DE102016013600A1

DE102016013600A1 - Cylinder housing for a reciprocating internal combustion engine, in particular of a motor vehicle

Info

Publication number: DE102016013600A1
Application number: DE102016013600.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Behr; Klaus Geiger; Udo Grimmer; Tobias Hanschke; Matthias Hartweg; Volker Lagemann; Harald Scheib; Sebastian Schiefer; Martin Ströer; Silvia Tomaschko
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2018-05-17
Also published as: WO2018091119A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zylindergehäuse (10) für eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem als Zylinder (12) ausgebildeten und zumindest teilweise durch eine Zylinderlaufbahn (14) begrenzten Brennraum, in welchem während eines gefeuerten Betriebs der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine Verbrennungsvorgänge ablaufen, wobei die Zylinderlaufbahn (14) über ihre gesamte axiale Erstreckung oder in einem in axialer Richtung des Zylinders (12) außermittigen Teilbereich (16) aufgeweitet ist, welcher eine Wechselzone, in der bei einem Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ein Kolbenanlagewechsel stattfindet, umfasst.

The invention relates to a cylinder housing (10) for a reciprocating internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, with at least one as a cylinder (12) formed and at least partially by a cylinder bore (14) limited combustion chamber, in which combustion operations during a fired operation of the reciprocating internal combustion engine run, wherein the cylinder bore (14) over its entire axial extent or in a in the axial direction of the cylinder (12) off-center portion (16) is widened, which comprises a transition zone in which takes place during operation of the reciprocating internal combustion engine, a piston system change comprises ,

Description

Die Erfindung betrifft ein Zylindergehäuse für eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 beziehungsweise 2.The invention relates to a cylinder housing for a reciprocating internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, according to the preamble of patent claims 1 and 2, respectively.

Ein solches Zylindergehäuse für eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ist beispielsweise bereits der DE 10 2008 026 146 A1 als bekannt zu entnehmen. Das Zylindergehäuse weist wenigstens einen als Zylinder ausgebildeten und zumindest teilweise durch eine Zylinderlaufbahn begrenzten Brennraum auf, in welchem während eines gefeuerten Betriebs der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine Verbrennungsvorgänge ablaufen.Such a cylinder housing for a reciprocating internal combustion engine, in particular a motor vehicle, for example, is already the DE 10 2008 026 146 A1 to be known as known. The cylinder housing has at least one combustion chamber designed as a cylinder and at least partially delimited by a cylinder bore, in which combustion processes take place during a fired operation of the reciprocating internal combustion engine.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Zylindergehäuse der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders effizienter Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine realisierbar ist.Object of the present invention is to develop a cylinder housing of the type mentioned in such a way that a particularly efficient operation of the reciprocating internal combustion engine can be realized.

Diese Aufgabe wird durch ein Zylindergehäuse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 beziehungsweise 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a cylinder housing having the features of patent claims 1 and 2, respectively. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um ein Zylindergehäuse für eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders effizienter und somit kraftstoffverbrauchsarmer Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine realisierbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Zylinderlaufbahn über ihre gesamte axiale Erstreckung aufgeweitet ist.In order to develop a cylinder housing for a reciprocating internal combustion engine, in particular a motor vehicle specified in the preamble of claim 1 type such that a particularly efficient and thus fuel-efficient operation of the reciprocating internal combustion engine can be realized, it is inventively provided that the cylinder bore over its entire axial extent is widened.

Um ein Zylindergehäuse für eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 2 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders effizienter und somit kraftstoffverbrauchsarmer Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine realisierbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Zylinderlaufbahn in einem in axialer Richtung des Zylinders außermittigen Teilbereich aufgeweitet ist, welcher eine Wechselzone, in der ein bei einem Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ein Kolbenanlagewechsel stattfindet, umfasst. Durch die erfindungsgemäße Aufweitung der Zylinderlaufbahn kann die Reibleistung der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden.In order to develop a cylinder housing for a reciprocating internal combustion engine, in particular a motor vehicle specified in the preamble of claim 2 type such that a particularly efficient and thus fuel-efficient operation of the reciprocating internal combustion engine can be realized, it is inventively provided that the cylinder bore in a in Axial direction of the cylinder eccentric portion is widened, which includes a transition zone in which takes place during operation of the reciprocating internal combustion engine, a piston system change includes. Due to the expansion of the cylinder bore according to the invention, the friction loss of the reciprocating internal combustion engine can be kept particularly low.

Beispielsweise ist der Brennraum derart gezielt gefertigt, dass die Zylinderlaufbahn bei Umgebungstemperatur eine von der zylindrischen Form abweichende, über die gesamte axiale Erstreckung des Zylinders gegenüber der zylindrischen Form aufgeweitete Innenkontur aufweist, welche sich der zylindrischen Form unter Verringerung oder Aufhebung der Aufweitung infolge einer durch den gefeuerten Betrieb bewirkten Erwärmung des Brennraums zumindest annähert.For example, the combustion chamber is made specifically so that the cylinder liner at ambient temperature deviates from the cylindrical shape, over the entire axial extent of the cylinder against the cylindrical shape expanded inner contour, which the cylindrical shape to reduce or cancel the expansion due to a through fired operation caused heating of the combustion chamber at least approaches.

Unter der gezielten Fertigung des als Zylinder ausgebildeten Brennraums ist zu verstehen, dass die Zylinderlaufbahn derart gezielt gefertigt, insbesondere derart gezielt bearbeitet ist, dass die Innenkontur der Zylinderlaufbahn und somit des Brennraums in einem ersten Zustand, in welchem das Zylindergehäuse und somit der Brennraum und die Zylinderlaufbahn Umgebungstemperatur aufweisen, von der zylindrischen Form, das heißt von der Form eines geraden Kreiszylinders abweicht. Diese Abweichung der Innenkontur von der Form eines geraden Kreiszylinders ist somit nicht durch fertigungsbedingte Toleranzen bedingt, sondern gezielt hergestellt. Dabei ist die Innenkontur insbesondere derart gezielt hergestellt, dass sich die Innenkontur bei zunehmender Erwärmung der Zylinderlaufbahn der Form eines geraden Kreiszylinders annähert, sodass die Innenkontur während des gefeuerten Betriebs der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine und somit einem zweiten Zustand, in welchem das Zylindergehäuse und somit der Brennraum und die Zylinderlaufbahn gegenüber dem zuvor genannten ersten Zustand eine wesentliche höhere Temperatur aufweisen, der Form eines geraden Kreiszylinders stärker als in dem ersten Zustand ähnelt beziehungsweise der Form eines geraden Kreiszylinders zumindest im Wesentlichen entspricht.Under the targeted production of the cylinder designed as a combustion chamber is to be understood that the cylinder bore is so selectively made, in particular so selectively machined that the inner contour of the cylinder bore and thus the combustion chamber in a first state in which the cylinder housing and thus the combustion chamber and the Cylinder runway ambient temperature, deviates from the cylindrical shape, that is, from the shape of a right circular cylinder. This deviation of the inner contour of the shape of a straight circular cylinder is thus not caused by production-related tolerances, but selectively produced. In this case, the inner contour is in particular produced in such a targeted manner that the inner contour approximates the shape of a straight circular cylinder with increasing heating of the cylinder bore so that the inner contour during the fired operation of the reciprocating internal combustion engine and thus a second state in which the cylinder housing and thus the combustion chamber and the cylinder liner are at a substantially higher temperature than the aforementioned first condition, more closely resembling the shape of a right circular cylinder than in the first condition, or at least substantially corresponding to the shape of a right circular cylinder.

Die von der zylindrischen Form bei Umgebungstemperatur abweichende Innenkontur beziehungsweise ihre jeweilige Aufweitung ist somit eine Formkorrektur der Zylinderlaufbahn mit dem Ziel einer möglichst idealen Zylinderform im Motorbetrieb, das heißt während des gefeuerten Betriebs der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine. Die bei Umgebungstemperatur beziehungsweise Raumtemperatur von der idealen Zylinderform abweichende Innenkontur wird somit bewusst und gezielt hingenommen, da sich die Innenkontur mit zunehmender, durch den gefeuerten Betrieb bewirkte Erwärmung an die ideale Zylinderform annähern beziehungsweise einer Zylinderform zumindest im Wesentlichen entsprechen kann.The deviating from the cylindrical shape at ambient temperature inner contour or their respective expansion is thus a shape correction of the cylinder barrel with the aim of an ideal cylinder shape as possible during engine operation, that is, during the fired operation of the reciprocating internal combustion engine. The deviating from the ideal cylindrical shape at ambient temperature or room temperature inner contour is thus deliberately and purposefully accepted, since the inner contour with increasing, caused by the fired operation heating to the ideal cylinder shape approach or at least substantially correspond to a cylindrical shape.

Der Erfindung liegt insbesondere folgende Erkenntnis zugrunde: Durch Verschraubungen des Zylindergehäuses mit weiteren Komponenten wie beispielsweise einem Zylinderkopf, durch im Brennraum herrschende Drücke sowie durch Wärmeausdehnungen des Zylindergehäuses, insbesondere der Zylinderlaufbahn, kommt es üblicherweise zu Verzügen der Zylinderlaufbahn und somit des Brennraums. Weist somit beispielsweise die Zylinderlaufbahn bereits bei Umgebungstemperatur eine zumindest im Wesentlichen ideale Zylinderform auf, so führen die genannten Verzüge dazu, dass die Innenkontur während des Motorbetriebs gerade nicht mehr der idealen Zylinderform entspricht. Dabei ist es jedoch wünschenswert, dass die Innenkontur während des Motorbetriebs zumindest besonders stark der idealen Zylinderform ähnelt beziehungsweise der idealen Zylinderform entspricht, um dadurch die Reibleistung und somit den Kraftstoffverbrauch und die CO₂-Emissionen der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine gering halten zu können.The invention is based, in particular, on the following knowledge: Screw connections of the cylinder housing with other components such as, for example, a cylinder head, pressures prevailing in the combustion chamber and thermal expansion of the cylinder housing, in particular the cylinder bore, usually occur Distortion of the cylinder bore and thus of the combustion chamber. Thus, if, for example, the cylinder bore already exhibits an at least substantially ideal cylinder shape at ambient temperature, then the said distortions lead to the inner contour no longer corresponding to the ideal cylinder shape during engine operation. In this case, however, it is desirable for the inner contour during engine operation to be at least particularly similar to the ideal cylindrical shape or to correspond to the ideal cylindrical shape, in order thereby to be able to minimize the frictional loss and thus the fuel consumption and CO ₂ emissions of the reciprocating internal combustion engine.

Durch die beschriebene Formkorrektur der Zylinderlaufbahn können die genannten Verzüge minimiert beziehungsweise derart kompensiert werden, dass die Innenkontur während des Motorbetriebs zumindest besonders stark der idealen Zylinderform ähnelt beziehungsweise der idealen Zylinderform entspricht, sodass die Reibleistung zwischen der Zylinderlaufbahn, welche auch als Liner bezeichnet wird, und einem beispielsweise translatorisch bewegbar in dem Brennraum aufgenommenen Kolben besonders gering gehalten werden kann. Ferner kann ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine realisiert werden, wobei das Geräuschverhalten auch als NVH-Verhalten bezeichnet wird (NVH - Noise Vibration Harshness). Durch die Kompensierung beziehungsweise Minimierung der Verzüge kann nämlich ein Spiel zwischen dem Kolben und der Zylinderlaufbahn vorteilhaft eingestellt werden, sodass die Entstehung von unerwünschten Geräuschen zumindest gering gehalten werden kann. Due to the described shape correction of the cylinder bore said delays can be minimized or compensated so that the inner contour during engine operation at least particularly similar to the ideal cylindrical shape or the ideal cylindrical shape corresponds, so that the friction between the cylinder liner, which is also referred to as a liner, and an example, translationally movable recorded in the combustion chamber piston can be kept particularly low. Furthermore, a particularly advantageous noise behavior of the reciprocating internal combustion engine can be realized, wherein the noise behavior is also referred to as NVH behavior (NVH - Noise Vibration Harshness). By compensating or minimizing the delays, namely, a clearance between the piston and the cylinder bore can be advantageously set, so that the formation of unwanted noise can be kept at least low.

Die Erfindung geht dabei davon aus, dass üblicherweise eine Honung der Zylinderlaufbahn vorgesehen ist, sodass der Brennraum beziehungsweise die Innenkontur im Fertigteilzustand des beispielsweise als Kurbelgehäuse beziehungsweise Zylinderkurbelgehäuse ausgebildeten Zylindergehäuses eine zylindrische Form aufweist. Bedingt durch die Konstruktion des Zylindergehäuses, den Anzug von Zylinderkopfschrauben, unterschiedliche Wärmeausdehnungen im gefeuerten Betrieb sowie durch Zylinderdrücke während der Verbrennungsvorgänge kommt es dann zum Teil zu deutlichen Abweichungen der Innenkontur vom idealen Zylinder, was mit Reibleistungs- und Verbrauchsnachteilen verbunden ist. Derartige übermäßige Abweichungen der Innenkontur von der idealen Zylinderform können bei dem erfindungsgemäßen Zylindergehäuse vermieden werden, sodass ein besonders effizienter Betrieb darstellbar ist.The invention is based on the assumption that a honing of the cylinder bore is usually provided, so that the combustion chamber or the inner contour has a cylindrical shape in the finished part state of the cylinder housing designed, for example, as a crankcase or cylinder crankcase. Due to the design of the cylinder housing, the suit of cylinder head bolts, different thermal expansions in the fired operation and cylinder pressures during combustion processes, it sometimes leads to significant deviations of the inner contour of the ideal cylinder, which is associated with friction and consumption disadvantages. Such excessive deviations of the inner contour of the ideal cylinder shape can be avoided in the cylinder housing according to the invention, so that a particularly efficient operation can be displayed.

Bei der gezielten Herstellung der Zylinderlaufbahn und somit der Innenkontur wird insbesondere auch ein Einfluss eines beispielsweise als Wassermantel ausgebildeten Kühlmantels berücksichtigt, welcher von einem beispielsweise als Kühlfluid, insbesondere als Kühlflüssigkeit, ausgebildeten Kühlmedium durchströmbar ist. Mittels des Kühlmediums wird zumindest ein Teilbereich des Zylindergehäuses gekühlt, wobei insbesondere zumindest ein Teilbereich der Zylinderlaufbahn mittels des Kühlmediums gekühlt wird. Ferner werden beispielsweise bei der Herstellung, insbesondere Formgebung, der Innenkontur Steifigkeitssprünge insbesondere am unteren Ende des Kühlmantels berücksichtigt, wobei ein solcher Steifigkeitssprung auch als Kühlsprung bezeichnet wird. Es wurde gefunden, dass es durch den Einfluss des Kühlmantels und durch Steifigkeitssprünge insbesondere am unteren Ende des Kühlmantels zu einer Einschnürung der Zylinderlaufbahn kommen kann.In the specific production of the cylinder bore and thus the inner contour, in particular, an influence of a cooling jacket, for example designed as a water jacket, is taken into account, which can be flowed through by a cooling medium formed, for example, as cooling fluid, in particular as cooling fluid. By means of the cooling medium, at least a portion of the cylinder housing is cooled, wherein in particular at least a portion of the cylinder bore is cooled by means of the cooling medium. Further, for example, in the production, in particular shaping, the inner contour stiffness jumps are considered in particular at the lower end of the cooling jacket, wherein such a jump in stiffness is also referred to as a cooling jump. It has been found that it can come to a constriction of the cylinder bore due to the influence of the cooling jacket and by stiffness jumps in particular at the lower end of the cooling jacket.

Unter der zuvor beschriebenen Formkorrektur der Zylinderlaufbahn ist eine Abweichung der Innenkontur von der idealen Zylinderform zu verstehen, wobei die Innenkontur diese Abweichung im Fertigteilzustand aufweist. Die Abweichung wird beispielsweise durch eine Aufweitung, insbesondere durch eine radialsymmetrische Aufweitung oder durch eine Aufweitung zweiter Ordnung, realisiert. Die Zylinderlaufbahn ist erfindungsgemäß über die gesamte axiale Erstreckung des Zylinders gegenüber der zylindrischen Form aufgeweitet, sodass die Zylinderlaufbahn die Aufweitung über ihre gesamte Höhe, das heißt über die gesamte axiale Erstreckung des Zylinders aufweist. Alternativ ist es denkbar, dass die Zylinderlaufbahn die Aufweitung nur in einem Teilbereich oder in mehreren Teilbereichen aufweist, wobei beispielsweise die Aufweitung zum Beispiel in einem Bereich zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt des Kolbens und dabei vorzugsweise bezogen auf die axialer Erstreckung des Zylinders außermittig angeordnet sein kann.Under the previously described shape correction of the cylinder bore is a deviation of the inner contour of the ideal cylinder shape to understand, the inner contour has this deviation in the finished state. The deviation is realized, for example, by a widening, in particular by a radially symmetrical widening or by a widening of the second order. According to the invention, the cylinder track is widened over the entire axial extent of the cylinder relative to the cylindrical shape, so that the cylinder track has the widening over its entire height, that is to say over the entire axial extent of the cylinder. Alternatively, it is conceivable that the cylinder bore has the widening only in a partial region or in several partial regions, wherein, for example, the widening eccentrically in a region between the top dead center and the bottom dead center of the piston and thereby preferably with respect to the axial extent of the cylinder can be arranged.

Als vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Zylinderlaufbahn durch wenigstens ein von dem Honen unterschiedliches, vor dem Honen durchgeführtes Bearbeitungsverfahren bearbeitet ist. Es ist denkbar, dass die Form der Zylinderlaufbahn durch das Honen hergestellt wird. Bei einer weiteren Ausführungsform jedoch wird die Form der Zylinderlaufban durch das genannte, von dem Honen unterschiedliche Bearbeitungsverfahren hergestellt. Daran anschließend wird die Zylinderlaufbahn gehont, wobei ein Honwerkzeug beispielsweise der zuvor mittels des Bearbeitungsverfahrens hergestellten Form nachgeführt wird.It has proven to be advantageous if the cylinder bore is machined by at least one machining method different from the honing and performed before honing. It is conceivable that the shape of the cylinder bore is produced by honing. However, in another embodiment, the shape of the cylinder barrel is made by the above-mentioned machining method different from the honing. Subsequently, the cylinder bore is honed, wherein a honing tool is tracked, for example, the shape previously prepared by the machining process.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description and the following in the Description of figures mentioned and / or shown alone in the figures features and combinations of features can be used not only in the specified combination, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the invention.

Die Zeichnung zeigt in:

1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht eines Zylindergehäuses für eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine bei einem gefeuerten Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, wobei 1 der Erläuterung des Hintergrunds der Erfindung dient;
2 ausschnittsweise eine schematische Querschnittsansicht des Zylindergehäuses gemäß 1 im Bereich des Brennraums, wobei 2 der Erläuterung des Hintergrunds der Erfindung dient;
3 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht eines Zylindergehäuses für eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine bei Umgebungstemperatur, wobei eine Zylinderlaufbahn eines als Zylinder ausgebildeten Brennraums der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine eine Formkorrektur aufweist;
4 ausschnittsweise eine schematische Querschnittsansicht des Zylindergehäuses gemäß 3 im Bereich des Brennraums;
5 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine gemäß 3 und 4 bei einem gefeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine; und
6 ausschnittsweise eine schematische Querschnittsansicht des Zylindergehäuses gemäß 5 im Bereich des Brennraums.

The drawing shows in:

1 a fragmentary sectional view of a cylinder housing for a reciprocating internal combustion engine in a fired operation of the reciprocating internal combustion engine, wherein 1 to explain the background of the invention is used;
2 a schematic cross-sectional view of the cylinder housing according to FIG 1 in the area of the combustion chamber, where 2 to explain the background of the invention is used;
3 a schematic sectional view of a cylinder housing for a reciprocating internal combustion engine at ambient temperature, wherein a cylinder bore of a cylinder formed as a combustion chamber of the reciprocating internal combustion engine has a shape correction;
4 a schematic cross-sectional view of the cylinder housing according to FIG 3 in the area of the combustion chamber;
5 Sectionally a schematic sectional view of the reciprocating internal combustion engine according to 3 and 4 in a fired operation of the internal combustion engine; and
6 a schematic cross-sectional view of the cylinder housing according to FIG 5 in the area of the combustion chamber.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Schnittansicht ein Zylindergehäuse 10 für eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens wie beispielsweise eines Personenkraftwagens. Das Kraftfahrzeug ist mittels der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine antreibbar. Die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine weist eine als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle auf, welche um eine Drehachse relativ zu dem Zylindergehäuse 10 drehbar ist. Dabei ist die Kurbelwelle beispielsweise drehbar an einem Kurbelgehäuse der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine gelagert. Das Kurbelgehäuse kann einstückig mit dem Zylindergehäuse 10 ausgebildet sein, sodass das Zylindergehäuse 10 beispielsweise als Zylinderkurbelgehäuse ausgebildet ist. 1 shows a detail of a schematic sectional view of a cylinder housing 10 for a reciprocating internal combustion engine of a motor vehicle, in particular a motor vehicle such as a passenger car. The motor vehicle can be driven by means of the reciprocating internal combustion engine. The reciprocating internal combustion engine has a crankshaft designed as an output shaft, which is about an axis of rotation relative to the cylinder housing 10 is rotatable. The crankshaft, for example, is rotatably mounted on a crankcase of the reciprocating internal combustion engine. The crankcase can be integral with the cylinder housing 10 be formed so that the cylinder housing 10 for example, is designed as a cylinder crankcase.

Das Zylindergehäuse 10 weist wenigstens einen als Zylinder 12 ausgebildeten Brennraum auf, in welchem während eines gefeuerten Betriebs der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine Verbrennungsvorgänge ablaufen. Der gefeuerte Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine wird auch als befeuerter Betrieb bezeichnet.The cylinder housing 10 has at least one as a cylinder 12 trained combustion chamber, in which occur during a fired operation of the reciprocating internal combustion engine combustion processes. The fired operation of the reciprocating internal combustion engine is also referred to as fired operation.

In vollständig hergestelltem Zustand der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ist in dem Zylinder 12 ein in den Fig. nicht dargestellter Kolben translatorisch bewegbar aufgenommen. Der Kolben ist über ein Pleuel gelenkig mit der Kurbelwelle gekoppelt, sodass die translatorischen Bewegungen des Kolbens in dem Zylinder 12 in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle um die Drehachse umgewandelt werden. Durch die in dem Zylinder 12 während des gefeuerten Betriebs ablaufenden Verbrennungsvorgänge wird der Kolben in dem Zylinder 12 angetrieben, sodass die Kurbelwelle über das Pleuel von dem Kolben angetrieben und somit um die Drehachse gedreht wird.In fully manufactured state of the reciprocating internal combustion engine is in the cylinder 12 a piston, not shown in the figures, received translationally movable. The piston is pivotally coupled via a connecting rod with the crankshaft, so that the translational movements of the piston in the cylinder 12 be converted into a rotational movement of the crankshaft about the axis of rotation. By in the cylinder 12 during combustion operations, the piston becomes in the cylinder 12 driven, so that the crankshaft is driven via the connecting rod of the piston and thus rotated about the axis of rotation.

Aus 1 ist erkennbar, dass der Zylinder 12 durch eine durch das Zylindergehäuse 10 gebildete Zylinderlaufbahn 14 gebildet beziehungsweise begrenzt ist, wobei die Zylinderlaufbahn 14 auch als Zylinderwand oder Liner bezeichnet wird. Während des gefeuerten Betriebs kann sich der Kolben, insbesondere über sein Kolbenhemd, in radialer Richtung des Kolbens an der Zylinderlaufbahn 14 abstützen und insbesondere entlang der Zylinderlaufbahn 14 sich translatorisch im Zylinder 12 bewegen. 2 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Querschnittsansicht das Zylindergehäuse 10 im Bereich des Zylinders 12, wobei aus 2 die Druckseite DS und die Gegendruckseite GDS des Zylinders 12 erkennbar sind.Out 1 it can be seen that the cylinder 12 through a through the cylinder housing 10 formed cylinder liner 14 is formed or limited, wherein the cylinder liner 14 Also referred to as a cylinder wall or liner. During the fired operation, the piston, in particular via its piston skirt, in the radial direction of the piston on the cylinder bore 14 support and in particular along the cylinder bore 14 translational in the cylinder 12 move. 2 shows a detail of a schematic cross-sectional view of the cylinder housing 10 in the area of the cylinder 12 , being out 2 the pressure side DS and the back pressure side GDS of the cylinder 12 are recognizable.

In dem Zylindergehäuse 10 verläuft beispielsweise wenigstens ein in den Fig. nicht erkennbarer Kühlmantel, welcher von einem Kühlmedium durchströmbar ist. Bei dem Kühlmedium handelt es sich vorzugsweise um ein Kühlfluid, insbesondere um eine Kühlflüssigkeit, wobei die Kühlflüssigkeit auch als Kühlwasser bezeichnet wird. Daher wird der Kühlmantel auch als Wassermantel bezeichnet. Mittels des Kühlmantels und mittels des den Kühlmantel durchströmenden Kühlmediums kann das Zylindergehäuse 10, insbesondere die Zylinderlaufbahn 14, gekühlt werden, indem ein Wärmeübergang von dem Zylindergehäuse 10 an das den Kühlmantel durchströmende Kühlmedium erfolgen.In the cylinder housing 10 For example, at least one cooling jacket, which can not be seen in the figures, runs through which a cooling medium can flow. The cooling medium is preferably a cooling fluid, in particular a cooling fluid, wherein the cooling fluid is also referred to as cooling water. Therefore, the cooling jacket is also referred to as a water jacket. By means of the cooling jacket and by means of the coolant jacket flowing through the cooling medium, the cylinder housing 10 , in particular the cylinder liner 14 , to be cooled by a heat transfer from the cylinder housing 10 take place on the coolant jacket flowing through the cooling jacket.

Ist die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine beispielsweise eine längere Zeit deaktiviert, so nimmt Zylindergehäuse 10 einen ersten Zustand ein, in welchem das Zylindergehäuse 10 und somit der Zylinder 12 und die Zylinderlaufbahn 14 Umgebungstemperatur aufweisen. Mit anderen Worten entspricht die Temperatur des Zylindergehäuses 10 und somit des Zylinders 12 und der Zylinderlaufbahn 14 der Umgebungstemperatur, welche in der Umgebung der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, insbesondere des Kraftfahrzeugs, herrscht.For example, if the reciprocating internal combustion engine is deactivated for a long time, then the cylinder housing decreases 10 a first state, in which the cylinder housing 10 and thus the cylinder 12 and the cylinder liner 14 Have ambient temperature. In other words, the temperature of the cylinder housing corresponds 10 and thus of the cylinder 12 and the cylinder liner 14 the ambient temperature, which prevails in the vicinity of the reciprocating internal combustion engine, in particular of the motor vehicle.

Wird die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgehend von dem ersten Zustand aktiviert, sodass in dem Zylinder 12 Verbrennungsvorgänge ablaufen, so werden das Zylindergehäuse 10 und somit der Zylinder 12 und die Zylinderlaufbahn 14 durch die Verbrennungsvorgänge erwärmt. Dadurch kommen das Zylindergehäuse 10 und somit der Zylinder 12 und die Zylinderlaufbahn 14 in einen zweiten Zustand beziehungsweise nehmen einen zweiten Zustand ein, in welchem das Zylindergehäuse 10 und somit der Zylinder 12 und die Zylinderlaufbahn 14 eine Temperatur aufweisen, welche wesentlich höher als die Umgebungstemperatur ist. Insbesondere weisen das Zylindergehäuse 10, der Zylinder 12 und die Zylinderlaufbahn 14 die gegenüber der Umgebungstemperatur höhere Temperatur während des gefeuerten Betriebs auf. Dabei zeigen 1 und 2 den zweiten Zustand.If the reciprocating internal combustion engine is activated starting from the first state, so that in the cylinder 12 Run combustion processes, so are the cylinder housing 10 and thus the cylinder 12 and the cylinder liner 14 heated by the combustion processes. This will cause the cylinder housing 10 and thus the cylinder 12 and the cylinder liner 14 in a second state or take a second state, in which the cylinder housing 10 and thus the cylinder 12 and the cylinder liner 14 have a temperature which is much higher than the ambient temperature. In particular, the cylinder housing 10 , the cylinder 12 and the cylinder liner 14 the higher temperature compared to the ambient temperature during the fired operation. Show 1 and 2 the second state.

Aus 1 ist erkennbar, dass die Zylinderlaufbahn eine Innenkontur 18 aufweist, welche in dem zweiten Zustand zumindest in einem Teilbereich 16 gegenüber der zylindrischen Form eingeschnürt ist und somit in dem zweiten Zustand eine von der zylindrischen Form abweichende Form aufweist. Hierdurch kommt es im gefeuerten Betrieb zu einer hohen Reibleistung, zu einem hohen Kraftstoffverbrauch und zu einem ungünstigen Geräuschverhalten der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine kommen kann. Die zylindrische Form wird auch als ideale Form oder als ideale Zylinderform bezeichnet.Out 1 It can be seen that the cylinder bore has an inner contour 18 which, in the second state, at least in a partial area 16 is constricted against the cylindrical shape and thus in the second state has a different shape from the cylindrical shape. This leads to a high friction in the fired operation, can lead to a high fuel consumption and an unfavorable noise behavior of the reciprocating internal combustion engine. The cylindrical shape is also referred to as an ideal shape or as an ideal cylindrical shape.

Mit anderen Worten ist aus 1 und 2 erkennbar, dass die Innenkontur 18 bei dem gefeuerten Betrieb in dem Teilbereich 16 eingeschnürt ist, was in 1 durch Pfeile 20 veranschaulicht ist. Infolge dieser Einschnürung der Innenkontur 18 weist die Zylinderlaufbahn 14 wenigstens eine in dem Zylinder 12 in radialer Richtung hineinragende Ausbuchtung auf, welche beispielsweise auch als Buckel bezeichnet wird. Somit weicht die Innenkontur 18 bei Umgebungstemperatur sehr stark von der idealen Zylinderform ab.In other words, it's off 1 and 2 recognizable that the inner contour 18 in the fired operation in the subarea 16 is constricted, what is in 1 through arrows 20 is illustrated. As a result of this constriction of the inner contour 18 has the cylinder liner 14 at least one in the cylinder 12 in the radial direction protruding bulge, which is for example also referred to as a hump. Thus, the inner contour gives way 18 at ambient temperature very much from the ideal cylindrical shape.

3 bis 6 zeigen ein Zylindergehäuse 10 einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine. Dabei zeigen 3 und 4 den zuvor beschriebenen ersten Zustand, sodass das Zylindergehäuse 10 in 3 und 4 Umgebungstemperatur aufweist. 5 und 6 zeigen das Zylindergehäuse 10 gemäß 3 und 4 im zweiten Zustand, das heißt bei dem gefeuerten Betrieb. 3 to 6 show a cylinder housing 10 a reciprocating internal combustion engine. Show 3 and 4 the first state described above, so that the cylinder housing 10 in 3 and 4 Ambient temperature has. 5 and 6 show the cylinder housing 10 according to 3 and 4 in the second state, that is, in the fired mode.

Um nun einen besonders effizienten und somit kraftstoffverbrauchsarmen Betrieb und ein vorteilhaftes Geräuschverhalten der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine realisieren zu können, ist es bei dem Zylindergehäuse 10 gemäß 3 und 4 vorgesehen, dass die Zylinderlaufbahn 14 lediglich in einem in axialer Richtung des Zylinders 12 außermittigen Teilbereich 16 aufgeweitet ist, welcher eine Wechselzone, in der bei einem Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ein Kolbenanlagewechsel stattfindet, umfasst. In order to be able to realize a particularly efficient and thus fuel-efficient operation and an advantageous noise behavior of the reciprocating internal combustion engine, it is in the cylinder housing 10 according to 3 and 4 provided that the cylinder liner 14 only in one in the axial direction of the cylinder 12 off-center portion 16 which comprises a transition zone in which a piston system change takes place during operation of the reciprocating internal combustion engine.

Um nun einen besonders effizienten und somit kraftstoffverbrauchsarmen Betrieb und ein vorteilhaftes Geräuschverhalten der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine realisieren zu können, ist es bei dem Zylindergehäuse 10 gemäß 5 und 6 vorgesehen, dass die Zylinderlaufbahn 14 über ihre gesamte axiale Erstreckung aufgeweitet ist.In order to be able to realize a particularly efficient and thus fuel-efficient operation and an advantageous noise behavior of the reciprocating internal combustion engine, it is in the cylinder housing 10 according to 5 and 6 provided that the cylinder liner 14 is widened over its entire axial extent.

Beispielsweise ist der Brennraum (Zylinder 12) derart gezielt gefertigt, das heißt derart gezielt hergestellt, dass die Zylinderlaufbahn 14 bei Umgebungstemperatur (3 und 4) eine von der zylindrischen Form abweichende, über die gesamte axiale Erstreckung des Zylinders 12 gegenüber der zylindrischen Form aufgeweitete Innenkontur 18 aufweist, welche sich der zylindrischen Form unter Verringerung oder Aufhebung der Aufweitung infolge einer durch den gefeuerten Betrieb bewirkten Erwärmung des Brennraums zumindest annähert. Mit anderen Worten weicht die Innenkontur 18 im ersten Zustand und somit bei Umgebungstemperatur gezielt von der idealen Zylinderform und somit von der Form eines geraden Kreiszylinders abt.For example, the combustion chamber (cylinder 12 ) made so targeted, that is made so targeted that the cylinder bore 14 at ambient temperature ( 3 and 4 ) deviating from the cylindrical shape, over the entire axial extent of the cylinder 12 opposite the cylindrical shape widened inner contour 18 which at least approximates the cylindrical shape to reduce or eliminate the expansion due to heating of the combustion chamber caused by the fired operation. In other words, the inner contour gives way 18 in the first state and thus at ambient temperature intentionally diverges from the ideal cylindrical shape and thus from the shape of a straight circular cylinder.

Aus 3 und 4 ist erkennbar, dass die Innenkontur 18 bei Umgebungstemperatur in dem Teilbereich 16 eine Aufweitung aufweist, welche in 3 durch Pfeile 22 veranschaulicht ist. Dies bedeutet, dass die Innenkontur 18 bei Umgebungstemperatur gegenüber der idealen Zylinderform in dem Teilbereich 16 aufgeweitet ist, sodass die Zylinderlaufbahn 14 im Teilbereich 16 eine Einbuchtung aufweist. Aus 3 ist erkennbar, dass die Innenkontur 18 beispielsweise lediglich in dem Teilbereich 16 oder in mehreren Teilbereichen gegenüber der idealen Zylinderform aufgeweitet werden kann. Bei dem in 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass die Innenkontur 18 bei Umgebungstemperatur über die gesamte axiale Erstreckung der Zylinderlaufbahn 14 gegenüber der idealen Zylinderform aufgeweitet sein kann.Out 3 and 4 is recognizable that the inner contour 18 at ambient temperature in the subarea 16 has a widening, which in 3 through arrows 22 is illustrated. This means that the inner contour 18 at ambient temperature to the ideal cylindrical shape in the subregion 16 is widened so that the cylinder liner 14 in the subarea 16 has a recess. Out 3 is recognizable that the inner contour 18 for example, only in the subarea 16 or can be widened in several sub-areas compared to the ideal cylindrical shape. At the in 5 and 6 embodiment shown, it is provided that the inner contour 18 at ambient temperature over the entire axial extent of the cylinder liner 14 can be widened compared to the ideal cylindrical shape.

Infolge einer durch die Verbrennungsvorgänge und somit durch den gefeuerten Betrieb bewirkten Erwärmung des Zylindergehäuses 10 und somit des Zylinders 12 und der Zylinderlaufbahn 14 nähert sich die Innenkontur 18 der idealen Zylinderform an, wobei sich die Innenkontur 18 insbesondere so weit an die ideale Zylinderform annähern kann, dass die Innenkontur 18 während des gefeuerten Betriebs der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine der idealen Zylinderform zumindest im Wesentlichen entspricht.As a result of a heating of the cylinder housing caused by the combustion processes and thus by the fired operation 10 and thus the cylinder 12 and the cylinder liner 14 approaches the inner contour 18 the ideal cylindrical shape, with the inner contour 18 in particular so far can approach to the ideal cylindrical shape that the inner contour 18 during the fired operation of the reciprocating internal combustion engine of the ideal cylindrical shape at least substantially corresponds.

Die Aufweitung der Innenkontur 18 bei Umgebungstemperatur ist somit eine Formkorrektur, mittels welcher Verzüge des Zylindergehäuses 10 minimiert beziehungsweise kompensiert werden können. Die Innenkontur 18 wird während des gefeuerten Betriebs der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine auch als Warmkontur bezeichnet, da die Zylinderlaufbahn 14 in dem zweiten Zustand wesentlich wärmer als in dem ersten Zustand ist. Somit zeigen 5 und 6 die Innenkontur 18 bei dem gefeuerten Betrieb. Bei der Ausgestaltung der Innenkontur 18 insbesondere im ersten Zustand werden beispielsweise Steifigkeitssprünge, die beispielsweise durch den Kühlmantel bewirkt sind, und/oder Verbindungen, insbesondere Verschraubungen, des Zylindergehäuses 10 mit wenigstens einer weiteren Komponente der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine und/oder in dem Zylinder 12 auftretende Verbrennungsdrücke berücksichtigt. Bei der Komponente handelt es sich beispielsweise um einen Zylinderkopf, der mit dem Zylindergehäuse 10 verbunden ist.The widening of the inner contour 18 at ambient temperature is thus a shape correction, by means of which distortions of the cylinder housing 10 can be minimized or compensated. The inner contour 18 is also referred to as a warm contour during the fired operation of the reciprocating internal combustion engine, since the cylinder bore 14 is much warmer in the second state than in the first state. Thus show 5 and 6 the inner contour 18 in the fired operation. In the design of the inner contour 18 In particular, in the first state, for example, stiffness jumps, which are caused for example by the cooling jacket, and / or compounds, in particular screw, the cylinder housing 10 with at least one further component of the reciprocating internal combustion engine and / or in the cylinder 12 considered occurring combustion pressures. For example, the component is a cylinder head that is integral with the cylinder housing 10 connected is.

Dadurch, dass die Innenkontur 18 in ihrem zweiten Zustand der idealen Zylinderform stärker ähnelt als in dem ersten Zustand oder der idealen Zylinderform sogar entspricht, können die Reibleistung der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine sowie die Entstehung von unerwünschten Geräuschen besonders gering gehalten werden, sodass der Kraftstoffverbrauch und die CO₂-Emissionen der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine gering gehalten werden können und ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann.Because of the inner contour 18 In its second state, the ideal cylinder shape more closely resembles than in the first state or the ideal cylindrical shape even corresponds, the friction of the reciprocating internal combustion engine and the formation of unwanted noise can be kept particularly low, so that the fuel consumption and the CO ₂ emissions of the reciprocating Internal combustion engine can be kept low and a particularly advantageous noise behavior of the reciprocating internal combustion engine can be realized.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008026146 A1 [0002]

Claims

Cylinder housing (10) for a reciprocating internal combustion engine, in particular a motor vehicle, with at least one as a cylinder (12) formed and at least partially by a cylinder liner (14) limited combustion chamber in which run during a fired operation of the reciprocating internal combustion engine combustion processes, characterized in that the cylinder bore (14) is widened over its entire axial extent.

Cylinder housing (10) for a reciprocating internal combustion engine, in particular a motor vehicle, with at least one as a cylinder (12) formed and at least partially by a cylinder liner (14) limited combustion chamber in which run during a fired operation of the reciprocating internal combustion engine combustion processes, characterized in that the cylinder bore (14) is widened in a sub-region (16) which is eccentric in the axial direction of the cylinder (12) and which comprises a transition zone in which a piston system change occurs during operation of the reciprocating internal combustion engine.

Cylinder housing (10) after Claim 1 , characterized in that the cylinder bore (14) is machined by honing.

Cylinder housing (10) after Claim 2 , characterized in that the cylinder track (14) is processed by at least one of the honing different, performed before honing machining process.