesentlichen aus Magnesium bestehenden Gehäuse (5) und mehreren in Reihe angeordneten Zylindern (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (3) Bestandteil eines bereichsweise doppelwandigen, mit dem Gehäuse (5) verbundenen Zylindereinsatzes (6) aus korrosionsbeständigem Material sind, in dem die Kühlfüssigkeit geführt ist, ohne mit dem Gehäuse (5) in Kontakt zu kommen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderblock einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine mit einem im wesentlichen aus Magnesium bestehenden Gehäuse und mehreren in Reihe angeordneten Zylindern.

Zum technischen Umfeld der Erfindung wird beispielsweise auf die DE 42 11 589 A1 hingewiesen. Aus dieser ist ein Zylindereinsatz bekannt, der separat vom eigentlichen Kurbelgehäuse gefertigt ist, so dass nur in diesem die Kühlflüssigkeit geführt ist. Weiter ist aus der DE 42 06 165 A1 ein Zylindereinsatz bekannt, in dem die Kühlflüssigkeit der Brennkraftmaschine geführt ist, wobei es sich im wesentlichen um einen geschlossenen Kühlflüssigkeitsraum handelt, der sich auf der dem Zylinderkopf zugewandten Seite befindet. Darüber hinaus zeigt und beschreibt die DE 19 55 586 A ein Kurbelgehäuse, das einen Einsatz besitzt, in welchem der Kühlflüssigkeitsraum angeordnet ist. Desweiteren zeigt die JP 5-026103 A einen Zylindereinsatz für ein Kurbelgehäuse aus einem korrosionsbeständigen Material, wobei in dem Zylindereinsatz ein Kühlflüssigkeitsraum integriert ist.

Zylinderblöcke bzw. Kurbelgehäuse aus Magnesium sind an luftgekühlten Brennkraftmaschinen bekannt. Dabei zeichnet sich ein Gehäuse aus Magnesium durch ein äußerst geringes Gewicht aus. Jedoch ergeben sich bei der Verwendung von Magnesium-Zylinderblöcken an flüssigkeitsgekühlten bzw. wassergekühlten Brennkraftmaschinen erhebliche Korrosionsprobleme im Wassermantelbereich. Darüber hinaus sind zusätzliche Maßnahmen erforderlich, um die Zylinderlaufbahnen verschleißfest zu machen.

Maßnahmen zur Lösung der geschilderten Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die Zylinder Bestandteil eines bereichsweise doppelwandigen, mit dem Gehäuse verbundenen Zylindereinsatzes aus korrosionsbeständigem Material sind, in dem die Kühlflüssigkeit geführt ist, ohne mit dem Magnesium-Gehäuse in Kontakt zu kommen. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß bilden zusammenhängende Zylinder mit integriertem Wassermantel einen Teil des Zylinderblockes und sind hierzu mit dem Magnesium-Gehäuse verbunden. Dabei werden die zusammenhängenden Zylinder als Zylindereinsatz bezeichnet und können insbesondere in das Magnesium-Gehäuse eingegossen sein. Der Zylindereinsatz besteht aus korrosionsbeständigem Material, vorzugsweise einer Aluminium-Legierung, und kann in Druckguß vorgeformt sein, wobei die Wände des Zylindereinsatzes relativ dünn ausgebildet werden können. Dabei können an den Zylinderlaufbahnen die bei Aluminium-Zylinderblöcken bewährten Verschleißschutzmaßnahmen ergriffen werden. Bei Verwendung einer geeigneten Aluminium-Legierung ist beispielsweise eine Nicasil-Beschichtung oder der Einsatz von Locasil-Buchsen möglich.

Erfindungsgemäß ist der Kühlflüssigkeits-Mantel bzw. Wasser-Mantel in den Zylindereinsatz integriert, so daß zwischen dem Magnesium-Gehäuse sowie der Kühlflüssigkeit kein Kontakt stattfindet. Eine Korrosion des Magnesium-Gehäuses wird damit erfolgreich verhindert. Im Zulauf- und Ablaufbereich zum bzw. vom Kühlflüssigkeits-Mantel sind selbstverständlich geeignete Abdichtmaßnahmen zu ergreifen, um zu verhindern, daß in diesem Bereich die Kühlflüssigkeit mit den Magnesium-Oberflächen des Gehäuses in Kontakt kommt. Beispielsweise können in diesem Bereich Metalldichtungen insbesondere mit Gummierung vorgesehen sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Zylindereinsatz insbesondere im oberen Bereich, der einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine zugewandt ist, eine Hüllwand auf, die die Einzelzylinder umgibt und die an deren Zylinderwänden angeformt ist. Die Zylinderwände sowie die Hüllwand begrenzen somit einen die Einzelzylinder quasi umgebenden Kühlflüssigkeitsraum. Ist dieser Kühlflüssigkeitsraum zum Zylinderkopf hin, d. h. nach oben hin vollständig offen, so kann der Zylindereinsatz einfach in Druckguß gefertigt werden. Dabei kann der Kühlflüssigkeitsraum nur über den zum Zylinderkopf hin offenen Abschnitt mit dem Kühlflüssigkeitskreislauf der Brennkraftmaschine, der im Zylinderkopf geführt ist, verbunden sein. Diese Ausbildung bietet sich insbesondere für die sog. Phasenwechselkühlung, bei der die Kühlflüssigkeit in der Brennkraftmaschine einen Phasenübergang vom flüssigen in den dampfförmigen Zustand durchführt, an. Es kann jedoch auch die Kühlflüssigkeit von außen her bevorzugt in den unteren Bereich des Kühlflüssigkeitsraumes zugeführt werden. Hierzu weist die Hüllwand bevorzugt einen Übertrittsstutzen auf, der das Magnesium-Gehäuse im wesentlichen durchdringt.

Anhand von Prinzipskizzen werden zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt
1 einen Halb-Querschnitt einer Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Zylinderblock,
2 diesen Halb-Querschnitt einer anderen Ausführungsform,
3 einen Längsschnitt durch einen Zylindereinsatz einer vierzylindrigen Reihen-Brennkraftmaschine, sowie
4 die Ansicht X aus 3.
Eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine besitzt wie üblich neben einem Zylinderkopf 1 einen Zylinderblock 2, der mehrere Zylinder 3 aufweist, in deren Laufbahnen Kolben 4 geführt sind. Wie die 3, 4 zeigen, sind bei dieser Brennkraftmaschine mehrere Zylinder 3 in Reihe angeordnet.
Der Zylinderblock 2 besteht aus einem Gehäuse 5 sowie einem die Zylinder 3 bildenden Zylindereinsatz 6. Während das Gehäuse 5 in Magnesium ausgeführt ist, ist der vorgeformte, in das Gehäuse 5 eingegossene Zylindereinsatz 6 ein Aluminium-Druckgußteil. Dies ermöglicht es zum einen, die Zylinderlaufbahnen im Hinblick auf deren Beanspruchung wie bekannt zu optimieren.
Ferner ist der Zylindereinsatz 6 bereichsweise doppelwandig ausgeführt und besitzt somit einen Kühlflüssigkeitsraum 7, in dem die Kühlflüssigkeit der Brennkraftmaschine geführt ist, ohne mit dem Magnesium-Gehäuse 5 in Kontakt zu kommen. Eine Korrosion des Magnesium-Gehäuses 5 unter Einfluß der Kühlfüssigkeit bzw. des Kühlwassers wird hiermit zum anderen erfolgreich vermieden. Wie erläutert ist dabei der Zylindereinsatz 6 selbst aus korrosionsbeständigem Material gefertigt.
Der Zylindereinsatz 6 kann relativ dünnwandig ausgeführt sein, da die Kräfte im wesentlichen vom Gehäuse 5 aufgenommen werden. Wie insbesondere die 3, 4 zeigen, sind dabei die einzelnen, miteinander verbundenen Zylinder 3 bzw. deren Zylinderwände 3' im oberen, dem Zylinderkopf 1 zugewandten Bereich von einer Hüllwand 8 umgeben, die an die Zylinderwände 3' druckgusstechnisch auf einfache Weise angeformt ist. Zwischen den Zylinderwänden 3' sowie der Hüllwand 8 befindet sich der nach oben, d. h. zum Zylinderkopf 1 hin offene Kühlflüssigkeitsraum 7. Zwischen dem Zylinderblock 2 sowie dem Zylinderkopf 1 befindet sich wie an sich bekannt eine Dichtung 9, die auch daraufhin optimiert ist, den Kühlflüssigkeitsübertritt 10 zwischen dem Zylinderblock 2 bzw. dem Kühlflüssigkeitsraum 7 und dem Zylinderkopf 1 bzw. dem darin vorgesehenen Kühlflüssigkeitskanal 11 gegenüber dem Magnesium-Gehäuse 5 abzuschirmen. Vorzugsweise ist diese Dichtung 9 als Metalldichtung mit einer Gummierung ausgebildet.
Wie die 2 bis 4 zeigen, kann der Kühlflüssigkeitsraum 7 lediglich über die Kühlflüssigkeitsübertritte 10 an den Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine angekoppelt sein. Diese Ausbildung eignet sich insbesondere – wie eingangs bereits erläutert – für die sog. Phasenwechselkühlung. Dabei können die Kühlflüssigkeitskanäle 11 im Zylinderkopf 1 einen Kühlflüssigkeitseintritt 12a sowie einen Dampfaustritt 12b aufweisen, wie dies in 2 dargestellt ist.
Es ist aber auch möglich, ein konventionelles Kühlsystem an einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine zu realisieren. Hierzu befindet sich der Kühlflüssigkeitseintritt 12a im Bereich des Kühlflüssigkeitsraumes 7, während der Kühlflüssigkeitsaustritt 12c an den Kühlflüssigkeitskanal 11 im Zylinderkopf 1 angeschlossen ist. Um den Eintritt von Kühlflüssigkeit in den Kühlflüssigkeitsraum 7 zu ermöglichen, ohne daß die Kühlflüssigkeit mit dem Magnesium-Gehäuse 5 in Kontakt kommt, ist an der Hüllwand 8 des Zylindereinsatzes 6 ein Übertrittsstutzen 13 angeformt, der das Magnesium-Gehäuse 5 im wesentlichen durchdringt. Jedoch kann dies sowie weitere Details insbesondere konstruktiver Art durchaus abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims

Zylinderblock einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine mit einem im wesentlichen aus Magnesium bestehenden Gehäuse (5) und mehreren in Reihe angeordneten Zylindern (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (3) Bestandteil eines bereichsweise doppelwandigen, mit dem Gehäuse (5) verbundenen Zylindereinsatzes (6) aus korrosionsbeständigem Material sind, in dem die Kühlfüssigkeit geführt ist, ohne mit dem Gehäuse (5) in Kontakt zu kommen.
Zylinderblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylindereinsatz (6) aus einer im Hinblick auf die Beanspruchung im Bereich der Zylinderlaufbahnen geeigneten und/oder geeignet bearbeiteten Aluminium-Legierung besteht.
Zylinderblock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dünnwandige, in Druckguß vorgeformte Zylindereinsatz (6) in das Gehäuse (5) eingegossen ist.
Zylinderblock nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylindereinsatz (6) im oberen, einem Zylinderkopf (1) zugewandten Bereich einen die miteinander verbundenen Zylinder (3) umgebenden, von deren Zylinderwänden (3') sowie einer an diese angeformten Hüllwand (8) be grenzten Kühlflüssigkeitsraum (7) aufweist, der zum Zylinderkopf (1) hin offen ist.
Zylinderblock nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllwand (8) einen Übertrittsstutzen (13) für die Kühlflüssigkeit aufweist, der das Gehäuse (5) im wesentlichen durchdringt.