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DE10007360B4 - Method for producing a cylinder head for an internal combustion engine - Google Patents

Method for producing a cylinder head for an internal combustion engine Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfes (10) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Ottomotor mit Direkteinspritzung, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf (10) kurbelgehäuseseitig mit einem bestimmten Übermaß hergestellt wird, dass das Volumen aller jeweiligen Zylindern zugeordneter Brennräume (18) des Zylinderkopfes (10) und daraus ein Mittelwert VIST bestimmt wird, dass dieser so bestimmte Mittelwert VIST mit einem gewünschten Sollwert VSOLL für das Brennraumvolumen verglichen wird, welcher das brennraumseitige bestimmte Übermaß berücksichtigt, und in Abhängigkeit von diesem Vergleich am Zylinderkopf (10) kurbelgehäuseseitig Material mechanisch mehr oder weniger derart abgetragen wird, dass sich in der Summe für alle Zylinder ein Brennraumvolumen ergibt, welches einem gewünschten Brennraumvolumen möglichst nahe kommt.A method for producing a cylinder head (10) for an internal combustion engine, in particular for a gasoline engine with direct injection, in particular of a motor vehicle, characterized in that the cylinder head (10) crankcase side is made with a certain excess that the volume of all respective cylinders associated combustion chambers (18 ) of the cylinder head (10) and therefrom a mean value V IST is determined that this so determined average value V IST is compared with a desired target value V SOLL for the combustion chamber volume, which takes into account the combustion chamber side specific excess, and in dependence on this comparison on the cylinder head ( 10) crankcase side material is mechanically more or less removed such that in the sum for all cylinders results in a combustion chamber volume, which comes as close as possible to a desired combustion chamber volume.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfes für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Ottomotor mit Direkteinspritzung, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a method for producing a cylinder head for one Internal combustion engine, in particular for a gasoline engine with direct injection, in particular a motor vehicle, according to the preamble of the claim 1.

Bei der Herstellung von Hubkolbenbrennkraftmaschinen ergeben sich aufgrund von Toleranzen im Gießverfahren Abweichungen im Volumen der jeweiligen Zylindern zugeordneten Brennräume des Zylinderkopfes. Dies führt zu entsprechenden Abweichung im gewünschten Volumen bzw. Hubvolumen und des Verdichtungsverhältnisses ε. Beispielsweise bei ε = 11 sind Toleranzen von 0,5 üblich. Bzgl. einer Brennraumtiefe sind hierbei Toleranzen im Bereich von ±0,2 mm hinzunehmen. Dies beeinflusst jedoch die Motorfunktion ungünstig. So steigt ggf. eine Abgastemperatur, eine Emission von Schadstoffen und ein Kraftstoffverbrauch.at the production of reciprocating internal combustion engines arise due to of tolerances in the casting process Deviations in the volume of the respective cylinders associated combustion chambers of the Cylinder head. this leads to to corresponding deviation in the desired volume or displacement and the compression ratio ε. For example at ε = 11 tolerances of 0.5 are common. Concerning. A combustion chamber depth here are tolerances in the range of ± 0.2 mm to accept. However, this adversely affects the engine function. So increases possibly an exhaust gas temperature, an emission of pollutants and fuel consumption.

Die US 4,559,684 A offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Brennräume eines Zylinderkopfes, um anschließend Eingaben für Bearbeitungsmaschinen bereitzustellen, so dass alle Brennräume das korrekte und gleiche Volumen aufweisen. Hierfür kann sowohl Material abgetragen als auch hinzugefügt werden.The US 4,559,684 A discloses a method and apparatus for measuring the combustion chambers of a cylinder head to subsequently provide inputs to processing machines such that all combustion chambers have the correct and equal volume. For this purpose, both material can be removed and added.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, bei dem die obengenannten Nachteile überwunden werden und eine möglichst geringe Toleranz für Hubraum, Brennraumtiefe bzw. Verdichtungsverhältnis erzielt wird.Of the The present invention is therefore based on the object, a method of the above type to provide, in which the above-mentioned disadvantages are overcome and a possible low tolerance for Displacement, combustion chamber depth or compression ratio is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.These The object is achieved by a Method of o. Type having the features characterized in claim 1 solved. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Zylinderkopf kurbelgehäuseseitig mit einem bestimmten Übermaß hergestellt wird, dass das Volumen aller jeweiligen Zylindern zugeordneter Brennräume des Zylinderkopfes und daraus ein Mittelwert VIST bestimmt wird, dass dieser so bestimmte Mittelwert VIST mit einem gewünschten Sollwert VSOLL für das Brennraumvolumen verglichen wird, welcher das brennraumseitige bestimmte Übermaß berücksichtigt, und in Abhängigkeit von diesem Vergleich am Zylinderkopf kurbelgehäuseseitig Material mechanisch mehr oder weniger derart abgetragen wird, dass sich in der Summe für alle Zylinder ein Brennraumvolumen ergibt, welches einem gewünschten Brennraumvolumen möglichst nahe kommt.For this it is inventively provided that the cylinder head is formed on the crankcase side with a certain excess, that the volume of all the respective cylinders of associated combustion chambers of the cylinder head and from an average value V is determined that the thus determined average value V is provided with a desired value v soll for the combustion chamber volume is compared, which takes into account the combustion chamber side certain excess, and depending on this comparison on the cylinder head crankcase side material is mechanically more or less removed such that the sum for all cylinders results in a combustion chamber volume which comes as close as possible to a desired combustion chamber volume.

Dies hat den Vorteil, dass eine geringe Streuung bzgl. des Verdichtungsverhältnisses bzw. des Hubraumes erzielt wird. In überraschender Weise lässt sich eine Abweichung einer Brennraumtiefe vom Sollwert in einem Bereich von lediglich ±0,05 mm erreichen.This has the advantage that a low dispersion with respect to the compression ratio or the displacement is achieved. In a surprising way can be a deviation of a combustion chamber depth from the nominal value in a range of only ± 0.05 mm to reach.

Zweckmäßigerweise werden die Volumen der einzelnen Zylindern zugeordneten Brennräume des Zylinderkopfes mit einem optischen Verfahren bestimmt. Dies erfolgt bevorzugt in einer Produktionslinie des Zylinderkopfes, wobei ein kurbelgehäuseseitig mechanisch abzutragendes Maß eines jeden Zylinderkopfes an eine entsprechend nachgeordnete Bearbeitungsstation übertragen wird.Conveniently, are the volumes of each cylinder associated combustion chambers of the Cylinder head determined by an optical method. this happens preferably in a production line of the cylinder head, wherein a crankcase side mechanically ablated measure of a each cylinder head transmitted to a corresponding downstream processing station becomes.

In einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird der Zylinderkopf vor Messung der Brennraumvolumina kurbelgehäuseseitig mit einem Übermaß von 0,5 mm hergestellt. Zweckmäßigerweise wird als Sollwert VSOLL ein gewünschtes Brennraumvolumen unter Berücksichtigung des kurbelgehäuseseitigen Übermaßes des Zylinderkopfes gewählt. Es wird dann lediglich das Übermaß mechanisch abgetragen, wenn die Abweichung des Mittelwertes VIST vom Sollwert VSOLL kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Sofern VIST wesentlich größer bzw. kleiner als VSOLL ist, wird an der Brennraumseite des Zylinderkopfes mehr bzw. weniger als das Übermaß mechanisch abgetragen.In a preferred embodiment of the method, the cylinder head is manufactured on the crankcase side with an oversize of 0.5 mm before measuring the combustion chamber volumes. Conveniently, a desired combustion chamber volume, taking into account the crankcase-side excess of the cylinder head, is selected as desired value V SOLL . It is then only removed the excess mechanical, when the deviation of the average value V from the target value V TARGET is smaller than a predetermined value. If V IST is substantially larger or smaller than V SOLL , more or less than the excess is mechanically removed on the combustion chamber side of the cylinder head.

Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung. Diese zeigt in der einzigen Fig. einen Zylinderkopf für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine in schematischer Schnittansicht.Further Features, advantages and advantageous embodiments of the invention arise from the dependent ones claims, and from the following description of the invention with reference to the attached Drawing. This shows in the only Fig. A cylinder head for a reciprocating internal combustion engine in a schematic sectional view.

Der in der einzigen Fig. dargestellte Zylinderkopf 10 umfasst zylinderindividuelle Ansaugkanäle 12, zylinderindividuelle Auslasskanäle 14 und eine kurbelgehäuseseitige Brennraumseite 16. Die Brennraumseite 16 bildet jeweils einem Zylinder eines nicht dargestellten Kurbelgehäuses zugeordnete Brennräume 18 aus, von denen im Schnitt der einzigen Fig. nur einer sichtbar ist. Eine Zylinderkopfhöhe 20 bestimmt dabei eine Brennraumtiefe 22.The cylinder head shown in the single FIG 10 includes cylinder-specific intake ducts 12 , cylinder-specific outlet channels 14 and a crankcase side combustion chamber side 16 , The combustion chamber side 16 each forms a cylinder of a crankcase, not shown, associated combustion chambers 18 from, in the section of the only Fig. Only one is visible. A cylinder head height 20 determines a combustion chamber depth 22 ,

Bei der Herstellung des Zylinderkopfes 10 wird dieser nach dem Gießvorgang nachbearbeitet und behält an der Brennraumseite 16 ein Übermaß von beispielsweise 0,5 mm. Nun wird das Volumen eines jeden Brennraumes 18 V1, V2, ... Vn beispielsweise mit einem optischen Verfahren, wie beispielsweise einer digitalen Streifenprojektion auf Mikrospiegelbasis, bestimmt. Nach einem festgelegten Verfahren wird für die Volumenwerte V1, V2, ... Vn der Brennräume 18 des Zylinderkopfes ein Mittelwert VIST gebildet. Dieser Mittelwert VIST wird mit einem Sollwert für das Gesamtvolumen aller Brennräume VSOLL welches das brennraumseitige Übermaß berücksichtigt, verglichen. Stimmen VIST und VSOLL exakt überein oder liegt die Abweichung innerhalb eines vorbestimmten Bereiches, so wird an der Brennraumseite 16 des Zylinderkopfes 10 exakt das Übermaß weggefräst. Stimmt jedoch der ermittelte Mittelwert VIST nicht mit dem Sollwert VSOLL überein, so wird je nach Lage mehr oder weniger als das Übermaß derart weggefräst, dass nach dem Fräsen der Mittelwert des Volumens der Brennräume einem Sollwert für das Volumen der Brennräume ohne Übermaß möglichst genau entspricht. Erfindungsgemäß wird somit das Maß "Zylinderkopfhöhe" 20 zur Einhaltung eines vorgegebenen Brennraumvolumens innerhalb enger Grenzen gewollt abweichend von einem Normmaß bearbeitet.In the production of the cylinder head 10 this is post-processed after the casting process and retains on the combustion chamber side 16 an oversize of, for example, 0.5 mm. Now the volume of each combustion chamber 18 V 1 , V 2 ,... V n are determined, for example, by an optical method, such as a micromirror-based digital fringe projection. According to a defined method, the volume values V 1 , V 2 ,... V n of the combustion chambers are determined 18 of the cylinder head an average V IST formed. This mean value V IST is set with a nominal value for the total volume of all combustion chambers V SOLL which takes into account the combustion chamber-side excess. If V IS and V SOLL match exactly, or if the deviation is within a predetermined range, then the combustion chamber side becomes 16 of the cylinder head 10 exactly milled the excess. However, the average V detected does not match with the target value V TARGET, so depending on the situation is more or less than the excess milled away such that after milling the average value of the volume of the combustion chambers a desired value for the volume of the combustion chambers without excessive precisely as possible equivalent. According to the invention thus the measure "cylinder head height" 20 to comply with a given combustion chamber volume within narrow limits intentionally processed deviating from a standard size.

Claims (7)

Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfes (10) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Ottomotor mit Direkteinspritzung, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf (10) kurbelgehäuseseitig mit einem bestimmten Übermaß hergestellt wird, dass das Volumen aller jeweiligen Zylindern zugeordneter Brennräume (18) des Zylinderkopfes (10) und daraus ein Mittelwert VIST bestimmt wird, dass dieser so bestimmte Mittelwert VIST mit einem gewünschten Sollwert VSOLL für das Brennraumvolumen verglichen wird, welcher das brennraumseitige bestimmte Übermaß berücksichtigt, und in Abhängigkeit von diesem Vergleich am Zylinderkopf (10) kurbelgehäuseseitig Material mechanisch mehr oder weniger derart abgetragen wird, dass sich in der Summe für alle Zylinder ein Brennraumvolumen ergibt, welches einem gewünschten Brennraumvolumen möglichst nahe kommt.Method for producing a cylinder head ( 10 ) for an internal combustion engine, in particular for a gasoline engine with direct injection, in particular of a motor vehicle, characterized in that the cylinder head ( 10 ) is produced on the crankcase side with a certain excess that the volume of all respective cylinders of associated combustion chambers ( 18 ) of the cylinder head ( 10 ) and from this an average value V IST is determined that this so determined average value V IST is compared with a desired desired value V SOLL for the combustion chamber volume, which takes into account the combustion chamber side specific excess, and in dependence on this comparison on the cylinder head ( 10 ) crankcase side material is mechanically removed more or less such that the sum for all cylinders results in a combustion chamber volume which comes as close as possible to a desired combustion chamber volume. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumen der einzelnen Zylinder zugeordneten Brennräume (18) des Zylinderkopfes (10) mit einem optischen Verfahren bestimmt werden.A method according to claim 1, characterized in that the volume of the individual cylinders associated combustion chambers ( 18 ) of the cylinder head ( 10 ) are determined by an optical method. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumen der einzelnen Zylindern zugeordneten Brennräume (18) des Zylinderkopfes (10) in einer Produktionslinie des Zylinderkopfes (10) bestimmt werden und ein kurbelgehäuseseitig mechanisch abzutragendes Maß eines jeden Zylinderkopfes (10) an eine entsprechend nachgeordnete Bearbeitungsstation übertragen wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the volume of the individual cylinders associated combustion chambers ( 18 ) of the cylinder head ( 10 ) in a production line of the cylinder head ( 10 ) and a crankcase side mechanically ablated measure of each cylinder head ( 10 ) is transmitted to a corresponding downstream processing station. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf (10) vor Messung der Brennraumvolumina kurbelgehäuseseitig mit einem Übermaß von 0,5 mm hergestellt ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the cylinder head ( 10 ) is made before measuring the combustion chamber volumes crankcase side with an oversize of 0.5 mm. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich das Übermaß mechanisch abgetragen wird, wenn die Abweichung des Mittelwertes VIST vom Sollwert VSOLL kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that only the excess is removed mechanically if the deviation of the mean value V IST from the desired value V SOLL is less than a predetermined value. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Brennraumseite des Zylinderkopfes (10) weniger als das Übermaß mechanisch abgetragen wird, wenn VIST < VSOLL ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that on the combustion chamber side of the cylinder head ( 10 ) less than the excess is mechanically removed when V IS <V SOLL . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Brennraumseite des Zylinderkopfes (10) mehr als das Übermaß mechanisch abgetragen wird, wenn VIST > VSOLL ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that on the combustion chamber side of the cylinder head ( 10 ) Over the excess is removed mechanically when V> V SOLL.
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