AT514794B1 - Device for friction measurement on a cylinder-piston arrangement - Google Patents

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AT514794B1 ATA50742/2013A AT507422013A AT514794B1 AT 514794 B1 AT514794 B1 AT 514794B1 AT 507422013 A AT507422013 A AT 507422013A AT 514794 B1 AT514794 B1 AT 514794B1
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Avl List Gmbh
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung (1) zur Reibungsmessung an einer Zylinder- Kolben-Anordnung, wobei ein zumindest einen Kolbenring aufweisender, hin- und hergehender Kolben (3) in einer Zylinderlaufbuchse (2) angeordnet ist, mit zumindest einem durch einen Dichtring gebildeten Dichtelement (17) zwischen Zylinderlaufbuchse (2) und einem Zylinderkopf (9), wobei eine innere Mantelfläche (2a) der Zylinderlaufbuchse (2) gegenüber dem Zylinderkopf (9) abgedichtet ist und das Dichtelement (17) zwischen der inneren Mantelfläche (2a) und einem in die Zylinderlaufbuchse (2) hineinragenden Absatz (15) des Zylinderkopfes (9) angeordnet ist. Um die Messgenauigkeit zu verbessern ist vorgesehen, dass zumindest ein Zuführkanal (32) für ein flüssiges Sperrmedium (mF) in einen an das Dichtelement (17) grenzenden Raum (33) einmündet.The invention relates to a device (1) for friction measurement on a cylinder-piston arrangement, wherein a reciprocating piston (3) having at least one piston ring is arranged in a cylinder liner (2), with at least one sealing element formed by a sealing ring (17) between the cylinder liner (2) and a cylinder head (9), wherein an inner circumferential surface (2a) of the cylinder liner (2) relative to the cylinder head (9) is sealed and the sealing element (17) between the inner circumferential surface (2a) and a in the cylinder liner (2) protruding paragraph (15) of the cylinder head (9) is arranged. In order to improve the measurement accuracy, it is provided that at least one feed channel (32) for a liquid barrier medium (mF) opens into a space (33) adjacent to the sealing element (17).

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Reibungsmessung an einer Zylinder- Kolben-Anordnung, wobei ein zumindest einen Kolbenring aufweisender, hin- und hergehender Kolbenin einer Zylinderlaufbuchse angeordnet ist, mit zumindest einem durch einen Dichtring gebilde¬ten Dichtelement zwischen Zylinderlaufbuchse und einem Zylinderkopf, wobei eine innere Man¬telfläche der Zylinderlaufbuchse gegenüber dem Zylinderkopf abgedichtet ist und das Dichtele¬ment zwischen der inneren Mantelfläche und einem in die Zylinderlaufbuchse hineinragendenAbsatz des Zylinderkopfes angeordnet ist.The invention relates to a device for measuring friction on a cylinder-piston arrangement, wherein a reciprocating piston having at least one piston ring is arranged in a cylinder liner, with at least one sealing element formed by a sealing ring between the cylinder liner and a cylinder Cylinder head, wherein an inner cylindrical surface of the cylinder liner is sealed relative to the cylinder head and the Dichtele¬ment between the inner circumferential surface and a protruding into the cylinder liner paragraph of the cylinder head is arranged.

[0002] Aus der Integration der Kräfte entlang der Kolbenlaufbahn in Zylinderrichtung kann dieReibung zwischen der aus Kolben und Kolbenringen bestehenden Kolbengruppe und der Zylin¬derlauffläche ermittelt werden.From the integration of the forces along the piston running path in the cylinder direction, the friction between the piston group consisting of piston and piston rings and the cylin- der running surface can be determined.

[0003] Aus der JP 60-031037 A ist eine Messeinrichtung zur Messung der Reibung eines ineiner Zylinderlaufbuchse hin- und hergehenden Kolbens bekannt. Dabei ist zwischen demZylinderkopf und einem Laufbuchsenträger ein Haltering angeordnet, wobei zwischen demHaltering und dem oberen Ende der Zylinderlaufbuchse ein Ringspalt ausgebildet ist, welcherdurch eine metallische Dichtplatte gefüllt ist.From JP 60-031037 A, a measuring device for measuring the friction of a piston reciprocating in a cylinder liner is known. In this case, a retaining ring is arranged between the cylinder head and a liner carrier, wherein between the holding ring and the upper end of the cylinder liner, an annular gap is formed, which is filled by a metallic sealing plate.

[0004] Aus der JP 59-088638 A ist eine Einrichtung zur Messung der Kolbenreibung bei einerBrennkraftmaschine bekannt, wobei die Zylinderlaufbuchse in einem Zylinder angeordnet ist,und wobei zwischen dem Zylinder und der Zylinderlaufbuchse mehrere O-Ringe angeordnetsind.From JP 59-088638 A a device for measuring the piston friction in an internal combustion engine is known, wherein the cylinder liner is arranged in a cylinder, and wherein between the cylinder and the cylinder liner a plurality of O-rings are arranged.

[0005] Bekannte Einrichtung zur Reibungsmessung weisen den Nachteil auf, dass die Dich¬telemente für die Zylinderlaufbuchse, insbesondere zur Abdichtung zwischen Zylinderlaufbuch¬se und Zylinderkopf, Kräfte in Richtung der Bewegungsrichtung der Kolbengruppe an der Zylin¬derlaufbuchse verursachen, welche die Messung und in weiterer Folge die Integration der Kol¬bengruppenreibung verfälschen.Known means for measuring friction have the disadvantage that the Dich¬telemente for the cylinder liner, in particular for sealing between Zylinderlaufbuch¬se and cylinder head, forces in the direction of movement of the piston group on the Zylin¬derlaufbuchse cause, which the measurement and in further consequence of the integration of Kolbenbengruppe friction distort.

[0006] Die WO 2004/092 621 A1 beschreibt eine Dichtlösung für einen Motor mit rotierenderLaufbuchse, welche eine Dichtkombination aus einem konischen Ring und einem ringförmigenKompressionselement aufweist. Mit dem Kompressionselement sollen Verbrennungsgaseabgehalten werden, die den konischen Ring überwinden. Da dadurch der Bereich zwischenKompressionselement und konischem Ring von der Ölzufuhr aus dem Buchsenbereich abge¬schnitten ist, wird eine zusätzliche Ölzuführung vorgesehen.WO 2004/092 621 A1 describes a sealing solution for a motor with rotating liner, which has a sealing combination of a conical ring and an annular compression element. With the compression element combustion gases are to be kept, which overcome the conical ring. As a result, since the area between the compression element and the conical ring is cut off from the oil supply from the bush area, an additional oil supply is provided.

[0007] Ein Sperrmedium ist nicht vorgesehen.A barrier medium is not provided.

[0008] Aus der WO 2012/062 725 A1 ist eine Einrichtung zur Reibungsmessung an einer Zylin-der-Kolben-Anordnung bekannt, wobei ein zumindest einen Kolbenring aufweisender, hin- undhergehender Kolben in einer Zylinderlaufbuchse angeordnet ist. Zwischen der Zylinderlauf¬buchse und dem Zylinderkopf ist zumindest ein Dichtelement ausgebildet, wobei eine innereMantelfläche der Zylinderlaufbuchse gegenüber dem Zylinderkopf abgedichtet ist und das Dich¬telement zwischen der inneren Mantelfläche und einem in die Zylinderlaufbuchse hineinragen¬den Absatz des Zylinderkopfes angeordnet ist. Die Zylinderlaufbuchse ist vom Zylinderkopfweitgehend entkoppelt.From WO 2012/062 725 A1 discloses a device for measuring friction on a Zylin-the-piston arrangement is known, wherein a at least one piston ring exhibiting, reciprocating piston is arranged in a cylinder liner. Between the Zylinderlauf¬ socket and the cylinder head, at least one sealing element is formed, wherein an inner jacket surface of the cylinder liner is sealed against the cylinder head and the Dich¬telement between the inner circumferential surface and a hineinragen¬den into the cylinder liner sales paragraph of the cylinder head is arranged. The cylinder liner is largely decoupled from the cylinder head.

[0009] Allerdings führen physikalische und geometrische Beschränkungen zu Relativbewegun¬gen zwischen dem Dichtelement und der Zylinderlaufbuchse zur Einleitung von Reibungskräf¬ten, sobald die vom Dichtelement auf die Zylinderlaufbuchse einwirkenden radialen Dichtkräftegrößer als Null sind. Ohne direktem Kontakt des Dichtelementes und der Zylinderlaufbuchsewären allerdings die Leckagen bei Verbrennungsdruck unakzeptabel groß.However, physical and geometric constraints lead to relative movements between the sealing element and the cylinder liner for inducing frictional forces as soon as the radial sealing force intensities acting on the cylinder liner by the sealing element are zero. Without direct contact of the sealing element and the cylinder liner, however, the leaks at combustion pressure would be unacceptably high.

[0010] Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und bei einer Einrichtungzur Reibungsmessung der eingangsgenannten Art die Messgenauigkeit zu erhöhen.The object of the invention is to avoid these disadvantages and to increase the measuring accuracy in a device for friction measurement of the type mentioned.

[0011] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der größte Durchmesser des Dich¬telementes kleiner ist, als der Innendurchmesser der Zylinderlaufbuchse und zumindest einAccording to the invention this is achieved in that the largest diameter of the Dich¬telementes is smaller than the inner diameter of the cylinder liner and at least one

Zuführkanal für ein flüssiges Sperrmedium in einen an das Dichtelement grenzenden Raumeinmündet, wobei das Dichtelement in einer Ringnut in einer äußeren Mantelfläche des Absat¬zes angeordnet ist, und wobei die Mündung des Zuführkanal im Bereich der Ringnut ausgebil¬det ist.Feed channel for a liquid barrier medium in an adjacent to the sealing element Raumeinmündet, wherein the sealing element is arranged in an annular groove in an outer circumferential surface of the Absat¬zes, and wherein the mouth of the feed channel is ausgebil¬det in the region of the annular groove.

[0012] Der Raum wird vorzugsweise vom Dichtelement, vom Zylinderkopf und der Zylinderlauf¬buchse aufgespannt.The space is preferably spanned by the sealing element, the cylinder head and the Zylinderlauf¬ socket.

[0013] Der Zuführkanal kann vorteilhafterweise zumindest teilweise im Zylinderkopf ausgebildetsein, wobei vorzugsweise die Mündung des Zuführkanals im Bereich des Absatzes angeordnetist.The supply channel may advantageously be at least partially formed in the cylinder head, wherein preferably the mouth of the feed channel is arranged in the region of the paragraph.

[0014] Eine andere vorteilhafte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass der Zuführ¬kanal zumindest teilweise in der Zylinderlaufbuchse ausgebildet ist, wobei vorzugsweise dieMündung des Zuführkanals in einem dem Absatz zugewandten Bereich der inneren Mantelflä¬che der Zylinderlaufbuchse angeordnet ist. Das flüssige Sperrmedium, beispielsweise Motoröl,wird - gegebenenfalls über ein in einer Zuführleitung angeordnetes Rückschlagventil - über denZuführkanal in den vom Dichtelement, dem Zylinderkopf und der Zylinderlaufbuchse begrenztenRaum zugeführt und füllt diesen zumindest im Bereich des Dichtelementes aus. Da das Sperr¬medium eine höhere Viskosität aufweist, als das Brenngas, kann mit dem Dichtelement einebesonders gute Dichtwirkung erzielt werden, ohne dass radiale Dichtkräfte vom Dichtelementauf die Zylinderlaufbuchse einwirken. Der größte Durchmesser des Dichtelementes ist dabeigeringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Zylinderlaufbuchse. Somit wird eine definiertegeringe Leckageströmung zwischen Dichtelement und Zylinderlaufbuchse in Kauf genommen.Durch diese kann ein direkter Kontakt zwischen Dichtelement und Zylinderlaufbuchse vermie¬den werden und trotzdem eine hohe Abdichtwirkung für Brenngase erreicht werden.Another advantageous embodiment of the invention provides that the Zuführ¬ channel is at least partially formed in the cylinder liner, wherein preferably the mouth of the feed channel is arranged in a region facing the shoulder of the inner Mantelflä¬che the cylinder liner. The liquid barrier medium, for example engine oil, is fed via the supply channel into the space delimited by the sealing element, the cylinder head and the cylinder liner, optionally via a check valve arranged in a supply line, and fills it at least in the area of the sealing element. Since the Sperr¬ medium has a higher viscosity than the fuel gas, a particularly good sealing effect can be achieved with the sealing element, without radial sealing forces from the sealing element act on the cylinder liner. The largest diameter of the sealing element is dabeigerfügig smaller than the inner diameter of the cylinder liner. Thus, a defined low leakage flow between the sealing element and the cylinder liner is accepted. By virtue of this, direct contact between the sealing element and the cylinder liner can be avoided and, nevertheless, a high sealing effect for combustion gases can be achieved.

[0015] Wenn der kleinste Durchmesser des Dichtelementes größer ist als der kleinste Durch¬messer der ringförmigen Vertiefung kann sich der Raum in radialer Richtung zwischen Dich¬telement und dem Zylinderkopf erstrecken. Des weiteren kann die axiale Erstreckung des Dich¬telementes geringer sein, als die axiale Erstreckung der ringförmigen Vertiefung, wodurch auchin axialer Richtung zwischen Dichtelement und Zylinderkopf Raum zur Aufnahme des flüssigenSperrmediums ausgebildet ist.If the smallest diameter of the sealing element is greater than the smallest diameter of the annular recess, the space may extend in the radial direction between the gasket and the cylinder head. Furthermore, the axial extent of the sealing element can be smaller than the axial extent of the annular recess, whereby space is also formed in the axial direction between the sealing element and the cylinder head for receiving the liquid barrier medium.

[0016] Ein besonders guter Dichteffekt durch das flüssige Sperrmedium lässt sich erreichen,wenn das Dichtelement im Bereich seiner der Zylinderlaufbuchse zugewandten äußeren Man¬telfläche eine ringförmige Vertiefung aufweist, welche eine der Zylinderlaufbuchse zugewandteäußere Ringfläche ausbildet, deren kleinster Durchmesser geringer ist als der größte Durch¬messer des Dichtelementes. Die beispielsweise eine ringförmige Schulter ausbildende ringför¬mige Vertiefung kann in axialer Richtung auf der dem Brennraum abgewandten Seite von einerden größten Durchmesser des Dichtelementes bildenden ringförmigen ersten Dichtleiste be¬grenzt sein.A particularly good sealing effect by the liquid barrier medium can be achieved if the sealing element in the region of the cylinder liner facing outer Man¬telfläche has an annular recess which forms a cylinder liner facing outer annular surface whose smallest diameter is less than the largest through Diameter of the sealing element. The ring-shaped recess forming, for example, an annular shoulder can be delimited in the axial direction on the side facing away from the combustion chamber by an annular first sealing strip forming the largest diameter of the sealing element.

[0017] Alternativ zu nur einseitig durch eine Dichtleiste begrenzten ringförmigen Schulter kanndie ringförmige Vertiefung auch eine ringförmige Tasche ausbilden, welche auch auf der demBrennraum zugewandten Seite durch eine ringförmige zweite Dichtleiste begrenzt ist, derenDurchmesser geringer ist, als der größte Durchmesser des Dichtelementes und größer als derkleinste Durchmesser der äußeren Ringfläche der Vertiefung.As an alternative to an annular shoulder limited only by a sealing strip on one side, the annular recess can also form an annular pocket, which is also delimited on the side facing the combustion chamber by an annular second sealing strip whose diameter is smaller than the largest diameter of the sealing element and greater than the smallest diameter of the outer ring surface of the recess.

[0018] Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn das Dichtelement durch einen Kolbenring,insbesondere aus Stahl, gebildet ist.It is particularly advantageous if the sealing element is formed by a piston ring, in particular made of steel.

[0019] Durch die spezielle Abdichtung mittels des Dichtringes und des Absatzes im Zylinder¬kopf einerseits und das flüssige Sperrmedium andererseits wird verhindert, dass die Gaskräfteaxial auf die Laufbuchse einwirken. Somit haben diese auch keinen direkten Einfluss auf dasMessergebnis und es werden primär die Reibungskräfte des Kolbens bzw. Kolbenseitenkräfteauf die Messaufnehmer übertragen.Due to the special seal by means of the sealing ring and the paragraph in Zylinder¬ head on the one hand and the liquid barrier medium on the other hand prevents the Gaskräfteaxial act on the liner. Thus, these also have no direct influence on the measurement result and it is primarily the frictional forces of the piston or piston side forces transmitted to the sensor.

[0020] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen: [0021] Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung in einem Schnitt gemäß der Linie I - I inThe invention will be explained in more detail below with reference to the figures. FIG. 1 shows a device according to the invention in a section along the line I-I in FIG

Fig. 2; [0022] Fig. 2 diese Einrichtung in einem Schnitt gemäß der Linie II - II in Fig. 1; [0023] Fig. 3 das Detail III aus Fig. 2; [0024] Fig. 4 das Detail IV aus Fig. 3 in einer bekannten Ausführung, [0025] Fig. 5 das Detail IV aus Fig. 3 in einer erfindungsgemäßen ersten Ausführung, [0026] Fig. 6 das Detail X aus Fig. 5 und [0027] Fig. 7 das Detail IV aus Fig. 3 in einer zweiten Ausführung der Erfindung.Fig. 2; Fig. 2 shows this device in a section along the line II - II in Fig. 1; Fig. 3 shows the detail III of Fig. 2; 4 shows detail IV from FIG. 3 in a known embodiment, FIG. 5 shows detail IV from FIG. 3 in a first embodiment according to the invention, FIG. 6 shows detail X from FIG. 5 and Fig. 7 shows the detail IV of Fig. 3 in a second embodiment of the invention.

[0028] Die Einrichtung 1 zur Reibungsmessung der Reibungskräfte zwischen einem in einerZylinderlaufbuchse 2 hin- und hergehenden Kolben 3 weist ein Grundaggregat 4, eine Grund¬platte 5, einen Sensorträger 6 zur Aufnahme von 3-D-Kraftsensoren 7, einen Laufbuchsenträger8 und einen Zylinderkopf 9 auf. Die Zylinderlaufbuchse 2 ist über einen Haltering 10 am Lauf¬buchsenträger 8 befestigt, wobei der Haltering 10 mittels Schrauben 11 am Halteringträger 8angeschraubt ist. Zwischen der Zylinderlaufbuchse 2 und dem Laufbuchsenträger 8 ist einKühlflüssigkeitsmantel 12 ausgebildet, welcher mit Zu- und Abflussleitungen 12a, 12b verbun¬den ist. Zwischen der Zylinderlaufbuchse 2 und dem Laufbuchsenträger 8 ist in einer umlaufen¬den Nut 13 ein Dichtring 14 angeordnet. Mit Bezugszeichen 20 ist ein Zylinderkopfträger be¬zeichnet.The device 1 for friction measurement of frictional forces between a reciprocating in a cylinder liner 2 piston 3 comprises a base unit 4, a base plate 5, a sensor carrier 6 for receiving 3-D force sensors 7, a Laufbuchsenträger8 and a cylinder head 9 on. The cylinder liner 2 is attached via a retaining ring 10 on Lauf¬ bush carrier 8, wherein the retaining ring 10 is screwed by means of screws 11 on the retaining ring carrier 8ang. Between the cylinder liner 2 and the liner carrier 8, a coolant jacket 12 is formed, which is connected to inlet and outlet lines 12a, 12b. Between the cylinder liner 2 and the liner carrier 8, a sealing ring 14 is arranged in a circumferential groove 13. Reference numeral 20 designates a cylinder head carrier.

[0029] Der Zylinderkopf 9 weist einen in die Zylinderlaufbuchse 2 hineinragenden scheibenför¬migen Absatz 15 auf, in dessen äußerer Mantelfläche 15a eine Ringnut 16 eingeformt ist. In derRingnut 16 ist ein ringförmiges Dichtelement 17 angeordnet, welches ähnlich einem Kolbenringdurch die Gaskräfte gegen die innere Mantelfläche 2a der Zylinderlaufbuchse 2 gepresst wird.The cylinder head 9 has a projecting into the cylinder liner 2 scheibenför¬migen paragraph 15, in whose outer lateral surface 15a, an annular groove 16 is formed. In the annular groove 16, an annular sealing element 17 is arranged, which is pressed by a gas piston against the inner circumferential surface 2a of the cylinder liner 2, similar to a piston ring.

[0030] Durch die spezielle Abdichtung mittels des ringförmigen Dichtelementes 17 und desAbsatzes 15 im Zylinderkopf 9 wird verhindert, dass die Gaskräfte axial auf die Zylinderlauf¬buchse 2 einwirken. Somit haben diese auch keinen direkten Einfluss auf das Messergebnisund es werden primär die Reibungskräfte des Kolbens 3 bzw. die Kolbenseitenkräfte auf dieKraftsensoren 7 übertragen. Die Zylinderlaufbuchse 2 ist somit vom Grundaggregat 4 und vomZylinderkopf 9 weitgehend entkoppelt und ist nur durch das Dichtelement 17 und die Krafts¬ensoren 7 an diese angebunden.Due to the special sealing by means of the annular sealing element 17 and the paragraph 15 in the cylinder head 9 prevents the gas forces acting axially on the Zylinderlauf¬ bushing 2. Thus, these also have no direct influence on the measurement result and it is primarily the frictional forces of the piston 3 and the piston side forces are transmitted to the force sensors 7. The cylinder liner 2 is thus largely decoupled from the basic unit 4 and the cylinder head 9 and is connected to this only by the sealing element 17 and the force sensors 7.

[0031] Um im Messbetrieb des Motors die normal zur Kolbenlaufrichtung wirkenden Kräfte aufdie Kraftsensoren 7, die nicht von der Bewegung des Kolbens 3 stammen (Kräfte auf Grund vonunterschiedlichen Wärmedehnungen) und die somit das Messergebnis verfälschen können, zureduzieren, muss gewährleistet werden, dass vor Beginn der Messungen die am Kraftsensor 7angreifenden Teile (Laufbuchsenträger 8, Sensorträger 6) ähnliche Temperaturen aufweisen.Damit können ähnliche Wärmedehnungen dieser Teile realisiert und somit der Einfluss derdadurch entstehenden Querkräfte auf die Kraftsensoren 7 verringert werden.In order to reduce the forces acting normal to the piston travel direction on the force sensors 7, which do not originate from the movement of the piston 3 (forces due to different thermal expansions) and which can thus falsify the measurement result, it is necessary to ensure that during measurement operation of the engine Beginning of the measurements on the force sensor 7angreifenden parts (liner holder 8, sensor carrier 6) have similar temperatures.This similar heat expansions of these parts can be realized and thus the influence of the resulting transverse forces on the force sensors 7 can be reduced.

[0032] Zu diesem Zweck ist die Grundplatte 5 mit Konditionierkanälen 22 mit einem nicht dar¬gestellten Eintritt einem Austritt für Kühlflüssigkeit versehen, um die Grundplatte 5 und somitden darauf verschraubten Sensorträger 6 und den im selben Kühlflüssigkeitskreislauf angeord¬neten Laufbuchsenträger 8 auf die gleiche Temperatur zu bringen.For this purpose, the base plate 5 is provided with Konditionierkanälen 22 with a non dar¬gestellt entry an outlet for cooling liquid to the base plate 5 and thus screwed thereon sensor carrier 6 and the angeord¬neten in the same cooling fluid circuit liner carrier 8 to the same temperature bring to.

[0033] Weiters kann die Kraft des Dichtelementes 17 auf die Zylinderlaufbuchse 2 und somitder Einfluss der Ringreibkraft des Dichtelementes 17 auf das Messergebnis durch eine eineringförmige Schulter 25 bildende Vertiefung V mit der Breite a im Dichtelement 17 verringertwerden. Unter einer ringförmigen Schulter 25 wird hier eine durch eine nach einer Seite axialoffene Nut verstanden, welche einen im Wesentlichen zylindrischen Nutboden und eine imWesentlichen dazu normale Nutflanke aufweist. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, weist das Dichtelement17 im Bereich seiner der Zylinderlaufbuchse 2 zugewandten äußeren Mantelfläche 17a eine alsin Richtung des Brennraumes B offene Nut ausgebildete ringförmige Schulter 25 auf, beispiels¬ weise durch eine umlaufende Einfräsung hergestellt sein kann. Die ringförmige Schulter 25bildet eine der Zylinderlaufbuchse 2 zugewandte äußere Ringfläche 25a aus, deren kleinsterDurchmesser dv kleiner ist als der größte Durchmesser D17 des Dichtelementes 17, wobei dergrößte Durchmesser D17 des Dichtelementes 17 durch eine an die ringförmige Vertiefung Vgrenzende erste Dichtleiste 36 gebildet ist. Die axiale Erstreckung b des Dichtelementes 17 istgeringer als die axiale Erstreckung c der Ringnut 16. Der kleinste innere Durchmesser di7 desDichtelementes 17 ist größer als der größte Durchmesser d16 der Ringnut 16. Somit ist zwi¬schen dem Dichtelement 17 und der Ringnut 16 ein axialer Spalt 16a und ein radialer Spalt 16bausgebildet, sodass auf der Innenseite des Dichtelementes 17 der Gasinnendruck p, anliegt.Durch die Schulter 25 wirkt auch auf die Ringfläche 25a mit der Höhe a der Gasinnendruck p,ein. Auf das Dichtelement 17 wirkt somit zu Folge des Gasinnendruckes p, die axiale Kraft Fgz,die radiale Kraft Fgn und die radiale Kraft Fgr2. Weiters wirkt in radialer Richtung die Vorspann¬kraft Fv des Dichtelementes 17, sowie die Reibkraft FR des Dichtelementes 17 in der Ringnut 16. Die bei Relativbewegung zwischen Zylinderlaufbuchse 2 und den im Zylinderkopf 9 befindli¬chen scheibenförmigen Absatz 15 resultierende axiale Kraft FRL auf die Zylinderlaufbuchse 2ergibt sich mit dem Reibungskoeffizienten μ und pL damit zu:Further, the force of the sealing member 17 on the cylinder liner 2 and thus the influence of the Ringreibkraft of the sealing element 17 on the measurement result by a annular shoulder 25 forming recess V with the width a in the sealing element 17 can be reduced. An annular shoulder 25 is understood here to mean an axially open groove to one side, which has a substantially cylindrical groove bottom and a substantially normal groove flank. As shown in FIG. 4, in the region of its outer jacket surface 17a facing the cylinder liner 2, the sealing element 17 has an annular shoulder 25 formed as an open groove in the direction of the combustion chamber B, for example, it can be produced by a circumferential milled recess. The annular shoulder 25 forms an outer annular surface 25a facing the cylinder liner 2, the smallest diameter dv of which is smaller than the largest diameter D17 of the sealing element 17, the largest diameter D17 of the sealing element 17 being formed by a first sealing strip 36 adjacent to the annular depression V. The axial extent b of the sealing element 17 is less than the axial extent c of the annular groove 16. The smallest inner diameter di7 of the sealing element 17 is greater than the largest diameter d16 of the annular groove 16. Thus zwi¬ the sealing element 17 and the annular groove 16 is an axial gap 16a and a radial gap 16bau formed, so that on the inside of the sealing element 17, the gas pressure p, abliegt.Durch the shoulder 25 acts on the annular surface 25a with the height a of the internal gas pressure p, a. On the sealing element 17 thus acts due to the internal gas pressure p, the axial force Fgz, the radial force Fgn and the radial force Fgr2. Furthermore, acts in the radial direction, the biasing force Fv of the sealing element 17, and the frictional force FR of the sealing element 17 in the annular groove 16. The resulting in relative movement between the cylinder liner 2 and the cylinder head 9 befindli¬chen disc-shaped shoulder 15 resulting axial force FRL on the cylinder liner 2 results with the coefficients of friction μ and pL:

[0034] Frl= FL*pLFrl = FL * pL

[0035] mit Fl = Fv + Fgri - Fgr2 - Fgz μ [0036] Im Idealfall ist FL sehr klein, im Wesentlichen bestehend aus der relativ kleinen Vorspann¬kraft Fv des Dichtelementes 17, welche den direkten Körperkontakt zwischen dem Dichtelement17 und der Zylinderlaufbuchse 2 herstellt. Ohne diesen wären die Leckagen bei Verbrennungs¬druck unakzeptabel groß.In the ideal case, FL is very small, essentially consisting of the relatively small preload force Fv of the sealing element 17, which determines the direct physical contact between the sealing element 17 and the cylinder liner 2 manufactures. Without this, the leakage at Verbrennungs¬ pressure would be unacceptably large.

[0037] Eine weitere Möglichkeit um eine Entkoppelung der Zylinderlaufbuchse 2 vom Zylinder¬kopf 9 zu erreichen ist im Folgenden beschrieben. Es mündet dabei, bei der in Fig. 5 dargestell¬ten ersten Ausführungsvariante der Erfindung - zum Unterschied zu Fig. 4 - zumindest ein überein Rückschlagventil 30 mit einer Zuführleitung 31 verbundener Zuführkanal 32 für ein flüssigesSperrmedium mF in den an das Dichtelement 17 grenzenden Raum 33 ein. Der Raum 33 wirddabei im Wesentlichen durch den axialen Spalt 16a und den radialen Spalt 16b zwischen derRingnut 16 und dem Dichtelement 17 gebildet. Das unter dem Druck p! stehende SperrmediummF dringt auch in den Bereich der ringförmigen Schulter 25, sowie - insbesondere bei Erhöhendes Gasinnendruckes p, durch den Verbrennungsdruck - in einen radialen Drosselspalt 34zwischen einer ersten Dichtleiste 36 des Dichtelementes 17 und der Zylinderlaufbüchse 2 einund durchströmt diesen. Durch die Spaltströmung im radialen Drosselspalt 34 bildet sich einedefinierte Leckage des Sperrmediums mF aus, wobei im Drosselspalt 34 eine weitere radialeKraft Fgr3 der Vorspannkraft Fv entgegenwirkt.Another way to achieve a decoupling of the cylinder liner 2 from Zylinder¬kopf 9 is described below. In the case of the first variant of the invention shown in FIG. 5, at least one feed channel 32 connected to a feed line 31 via a check valve 30 for a liquid barrier medium mF flows into the space 33 adjoining the sealing element 17 one. The space 33 is thereby formed essentially by the axial gap 16 a and the radial gap 16 b between the annular groove 16 and the sealing element 17. That under the pressure p! standing SperrmediummF penetrates into the region of the annular shoulder 25, and - in particular at increasing internal gas pressure p, by the combustion pressure - in a radial throttle gap 34 between a first sealing strip 36 of the sealing element 17 and the cylinder liner 2 and flows through this. Due to the gap flow in the radial throttle gap 34, a defined leakage of the blocking medium mF is formed, wherein in the throttle gap 34 counteracts a further radial force Fgr3 of the biasing force Fv.

[0038] Die resultierende axiale Kraft FRL auf die Zylinderlaufbuchse 2 ist somit durch die Eigen¬schaften der Fluidströmung im Drosselspalt 34 bestimmt und nicht länger durch die Festkörper¬reibung zwischen Dichtelement 17 und Zylinderlaufbuchse 2. Die sich übertragende Kraft istabhängig vom lokalen Geschwindigkeitsgradienten δν/δζ der Strömung an der Zylinderlauf¬buchse 2, der Viskosität η des Sperrmediums mF und der wirksamen Ringfläche A des Drossel¬spaltes 34 (siehe Fig. 6):The resulting axial force FRL on the cylinder liner 2 is thus determined by the properties of the fluid flow in the throttle gap 34 and no longer by the solid state friction between the sealing element 17 and cylinder liner 2. The transmitting force is dependent on the local velocity gradient δν / δζ the flow at the cylinder liner 2, the viscosity η of the blocking medium mF and the effective annular surface A of the throttle gap 34 (see FIG. 6):

[0039] FRL=\n}±dAFRL = \ n} ± dA

[0040] Ein direkter Körperkontakt zwischen dem Dichtelement 17 und der Zylinderlaufbuchse 2ist nicht notwendig und sogar unerwünscht, um ein Einleiten von Reibungskräften aus Festkör¬perkontakt in die Zylinderlaufbuchse 2 zu vermeiden.A direct body contact between the sealing element 17 and the cylinder liner 2is not necessary and even undesirable in order to avoid the introduction of frictional forces from Festkör¬perkontakt in the cylinder liner 2.

[0041] Da das flüssige Sperrmedium mF, welches beispielsweise durch Schmieröl gebildet seinkann, eine viel höhere Viskosität, als das Brenngas aufweist, halten sich die Leckagen desSperrmediums mF in definierten Grenzen. Das Sperrmedium mF wirkt dichtend für die Brennga¬se und verhindert deren Durchtritt durch den radialen Drosselspalt 34.Since the liquid barrier medium mF, which may be formed by lubricating oil, for example, has a much higher viscosity than the fuel gas, the leakage of the blocking medium mF keep within defined limits. The blocking medium mF acts sealingly on the fuel nozzle and prevents it from passing through the radial throttle gap 34.

[0042] Fig. 7 zeigt eine zweite Ausführungsvariante der Erfindung, welche sich von Fig. 5 imWesentlichen dadurch unterscheidet, dass der Zuführkanal 32 in der Zylinderlaufbuchse 2angeordnet ist und in einen Raum 33 mündet, welcher durch die Außenseite des Dichtelemen¬tes 17 und die Innenseite der Zylinderlaufbuchse 2 begrenzt ist. Die äußere Mantelfläche 17ades Dichtelements 17 weist eine nutförmige umlaufende Vertiefung V auf, welche eine ringför¬mige Tasche 35 zwischen einer ersten Dichtleiste 36 und einer zweiten Dichtleiste 37 ausbildet.Der Durchmesser D37 der zweiten Dichtleiste 37 ist geringer, als der größte Durchmesser D17des Dichtelementes 17 und größer als der kleinste Durchmesser dv der äußeren Ringfläche 35a(Nutboden) der Tasche 35. Die axiale Erstreckung b des Dichtelementes 17 ist geringer als dieaxiale Erstreckung c der Ringnut 16. Der kleinste Durchmesser d17 des Dichtelementes 17 istgrößer als der größte Durchmesser d16 der Ringnut 16.Fig. 7 shows a second embodiment of the invention, which differs from Fig. 5 essentially in that the feed channel 32 is arranged in the cylinder liner 2 and opens into a space 33 which through the outside of Dichtelemen¬tes 17 and the Inside the cylinder liner 2 is limited. The outer lateral surface 17 of the sealing element 17 has a groove-shaped circumferential recess V, which forms a ring-shaped pocket 35 between a first sealing strip 36 and a second sealing strip 37. The diameter D37 of the second sealing strip 37 is smaller than the largest diameter D17 of the sealing element 17 and greater than the smallest diameter dv of the outer annular surface 35a (groove bottom) of the pocket 35. The axial extent b of the sealing element 17 is less than the axial extent c of the annular groove 16. The smallest diameter d17 of the sealing element 17 is greater than the largest diameter d16 of the annular groove 16th

[0043] Somit tritt das flüssige Sperrmedium mF durch den in der Zylinderlaufbuchse 2 angeord¬neten Zuführkanal 32 - welcher wieder mit einer ein Rückschlagventil 30 aufweisenden Zuführ¬leitung 31 verbunden sein kann - in den Raum 33 ein und füllt die ringförmige Tasche 35 zurGänze aus. Der Gasinnendruck p, auf der Seite des Brennraumes B wirkt dem Abströmen inRichtung des Brennraumes B durch den durch die erste Dichtleiste 36 gebildeten Drosselspalt34 entgegen, sodass ein geringer Teil des Sperrmediums mF in Richtung des niedrigeren Um¬gebungsdruckes p0 durch den durch die erste Dichtleiste 36 gebildeten radialen Drosselspalt 34gedrückt wird. Der auf die Seite der zweiten Dichtleiste 37 axial auf das Dichtelement 17 wir¬kende Gasinnendruck p, presst das Dichtelement 17 in Fig. 7 dichtend nach oben gegen denZylinderkopf 9 und verhindert ein Entweichen des Brenngases zwischen Zylinderkopf 9 undDichtelement 17. Wie in Fig. 5 verhindert weiters das Sperrmedium mF, dass das Brenngaszwischen Dichtelement 17 und der Zylinderlaufbuchse 2 entweicht. Dadurch kann bei sehrgeringen Leckagen des Sperrmediums mF eine hohe Dichtwirkung gegen Brenngase und eineweitestgehende Entkoppelung der Zylinderlaufbuchse 2 vom Zylinderkopf 9 erreicht werden.Thus, the liquid barrier medium mF enters the space 33 through the supply channel 32 arranged in the cylinder liner 2, which again can be connected to a supply line 31 having a check valve 30, and completely fills the annular pocket 35 , The internal gas pressure p, on the side of the combustion chamber B counteracts the outflow in the direction of the combustion chamber B through the throttle gap 34 formed by the first sealing strip 36, so that a small part of the blocking medium mF in the direction of the lower ambient pressure p0 passes through the first sealing strip 36 formed radial throttle gap 34 is pressed. The gas internal pressure p acting axially on the side of the second sealing strip 37 on the sealing element 17 presses the sealing element 17 sealingly upwards against the cylinder head 9 in FIG. 7 and prevents escape of the fuel gas between the cylinder head 9 and the sealing element 17. As in FIG. 5 further prevents the blocking medium mF that the fuel gas escapes between the sealing element 17 and the cylinder liner 2. As a result, in the case of very small leakages of the blocking medium mF, a high sealing action against combustion gases and a far-reaching decoupling of the cylinder liner 2 from the cylinder head 9 can be achieved.

Claims (16)

Patentansprüche 1. Einrichtung (1) zur Reibungsmessung an einer Zylinder-Kolben-Anordnung, wobei einzumindest einen Kolbenring aufweisender, hin- und hergehender Kolben (3) in einer Zylin¬derlaufbuchse (2) angeordnet ist, mit zumindest einem durch einen Dichtring gebildetenDichtelement (17) zwischen Zylinderlaufbuchse (2) und einem Zylinderkopf (9), wobei eineinnere Mantelfläche (2a) der Zylinderlaufbuchse (2) gegenüber dem Zylinderkopf (9) abge¬dichtet ist und das Dichtelement (17) zwischen der inneren Mantelfläche (2a) und einem indie Zylinderlaufbuchse (2) hineinragenden Absatz (15) des Zylinderkopfes (9) angeordnetist, dadurch gekennzeichnet, dass der größte Durchmesser (D) des Dichtelementes (17)kleiner ist, als der Innendurchmesser (d2) der Zylinderlaufbuchse (2) und zumindest ein Zu¬führkanal (32) für ein flüssiges Sperrmedium (mF) in einen an das Dichtelement (17) gren¬zenden Raum (33) einmündet, wobei das Dichtelement (17) in einer Ringnut (16) in eineräußeren Mantelfläche (15a) des Absatzes (15) angeordnet ist, und wobei die Mündung desZuführkanal (32) im Bereich der Ringnut (16) ausgebildet ist.1. Device (1) for friction measurement on a cylinder-piston arrangement, wherein at least one piston ring exhibiting, reciprocating piston (3) in a Zylin¬derlaufbuchse (2) is arranged, with at least one sealing element formed by a sealing ring ( 17) between the cylinder liner (2) and a cylinder head (9), wherein an inner lateral surface (2a) of the cylinder liner (2) relative to the cylinder head (9) is sealed off and the sealing element (17) between the inner circumferential surface (2a) and a in the cylinder liner (2) protruding paragraph (15) of the cylinder head (9) is arranged, characterized in that the largest diameter (D) of the sealing element (17) is smaller than the inner diameter (d2) of the cylinder liner (2) and at least one Zu ¬führkanal (32) for a liquid barrier medium (mF) in a to the sealing element (17) gren¬zenden space (33) opens, wherein the sealing element (17) in an annular groove (16) in an outer Jacket surface (15a) of the shoulder (15) is arranged, and wherein the mouth of the supply channel (32) in the region of the annular groove (16) is formed. 2. Einrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (33) vomDichtelement (17), vom Zylinderkopf (9) und der Zylinderlaufbuchse (2) aufgespannt wird.2. Device (1) according to claim 1, characterized in that the space (33) by the sealing element (17), of the cylinder head (9) and the cylinder liner (2) is clamped. 3. Einrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuführkanal (32)zumindest teilweise im Zylinderkopf (9) ausgebildet ist.3. Device (1) according to claim 1, characterized in that the feed channel (32) is at least partially formed in the cylinder head (9). 4. Einrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung des Zu¬führkanals (32) im Bereich des Absatzes (15) angeordnet ist.4. Device (1) according to claim 2, characterized in that the mouth of the Zu¬führkanals (32) in the region of the shoulder (15) is arranged. 5. Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass derZuführkanal (32) zumindest teilweise in der Zylinderlaufbuchse (2) ausgebildet ist.5. Device (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the supply channel (32) is at least partially formed in the cylinder liner (2). 6. Einrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung des Zu¬führkanals (32) in einem dem Absatz (15) zugewandten Bereich der inneren Mantelfläche(2a) der Zylinderlaufbuchse (2) angeordnet ist.6. Device (1) according to claim 5, characterized in that the mouth of the Zu¬führkanals (32) in a paragraph (15) facing region of the inner circumferential surface (2a) of the cylinder liner (2) is arranged. 7. Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dasDichtelement (17) im Bereich seiner der Zylinderlaufbuchse (2) zugewandten äußerenMantelfläche (17a) eine ringförmige Vertiefung (V) aufweist, welche eine der Zylinderlauf¬buchse (2) zugewandte äußere Ringfläche (25a, 35a) ausbildet, deren kleinster Durchmes¬ser (dv) geringer ist als der größte Durchmesser (D) des Dichtelementes (17).7. Device (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the sealing element (17) in the region of the cylinder liner (2) facing the outer jacket surface (17a) has an annular recess (V) which one of Zylinderlauf¬ bushing ( 2) facing outer annular surface (25a, 35a) forms whose smallest Durchmes¬ser (dv) is smaller than the largest diameter (D) of the sealing element (17). 8. Einrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Vertie¬fung (V) in axialer Richtung auf der dem Brennraum (B) abgewandten Seite von einer dengrößten Durchmesser (D17) des Dichtelementes (17) ausbildenden ersten Dichtleiste (36)begrenzt ist.8. Device (1) according to claim 7, characterized in that the annular Vertie¬fung (V) in the axial direction on the combustion chamber (B) side facing away from a largest diameter (D17) of the sealing element (17) forming the first sealing strip ( 36) is limited. 9. Einrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigeVertiefung (V) eine ringförmige Schulter (25) ausbildet.A device (1) according to claim 7 or 8, characterized in that the annular recess (V) forms an annular shoulder (25). 10. Einrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigeVertiefung (V) eine ringförmige Tasche (35) ausbildet.A device (1) according to claim 7 or 8, characterized in that the annular recess (V) forms an annular pocket (35). 11. Einrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Tasche (35) in axialer Richtung auf der dem Brennraum (B) zugewandten Seite von einer zweitenDichtleiste (37) begrenzt ist.11. Device (1) according to claim 10, characterized in that the annular pocket (35) in the axial direction on the combustion chamber (B) side facing by a second sealing strip (37) is limited. 12. Einrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D37)der zweiten Dichtleiste (37) geringer ist, als der größte Durchmesser (D17) des Dichtele¬mentes (17) und größer als der kleinste Durchmesser (dv) der äußeren Ringfläche (35a).12. Device (1) according to claim 11, characterized in that the diameter (D37) of the second sealing strip (37) is smaller than the largest diameter (D17) of the Dichtele¬mentes (17) and larger than the smallest diameter (dv ) of the outer annular surface (35a). 13. Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass derkleinste Durchmesser (di7) des Dichtelementes (17) größer ist als der größte Durchmesser(D16) der Ringnut (16).13. Device (1) according to one of claims 1 to 12, characterized in that the smallest diameter (di7) of the sealing element (17) is greater than the largest diameter (D16) of the annular groove (16). 14. Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dieaxiale Erstreckung (b) des Dichtelementes (17) geringer ist als die axiale Erstreckung (c)der Ringnut (16).14. Device (1) according to one of claims 6 to 13, characterized in that the axial extent (b) of the sealing element (17) is less than the axial extent (c) of the annular groove (16). 15. Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass derZuführkanal (32) mit einer zumindest ein Rückschlagventil (30) aufweisenden Zuführleitung (31) verbunden ist.15. Device (1) according to one of claims 1 to 14, characterized in that the supply channel (32) with a at least one check valve (30) having supply line (31) is connected. 16. Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass dasDichtelement (17) durch einen Kolbenring gebildet ist. Hierzu 4 Blatt ZeichnungenDevice (1) according to any one of Claims 1 to 15, characterized in that the sealing element (17) is formed by a piston ring. 4 sheets of drawings
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