內(nèi)燃機的發(fā)動機殼體以及裝備有該發(fā)動機殼體的內(nèi)燃的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機的發(fā)動機殼體以及裝備有該發(fā)動機殼體的內(nèi)燃機，發(fā)動機殼體(4)，其包括氣缸體(6)和氣缸頭單元(5)，所述氣缸頭單元由頭部區(qū)段(8)和至少一個一件式一起鑄造的包括處于內(nèi)部的活塞支承面(11)的空心圓柱體區(qū)段(9)形成。氣缸頭單元(5)的空心圓柱體區(qū)段(9)在這里至少部分地沿空心圓柱體區(qū)段(12)的軸向方向可推入氣缸體(6)中。此外氣缸頭單元(5)借助至少一個緊固元件(23)沿空心圓柱體區(qū)段(12)的軸向方向可相對氣缸體(6)預(yù)張緊。
【專利說明】內(nèi)燃機的發(fā)動機殼體以及裝備有該發(fā)動機殼體的內(nèi)燃機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機的發(fā)動機殼體，以及一種裝備有該發(fā)動機殼體的內(nèi)燃機，如其在權(quán)利要求1和16中給出的。
【背景技術(shù)】
[0002]由US 4，708, 105A已知一種單體實施方式的內(nèi)燃機，其中，包括用于活塞的處于內(nèi)部的支承面的至少一個空心圓柱體與至少一個氣缸頭共同作為一件式的鑄件實施或構(gòu)成集成的氣缸頭單元。內(nèi)燃機的發(fā)動機或氣缸體在此沿成行設(shè)置的氣缸在垂直平面中分開，由此氣缸體由兩個具有垂直的分離或接合平面的半殼形成。所述半殼這樣確定尺寸，使得氣缸體的支承或部分接納氣缸頭單元的上面的部分區(qū)段以及氣缸體的構(gòu)成曲軸箱的下面的部分區(qū)段分別通過氣缸體結(jié)構(gòu)的所述兩個半殼確定為半部。在氣缸頭單元和氣缸體之間的相互支承通過兩個沿活塞運動方向彼此保持距離的支承區(qū)實現(xiàn)。一第一支承區(qū)大致定位在氣缸頭單元的氣缸底的高度上，其中，氣缸頭單元通過水平的支承面和處于其間的密封裝置支承在氣缸體的半殼上。用于冷卻介質(zhì)穿流的冷卻通道借助該密封裝置相對于內(nèi)燃機的外部環(huán)境密封。具有另一個密封元件的另一個支承區(qū)構(gòu)成在氣缸頭單元的空心圓柱體的開口的端部緊鄰的附近。此外環(huán)繞的突出部或肋狀的突起構(gòu)成在空心圓柱體的外壁上。所述突起形鎖合地嵌接到氣缸體的兩個半部的內(nèi)側(cè)上的對應(yīng)的槽形的空隙中。在使用狀態(tài)中，氣缸體的兩個半殼組合并且通過橫向于氣缸軸線延伸的螺紋連接裝置相互夾緊。通過在空心圓柱體的肋狀的突起和氣缸體半殼內(nèi)側(cè)上的槽狀的凹部之間的形鎖合的嵌接，氣缸頭單元沿空心圓柱體的軸向方向相對于氣缸體固定。
[0003]在由GB2425570A已知的單體實施方式的發(fā)動機中，氣缸頭單元由一件式的鑄件形成，用于可滑動運動地引導(dǎo)活塞的襯套壓入所述氣缸頭單元中。在該氣缸頭單元中，實現(xiàn)用于燃燒用空氣和用于排氣的全部的進入和排出通道以及用于火花塞或噴射器的插入開口。此外，在氣缸頭單元中構(gòu)成用于引導(dǎo)通過冷卻介質(zhì)的冷卻通道。用于接納和支撐曲軸的曲軸箱在下面的端部區(qū)段中具有用于與形成發(fā)動機下面的末端的油底殼連接的環(huán)繞的保持接片。曲軸箱朝向下的方向封閉地、尤其是空心圓柱體地實施，其中，所述曲軸箱的氣缸軸線水平地延伸。在組裝發(fā)動機殼體時，氣缸頭單元套裝到僅向上開口的曲軸箱上并且隨后以處于活塞運動方向中的并且延伸通過整個發(fā)動機殼體的螺紋連接裝置預(yù)張緊到曲軸箱上，所述螺紋連接裝置的螺釘頭支承在曲軸箱的向下封閉的底部區(qū)段上。
[0004]由WO 2004/111418A1已知另一種單體實施方式，其中至少一個空心圓柱體和至少一個氣缸頭作為一件式的鑄件構(gòu)成并且因此聯(lián)合成一個氣缸頭單元。每個空心圓柱體中一個活塞襯套壓入氣缸頭單元中。所述氣缸體或發(fā)動機體是一個鑄件，所述鑄件具有曲軸箱的至少一個上面的部分區(qū)段并且側(cè)向的壁成形在所述曲軸箱上，所述壁被拉高直到氣缸頭單元上方的一個平面并且構(gòu)成用于閥控制的至少一個處于上面的凸輪軸的至少一個支座。冷卻通道集成到這些側(cè)向拉高的壁中，冷卻流體流經(jīng)所述冷卻通道。將氣缸頭單元安裝到氣缸體單元中通過沿活塞運動方向的軸向推入進行。
[0005]在…4, 708，105八中所述的實施方式具有如下缺點，即，通過所述垂直分開的曲軸箱，該曲軸箱必須橫向于活塞的運動方向擰緊。此外在該實施方式中不利的是，在氣缸頭單元和氣缸體之間的密封是有問題的或較長期地承受不緊密性的危險。此外，在氣缸頭單元和氣缸體之間存在剛性的形鎖合的連接，由此基于發(fā)動機缸體內(nèi)的溫差或基于不同的熱膨脹系數(shù)可以出現(xiàn)不同的熱膨脹并且由此出現(xiàn)氣缸體和氣缸頭單元之間的機械應(yīng)力。在按照68 2425570八的設(shè)計以及在冊2004/111418八1中不利的是，在氣缸頭單元中附加地必須壓入至少一個襯套。此外，在這些實施方式中不利的是，所述冷卻通道本身封閉地分別在一個鑄體中集成并且因此用于制造這些部件的處于內(nèi)部的鑄芯是必需的。此外，通過所提出的結(jié)構(gòu)對鑄造技術(shù)提出高的要求。通過在已知的實施方式中進行的氣缸頭單元和氣缸體單元之間的空間或位置劃分此外幾乎不可能盡可能節(jié)省重量以及成本有利地生產(chǎn)發(fā)動機結(jié)構(gòu)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種發(fā)動機殼體，該發(fā)動機殼體除去或減少這些質(zhì)量以及成本缺點以及通過出現(xiàn)的內(nèi)部的應(yīng)力造成的發(fā)動機損壞的風(fēng)險。本發(fā)明的另一個任務(wù)在于，發(fā)動機殼體或以此裝備的內(nèi)燃機盡可能長時間地能夠運行并且可以實現(xiàn)高的使用壽命。
[0007]本發(fā)明的該任務(wù)通過按照權(quán)利要求1的措施解決，尤其是通過一種下述的發(fā)動機殼體解決，其包括氣缸體和氣缸頭單元，所述氣缸頭單元由頭部區(qū)段和至少一個一件式一起鑄造的包括處于內(nèi)部的活塞支承面的空心圓柱體區(qū)段形成，其中，氣缸頭單元的空心圓柱體區(qū)段至少部分地沿空心圓柱體區(qū)段的軸向方向能推入氣缸體中，并且氣缸頭單元借助至少一個緊固元件沿空心圓柱體區(qū)段的軸向方向能預(yù)張緊到氣缸體上。由此形成優(yōu)化的結(jié)構(gòu)單元或改善的發(fā)動機殼體，所述發(fā)動機殼體構(gòu)成用于按照權(quán)利要求16的內(nèi)燃機的良好基礎(chǔ)。
[0008]因此換句話說，發(fā)動機殼體設(shè)置有氣缸體和氣缸頭單元，所述氣缸頭單元由頭部區(qū)段和至少一個一件式一起鑄造的包括處于內(nèi)部的活塞支承面的空心圓柱體區(qū)段形成。氣缸頭單元的空心圓柱體區(qū)段在這里至少部分地沿空心圓柱體區(qū)段的軸向方向可推入氣缸體中?？招膱A柱體區(qū)段在其內(nèi)側(cè)直接構(gòu)成用于在其中振蕩的活塞的滑動面，從而不需要獨立的活塞襯套。此外，氣缸頭單元利用至少一個緊固元件沿空心圓柱體區(qū)段的軸向方向可預(yù)張緊到氣缸體上。
[0009]按照本發(fā)明的構(gòu)成的一個優(yōu)點在于，在氣缸頭單元的頭部區(qū)段和一件式一起鑄造的空心圓柱體區(qū)段之間沒有分離或接合面存在，并且因此不需要用于密封燃燒室的氣缸頭密封裝置。按照本發(fā)明的構(gòu)成的一個特別的優(yōu)點在于，通過空心圓柱體區(qū)段沿軸向方向相對于氣缸體的相對可移動性，簡單的發(fā)動機裝配是可能的。此外，基于氣缸體和空心圓柱體區(qū)段之間的接觸面或過渡點上的溫度變化而出現(xiàn)的相對移動可以大程度地被補償，從而發(fā)動機殼體中的機械張緊被盡可能阻止或最小化。特別是當氣缸頭單元和至少部分地接納氣缸頭單元的氣缸體由具有不同的熱膨脹系數(shù)的不同的材料形成時，所給出的構(gòu)造具有特別的優(yōu)點。此外有利的是，通過氣缸頭單元沿空心圓柱體區(qū)段的軸向方向向氣缸體的可預(yù)張緊性，氣缸頭單元在其相對于氣缸體的位置方面被準確確定。此外，由此在燃料燃燒過程中在發(fā)動機殼體中的出現(xiàn)的主力沿其主方向被接受。由于所謂的“濕的缸襯套”或由于空心圓柱體的外部的側(cè)面可以直接與冷卻介質(zhì)處于接觸的“濕的活塞導(dǎo)向襯套”，可以實現(xiàn)到冷卻介質(zhì)的良好或迅速的傳熱，由此即使在內(nèi)燃機的高負載下也確保保持良好的散熱或冷卻，從而可取得高的使用壽命或良好的功能可靠性。在發(fā)明設(shè)計中規(guī)定的省去用于活塞的分別要壓入空心圓柱體中的單獨的襯套因此有利于對于發(fā)動機缸體的冷卻效率或冷卻特性并且此外可實現(xiàn)發(fā)動機殼體的盡可能低成本的構(gòu)造。
[0010]此外可能適宜的是，在氣缸頭單元和氣缸體之間構(gòu)成有至少一個用于引導(dǎo)通過冷卻介質(zhì)的冷卻通道，所述冷卻通道借助至少一個密封元件在頭部區(qū)段和氣缸體之間的第一過渡點上相對于發(fā)動機殼體的外部環(huán)境密封，以及借助至少一個另外的密封元件在空心圓柱體區(qū)段和氣缸體之間的另一個過渡點上相對于用于接納曲軸的曲軸箱密封。在這里有利的是，冷卻通道不是處于內(nèi)部的在兩個鑄件之一中集成的室。因此處于內(nèi)部的型芯、即所謂的丟失的型芯對于鑄造過程可以省去或減化，所述型芯在制造技術(shù)上是有問題并且耗費的。對應(yīng)于所述的結(jié)構(gòu)，所述冷卻通道直接圍繞空心圓柱體區(qū)段的周面區(qū)段由幾何結(jié)構(gòu)或由氣缸頭單元和氣缸體的彼此相鄰的區(qū)段的限定面形成。通過結(jié)構(gòu)上獨立的密封元件，可以實現(xiàn)彼此相鄰的部件之間的冷卻通道的較長期可靠的密封。一個特別的優(yōu)點也在于，基于溫差的與熱相關(guān)的相對移動或熱膨脹對冷卻通道的緊密性沒有或只具有邊緣的影響并且這樣可以實現(xiàn)可靠的密封。
[0011]此外可以設(shè)定，在空心圓柱體區(qū)段和氣缸體之間的另一個過渡點上的所述至少一個另外的密封元件相對于相鄰的空心圓柱體區(qū)段的另一個密封元件以一高度距離錯開地設(shè)置。在這種措施中有利的是，在各個空心圓柱體區(qū)段之間的結(jié)構(gòu)空間或距離、即氣缸之間的距離或所謂的氣缸凈尺寸可以相對小或窄地構(gòu)造。由此具有成行放置的各氣缸的內(nèi)燃機的結(jié)構(gòu)長度可以保持得盡可能短。這由此實現(xiàn)，即在各個氣缸中用于接納密封環(huán)的凹槽相對于相鄰的氣缸中的用于接納密封環(huán)的凹槽具有高度錯位。此外，由此在各個并排設(shè)置的氣缸中的凹槽可以足夠深制造，而不會在此由于直接相鄰的空心圓柱體之間的中間接片的過量的縮減部引起過高的材料削弱。在并排的氣缸部件的凹槽之間的高度錯位在此可以足夠大地選擇，以便確保在中間接片的溝槽形的凹槽的區(qū)域中的材料的最小厚度。
[0012]此外可以設(shè)定，在頭部區(qū)段和氣缸體之間的第一過渡點上的過渡面以及在空心圓柱體區(qū)段和氣缸體之間的另一個過渡點上的過渡面彼此成角度、尤其是成直角地定向。在這里有利的是，對應(yīng)的部件在制造過程中可簡單地制造并且實現(xiàn)有利的相互支承或負載傳遞。
[0013]這樣的特征也是有利的，按照該特征，在氣缸頭單元的頭部區(qū)段中設(shè)置有引導(dǎo)到燃燒室中的進入和排出通道以及至少一個用于噴射嘴或火花塞的引入開口。在這里特別有作用的是，材料空隙已經(jīng)在鑄造過程中被考慮，并且因此在切削的最后加工的過程中需要的材料減少小地保持。
[0014]按照一種特別的特征可能的是，所述緊固元件附加地設(shè)置或構(gòu)成用于施加預(yù)緊力到曲軸支座的支承殼上，利用所述緊固元件，氣缸頭單元沿空心圓柱體區(qū)段的軸向方向能相對氣缸體預(yù)張緊。在這里有利的是，參考發(fā)動機的豎軸，基于發(fā)動機的內(nèi)部的燃燒壓力承受高負荷的部件以盡可能少的螺紋連接裝置一起擰緊或彼此預(yù)張緊，并且因此實現(xiàn)出現(xiàn)的力的有利的力引入或接納。此外可以由此將用于發(fā)動機殼體的裝配時間保持得盡可能小，從而提供用于低成本的生產(chǎn)的良好基礎(chǔ)。尤其是在此構(gòu)成至少一個螺紋連接裝置，該螺紋連接裝置將用于曲軸的主支承部的支承殼、氣缸體和氣缸頭單元相互擰緊并且組合成一件式的結(jié)構(gòu)組合件。所述至少一個緊固元件在此優(yōu)選錨定或擰緊在氣缸頭區(qū)段中，而所述緊固元件的螺釘頭支承在支承殼上。氣缸體通過貫通孔被所述至少一個緊固元件的軸貫穿。
[0015]此外可以設(shè)定，氣缸頭單元的空心圓柱體區(qū)段的軸向長度為氣缸體的壁高的50%至200%、尤其是80%至110%、優(yōu)選大約100%。在這里有利的是，氣缸體占有發(fā)動機結(jié)構(gòu)的盡可能高的體積或材料份額，從而在選擇具有相對小的密度的氣缸體材料、例如鋁時，發(fā)動機殼體的總質(zhì)量可以減少或可以相對小。
[0016]此外可以設(shè)定，空心圓柱體區(qū)段在其向氣缸體的另一個過渡點的區(qū)域中具有接近圓柱形的或圓錐形的外部的周面并且無間隙地接納在氣缸體中。在此有利的是，空心圓柱體區(qū)段可以沿其軸向方向推入氣缸體中并且按照規(guī)定定位或固定。此外有利的是，通過空心圓柱體區(qū)段相對于氣缸體的軸向可移動性，基于與溫度相關(guān)的不同的熱膨脹的可能的相對移動可以相對來說無張緊地被補償。
[0017]此外適宜的是,氣缸頭單兀具有垂直于空心圓柱體區(qū)段的軸向方向延伸的肩部面，氣缸頭單元通過該肩部面支承在氣缸體上并且能相對氣缸體預(yù)張緊。在這里有利的是，通過所述肩部或支承面的定向，簡單的加工是可能的。此外有利的是，通過所述兩個部件的彼此預(yù)張緊，在該肩部面中產(chǎn)生用于接收發(fā)動機動力的優(yōu)化的力傳遞。尤其是在垂直于肩部面延伸的力引入情況下避免撐開或劈開力。
[0018]對應(yīng)于一種有利的進一步構(gòu)成可以設(shè)定，氣缸體的上端面沿空心圓柱體區(qū)段的軸向方向大致處于容納氣缸頭單元的氣缸底的平面的高度上。在這里有利的是，氣缸體占有發(fā)動機結(jié)構(gòu)的盡可能高的體積或結(jié)構(gòu)部分，從而通過氣缸體材料、例如鋁鑄件的小的材料密度，可以減少發(fā)動機殼體的總質(zhì)量。
[0019]尤其是可能有利的是，氣缸頭單元由具有第一材料密度的第一材料形成，并且氣缸體由具有相比于第一材料不同的材料密度的另一種材料形成。由此可以確保，可以選擇對于發(fā)動機的相應(yīng)的功能部件被看作最優(yōu)的材料特性。氣缸頭單元包括用于直接地實現(xiàn)活塞襯套的直接成形的或集成構(gòu)成的空心圓柱體區(qū)段例如可以由如下材料形成，所述材料可充分承載并且耐磨，具有良好的滑移性能并且此外最優(yōu)地承受高的燃燒溫度以及燃燒室內(nèi)部的高的壓力。此外可以由此利用關(guān)于費用和技術(shù)要求分別盡可能優(yōu)化的用于處理鋁鑄件或灰口鑄鐵的鑄造過程。
[0020]對應(yīng)于一種適宜的進一步構(gòu)成可以設(shè)定，氣缸頭單元的材料比氣缸體的材料具有更高的材料密度。在這里有利的是，可以減少發(fā)動機結(jié)構(gòu)的總重量，其方式為，在相對小地承受機械和熱負荷的部件如氣缸體中，設(shè)置的材料體積的至少大部分具有相對小的密度。特別是用于形成氣缸頭單元的經(jīng)受相對高的機械和熱負載的材料適宜地由如下材料制造，所述材料具有相對高的密度并且由此可以更好地符合熱的和機械的要求。
[0021]尤其是可以對應(yīng)于一種適宜的實施方式設(shè)定，氣缸頭單元通過灰口鑄鐵形成并且直接構(gòu)成活塞支承面，并且氣缸體通過鋁或鋁鑄件形成。在這里有利的是，灰口鑄鐵具有相對良好的耐磨性以及相對高的耐熱性。此外鋁或鋁鑄件在鑄造過程進行中可良好操作。使用鋁用于氣缸體此外帶來如下優(yōu)點，即，鋁相比于灰口鑄鐵具有顯著小的密度，從而由此能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動機殼體的相對重量輕的結(jié)構(gòu)。
[0022]對應(yīng)于一種適宜的措施設(shè)定，用于冷卻液引導(dǎo)通過的冷卻通道在發(fā)動機殼體的一個端側(cè)的端部區(qū)段中一方面由氣缸頭單元的第一材料并且另一方面由氣缸體的與第一材料不同的另一種材料限定。由此提供所謂的“濕的活塞導(dǎo)向襯套”，其實現(xiàn)用于發(fā)動機殼體的氣缸的良好的冷卻特性或高的冷卻功率。此外能夠?qū)崿F(xiàn)材料副，所述材料副最優(yōu)地利用相應(yīng)的材料特性的優(yōu)點。
[0023]最后可以設(shè)定，氣缸體在其與用于氣缸頭單元的接納開口對置的端部區(qū)段上成形有曲軸箱的至少一個部分區(qū)段。在這里有利的是，通過構(gòu)成盡可能大的緊密接合的功能單元，這些功能單元可以在一個件中澆注。因此避免分離面，由此一方面產(chǎn)生節(jié)省密封材料的優(yōu)點。另一方面可以在發(fā)動機殼體的組裝過程中大大減少需要的構(gòu)件的數(shù)量，由此裝配或構(gòu)造費用可以小地保持。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]為了更好地理解本發(fā)明借助后續(xù)附圖對其進一步解釋。
[0025]分別在強烈簡化的示意圖中示出:
[0026]圖1示出內(nèi)燃機的沿曲軸的軸線的垂直縱剖面；
[0027]圖2示出按照圖1的內(nèi)燃機的氣缸的以垂直于曲軸軸線的截面、尤其是按照圖1中的線I1-1I的剖面；
[0028]圖3示出平行于緊固裝置或平行于用于按照圖1的內(nèi)燃機的主要構(gòu)件的緊固機構(gòu)的以垂直于曲軸軸線的截面、尤其是按照圖1中的線II1-1II的剖面。
【具體實施方式】
[0029]首先要指出，在不同的實施形式中相同部件使用相同的附圖標記或相同的構(gòu)件名稱，其中，在整個說明書中包含的公開內(nèi)容可以按意義轉(zhuǎn)用到具有相同附圖標記或相同構(gòu)件名稱的相同部件上。同樣，在說明中選擇的位置說明如上面、下面、側(cè)面等涉及直接描述的以及所示的附圖并且所述位置說明在位置改變時按意義轉(zhuǎn)用到新的位置。
[0030]圖1示出內(nèi)燃機I沿曲軸3的軸線2的剖面。在該圖中部分地示出的內(nèi)燃機I具有包括氣缸頭單兀5和氣缸體6的發(fā)動機殼體4。此外在發(fā)動機殼體4中接納有至少一個活塞7和一個曲軸3。所述示出的氣缸頭單元5由頭部區(qū)段8和至少一個空心圓柱體區(qū)段9組成。頭部區(qū)段8和空心圓柱體區(qū)段9 一件式地制造、尤其是由一個單獨的鑄件形成。在此存在下述可能性，為每個氣缸10或每個空心圓柱體區(qū)段9構(gòu)成一個氣缸頭單元5，所述氣缸頭單元包括一個頭部區(qū)段8和一個空心圓柱體區(qū)段9。然而也可能的是，氣缸頭單元5構(gòu)成有多個氣缸10，所述氣缸據(jù)此包括一個頭部區(qū)段8和多個空心圓柱體區(qū)段9。頭部區(qū)段8在此分別關(guān)于內(nèi)燃機I的燃燒室滿足閥支撐或閥控制的功能。在圖1中示出的實施形式中示出內(nèi)燃機I，所述內(nèi)燃機具有三個氣缸10或活塞7。氣缸頭單元5在示出的實施例中包括一個一件式緊密接合的頭部區(qū)段8以及三個在其上成形的空心圓柱體區(qū)段9，所述空心圓柱體區(qū)段設(shè)置用于可滑動運動地引導(dǎo)分別一個活塞7。
[0031 ] 空心圓柱體區(qū)段9直接在其內(nèi)壁或內(nèi)面上形成活塞支承面11，沿所述活塞支承面活塞7沿空心圓柱體區(qū)段9的軸向方向12可振蕩地運動。通過氣缸頭單元5的材料確定的活塞支承面11在此形成用于活塞7的足夠穩(wěn)固的和精確的引導(dǎo)。多個保持在活塞7的周面上的活塞環(huán)13用于活塞支承面11和借此引導(dǎo)的活塞7之間的充分密封。因此，燃燒室14充分密封，以便將在燃料燃燒時在燃燒室14中產(chǎn)生的壓力轉(zhuǎn)變成活塞7的振蕩運動并且使得盡可能沒有燃燒氣體能夠朝曲軸3的方向或朝曲軸箱39的方向流動。
[0032]燃燒室14在此通過多個面限定。一方面通過氣缸底15，所述氣缸底通過氣缸頭單元5確定并且構(gòu)成頭部區(qū)段8和空心圓柱體區(qū)段9之間的假想的分離或過渡面。此外，燃燒室14可以通過空心圓柱體區(qū)段9的活塞支承面11限定。此外燃燒室14通過活塞頂16限定，所述活塞頂?shù)湫偷匮由斓饺紵野记恢?，所述燃燒室凹腔處于活?的凹腔背離連桿17的一側(cè)上。
[0033]空心圓柱體區(qū)段9通過相對薄壁的、空心的氣缸元件確定，其中空心圓柱體區(qū)段9的外部的周面18的至少一個部分區(qū)段形成冷卻通道19的限定面。空心圓柱體區(qū)段9直接鑄造到頭部區(qū)段8上，或與該頭部區(qū)段一起以一個鑄件制造。
[0034]由于活塞7和空心圓柱體區(qū)段9之間的快速相對運動，對活塞支承面11提出高的要求。尤其是其表面特性、其耐熱性、其耐磨性以及其制造公差對應(yīng)于提高的要求，以便避免在彼此相對滑動的部件或面上的過量磨損。此外，處于接觸的面必須確保盡可能優(yōu)化的相互密封。
[0035]空心圓柱體區(qū)段9的外部的周面18主要圓柱形地實施?？梢栽O(shè)定，空心圓柱體區(qū)段9的外部的周面18在與頭部區(qū)段8背離的端部區(qū)段中圓錐形或截錐形地構(gòu)成和/或具有凸肩。
[0036]氣缸頭單元5的頭部區(qū)段8具有用于燃燒室14中的氣體交換的進入和排出通道20以及至少一個用于例如噴射嘴、熾熱引火塞或火花塞的引入開口 21。發(fā)動機殼體4的在圖1至3中示出的實施形式看起來特別適宜用于以柴油燃料運行的內(nèi)燃機1。在進入和排出通道20中安裝有閥支撐座，負責(zé)燃燒室14中的氣體交換調(diào)節(jié)的閥接納在所述閥支撐座中。以上所述氣缸頭單元5的基體由第一材料22制成并且借助鑄造法一件式澆注。該第一材料22具有相比于用于氣缸體6的材料相對高的強度或負荷能力和表面硬度。此外有利的是，用于氣缸頭單元5的該第一材料22具有良好的耐磨特性，以及對于燃燒室14中的高的溫度和壓力是耐久的。
[0037]氣缸頭單元5借助至少一個緊固元件23緊固在發(fā)動機殼體4或氣缸體6上并且也朝氣缸體6的方向預(yù)張緊。適宜的是，氣缸頭單元5通過多個尤其是螺釘形式的緊固元件23與氣缸體6連接。能實行的是，每個用于曲軸3的主軸承設(shè)置兩個螺釘狀的緊固元件23 — 一圖3 — 一，從而在3氣缸內(nèi)燃機1的示出的實施例中一一圖1 一一總共構(gòu)成八個緊固元件23用于將氣缸頭單元5緊固在氣缸體6上并且同時用于可旋轉(zhuǎn)運動地將曲軸3支撐在氣缸體6上或其曲軸箱39中。
[0038]圍繞氣缸10的已經(jīng)提到的所述一個冷卻通道19或多個冷卻通道19主要形成在氣缸體的內(nèi)面6和氣缸頭單兀5的與此相鄰的外表面之間。因此氣缸頭單兀5和氣缸體6的兩個分界面相接在一起，所述分界面必須被密封，以便阻止冷卻液的排出。在氣缸頭單元5和氣缸體6之間的第一過渡點24在此大致處于氣缸底15的高度上，其中對應(yīng)的分離或接合平面水平設(shè)置并且通過氣缸體6的一上端面25，以及通過氣缸頭單元5的凸肩面26形成。為了密封部冷卻通道19，在該兩個面25，26之間設(shè)置密封元件27。密封元件27例如可以是簡單的面狀的塑料密封裝置。然而也可能的是，密封元件27例如作為金屬層密封裝置實施，在所述金屬層密封裝置中，密封裝置的核心由彈簧鋼制成并且表面由薄的彈性體層形成。
[0039]在氣缸頭單元5和氣缸體6之間的另一個過渡點28處于空心圓柱體區(qū)段9的背離頭部區(qū)段8的端部區(qū)段中。該過渡點28通過至少另一個密封元件29密封。在這里使用的密封元件29優(yōu)選通過至少一個密封環(huán)、尤其是通過至少一個O形環(huán)形成，所述密封環(huán)保持在氣缸體6的對應(yīng)的插入槽30中。處于發(fā)動機殼體4的外部的氣缸10上的插入槽30在氣缸體6的周壁31的內(nèi)側(cè)上引入。當在一個內(nèi)燃機I中設(shè)置有多個氣缸10時，則在氣缸體6的至少一個中間接片32中針對在中央設(shè)置的氣缸10設(shè)有用于密封元件29的其他插入槽30。
[0040]在按照圖1的實施例中示出具有多個氣缸10的內(nèi)燃機I。為了使各個氣缸10之間的軸距33或所謂的氣缸凈尺寸盡可能小地保持，中間接片32的壁厚34也盡可能小地實施。通過用于密封元件29的插入槽30，中間接片32被附加地削弱。如果現(xiàn)在將相鄰的氣缸10的兩個插入槽30在相同的高度水平上、即精確地相對置地實施，則中間接片32通過在兩側(cè)設(shè)置的插入槽30大程度削弱。為使中間接片32的該削弱盡可能小地保持，相鄰的氣缸10的插入槽30理想地不在相同的高度上或不在相同的高度水平上實施，而是所述插入槽以確定的高度距離35彼此錯開地設(shè)置。因此可以確保，中間接片32可以以盡可能薄的壁厚34實施并且盡管如此還具有足夠的強度或穩(wěn)定性。
[0041]在圖1中示出的實施形式中，空心圓柱體區(qū)段9的軸向長度36為氣缸體6的壁高37的大約100%。該比值在結(jié)構(gòu)上可以確定在大約50%至200%之間。如果選擇該值越高，則必須使用較高份額的用于提供發(fā)動機殼體4的第一材料22，其中第一材料22比與第一材料22不同的、用于氣缸體6的另一種材料38典型地更重或具有較高的材料密度。如果該值選擇得低，則氣缸體6的外部的周壁31應(yīng)該相對遠地向上拉。
[0042]氣缸體6優(yōu)選由另一種材料38形成，該另一種材料比氣缸頭單元5的材料更輕或具有更小的密度。該另一種材料38必須具有至少這樣高的強度，使得在發(fā)動機殼體4中產(chǎn)生的力在不損壞材料結(jié)構(gòu)的情況下可以被接收。這樣的材料38的示例是氣缸體6鋁鑄件形式的實施方式。
[0043]在圖2中在橫截面中示出內(nèi)燃機1，所述橫截面伸展通過氣缸10的氣缸中心并且與曲軸3的軸線2處于垂直。在該剖面中示出內(nèi)燃機I的在曲軸箱39中設(shè)置的組成部分。尤其是由此可看出的是，曲軸軸承、尤其是曲軸主軸承的支承殼40借助一對緊固機構(gòu)23與氣缸體6和此外或同時與氣缸頭單元5擰緊。支承殼40在此部分地被曲軸3的補償質(zhì)量41遮蓋。形成曲軸箱39的下面的末端的油底殼出于較好的明了性沒有示出。
[0044]此外在圖2中可看出用于凸輪軸的間隙42以及用于閥操縱的挺桿的空隙43。然而在該圖中未示出凸輪軸和挺桿。在內(nèi)燃機I的示出的實施形式中，閥的操縱這樣起作用，使得處于氣缸10側(cè)面的凸輪軸將操縱力傳遞到垂直延伸的挺桿上。所述挺桿于是本身將對應(yīng)的調(diào)節(jié)運動傳遞到處于上方的搖轉(zhuǎn)桿上，所述搖轉(zhuǎn)桿然后操縱閥。
[0045]在該圖中也良好可看出，在氣缸頭單元5上在頭部區(qū)段8和空心圓柱體區(qū)段9之間的過渡區(qū)域中構(gòu)成有肩部面44。肩部面44放置在氣缸體6的端面25上并且可以因此接收通過所述至少一個緊固元件23產(chǎn)生預(yù)緊力或?qū)⑵鋫鬟f到氣缸體6上。
[0046]圖3在一對緊固元件23的平面中示出內(nèi)燃機I的剖面?？汕宄闯銮S支座45的支承殼40，該支承殼40通過兩個螺釘形的緊固元件23與氣缸體6連接，其中，這些緊固元件35接著與氣缸頭單元5的頭部區(qū)段8擰緊或在頭部區(qū)段8中錨定。因此氣缸體6在一定程度上在至少一個實現(xiàn)曲軸支座45的支承殼40和氣缸頭單元5的頭部區(qū)段8之間夾緊。
[0047]此外可看出，緊固元件23作為螺釘實施，所述螺釘從支承殼40的背部延伸直到氣缸頭單元5中。在此，支承殼40以及氣缸體6具有簡單的貫通孔，緊固元件23的軸引導(dǎo)通過所述貫通孔。在氣缸頭單元5中，為每個緊固元件23構(gòu)成有一個螺紋孔，緊固元件23擰入所述螺紋孔中。通過緊固元件23，將足夠的預(yù)緊力施加到氣缸頭單元5和氣缸體6之間的接觸面或過渡點24上以及施加到氣缸體6和支承殼40之間的接觸面上。在所述至少一個支承殼40和氣缸體6之間確定曲軸支座45，該曲軸支座可旋轉(zhuǎn)運動地接納曲軸3。
[0048]各實施例示出發(fā)動機殼體4的可能的實施變型方案，其中在這里說明，本發(fā)明不限于本發(fā)明的特別示出的實施變型方案，而是各個實施變型彼此間不同的組合也是可能的并且這種變化可能性基于通過本發(fā)明用于技術(shù)處理的教導(dǎo)處于本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力之內(nèi)。
[0049]此外來自示出的和描述的不同的實施例的單獨特征或特征組合也可以構(gòu)成本身獨立的、發(fā)明性的或按照本發(fā)明的解決方案。
[0050]獨立的本發(fā)明的解決方案基于的任務(wù)可以由說明書得出。
[0051]在具體的說明中的數(shù)值范圍的全部的說明應(yīng)這樣理解，即其一起包括任意的和所有由此產(chǎn)生的部分范圍，例如說明1至10應(yīng)這樣理解，即，一起包括從下限1和上限10出發(fā)的全部的部分范圍，即以1或更大的下限開始并且以10或更少的上限結(jié)束的全部的部分范圍，例如1至1.7、或3.2至8.1、或5.5至10。
[0052]特別是各個在圖1至3中示出的實施方式可以構(gòu)成獨立的按照本發(fā)明的解決方案的主題。與此相關(guān)的按照本發(fā)明的任務(wù)和解決方案可從對各圖的詳細說明中得出。
[0053]按規(guī)定最后要指出，為了更好地理解發(fā)動機殼體4的構(gòu)造，該發(fā)動機殼體或其組成部分部分地不按比例和/或放大和/或縮小地示出。
[0054]附圖標記列表
[0055]1內(nèi)燃機
[0056]2 軸線
[0057]3 曲軸
[0058]4發(fā)動機殼體
[0059]5氣缸頭單元
[0060]6氣缸體
[0061]7 活塞
[0062]8頭部區(qū)段
[0063]9空心圓柱體區(qū)段
[0064]10 氣缸
[0065]11活塞支承面
[0066]12軸向方向
[0067]13活塞環(huán)
[0068]14燃燒室
[0069]15氣缸底
[0070]16活塞頂
[0071]17 連桿
[0072]18外部的周面
[0073]19冷卻通道
[0074]20進入和排出通道
[0075]21引入開口
[0076]22第一材料
[0077]23緊固元件
[0078]24第一過渡點
[0079]25 端面
[0080]26凸肩面
[0081]27密封元件
[0082]28另一個過渡點
[0083]29另一個密封元件
[0084]30插入槽
[0085]31 周壁
[0086]32中間接片
[0087]33 軸距
[0088]34 壁厚
[0089]35高度距離
[0090]36軸向長度
[0091]37 壁高
[0092]38另一種材料
[0093]39曲軸箱
[0094]40支承殼
[0095]41補償質(zhì)量
[0096]42用于凸輪軸的缺口
[0097]43用于挺桿的空隙
[0098]44肩部面
[0099]45曲軸支座
【權(quán)利要求】
1.發(fā)動機殼體(4),其包括氣缸體(6)和氣缸頭單兀(5),所述氣缸頭單兀(5)由頭部區(qū)段(8)和至少一個一件式一起鑄造的包括處于內(nèi)部的活塞支承面(11)的空心圓柱體區(qū)段(9)形成，其特征在于，氣缸頭單元(5)的空心圓柱體區(qū)段(9)至少部分地沿空心圓柱體區(qū)段(9)的軸向方向(12)能推入氣缸體(6)中，并且氣缸頭單元(5)借助至少一個緊固元件(23)沿空心圓柱體區(qū)段(9)的軸向方向(12)能相對氣缸體(6)預(yù)張緊。
2.按照權(quán)利要求1所述的發(fā)動機殼體，其特征在于，在氣缸頭單元(5)和氣缸體(6)之間構(gòu)成有至少一個用于冷卻介質(zhì)引導(dǎo)通過的冷卻通道(19)，所述冷卻通道(19)借助至少一個密封元件(27)在頭部區(qū)段(8)和氣缸體(6)之間的第一過渡點(24)上相對于發(fā)動機殼體(4)的外部環(huán)境密封，以及借助至少一個另外的密封元件(29)在空心圓柱體區(qū)段(9)和氣缸體(6)之間的另一個過渡點(28)上相對于用于接納曲軸的曲軸箱(39)密封。
3.按照權(quán)利要求2所述的發(fā)動機殼體，其特征在于，在空心圓柱體區(qū)段(9)和氣缸體(6)之間的所述另一個過渡點(28)上的所述至少一個另外的密封元件(29)相對于相鄰的空心圓柱體區(qū)段(9)的另一個密封元件(29)以高度距離(35)錯開地設(shè)置。
4.按照權(quán)利要求2所述的發(fā)動機殼體，其特征在于，在頭部區(qū)段(8)和氣缸體(6)之間的第一過渡點(24)上的過渡面以及在空心圓柱體區(qū)段(9)和氣缸體(6)之間的所述另一個過渡點(28)上的過渡面彼此成角度、尤其是成直角地定向。
5.按照上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)動機殼體，其特征在于，在氣缸頭單元(5)的頭部區(qū)段⑶中設(shè)置有引導(dǎo)到燃燒室(14)中的進入和排出通道(20)以及至少一個用于噴射嘴或火花塞的引入開口(21)。
6.按照上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)動機殼體，其特征在于，所述緊固元件(23)附加地構(gòu)成用于施加預(yù)緊力到曲軸支座(45)的支承殼(40)上，利用所述緊固元件，氣缸頭單元(5)沿空心圓柱體區(qū)段(9)的軸向方向(12)能相對氣缸體(6)預(yù)張緊。
7.按照上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)動機殼體，其特征在于，氣缸頭單元(5)的空心圓柱體區(qū)段(9)的軸向長度(36)為氣缸體(6)的壁高(37)的50%至200%、尤其是80%至110 %、優(yōu)選大約100%。
8.按照上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)動機殼體，其特征在于，空心圓柱體區(qū)段(9)在其向氣缸體(6)的另一個過渡點(28)的區(qū)域中具有圓柱形的或圓錐形的外周面(18)并且無間隙地接納在氣缸體(6)中。
9.按照上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)動機殼體，其特征在于，氣缸頭單元(5)具有垂直于空心圓柱體區(qū)段(9)的軸向方向(12)延伸的肩部面(44)，氣缸頭單元(5)通過該肩部面支承在氣缸體(6)上并且能相對氣缸體(6)預(yù)張緊。
10.按照上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)動機殼體，其特征在于，氣缸體(6)的上端面(25)沿空心圓柱體區(qū)段(9)的軸向方向大致處于一個包含氣缸頭單元(5)的氣缸底(15)的平面的高度上。
11.按照上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)動機殼體，其特征在于，氣缸頭單元(5)由具有第一材料密度的第一材料(22)形成，并且氣缸體￠)由具有相比于第一材料(22)不同的材料密度的另一種材料(38)形成。
12.按照權(quán)利要求11所述的發(fā)動機殼體，其特征在于，氣缸頭單元(5)的材料(22)比氣缸體￠)的材料(38)具有更高的材料密度。
13.按照權(quán)利要求11或12所述的發(fā)動機殼體，其特征在于，氣缸頭單元(5)通過灰口鑄鐵形成并且直接構(gòu)成活塞支承面(11)，并且氣缸體(6)通過鋁或鋁鑄件形成。
14.按照權(quán)利要求11至14之一所述的發(fā)動機殼體，其特征在于，用于冷卻液引導(dǎo)通過的冷卻通道(19)在發(fā)動機殼體(4)的一個端側(cè)的端部區(qū)段中一方面由氣缸頭單元(5)的第一材料(22)并且另一方面由氣缸體(6)的與第一材料不同的另一種材料(38)限定。
15.按照上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)動機殼體，其特征在于，氣缸體(6)在其與用于氣缸頭單元(5)的接納開口對置的端部區(qū)段上成形有曲軸箱(39)的至少一個部分區(qū)段。
16.內(nèi)燃機(I)，其具有包括氣缸頭單兀(5)和氣缸體(6)的發(fā)動機殼體(4),在所述發(fā)動機殼體(4)中接納有至少一個活塞(7)和至少一個曲軸(3)，其特征在于，所述發(fā)動機殼體(4)按照上述權(quán)利要求中的一個或多個構(gòu)成。
【文檔編號】F02F1/40GK104343574SQ201410270026
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月1日
【發(fā)明者】B·雷施 申請人:施泰爾發(fā)動機有限公司