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DE19832844A1 - Auswechselbare Zylinderlaufbuchse mit verbesserter Kühlung - Google Patents

Auswechselbare Zylinderlaufbuchse mit verbesserter Kühlung

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DE19832844A1
DE19832844A1 DE19832844A DE19832844A DE19832844A1 DE 19832844 A1 DE19832844 A1 DE 19832844A1 DE 19832844 A DE19832844 A DE 19832844A DE 19832844 A DE19832844 A DE 19832844A DE 19832844 A1 DE19832844 A1 DE 19832844A1
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cylinder liner
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liner
engine
cylinder
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Carol L Corbeels
Andrew P Perr
Abby J Dawkins
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Cummins Engine Co Inc
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Description

Die Erfindung betrifft auswechselbare Zylinderlaufbuchsen für Verbrennungsmotoren einschließlich sehr effizienter Dieselmoto­ ren mit hohen mittleren induzierten Drücken. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auch außerhalb dieses Gebiets eingesetzt werden.
Auswechselbare Zylinderlaufbuchsen führen bei Verbrennungsmoto­ ren zu erheblichen Vorteilen, insbesondere bei solchen Motoren, die zwischen Überholungen extrem lange Laufzeiten aufweisen sollen. Solche Motoren, wie beispielsweise Dieselmotoren für Lastwagen, können für 2 Millionen Betriebsstunden zwischen Überholungen ausgelegt sein. Bei der Überholung können die Zylinderlaufbuchsen solcher Motoren herausgenommen und ersetzt werden, so daß der Motorblock mit einem anderen Satz Laufbuch­ sen weiterverwendet wird. Des weiteren erübrigen auswechselbare Laufbuchsen bei der Herstellung die Notwendigkeit einer Präzi­ sionsbearbeitung langer Bohrungen in einem Block und verlegen diesen Vorgang auf eine kleinere, kostengünstiger zu bearbei­ tende separate Laufbuchse.
Der andauernde Bedarf an thermisch effizienteren Motoren hat zu zusätzlichen Anforderungen an die Zylinderlaufbuchsen geführt. Eine erhöhte thermische Effizienz kann durch Steigern des mittleren induzierten Drucks (brake mean effective pressure) des Motors erreicht werden. Moderne Dieselmotoren können mitt­ lere induzierte Drücke von über 2 MPa (300 psi) erreichen. Diese sehr effizienten Motoren haben sehr hohe Verbrennungstem­ peraturen. Ein Teil der Verbrennungsenergie, der nicht in Arbeit umgewandelt oder als Abgas ausgestoßen wird, muß dissi­ piert werden und wird als Wärme durch die Wände der Zylinder­ laufbuchse in das Kühlsystem des Motors abgegeben. Wird diese Wärme nicht richtig von der Zylinderlaufbuchse abgeführt, kann es zu zahlreichen Problemen kommen. Ein solches Problem stellt das Überhitzen des obersten Kolbenrings dar.
Anders als der untere Kolbenring und der Kolben selbst wird der obere Kolbenring nur begrenzt durch das Motoröl gekühlt. Im Gegensatz zu dem unteren Kolbenring ist der obere Kolbenring direkt den Verbrennungsgasen ausgesetzt. Wenn der obere Kolben­ ring überhitzt, verkokt das an der inneren Zylinderwandung mit dem oberen Kolbenring in Berührung stehende Öl, was mit einer verminderten Schmierung einhergeht. Als Folge davon nimmt der Verschleiß des Kolbenrings und der Zylinderlaufbuchse zu und ein Versagen des Kolbenrings wird wahrscheinlicher.
Eine Lösung zum Abführen der Wärme von dem oberen Kolbenring besteht in einer verbesserten Kühlung der Zylinderlaufbuchse, denn eine kühlere Zylinderlaufbuchse leitet mehr Wärme von dem oberen Kolbenring ab. Zur verbesserten Kühlung auswechselbarer Zylinderlaufbuchsen sind unterschiedliche Vorschläge gemacht worden. Diese Vorschläge und Ideen, die Zylinderlaufbuchsen im allgemeinen betreffen, sind in den folgenden US-Patenten be­ schrieben:
Dennoch besteht Bedarf an einer verbesserten Kühlung von Zylin­ derlaufbuchsen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche verbesserte Lösung anzugeben.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer auswechselbaren Zylinderlaufbuchse, die die im Patentanspruch 1 bzw. im Patent­ anspruch 9 genannten Merkmale aufweist, und mit einem Verfahren gelöst, das die im Patentanspruch 16 angegebenen Schritte umfaßt.
Erfindungsgemäß wird demnach eine auswechselbare Zylinderlauf­ buchse für einen Verbrennungsmotor mit einem Zylinderkopf und einem Motorblock bereitgestellt. Die Zylinderlaufbuchse umfaßt einen Randabschnitt der Laufbuchse nahe dem Zylinderkopf, eine in dem Randabschnitt ausgebildete Umfangsdichtungsnut, einen in der Nut angeordneten Dichtungsring, und einen mittig angeordne­ ten Anschlag der Laufbuchse unterhalb der Nut, der im folgenden als Mittenanschlag bezeichnet wird.
Erfindungsgemäß wird auch eine Verfahren zum Anordnen und Abdichten einer auswechselbaren Zylinderlaufbuchse in einem Motorblock eines Verbrennungsmotors bereitgestellt. Das Verfah­ ren umfaßt den Schritt des Aufnehmens einer auswechselbaren Zylinderlaufbuchse in einem Motorblock, den Schritt des axialen Positionierens der Zylinderlaufbuchse innerhalb des Motorblocks mittels eines Mittenanschlags, des Führens von Kühlmittel in einen Kühlmittelkanal zwischen der Laufbuchse und dem Motor­ block, und des Abdichtens des Bodens des Kühlmittelkanals mittels eines diametralen Formschlusses zwischen der Zylinder­ laufbuchse und dem Motorblock.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der fol­ genden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles ersichtlich, die Bezug nimmt auf die beigefügten, schematischen Zeichnungen. Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein bevorzugtes Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung, das eine aus­ wechselbare Zylinderlaufbuchse angeordnet in einem Motorblock wiedergibt,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in vergrößerter Darstel­ lung, wobei zusätzlich eine Zylinderkopfdichtung, ein Flammring und ein Zylinderkopf dargestellt sind, der Kolben jedoch weggelassen ist, und
Fig. 3 einen Teil der Zylinderlaufbuchse aus Fig. 1 um einen Randabschnitt herum in vergrößerter Darstellung.
Die vorliegende Erfindung eignet sich besonders für einen Einsatz in Dieselmotoren mit sehr hohen Verbrennungstemperatu­ ren und mit mittleren induzierten Drücken oberhalb von 2 MPa. Die vorliegende Erfindung ist darüber hinaus in jedem Verbren­ nungsmotor mit auswechselbaren Zylinderlaufbuchsen mit Vorteil einsetzbar.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 ist eine gegossene, auswechselbare Zylinderlaufbuchse 20 aufgenommen in einem Motorblock 22 im Schnitt wiedergegeben.
Die Laufbuchse 20 ist typischerweise gegossen und anschließend an bestimmten Gleit-, Kontakt- und Dichtflächen spanend bear­ beitet, obwohl erfindungsgemäß auch andere Bearbeitungsmethoden verwendet werden können. In der Laufbuchse 20 mit ihrem Gleit­ durchmesser 26 ist ein Kolben 24 gleitend aufgenommen. Ein oberer Kolbenring 28, der in einer oberen Ringnut 30 des Kol­ bens 24 angeordnet ist, berührt den Gleitdurchmesser 26 und schafft eine untere Abdichtung für eine oberhalb des Kolbens 24 angeordnete Brennkammer 31. Ein Schwenkzapfen 32 verbindet den Kolben 24 drehbar mit einem Pleuel 34. Das Pleuel 34 ist auf herkömmliche Weise mit einer hier nicht gezeigten Kurbelwelle verbunden.
Die Laufbuchse 20 ist von einer oberen Fläche 35 des Motor­ blocks 22 aus in letzteren gleitend eingesetzt, wobei die Fläche 35 auch als die "Feuerfläche" (fire deck) des Motor­ blocks 20 bezeichnet wird. Die Laufbuchse 20 wird eingeführt, bis ein an ihr vorhandener Mittenanschlag 36 einen Vorsprung 38 des Motorblocks berührt. Der Mittenanschlag 36 befindet sich in der Mitte zwischen der oberen und der unteren Fläche der Lauf­ buchse 20 bezogen auf die Mittellängsachse X und legt die axiale Position der Laufbuchse 20 in dem Motorblock 22 fest.
Nahe dem Mittenanschlag 36 befindet sich ein Innendurchmesser 42 des Motorblocks 22 und ein Außendurchmesser 40 der Laufbuch­ se 20. Der Innendurchmesser 42 ist ungefähr 0,15 bis 0,25 mm (0,006 bis 0,01 Inch) kleiner als der Außendurchmesser 40, so daß beim Einsetzen der Laufbuchse 20 in den Motorblock 22 auf erstere eine Kraft ausgeübt werden muß, um den zwischen dem Innendurchmesser 42 und dem Außendurchmesser 40 vorgesehenen Preßsitz zu erreichen. Da die Kraft im wesentlichen längs der Mittelachse X der Laufbuchse 20 aufgebracht wird, gleitet die Laufbuchse 20 in den Motorblock 22 hinein, bis der Mittenan­ schlag 36 den Vorsprung 38 berührt. Der Preßsitz des Durchmes­ sers 40 in dem Durchmesser 42 dichtet den unteren Abschnitt eines sich zwischen der Laufbuchse 20 und dem Motorblock 22 um die Laufbuchse 20 herum erstreckenden Kühlmittelkanals 44 ab. Der Preßsitz führt zu einer leckfreien Abdichtung. Es ist nicht erforderlich, ein aushärtbares Kunststoffmaterial an oder nahe den Durchmesser 40 und 42 zu verwenden, um eine Abdichtung zu erreichen.
Aus Redundanzgründen ist genau unterhalb des Preßsitzes ein O-Ring 46 in eine Nut 47 eingesetzt, wobei "unterhalb" als in Richtung der Kurbelwelle zu verstehen ist. Unterhalb des O-Rings 46 erstreckt sich ein ringförmiger Spalt 48 zwischen dem unteren Teil der Laufbuchse 20 und dem unteren Teil des Motorblocks 22. Dieser Ringspalt 48 erstreckt sich längs des unteren Teils der Laufbuchse 20 bis zum Boden der Laufbuchse 20 nahe einem Sockel 50 des Motorblocks 22. Der Sockel 50 verhin­ dert das Herunterfallen abgebrochener Teile der Laufbuchse 20 in das Kurbelgehäuse des Motors. Der Ringspalt 48 kann Öl oder Ölnebel enthalten, um den unteren Teil der Laufbuchse 20 kühlen zu helfen.
Axial nahe der Oberseite der Laufbuchse 20 befindet sich ein Randabschnitt 54. Der Randabschnitt 54 ist ein dickwandiger Abschnitt, der dem oberen Bereich der Laufbuchse 20 Festigkeit und Stabilität verleiht. Wenn die Laufbuchse 20 in den Motor­ block 22 eingebaut wird und der Mittenanschlag 36 den Vorsprung 38 berührt, schließt die Oberfläche 56 (siehe Fig. 2) des Randabschnitts 54 ungefähr bündig mit der Oberfläche 35 des Motorblocks 22 ab. Die Oberflächen 35 und 56 werden als Feuer­ ebene (fire deck) bezeichnet und sind einem Zylinderkopf 60 benachbart. Der Zylinderkopf 60 ist mittels nicht dargestellter Schrauben am Motorblock 22 befestigt und drückt an einer Kon­ taktfläche 62 gegen die Laufbuchse 20, wodurch letztere axial zwischen der Fläche 62 und dem Mittenanschlag 36 eingeklemmt ist. Beide Oberflächen 56 und 35 sind in Berührung mit einer Kopfdichtung 58, die zwischen den Oberflächen 56 und 35 und dem Zylinderkopf 60 in Position gehalten ist. Ein Feuerebenen-Dichtungsring 59, der zwischen dem Zylinderkopf 60 und der Fläche 56 angeordnet ist, stellt eine Hochtemperaturdichtung um die Laufbuchse 20 herum dar.
Der dickwandige Randabschnitt 54 umfaßt einen ersten Außen­ durchmesser 64, der in einem ersten Innendurchmesser 66 des Motorblocks 22 aufgenommen ist, wenn die Laufbuchse 20 in den Motorblock 22 eingebaut ist. Zwischen dem Außendurchmesser 64 und dem ersten Innendurchmesser 66 kann eine Spielpassung von ungefähr 0,0025 mm (0,001 Inch) Durchmesserspiel bestehen. Unter manchen Bedingungen ist es auch akzeptabel, jedoch nicht erforderlich, wenn zwischen den Durchmessern 64 und 66 eine leichte Preßpassung von 0,025 bis 0,05 mm (0,001 bis 0,002 Inch) besteht. Die Herstellungstoleranzen können beispielsweise derart sein, daß einige Passungen der Durchmesser 64 und 66 Spielpassungen und andere Passungen Preßpassungen sind.
Wegen der Möglichkeit einer Spielpassung zwischen dem ersten Innendurchmesser 66 und dem ersten Außendurchmesser 64 ist eine Umfangsdichtungsnut 68 in dem dickwandigen Abschnitt 54 ange­ ordnet. In der Nut 68 befindet sich ein Elastomerdichtring 70, der eine Abdichtung zwischen der Feuer- oder Flammebene an den Oberflächen 35 und 56 und dem Kühlmittelkanal 44 herstellt. Der O-Ring 70 funktioniert als Primärdichtung, solange der Motor kalt ist. Wenn der Motor läuft und die Laufbuchse 20 und der Motorblock 22 heißer werden, verliert sich das Spiel zwischen dem ersten Außendurchmesser 64 und dem ersten Innendurchmesser 66 und es entsteht eine Preßpassung zwischen diesen beiden Durchmessern, wodurch eine Abdichtung zwischen dem Kühlmit­ telkanal 44 und der Kopfdichtung 58 gebildet wird. Der O-Ring 70 funktioniert also als eine redundante Dichtung während der Aufwärmphase des Motors. Obwohl der Ring 70 gemäß dem bevorzug­ ten Ausführungsbeispiel aus Elastomermaterial besteht, können andere aus dem Stand der Technik bekannte Materialien ebenfalls verwendet werden.
Die Dicke des Randabschnitts 54 verringert sich von dem ersten Außendurchmesser 74 längs eines Übergangsabschnitts 72 auf eine dünnere, konstante Wanddicke eines Abschnitts 73 der Laufbuchse 20. Der Übergangsabschnitt 72 umfaßt eine Begrenzung des Kühl­ mittelkanals 44, wobei Kühlmittel zwischen dem Abschnitt 72 und dem Motorblock 22 fließt. Vorzugsweise findet der Übergang zwischen dem Abschnitt 73 und dem Motorblock 22 im Übergangsab­ schnitt 72 allmählich statt, da abrupte Änderungen der Geome­ trie des Abschnitts 72 dazu führen können, daß ein Teil des Kühlmittelkanals 44 nahe dem Abschnitt 72 mit Dampf gefüllt ist, was eine damit einhergehende Verminderung der Kühlung bedeutet, oder daß es in dem Kanal 44 nahe dem Abschnitt 72 zur Kavitation kommt, was eine Grübchenbildung an der Laufbuchse 20 oder dem Motorblock 22 hervorruft.
Aufgrund der Geometrie des Kühlmittelkanals und dem Eintritt des Kühlmittelstroms kann der Abschnitt des Kühlmittelkanals 44 nahe dem Übergangsabschnitt 72 zirkulierende Taschen aus Kühl­ mitteldampf statt flüssigen Kühlmittels enthalten. Das Kühlmit­ tel strömt durch den Kühlmittelkanal 44 und hält akzeptable Temperaturen der Laufbuchse 20, der Motorblocks 22, des Kolben­ rings 28, des O-Rings 70, der Kopfdichtung 58, der Feuerdeck-Dichtung 59, des Zylinderkopfes 60 und anderer Bauteile auf­ recht. Das Kühlmittel in dem Kanal 44 strömt in einer im wesentlichen zur Mittelachse X der Laufbuchse 20 rechtwinkligen Richtung.
Ungefähre Abmessungen für die in Fig. 3 wiedergegebenen Maße A bis G sind in der Tabelle 1 angegeben.
Tabelle 1
Die vorliegende Erfindung umfaßt das Erkennen einer Beziehung zwischen den Maßen des Randabschnitts 54 der Laufbuchse 20 und der Temperatur des oberen Kolbenrings 28. Es hat sich herausge­ stellt, daß eine Verringerung des Maßes A um 5 mm zu einer Reduzierung der Temperatur der Laufbuchse 20 nahe der oberen Totpunktstellung des Kolbenrings 28 von ungefähr 27,8°C (50°F) führt. Mit Verringern des Maßes A wandert die Oberseite des Kühlmittelkanals 44, die durch den Übergangsabschnitt 72 defi­ niert ist, näher an das durch die Flächen 35 und 56 gebildete Feuerdeck und auch an die obere Totpunktstellung des oberen Kolbenrings 28 heran. Damit wird der Kühlmittelkanal 44 wirksa­ mer im Abführen von Wärme vom Feuerdeck und von dem Kolbenring 28.
Die Verringerung der Temperatur um 27,8°C (50°F) ist wichtig zum Aufrechterhalten einer akzeptablen Kolbenringtemperatur am Kolbenumkehrpunkt bzw. oberen Totpunkt, dem Punkt, an dem der Kolben 24 seine Aufwärtsbewegung beendet und beginnt, sich nach unten zu bewegen. Mit der Auslegung von Dieselmotoren in Rich­ tung größerer thermischer Effizienz und in Richtung höherer induzierter Drücke steigt die Kolbenringtemperatur an dieser Stelle. Vorzugsweise wird die Temperatur des oberen Kolbenrings unterhalb einer Temperatur von ungefähr 180°C (350°F) gehalten.
Bei ungefähr dieser Temperatur beginnt Öl am Kolbenring 28 zu verkoken, was zu einer verminderten Schmierung des Gleitdurch­ messers 26 und einer erhöhten Abnutzung sowohl des Durchmessers 26 als auch des Kolbenrings 28 führe. Die vorliegende Erfindung ist besonders nützlich bei Dieselmotoren mit induzierten mitt­ leren Drücken oberhalb von 2 MPa (300 psi).
Ein Verringern des Maßes A und Anheben des Übergangsabschnitts 72 in Richtung des Kolbenrings 28 und des Feuerdecks hat den zusätzlichen Vorteil geringerer Temperaturen des O-Rings 70 und der Kopfdichtung 58. Eine Verminderung der Höhe des dickwandi­ gen Abschnitts 54 um 5 mm reduziert die Temperatur der Kopf­ dichtung 58 in der Nachbarschaft der Laufbuchse 20 um ungefähr 17°C (30°F) und die Temperatur des Dichtungsringes 70 um unge­ fähr 10,5°C (19°F). Aufgrund dieser niedrigeren Temperaturen ist es möglich, die Kopfdichtung 58 und den Dichtungsring 70 unter entsprechendem Kostenvorteil aus herkömmlichen Materiali­ en herzustellen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der O-Ring 70 aus einem Ethylencopolymer-Elastomer hergestellt und hat einen Durchmesser von ungefähr 2,6 mm.
Die vorliegende Erfindung bietet eine erhöhte Kühlung verschie­ dener Bauteile des Motors ohne das Erfordernis zusätzlicher Kühlmittelzwischenräume oder Distanzplatten zwischen dem Zylin­ derkopf 60 und dem Motorblock 22. Darüber hinaus sind keine zusätzlichen Kühlmäntel zwischen der Laufbuchse 20 und dem Motorblock 22 erforderlich. Solche Kühlmäntel können kleine Kanäle ergeben, die sich leicht mit Schmutz verstopfen. Kühl­ mäntel oder -buchsen und Kühlmittelzwischendecks oder Distanz­ platten können darüber hinaus zusätzliche Abdichtungen erfordern, beispielsweise O-Ringe und Dichtungen, um die zu­ sätzlichen Kontaktflächen zwischen Laufbuchse und Motorblock abzudichten.
Ein noch weiterer Vorteil des Anhebens des Übergangsabschnitts 72 in Richtung auf den Kolbenring 28 und das Feuerdeck 35 besteht darin, daß die axiale Erstreckung des Kühlmittelkanals 44, d. h. vom Abschnitt 72 zum Mittenanschlag 36, verringert werden kann. Eine verringerte axiale Länge des Kanals 44 führt zu einem insgesamt leichteren und kompakteren Kühlsystem, einem einfacheren Aufbau des Motorblocks 22 und einer leichteren Laufbuchse 20.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Maß A vorzugs­ weise größer als ungefähr 10 mm und das Maß B ist vorzugsweise größer als ungefähr 1,6 mm. Der Kolbengleitdurchmesser 26 der Laufbuchse 20 beträgt ungefähr 137 mm und der erste Außendurch­ messer 64 der Laufbuchse 20 ungefähr 161 mm. Das Maß E ist vorzugsweise größer als ungefähr 23 mm. Das Verhältnis des Maßes A geteilt durch das Maß E reicht von ungefähr 0,4 bis 0,61. Das Maß G ist die Entfernung von der Oberseite des Kühl­ mittelkanals 44 bis zur Mitte der Ringnut 30, wenn sich der Kolben 24 in der oberen Totpunktstellung befindet, und diese Entfernung beträgt vorzugsweise ungefähr 8 bis 9 mm.
Die in der Tabelle 1 angegebenen Abmessungen sind für einen Bereich von Kolbengleitdurchmessern 26 von ungefähr 125 mm bis ungefähr 150 mm verwendbar. Außerhalb dieses Bereichs müssen die Abmessungen der Tabelle 1 entsprechend dem Gleitdurchmesser 26 auf eine dem Fachmann bekannte Art und Weise skaliert wer­ den. Die aufgezeigten Maßnahmen sorgen für eine gute Festigkeit gegenüber Kräften, die durch den Verbrennungsdruck entstehen, sie bieten einen guten Widerstand gegen Welligkeiten, die durch Klemmkräfte entstehen können, und sie ergeben eine Langzeitsta­ bilität des Randabschnitts 54, insbesondere im Zusammenhang mit hochentwickelten, hocheffizienten und leistungsstarken Diesel­ motoren, die eine Zylinderlaufbuchse für ungefähr 1,6 Millionen km verwenden.

Claims (20)

1. Auswechselbare Zylinderlaufbuchse (20) für einen Verbren­ nungsmotor mit einem Zylinderkopf (60) und einem Motorblock (22), dadurch gekennzeichnet, daß ein Randabschnitt (54) der Lauf­ buchse (20) nahe dem Zylinderkopf (60) vorhanden ist, eine Umfangsdichtungsnut (68) in dem Randabschnitt (54) ausgebildet ist, ein Dichtring (70) in der Nut (68) angeordnet ist, und ein Mittenanschlag (36) der Laufbuchse (20) sich unterhalb der Nut (68) befindet.
2. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine einzige Umfangsdichtungs­ nut (68) in dem Randabschnitt (54) angeordnet ist.
3. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (70) den Motor­ block (22) berührt.
4. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (70) aus einem Elastomermaterial besteht.
5. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1 mit einem Feuerdeck (56) auf der Laufbuchse (20) und einer Mittelachse (X) der Laufbuchse (20), dadurch gekennzeichnet, daß der Randabschnitt (54) sich von dem Feuerdeck (56) aus in axialer Richtung weniger als 14 mm er­ streckt.
6. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialerstreckung weniger als 12 mm beträgt.
7. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Durchmesserpreßpassung in dem Motor­ block (22) nahe dem Mittenanschlag (36).
8. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor ein Dieselmo­ tor mit einem mittleren induzierten Druck von mehr als 2 MPa (300 psi) ist.
9. Auswechselbare Zylinderlaufbuchse (20) für einen Verbren­ nungsmotor mit einem Zylinderkopf (60) und einem Motorblock (22), dadurch gekennzeichnet, daß ein Feuerdeck (56) der Zylinder­ laufbuchse (20) nahe dem Zylinderkopf (60) angeordnet ist, ein Kühlmittelkanal (44) einen Abschnitt der Zylinderlaufbuchse (20) umgibt, und ein Mittenanschlag (36) unterhalb des Kühlmit­ telkanals (44) angeordnet ist, wobei der Kühlmittelkanal (44) weniger als 14 mm von dem Feuerdeck (56) entfernt ist.
10. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorblock (22) ein Feuerdeck (35) nahe dem Zylinderkopf (60) aufweist.
11. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Dichtungsnut (68) zwischen dem Feuerdeck (56) und dem Kühlmittelkanal (44) ange­ ordnet ist.
12. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Dichtungsnut (68) ein O-Ring (70) angeordnet ist.
13. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelkanal (44) weniger als 12 mm von dem Feuerdeck (56) entfernt ist.
14. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor ein Dieselmo­ tor mit einem mittleren induzierten Druck von mehr als 2 MPa (300 psi) ist.
15. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innendurchmesser (42) des Motorblocks (22) und ein Außendurchmesser (40) der Zylinder­ laufbuchse (20) vorhanden sind, wobei der Innendurchmesser (42) und der Außendurchmesser (40) zusammen eine Durchmesserpreßpas­ sung bilden, die sich nahe dem Mittenanschlag (36) befindet.
16. Verfahren zum Anordnen und Abdichten einer auswechselbaren Zylinderlaufbuchse (20) in einem Motorblock (22) eines Verbren­ nungsmotors, mit den Schritten:
  • - Aufnehmen einer auswechselbaren Zylinderlaufbuchse (20) in einem Motorblock (22),
  • - Festlegen der axialen Stellung der Zylinderlaufbuchse (20) in dem Motorblock (22) mittels eines Mittenanschlages (36),
  • - Führen von Kühlmittel in einem Kühlmittelkanal (44) zwischen der Laufbuchse (20) und dem Motorblock (22), und
  • - Abdichten des Bodens des Kühlmittelkanals (54) mit einer Durchmesserpreßpassung zwischen der Zylinderlaufbuchse (20) und dem Motorblock (22).
17. Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch das Abdichten der Oberseite des Kühlmit­ telkanals (44) mittels eines Elastomer-O-Rings (70).
18. Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch das Abdichten unterhalb der Durchmesser­ preßpassung mittels eines Elastomer-O-Rings (46).
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor ein Dieselmo­ tor mit einem mittleren induzierten Druck von mehr als 2 MPa (300 psi) ist.
20. Verfahren nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch das Strömen des Kühlmittels in dem Kühl­ mittelkanal (44) weniger als 14 mm von dem Feuerdeck (35) des Motorblocks (22) entfernt.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10018730A1 (de) * 2000-04-15 2001-10-18 Audi Ag Zylindergehäuse für eine mehrzylindrige Hubkolbenmaschine
DE102004002817B4 (de) * 2004-01-20 2006-05-24 Adam Opel Ag Zylinderblock mit Zylinderlaufbuchsen
CN102189399A (zh) * 2011-03-21 2011-09-21 山西太钢不锈钢股份有限公司 热连轧精轧机窜辊油缸快速更换方法
DE102015217023A1 (de) * 2015-09-04 2016-08-25 Mtu Friedrichshafen Gmbh Zylinderlaufbuchse für eine Brennkraftmaschine, Brennkraftmaschine mit einer solchen Zylinderlaufbuchse und Verfahren zum Herstellen einer Zylinderlaufbuchse für eine Brennkraftmaschine

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4305348A (en) * 1978-10-23 1981-12-15 Ramsey Corporation Seal for an internal combustion engine
US4244330A (en) * 1978-11-13 1981-01-13 Cummins Engine Company, Inc. Engine cylinder liner having a mid stop
US4413597A (en) * 1980-05-13 1983-11-08 Cummins Engine Company, Inc. Oil cooled internal combustion engine
DE3233578C2 (de) * 1982-09-10 1985-09-12 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8500 Nürnberg Mehrzylinderbrennkraftmaschine mit nassen Zylinderlaufbüchsen und Einzelzylinderköpfen
DE3249721C2 (de) * 1982-09-10 1985-10-24 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8500 Nürnberg Mehrzylinderbrennkraftmaschine mit nassen Zylinderlaufbüchsen und Einzelzylinderköpfen
US4562799A (en) * 1983-01-17 1986-01-07 Cummins Engine Company, Inc. Monolithic ceramic cylinder liner and method of making same
US4638769A (en) * 1985-03-18 1987-01-27 Caterpillar Inc. Engine having a multipiece cylinder block
DE3727598A1 (de) * 1987-08-19 1989-03-02 Man Nutzfahrzeuge Gmbh Zylinderkopf-brennraumabdichtung fuer einen hubkolbenmotor
US5048468A (en) * 1990-04-16 1991-09-17 Outboard Marine Corporation Marine propulsion device with closed deck cylinder block construction
GB9015932D0 (en) * 1990-07-20 1990-09-05 Ae Auto Parts Ltd Cylinder liners
US5150668A (en) * 1992-02-20 1992-09-29 Caterpillar, Inc. Cylinder liner with coolant sleeve
US5299538A (en) * 1992-06-26 1994-04-05 Detroit Diesel Corporation Internal combustion engine block having a cylinder liner shunt flow cooling system and method of cooling same
US5343837A (en) * 1993-07-27 1994-09-06 Caterpillar Inc. Cylinder head sealing system and method
US5575251A (en) * 1994-01-04 1996-11-19 Caterpillar Inc. Deck plate for an internal combustion engine
SE503873C2 (sv) * 1995-10-13 1996-09-23 Scania Cv Ab Anordning för avtätning av en förbränningsmotors förbränningsrum

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10018730A1 (de) * 2000-04-15 2001-10-18 Audi Ag Zylindergehäuse für eine mehrzylindrige Hubkolbenmaschine
DE102004002817B4 (de) * 2004-01-20 2006-05-24 Adam Opel Ag Zylinderblock mit Zylinderlaufbuchsen
CN102189399A (zh) * 2011-03-21 2011-09-21 山西太钢不锈钢股份有限公司 热连轧精轧机窜辊油缸快速更换方法
CN102189399B (zh) * 2011-03-21 2013-02-27 山西太钢不锈钢股份有限公司 热连轧精轧机窜辊油缸快速更换方法
DE102015217023A1 (de) * 2015-09-04 2016-08-25 Mtu Friedrichshafen Gmbh Zylinderlaufbuchse für eine Brennkraftmaschine, Brennkraftmaschine mit einer solchen Zylinderlaufbuchse und Verfahren zum Herstellen einer Zylinderlaufbuchse für eine Brennkraftmaschine

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