AT524215B1

AT524215B1 - Internal combustion engine with cylinder liner with integrated cooling channel

Info

Publication number: AT524215B1
Application number: ATA51116/2020A
Authority: AT
Inventors: Gelter Dipl -Ing Jürgen (Fh); Knollmayr Dipl -Ing Christof
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2022-04-15
Also published as: DE102021133581A1; AT524215A4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine (100) mit zumindest einem Zylinderblock (101) und zumindest einem mit dem Zylinderblock (101) lösbar verbundenen Zylinderkopf (102) und einer einen Zylinder (2) bildenden Zylinderlaufbuchse (5), die an ihrem dem Zylinderkopf (102) zugewandten Ende einen oberen Laufbuchsenrand (60) aufweist, an den auf der vom Zylinderkopf (102) abgewandten Seite eine Laufbuchsenwand (7) anschließt. Es ist zumindest ein in der Laufbuchsenwand (7) verlaufender Kühlkanal (8, 9, 10) vorgesehen, der zwischen zumindest einer vorzugsweise an der Außenseite (7a) der Laufbuchsenwand (7) angeordneten Kühlmitteleintrittsöffnung (8a, 9a, 10a) und zumindest einer vorzugsweise an der Außenseite (7a) der Laufbuchsenwand (7) angeordneten Kühlmittelaustrittsöffnung (8b, 9b, 10b) verläuft. Erfindungsgemäß ist zumindest ein als oberer Brennraumkühlkanal ausgeführter Kühlkanal (8) vorgesehen, der im unmittelbar an den oberen Laufbuchsenrand (60) anschließenden Bereich der Laufbuchse (5) angeordnet ist, und zumindest ein als unterer Brennraumkühlkanal ausgeführter Kühlkanal (9, 10) vorgesehen, der am unteren, vom Zylinderkopf (102) abgewandten Ende des Brennraums angeordnet ist, und zumindest ein als Kolbenkühlkanal ausgeführter Kühlkanal (9, 10) vorgesehen, der in einem während des Betriebs der Brennkraftmaschine (100) vollständig vom hin- und herbewegten Kolben (3) überstrichenen Bereich angeordnet ist, wobei der obere Brennraumkühlkanal und der untere Brennraumkühlkanal und der Kolbenkühlkanal jeweils eine eigene Kühlkanaleintrittsöffnung (8a, 9a, 10a) und eine eigene Kühlkanalaustrittsöffnung (8b, 9b, 10b) aufweisen. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer Zylinderlaufbuchse (5) für eine solche Brennkraftmaschine (100).The invention relates to an internal combustion engine (100) with at least one cylinder block (101) and at least one cylinder head (102) detachably connected to the cylinder block (101) and a cylinder liner (5) forming a cylinder (2) which is attached to the cylinder head (102 ) has an upper liner edge (60) at the end facing away, to which a liner wall (7) adjoins the side facing away from the cylinder head (102). At least one cooling channel (8, 9, 10) running in the liner wall (7) is provided, which is located between at least one coolant inlet opening (8a, 9a, 10a) preferably arranged on the outside (7a) of the liner wall (7) and at least one preferably coolant outlet opening (8b, 9b, 10b) arranged on the outside (7a) of the liner wall (7). According to the invention, at least one cooling duct (8) designed as an upper combustion chamber cooling duct is provided, which is arranged in the area of the cylinder liner (5) directly adjoining the upper liner edge (60), and at least one cooling duct (9, 10) designed as a lower combustion chamber cooling duct is provided, which is arranged at the lower end of the combustion chamber facing away from the cylinder head (102), and at least one cooling duct (9, 10) designed as a piston cooling duct is provided, which is completely surrounded by the piston (3) which is moved back and forth during operation of the internal combustion engine (100). swept area is arranged, wherein the upper combustion chamber cooling channel and the lower combustion chamber cooling channel and the piston cooling channel each have their own cooling channel inlet opening (8a, 9a, 10a) and their own cooling channel outlet opening (8b, 9b, 10b). The invention also relates to a method for producing a cylinder liner (5) for such an internal combustion engine (100).

Description

description

BRENNKRAFTMASCHINE MIT ZYLINDERLAUFBUCHSE MIT INTEGRIERTEM KÜHLKANAL ENGINE WITH CYLINDER LINER WITH INTEGRATED COOLING DUCT

[0001] Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinderblock und zumindest einem mit dem Zylinderblock lösbar verbundenen Zylinderkopf, wobei in dem Zylinderblock zumindest ein Zylinder ausgeführt ist zur Aufnahme eines entlang einer Zylinderachse hinund herbewegbaren Kolbens, der über eine Pleuelstange mit einer Kurbelwelle verbunden ist, wobei der Zylinder durch eine Zylinderlaufbuchse gebildet wird, die an ihrem dem Zylinderkopf zugewandten Ende einen oberen Laufbuchsenrand aufweist, an den auf der vom Zylinderkopf abgewandten Seite eine Laufbuchsenwand anschließt, wobei zumindest ein in der Laufbuchsenwand verlaufender Kühlkanal vorgesehen ist, der zwischen zumindest einer vorzugsweise an der Außenseite der Laufbuchsenwand angeordneten Kühlmitteleintrittsöffnung und zumindest einer vorzugsweise an der Außenseite der Laufbuchsenwand angeordneten Kühlmittelaustrittsöffnung verläuft. The invention relates to an internal combustion engine with at least one cylinder block and at least one cylinder head detachably connected to the cylinder block, wherein at least one cylinder is designed in the cylinder block to accommodate a piston that can be moved back and forth along a cylinder axis and is connected to a crankshaft via a connecting rod , wherein the cylinder is formed by a cylinder liner which, at its end facing the cylinder head, has an upper liner edge, to which a liner wall adjoins on the side facing away from the cylinder head, wherein at least one cooling duct running in the liner wall is provided, which is preferably between at least one coolant inlet opening arranged on the outside of the liner wall and at least one coolant outlet opening preferably arranged on the outside of the liner wall.

[0002] Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer Zylinderlaufbuchse für eine derartige Brennkraftmaschine. The invention also relates to a method for producing a cylinder liner for such an internal combustion engine.

[0003] Für Brennkraftmaschinen mit hoher Lebensdaueranforderung wird üblicherweise eine Zylinderlaufbuchse in das Kurbelgehäuse eingesetzt. Dies ermöglicht nicht nur den Austausch der Kolbenlauffläche im Verschleißfall, sondern auch geringere Zylinderverzüge und so geringeren Olverbrauch und geringeres Blow-By. For internal combustion engines with high service life requirements, a cylinder liner is usually used in the crankcase. This not only enables the piston running surface to be replaced in the event of wear, but also reduces cylinder distortion and thus lower oil consumption and lower blow-by.

[0004] Um Zylinderverzug gering zu halten und trotzdem eine akzeptable Laufflächentemperatur zu erreichen muss ein Kompromiss in der Buchsenwandstärke gefunden werden. Zu hohe Temperaturen können zu thermisch bedingtem Zylinderverzug führen aber auch zum Verkoken des Ols an der Lauffläche, was wiederum zu erhöhtem Verschleiß führt. Eine zu geringe Wandstärke erhöht außerdem das Risiko von Kavitation auf der Wasserseite. Im Extremfall kann es sogar zu Rissen am Büchsenbund durch Kolbenseitenkräfte kommen. In order to keep cylinder distortion low and still achieve an acceptable running surface temperature, a compromise must be found in the liner wall thickness. Temperatures that are too high can lead to thermally induced cylinder distortion, but also to coking of the oil on the running surface, which in turn leads to increased wear. Too thin a wall also increases the risk of cavitation on the water side. In extreme cases, lateral piston forces can even cause cracks in the liner collar.

[0005] Mit der zunehmenden Leistungsdichte moderner Brennkraftmaschinen, insbesondere im Großmotorenbereich, steigt also der Kühlbedarf insbesondere auch der Zylinderlaufbuchse, um Schäden durch die im Betrieb auftretenden hohen Temperaturen zu verhindern. Die Zylinderlaufbuchse ist daher insbesondere im Bereich des Brennraums entsprechend zu kühlen. Dies erfolgt vielfach mit sogenannten „nassen“ Laufbuchsen, bei denen im Zylinderblock bzw. im Kurbelgehäuse ausgeführte Kühlräume bis direkt an die Außenseite der Laufbuchse reichen, so dass das Kühlmedium die Wärme direkt aus der Laufbuchse abführt. Die Zylinderlaufbuchse wird in das Kurbelgehäuse eingesetzt und danach der Kühlraum mit Kühlmedium befüllt, so dass die Zylinderlaufbuchse während des Betriebs von Kühlmedium umströmt wird. [0005] With the increasing power density of modern internal combustion engines, particularly in the large engine sector, the need for cooling increases, in particular also for the cylinder liner, in order to prevent damage from the high temperatures occurring during operation. The cylinder liner must therefore be cooled accordingly, particularly in the area of the combustion chamber. This is often done with so-called “wet” liners, in which cooling chambers in the cylinder block or in the crankcase extend directly to the outside of the liner, so that the cooling medium dissipates the heat directly from the liner. The cylinder liner is inserted into the crankcase and the cooling chamber is then filled with coolant so that coolant flows around the cylinder liner during operation.

[0006] Während sich damit eine sehr gute Kühlleistung erzielen lässt haben solche nassen Zylinderlaufbuchsen einerseits den Nachteil, dass besonders hohe Anforderungen an die Dichtheit der von ihnen begrenzten Kühlräume gestellt werden. Andererseits ist keine gezielte Kühlung bestimmter Bereiche der Zylinderlaufbuchse möglich, da die Strömung des Kühlmediums in den Kühlräumen nur bedingt beeinflussbar ist. [0006] While a very good cooling performance can be achieved in this way, such wet cylinder liners have the disadvantage on the one hand that particularly high demands are placed on the tightness of the cooling chambers that they delimit. On the other hand, targeted cooling of specific areas of the cylinder liner is not possible, since the flow of the cooling medium in the cooling chambers can only be influenced to a limited extent.

[0007] Die GB 2 498 782 A (GB’‘8782) beschreibt dazu eine Lösung, bei der einerseits ein aus Richtung des Zylinderkopfes mit Kühlwasser beschickter Kühlwasserraum die Laufbuchsen im oberen, dem Zylinderkopf zugewandten Bereich umgibt. In vom Zylinderkopf abgewandter Richtung daran anschließend ist ein mit Schmieröl beaufschlagter Ol-Kühlungskanal vorgesehen, der mit einem schraubenförmig an der Außenseite der Laufbuchse verlaufenden Kanal ausgeführt ist. Das Schmieröl wird am Ende des Ol-Kühlungskanals zur Kühlung des Kolbens einer Kolbenspritzdüse zugeführt. Während hier gegenüber einer „nassen“ Laufbuchse das Problem des Abdichtens des Kühlwassers nicht besteht und auch ein gezieltes Kühlen bestimmter Bereiche der Laufbuchse möglich ist, verbleibt einerseits der erhöhte konstruktive Aufwand durch Vorsehen zweier unterschiedlicher Kühlmedien, andererseits das Problem des Abdichtens des Öl-Kühlungskanals. Durch das Ausführen in der Außenseite der Zylinderlaufbuchse müssen der Kanal GB 2 498 782 A (GB ''8782) describes a solution in which, on the one hand, a cooling water space supplied with cooling water from the direction of the cylinder head surrounds the liners in the upper area facing the cylinder head. In the direction facing away from the cylinder head, an oil cooling duct is provided which is supplied with lubricating oil and is designed with a duct running in a helical shape on the outside of the cylinder liner. The lubricating oil is fed to a piston spray nozzle at the end of the oil cooling channel to cool the piston. While the problem of sealing the cooling water does not exist here compared to a "wet" liner and targeted cooling of certain areas of the liner is also possible, the increased design effort due to the provision of two different cooling media remains on the one hand, and the problem of sealing the oil cooling channel on the other. By running in the outside of the cylinder liner you will need the channel

und die Aufnahme für die Buchse im Zylinderblock sehr genau gefertigt werden, um Öl- und Druckverluste entlang des Kanals und in der Kolbenspritzdüse zu verhindern. Eine vergleichbare Lösung zeigt auch die JP S6228019 U. and the socket for the liner in the cylinder block are manufactured very precisely to prevent oil and pressure losses along the channel and in the piston spray nozzle. A comparable solution is also shown in JP S6228019 U.

[0008] Die DE 10 2017 106 065 A1 beschreibt ein Zylinderrohr für eine Hubkolbenmaschine, bei dem zwischen einem Gehäuse und einer Laufbuchse, die durch Stege gegeneinander versteift sind, zur Kühlung ein Wassermantel ausgeführt ist. Die Stege können als Leitbleche fungieren, um eine gerichtete Strömung eines Kühlmediums im Wassermantel zu ermöglichen, wobei die Stege in Varianten horizontal umlaufend, abfallend oder aufsteigend ausgeführt sind, so dass sich ein schraubenförmiger Verlauf ähnlich der GB‘8782 ergibt. Zur Zuführung des Kühlmediums wird ein unterer Abschnitt des Zylinderrohres vorgeschlagen, der ohne Stege ausgeführt sein soll. DE 10 2017 106 065 A1 describes a cylinder tube for a reciprocating engine, in which a water jacket is designed for cooling between a housing and a liner, which are mutually stiffened by webs. The webs can act as baffles to enable a directed flow of a cooling medium in the water jacket, with the webs being designed to run horizontally around, falling or rising in variants, so that a helical course similar to GB 8782 results. A lower section of the cylinder tube is proposed for supplying the cooling medium, which should be designed without webs.

[0009] Nachteilig an diesen Lösungen ist insbesondere, dass sie aufwändig zu fertigen sind und eine zielgerichtete Kühlung kritischer Bereiche des Zylinders bei gleichzeitig möglichst hoher Stabilität der Zylinderlaufbuchsen nicht gewährleistet ist. [0009] A particular disadvantage of these solutions is that they are complex to manufacture and targeted cooling of critical areas of the cylinder is not guaranteed while at the same time the cylinder liners are as stable as possible.

[0010] DE 10 2017 011 844 A1, US 2014/0137554 A1 und DE 10 2016 213 252 A1 zeigen L6ösungen, bei denen innerhalb einer Zylinderlaufbuchse zumindest ein von einem Arbeitsmedium durchströmter Kühlkanal vorgesehen ist. DE 10 2017 011 844 A1, US 2014/0137554 A1 and DE 10 2016 213 252 A1 show solutions in which at least one cooling channel through which a working medium flows is provided within a cylinder liner.

[0011] Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und eine Brennkraftmaschine bereit zu stellen, bei der eine bestmögliche Kühlung thermisch hoch belasteter Bereiche des Zylinders bzw. der Zylinderlaufbuchse bei gleichzeitig einfacher und kostengünstiger Herstellung gewährleistet sind. It is therefore an object of the present invention to avoid these disadvantages and to provide an internal combustion engine in which the best possible cooling of thermally highly stressed areas of the cylinder or cylinder liner is guaranteed while at the same time being simple and inexpensive to manufacture.

[0012] Diese Aufgabe wird durch eine eingangs genannte Brennkraftmaschine erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest ein als oberer Brennraumkühlkanal ausgeführter Kühlkanal vorgesehen ist, der im unmittelbar an den oberen Laufbuchsenrand anschließenden Bereich der Laufbuchse angeordnet ist, und zumindest ein als unterer Brennraumkühlkanal ausgeführter Kühlkanal vorgesehen ist, der am unteren, vom Zylinderkopf abgewandten Ende des Brennraums angeordnet ist, und zumindest ein als Kolbenkühlkanal ausgeführter Kühlkanal vorgesehen ist, der in einem während des Betriebs der Brennkraftmaschine vollständig vom hin- und herbewegten Kolben überstrichenen Bereich angeordnet ist, wobei der obere Brennraumkühlkanal und der untere Brennraumkühlkanal und der Kolbenkühlkanal jeweils eine eigene Kühlkanaleintrittsöffnung und eine eigene Kühlkanalaustrittsöffnung aufweisen. Mit anderen Worten verläuft der Kühlkanal zwischen Kühlmitteleintrittsöffnung und Kühlmittelaustrittsöffnung vollständig innerhalb der Laufbuchsenwand. This object is achieved according to the invention by an internal combustion engine mentioned at the outset in that at least one cooling duct designed as an upper combustion chamber cooling duct is provided, which is arranged in the region of the liner directly adjoining the upper liner edge, and at least one cooling duct designed as a lower combustion chamber cooling duct is provided , which is arranged at the lower end of the combustion chamber facing away from the cylinder head, and at least one cooling duct designed as a piston cooling duct is provided, which is arranged in an area that is completely swept over by the reciprocating piston during operation of the internal combustion engine, the upper combustion chamber cooling duct and the lower combustion chamber cooling channel and the piston cooling channel each have their own cooling channel inlet opening and their own cooling channel outlet opening. In other words, the cooling channel between the coolant inlet opening and the coolant outlet opening runs completely inside the liner wall.

[0013] Auf diese Weise lässt sich eine bestmögliche gezielte Kühlung thermisch hoch belasteter Bereiche der Laufbuchse sicherstellen. Der Kühlkanal kann individuell an die konstruktiven Anforderungen angepasst werden. Gleichzeitig fällt aufgrund des Kühlkanalverlaufs innerhalb der Laufbuchsenwand das Dichtheitsproblem weg und das Risiko von Leckagen und anderen Fehlfunktionen ist minimiert. Durch das Vorsehen jeweils eigener Kühlkanaleintritts- und Kühlkanalaustrittsöffnungen lassen sich besonders gute Kühlergebnisse bzw. eine besonders gute Anpassung an Kühlbedingungen erzielen. In this way, the best possible targeted cooling of thermally highly stressed areas of the liner can be ensured. The cooling channel can be individually adapted to the design requirements. At the same time, due to the course of the cooling channel within the wall of the liner, there is no tightness problem and the risk of leaks and other malfunctions is minimized. By providing separate cooling channel inlet and cooling channel outlet openings, particularly good cooling results or particularly good adaptation to cooling conditions can be achieved.

[0014] Günstigerweise ist die Zylinderlaufbuchse dabei mit einem additiven Fertigungsverfahren hergestellt. Darunter werden insbesondere Verfahren verstanden, die häufig auch als 3D-Druck bezeichnet werden. Dabei erfolgt die Fertigung direkt auf der Basis rechnerinterner Datenmodelle aus formlosem Material, wie Flüssigkeiten, Gelen/Pasten oder Pulver, oder formneutralem Material, band-, draht- oder blattförmigem Halbzeug, mittels chemischer und/oder physikalischer Prozesse. Dabei lassen sich auf einfache Weise stabile Strukturen aus Kunststoffen, Metallen oder Verbundwerkstoffen fertigen. Auf diese Weise ist eine einfache, kostengünstige, rasche und beliebig oft reproduzierbare Fertigung sichergestellt. Im Gegensatz zu Gussverfahren können kleine Anderungen und Anpassungen rasch und unkompliziert durchgeführt werden. The cylinder liner is advantageously manufactured using an additive manufacturing process. This means, in particular, processes that are often also referred to as 3D printing. The production takes place directly on the basis of computer-internal data models from shapeless material, such as liquids, gels/pastes or powder, or shape-neutral material, strip, wire or sheet-shaped semi-finished products, using chemical and/or physical processes. Stable structures made of plastics, metals or composite materials can be manufactured in a simple manner. In this way, a simple, inexpensive, rapid and arbitrarily often reproducible production is ensured. In contrast to the casting process, small changes and adjustments can be made quickly and easily.

[0015] Je nach Ausführungsform werden Zylinderlaufbuchsen in derartigen Brennkraftmaschinen in den Zylinderblock eingepresst oder über Auflagebünde, die in der Mitte oder am unteren Rand der Zylinderlaufbuchse angeordnet sind, in den Zylinderblock eingelegt. In einer Variante der Er-Depending on the embodiment, cylinder liners in such internal combustion engines are pressed into the cylinder block or inserted into the cylinder block via support collars that are arranged in the middle or at the lower edge of the cylinder liner. In a variant of the

findung ist am dem Zylinderkopf zugewandten Ende der Zylinderlaufbuchse ein Laufbuchsenbund ausgeführt, wobei der obere Laufbuchsenrand an der dem Zylinderkopf zugewandten Oberseite des Laufbuchsenbunds angeordnet. According to the invention, a liner flange is provided at the end of the cylinder liner facing the cylinder head, with the upper edge of the liner being arranged on the upper side of the liner flange facing the cylinder head.

[0016] In einer Variante der Erfindung ist die Kühlmitteleintrittsöffnung des zumindest einen Kühlkanals gegenüberliegend von der Kühlmittelaustrittsöffnung in der Laufbuchsenwand angeordnet, wobei vorzugsweise eine Kühlmitteleintrittsöffnungsachse, die Zylinderachse und die Kühlmittelaustrittsöffnungsachse in einer gemeinsamen Ebene verlaufen. In one variant of the invention, the coolant inlet opening of the at least one cooling channel is arranged opposite the coolant outlet opening in the liner wall, with a coolant inlet opening axis, the cylinder axis and the coolant outlet opening axis preferably running in a common plane.

[0017] Auf diese Weise kann eine möglichst vollständige Umströmung des Zylinders und damit bestmögliche Wärmeableitung in thermisch hoch belasteten Bereichen sichergestellt werden. In this way, a flow around the cylinder that is as complete as possible and thus the best possible heat dissipation in areas subject to high thermal loads can be ensured.

[0018] Eine besonders gute Anpassung an den jeweiligen Kühlungsbedarf unterschiedlicher Bereiche der Zylinderlaufbuchse lässt sich erzielen, wenn die Wandstärke zwischen dem zumindest einen Kühlkanal und dem Zylinder von der Kühlkanaleintrittsöffnung in einer Richtung entlang des Kühlkanals zur Kühlkanalaustrittsöffnung und/oder in einer Richtung entlang der Zylinderachse variierend ausgeführt ist. Mit anderen Worten ist die Wandstärke zwischen dem zumindest einen Kühlkanal und dem Inneren des Zylinders bzw. der Innenseite der Laufbuchsenwand variierend ausgeführt. Die Dicke ändert sich also entlang des Verlaufs des Kühlkanals. Auf diese Weise kann zusätzlich die Wärmeabfuhr und damit Kühlwirkung an die realen Anforderungen angepasst werden. A particularly good adaptation to the respective cooling requirements of different areas of the cylinder liner can be achieved if the wall thickness between the at least one cooling duct and the cylinder extends from the cooling duct inlet opening in a direction along the cooling duct to the cooling duct outlet opening and/or in a direction along the cylinder axis varied. In other words, the wall thickness between the at least one cooling channel and the inside of the cylinder or the inside of the liner wall is designed to vary. The thickness thus changes along the course of the cooling channel. In this way, the heat dissipation and thus the cooling effect can also be adapted to the real requirements.

[0019] Stattdessen oder ergänzend kann der unterschiedliche Kühlungsbedarf adressiert werden, indem ein Strömungsquerschnitt des zumindest einen Kühlkanals von der KühlkanaleintrittsÖffnung in einer Richtung entlang des Kühlkanals zur Kühlkanalaustrittsöffnung variabel ausgeführt ist. Der Strömungsquerschnitt kann dabei einerseits hinsichtlich seiner Querschnittsfläche, andererseits aber auch hinsichtlich der Querschnittform bzw. auf beide Arten variiert werden. Was die Querschnittsform angeht kann beispielsweise von runden bzw. ovalen auf polygonale oder anders geartete Mehreckformen gewechselt werden, um den Kühlkanal bestmöglich an den jeweiligen Bereich der Zylinderlaufbuchse anzupassen. Instead or in addition, the different cooling requirements can be addressed by a flow cross section of the at least one cooling channel being variable from the cooling channel inlet opening in a direction along the cooling channel to the cooling channel outlet opening. The flow cross section can be varied on the one hand with regard to its cross-sectional area, but on the other hand also with regard to the cross-sectional shape or in both ways. As far as the cross-sectional shape is concerned, it is possible to change from round or oval to polygonal or other types of polygonal shapes, for example, in order to adapt the cooling channel as best as possible to the respective area of the cylinder liner.

[0020] In einer Variante der Erfindung kann der zumindest eine Kühlkanal zumindest einen Kühlmantelabschnitt aufweisen, dessen Durchmesser in einer Richtung entlang der Zylinderachse größer ist als der Durchmesser der Kühlmitteleintrittsöffnung und/oder der Kühlmittelaustrittsöffnung in einer Richtung entlang der Zylinderachse. Bei gleichzeitigem Reduzieren der Dicke des Kühlmantelabschnitts in einer radialen Richtung hinsichtlich der Zylinderachse kann der Strömungsquerschnitt konstant gehalten werden. In einer weiteren Variante der Erfindung erstreckt sich der zumindest eine Kühlkanal zumindest abschnittsweise in einen Bereich, der näher am oberen Laufbuchsenrand angeordnet ist als ein oberer, dem oberen Laufbuchsenrand zugewandter Rand der Kühlmitteleintrittsöffnung und/oder der Kühlmittelaustrittsöffnung und/oder dass sich der Kühlkanal zumindest abschnittsweise in einen Bereich erstreckt, der weiter vom oberen Laufbuchsenrand entfernt angeordnet ist als ein unterer, vom oberen Laufbuchsenrand abgewandter Rand der Kühlmitteleintrittsöffnung und/oder der Kühlmittelaustrittsöffnung. In one variant of the invention, the at least one cooling duct can have at least one cooling jacket section, the diameter of which is larger in a direction along the cylinder axis than the diameter of the coolant inlet opening and/or the coolant outlet opening in a direction along the cylinder axis. While reducing the thickness of the cooling jacket portion in a radial direction with respect to the cylinder axis, the flow area can be kept constant. In a further variant of the invention, the at least one cooling duct extends at least in sections into an area which is arranged closer to the upper edge of the liner than an upper edge of the coolant inlet opening and/or the coolant outlet opening facing the upper liner edge and/or that the cooling duct extends at least in sections extends into a region which is arranged further away from the upper edge of the liner than a lower edge of the coolant inlet opening and/or the coolant outlet opening which faces away from the upper liner edge.

[0021] Auf diese Weise können größere Bereiche der Zylinderlaufbuchse, beispielsweise auf Höhe des Brennraums und/oder des vom Kolben überstrichenen Abschnitts, besser und vollständiger gekühlt werden. Gleichzeitig bleiben Kühlmitteleintritts- und -austrittsöffnung klein und einfach abzudichten. In this way, larger areas of the cylinder liner, for example at the level of the combustion chamber and/or the section swept by the piston, can be cooled better and more completely. At the same time, the coolant inlet and outlet openings remain small and easy to seal.

[0022] Besonders gute und vollständige Kühlwirkung lässt sich erzielen, wenn der zumindest eine Kühlkanal an der Kühlmitteleintrittsöffnung in zwei hinsichtlich der Zylinderachse konzentrische Teilströmungspfade aufgeteilt wird, die auf verschiedenen Seiten um die Zylinderachse herumgeführt und an der Kühlmittelaustrittsöffnung wieder zusammengeführt werden. Dieser Effekt lässt sich insbesondere dann erreichen, wenn der Kühlkanal als die Zylinderachse vollständig umgebender Ringkanal ausgeführt ist. Auf diese Weise ist eine bestmögliche Wärmeabfuhr am gesamten Umfang des Zylinders sichergestellt. A particularly good and complete cooling effect can be achieved if the at least one cooling channel at the coolant inlet opening is divided into two partial flow paths that are concentric with respect to the cylinder axis, which are guided around the cylinder axis on different sides and are brought together again at the coolant outlet opening. This effect can be achieved in particular when the cooling channel is designed as an annular channel that completely surrounds the cylinder axis. This ensures the best possible heat dissipation over the entire circumference of the cylinder.

[0023] Zur zielgerichteten Führung des Kühlmittels durch den Kühlkanals bei gleichzeitiger Berücksichtigung des Wärmegradienten innerhalb der Zylinderlaufbuchse ist es von Vorteil, wenn For targeted guidance of the coolant through the cooling channel while taking into account the thermal gradient within the cylinder liner, it is advantageous if

die zumindest eine Kühlmitteleintrittsöffnung des zumindest einen Kühlkanals in einer Richtung entlang der Zylinderachse näher zum oberen Laufbuchsenrand angeordnet ist als die zumindest eine Kühlmittelaustrittsöffnung. Da sich der obere Laufbuchsenrand nahe dem Brennraum innerhalb des Zylinders befindet, wo eine besonders hohe thermische Belastung vorherrscht, kann durch Zuführen von Kühlmittel nahe diesem Bereich viel Wärme in noch kühles Kühlmittel aufgenommen bzw. aufgrund der Anordnung der Kühlmittelaustrittsöffnung in kühlere, weniger belastete Bereiche transportiert werden. the at least one coolant inlet opening of the at least one cooling channel is arranged closer to the upper edge of the liner in a direction along the cylinder axis than the at least one coolant outlet opening. Since the upper edge of the liner is close to the combustion chamber inside the cylinder, where there is a particularly high thermal load, supplying coolant close to this area can absorb a lot of heat in coolant that is still cool or, due to the arrangement of the coolant outlet opening, transport it to cooler, less stressed areas will.

[0024] In einer Variante der Erfindung ist der zumindest eine Kühlkanal spiralförmig um die Zylinderachse verlaufend ausgeführt, wobei der Abstand der Kühlkanaleintrittsöffnung vom oberen Laufbuchsenrand bzw. dem Laufbuchsenbund unterschiedlich ist zum Abstand der Kühlkanalaustrittsöffnung. Durch die Spiralform wird eine bestmögliche Umströmung der Zylinderlaufbuchse sichergestellt während sich ein horizontaler Versatz der Kühlmitteleintrittsöffnung und austrittsöffnung entlang der Zylinderachse einfach realisieren lässt. In one variant of the invention, the at least one cooling channel is designed to run spirally around the cylinder axis, the distance between the cooling channel inlet opening and the upper edge of the liner or the liner collar being different from the distance between the cooling channel outlet opening. The spiral shape ensures the best possible flow around the cylinder liner, while a horizontal offset of the coolant inlet opening and outlet opening along the cylinder axis can be easily implemented.

[0025] In einer weiteren Variante ist dabei der zumindest eine Kühlkanal mit einer über seinen Verlauf entlang der Zylinderachse variierenden Steigung ausgeführt ist. Günstigerweise weist der zumindest eine Kühlkanal zumindest einen ersten Kühlkanalabschnitt mit einer ersten Steigung und einen zweiten Kühlkanalabschnitt mit einer zweiten Steigung auf, wobei die erste Steigung unterschiedlich ist zur zweiten Steigung. Je nach Kühlbedarf in den unterschiedlichen Bereichen der Zylinderlaufbuchse kann durch flache Steigung eine große Wärmeübertrittsfläche geschaffen werden, während durch hohe Steigung eine geringere Kühlwirkung erzielt wird. Die Anpassung der beschriebenen Kühlkanalabschnitte erfolgt dabei nach der thermischen Belastung. In a further variant, the at least one cooling channel is designed with a gradient that varies over its course along the cylinder axis. The at least one cooling duct expediently has at least a first cooling duct section with a first slope and a second cooling duct section with a second slope, the first slope being different from the second slope. Depending on the cooling requirements in the different areas of the cylinder liner, a large heat transfer surface can be created with a flat pitch, while a lower cooling effect is achieved with a steep pitch. The cooling channel sections described are adapted according to the thermal load.

[0026] Unter Steigung wird im vorliegenden Fall die Steilheit eines Kühlkanals verstanden, also im Wesentlichen die Höhe in einer Richtung entlang bzw. parallel der Zylinderachse, die mit einem vollständigen Umlauf des spiralförmigen Kühlkanals zurückgelegt wird. Mit anderen Worten bezeichnet die Steigung die bei metrischen Gewinden bekannte Ganghöhe, das heißt den Abstand zwischen zwei Gewinde- bzw. Spiralstufen entlang der Zylinderachse, anders gesagt den axialen Weg, der durch eine vollständige Umdrehung der Spirale zurückgelegt wird. In the present case, slope is understood to mean the steepness of a cooling channel, ie essentially the height in a direction along or parallel to the cylinder axis, which is covered with a complete revolution of the spiral cooling channel. In other words, the pitch refers to the pitch known for metric threads, i.e. the distance between two thread or spiral steps along the cylinder axis, in other words the axial path that is covered by a complete revolution of the spiral.

[0027] Zur Erhöhung der Kühlmittelmenge, die an den jeweiligen Bereichen vorbeigeführt wird, können gegebenenfalls zumindest zwei als zwei- oder mehrgängige Spirale ausgeführte Kühlkanäle vorgesehen sein, die von einer gemeinsamen Kühlkanaleintrittsöffnung ausgehen und in eine gemeinsame Kühlkanalaustrittsöffnung münden. Insbesondere ist es dabei von Vorteil, wenn die zwei oder mehr Kühlkanäle, die als zwei- oder mehrgängige Spirale ausgeführt sind, parallel zueinander und mit der gleichen Steigung verlaufen. To increase the amount of coolant that is conducted past the respective areas, at least two cooling channels designed as two- or multi-flight spirals can optionally be provided, which start from a common cooling channel inlet opening and open into a common cooling channel outlet opening. In particular, it is advantageous if the two or more cooling channels, which are designed as a spiral with two or more threads, run parallel to one another and with the same pitch.

[0028] In einer Ausführungsform, bei der sowohl der erhöhte Kühlbedarf im Bereich des oberen Laufbuchsenrands bzw. Des Laufbuchsenbundes als auch die Ansprüche der nachfolgenden Büchsenwand adressiert werden, sind zumindest zwei Kühlkanäle vorgesehen, die von einer gemeinsamen Kühlkanaleintrittsöffnung ihren Ausgang nehmen, wobei ein erster Kühlkanal als Kreiskühlmantel ausgeführt ist, der in einer Ebene normal zur Zylinderachse ausgehend von der Kühlkanaleintrittsöffnung einmal vollständig um die Zylinderachse herumgeführt ist und ein zweiter Kühlkanal ausgehend von der Kühlkanaleintrittsöffnung spiralförmig um die Zylinderachse verlaufend und in eine Kühlkanalaustrittsöffnung mündend ausgeführt ist. In one embodiment, in which both the increased cooling requirement in the area of the upper edge of the liner or the collar of the liner and the demands of the subsequent liner wall are addressed, at least two cooling channels are provided, which start from a common cooling channel inlet opening, with a first Cooling duct is designed as a circular cooling jacket, which in a plane normal to the cylinder axis, starting from the cooling duct inlet opening, is guided once completely around the cylinder axis and a second cooling duct, starting from the cooling duct inlet opening, runs spirally around the cylinder axis and ends in a cooling duct outlet opening.

[0029] Insbesondere ist es für bestmögliches Abstimmen der Wärmeabfuhr auf die belasteten Bereiche von Vorteil, wenn sich der als Kolbenkühlkanal ausgeführte Kühlkanal entlang der Zylinderachse über einen größeren Bereich erstreckt als der als oberer Brennraumkühlkanal ausgeführte Kühlkanal und/oder dass sich der als oberer Brennraumkühlkanal ausgeführte Kühlkanal entlang der Zylinderachse über einen größeren Bereich erstreckt als der als unterer Brennraumkühlkanal ausgeführte Kühlkanal. In particular, for the best possible adjustment of the heat dissipation to the loaded areas, it is advantageous if the cooling duct designed as a piston cooling duct extends along the cylinder axis over a larger area than the cooling duct designed as the upper combustion chamber cooling duct and/or that the cooling duct designed as the upper combustion chamber cooling duct extends Cooling duct extends along the cylinder axis over a larger area than the cooling duct designed as the lower combustion chamber cooling duct.

[0030] Die Aufgabe der Erfindung lässt sich außerdem durch ein eingangs genanntes Verfahren zur Herstellung einer Zylinderlaufbuchse für eine Brennkraftmaschine erfindungsgemäß dadurch lösen, dass mit einem additiven Fertigungsverfahren eine Zylinderlaufbuchse mit einer Laufbuchsenwand unter Aussparung zumindest eines Kühlkanals generiert wird. Die Laufbuchse weist The object of the invention can also be achieved according to the invention by an initially mentioned method for producing a cylinder liner for an internal combustion engine in that a cylinder liner with a liner wall with a recess at least one cooling channel is generated with an additive manufacturing process. The liner shows

dabei einen oberen Laufbuchsenrand auf, der im eingebauten Zustand der Zylinderlaufbuchse in einer Brennkraftmaschine dem Zylinderkopf zugewandt ist. Dieser obere Laufbuchsenrand kann dabei in einer Variante auf einem Laufbuchsenbund angeordnet sein. while an upper edge of the liner, which faces the cylinder head in the installed state of the cylinder liner in an internal combustion engine. In one variant, this upper liner edge can be arranged on a liner collar.

[0031] Unter additiven Fertigungsverfahren werden insbesondere Verfahren verstanden, die häufig auch als 3D-Druck bezeichnet werden. Dabei erfolgt die Fertigung direkt auf der Basis rechnerinterner Datenmodelle aus formlosem Material, wie Flüssigkeiten, Gelen/Pasten oder Pulver, oder formneutralem Material, band-, draht- oder blattförmigem Halbzeug, mittels chemischer und/oder physikalischer Prozesse. Dabei lassen sich auf einfache Weise stabile Strukturen aus Kunststoffen, Metallen oder Verbundwerkstoffen fertigen. Auf diese Weise ist eine einfache, kostengünstige, rasche und beliebig oft reproduzierbare Fertigung sichergestellt. [0031] Additive manufacturing methods are understood to mean, in particular, methods that are often also referred to as 3D printing. The production takes place directly on the basis of computer-internal data models from shapeless material, such as liquids, gels/pastes or powder, or shape-neutral material, strip, wire or sheet-shaped semi-finished products, using chemical and/or physical processes. Stable structures made of plastics, metals or composite materials can be manufactured in a simple manner. In this way, a simple, inexpensive, rapid and arbitrarily often reproducible production is ensured.

[0032] In einer ersten Variante bleibt dabei eine dem Kühlkanal zugeordnete KühlkanaleintrittsÖffnung und/oder eine dem Kühlkanal zugeordnete Kühlkanalaustrittsöffnung bei der Generierung mittels additiven Fertigungsverfahrens ausgespart. In einer zweiten Variante werden eine dem Kühlkanal zugeordnete Kühlkanaleintrittsöffnung und/oder eine dem Kühlkanal zugeordnete Kühlkanalaustrittsöffnung in einem nachgelagerten Arbeitsschritt durch mechanische Verfahren eingebracht. Unter mechanischen Verfahren sind hier beispielsweise Bohren, Schneiden oder ähnliches zu verstehen. Es sind auch Kombinationen der Varianten möglich, wo eine Öffnung mittels additivem Fertigungsverfahren ausgespart und die zweite Öffnung durch ein mechanisches Verfahren eingebracht wird. In a first variant, a cooling channel inlet opening associated with the cooling channel and/or a cooling channel outlet opening associated with the cooling channel is left open during generation by means of an additive manufacturing process. In a second variant, a cooling channel inlet opening assigned to the cooling channel and/or a cooling channel outlet opening assigned to the cooling channel are introduced in a subsequent work step by mechanical methods. Mechanical methods are to be understood here, for example, as drilling, cutting or the like. Combinations of the variants are also possible, where an opening is left out by means of an additive manufacturing process and the second opening is introduced by a mechanical process.

[0033] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, näher erläutert. Darin zeigen: The invention is explained in more detail below using non-limiting exemplary embodiments which are illustrated in the figures. Show in it:

[0034] Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine; 1 shows a schematic representation of an internal combustion engine according to the invention;

[0035] Fig. 2a eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform einer Zylinderlaufbuchse entlang einer Zylinderachse; 2a shows a sectional view of a first embodiment of a cylinder liner along a cylinder axis;

[0036] Fig. 20 eine Schnittansicht der Darstellung in Fig. 2a entlang der Linie A-A in Fig. 2a; Figure 20 is a sectional view of Figure 2a along line A-A of Figure 2a;

[0037] Fig. 3a eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer Zylinderlaufbuchse entlang einer Zylinderachse; 3a shows a sectional view of a second embodiment of a cylinder liner along a cylinder axis;

[0038] Fig. 3b eine Detailansicht der zweiten Ausführungsform in Fig. 3a; [0038] FIG. 3b shows a detailed view of the second embodiment in FIG. 3a;

[0039] Fig. 4a eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform einer Zylinderlaufbuchse entlang einer Zylinderachse; 4a shows a sectional view of a third embodiment of a cylinder liner along a cylinder axis;

[0040] Fig. 45 eine erste Detailansicht eines Bereichs mit einer Kühlmittelaustrittsöffnung der dritten Ausführungsform in Fig. 4a; [0040] FIG. 45 shows a first detailed view of an area with a coolant outlet opening of the third embodiment in FIG. 4a;

[0041] Fig. 4c eine zweite Detailansicht eines benachbart zu einem Laufbuchsenbund angeordneten Bereichs der dritten Ausführungsform in Fig. 4a; und [0041] FIG. 4c shows a second detailed view of an area of the third embodiment in FIG. 4a arranged adjacent to a liner collar; and

[0042] Fig. 5 eine Schnittansicht einer vierten Ausführungsform einer Zylinderlaufbuchse entlang einer Zylinderachse. 5 shows a sectional view of a fourth embodiment of a cylinder liner along a cylinder axis.

[0043] Gleiche Elemente sind in den Figuren aus Gründen der Übersichtlichkeit mit gleichen Bezugszeichen versehen. Identical elements are provided with the same reference symbols in the figures for reasons of clarity.

[0044] Fig. 1 zeigt in schematischer Ansicht eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 100 mit einem Zylinderblock 101 und einem darauf aufgesetzten, lösbar verbundenen Zylinderkopf 102. Die dem Zylinderblock 101 zugewandte Seite des Zylinderkopfes 102 wird nachfolgend teilweise als Zylinderkopfdichtfläche bezeichnet bzw. bildet die Zylinderkopfdichtebene. Im Zylinderblock 101 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel vier durch in Fig. 1 nicht dargestellte Zylinderlaufbuchsen gebildete Zylinder 2 vorgesehen, in denen je ein Kolben 3 entlang der Zylinderachsen 2a hin- und herbewegbar angeordnet ist. Die Kolben 3 sind über Pleuelstangen 4 mit einer Kurbelwelle 103 verbunden und bewegen sich im Wesentlichen in einer Richtung normal zu einer Kurbelwellenachse 103a. Während Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel mit vier Zylindern 2 zeigt ist die Erfindung auch auf Brennkraftmaschinen 100 mit mehr oder weniger Zylindern 2 anwendbar, 1 shows a schematic view of an internal combustion engine 100 according to the invention with a cylinder block 101 and a detachably connected cylinder head 102 placed thereon. In the illustrated embodiment, four cylinders 2 formed by cylinder liners (not shown in FIG. 1) are provided in the cylinder block 101, in each of which a piston 3 is arranged such that it can be moved back and forth along the cylinder axes 2a. The pistons 3 are connected to a crankshaft 103 via connecting rods 4 and move substantially in a direction normal to a crankshaft axis 103a. 1 shows an embodiment with four cylinders 2, the invention can also be applied to internal combustion engines 100 with more or fewer cylinders 2,

insbesondere auch auf Großmotoren. especially on large engines.

[0045] Fig. 2a zeigt eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform einer einen Zylinder 2 bildenden Zylinderlaufbuchse 5. Am oberen, im montierten Zustand dem Zylinderkopf 102 zugewandten Ende der Zylinderlaufbuchse 5 ist ein Laufbuchsenbund 6 mit dem Zylinderkopf 102 zugewandtem oberen Laufbuchsenrand 60 ausgeführt, in vom Zylinderkopf 102 abgewandter Richtung schließt eine Laufbuchsenwand 7 an. Die Laufbuchsenwand 7 befindet sich also an der im montierten Zustand vom Zylinderkopf 102 abgewandten Seite des Laufbuchsenbunds 6. Fig. 2a shows a sectional view of a first embodiment of a cylinder liner 5 forming a cylinder 2. At the upper end of the cylinder liner 5, which faces the cylinder head 102 in the assembled state, there is a liner flange 6 with the upper liner edge 60 facing the cylinder head 102, in front view A cylinder liner wall 7 connects in the direction away from the cylinder head 102 . The liner wall 7 is therefore located on the side of the liner collar 6 facing away from the cylinder head 102 in the assembled state.

[0046] Laufbuchsenbund 6 und Laufbuchsenwand 7 sind im Wesentlichen hohlzylindrisch mit gleichem Innendurchmesser ausgeführt, wobei die Längserstreckung der Laufbuchsenwand 7 in einer Richtung entlang der Zylinderachse 2a sehr viel größer ist als die Längserstreckung des Laufbuchsenbunds 6. An der Oberseite bzw. der von der Laufbuchsenwand 7 abgewandten Seite befindet sich der obere Laufbuchsenrand 60. Der Außendurchmesser des Laufbuchsenbunds 6 ist größer als der Außendurchmesser der Laufbuchsenwand 7. Auf diese Weise kann die Zylinderlaufbuchse 5 einfach in den Zylinderblock 101 eingesetzt und an einer korrespondierend zum Laufbuchsenbund 6 ausgeführten Auflage (nicht dargestellt) positioniert werden. Liner collar 6 and liner wall 7 are essentially hollow-cylindrical with the same internal diameter, with the longitudinal extent of liner wall 7 in a direction along cylinder axis 2a being much greater than the longitudinal extent of liner collar 6. On the upper side or that of the liner wall The side facing away from 7 is the upper liner edge 60. The outer diameter of the liner collar 6 is larger than the outer diameter of the liner wall 7. In this way, the cylinder liner 5 can be easily inserted into the cylinder block 101 and attached to a support (not shown) that corresponds to the liner collar 6. be positioned.

[0047] In der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 2a sind mehrere in der Laufbuchsenwand 7 verlaufende Kühlkanäle 8, 9, 10 vorgesehen, durch die ein Kühlfluid - z.B. gegebenenfalls mit Zusätzen versehenes Kühlwasser - geleitet werden kann, mit dem thermisch hoch belastete Bereiche der Zylinderlaufbuchse 5 gekühlt werden können. Die Kühlkanäle 8, 9, 10 verlaufen dabei zwischen jeweils einer Kühlmitteleintrittsöffnung 8a, 9a, 10a und einer zugehörigen Kühlmittelaustrittsöffnung 8b, 9b, 10b vollständig innerhalb der Laufbuchsenwand 7. Die KühlmitteleintrittsÖffnungen 8a, 9a, 10a sind genau so wie die Kühlmittelaustrittöffnungen 8b, 9b, 10b an der AuBenseite 7a der Laufbuchsenwand 7 angeordnet. Eine besonders gute Umströmung der thermisch hoch belasteten Bereiche des Zylinder 2 lässt sich erreichen, wenn so wie in Fig. 2a dargestellt die Kühlmitteleintrittsöffnungen 8a, 9a, 10a jeweils gegenüberliegend den ihnen zugeordneten Kühlmittelaustrittsöffnungen 8b, 9b, 10b in der Laufbuchsenwand 7 angeordnet sind. Vorzugsweise liegen dabei die Kühmitteleintrittsöffnungsachsen 8c, 9c, 10c, die Zylinderachse 2a und die Kühlmittelaustrittöffnungsachsen 8d, 9d, 10d in einer gemeinsamen Ebene, die in Fig. 2a der Blattebene entspricht. In the first embodiment according to FIG. 2a, several cooling channels 8, 9, 10 are provided running in the liner wall 7, through which a cooling fluid - e.g. cooling water optionally provided with additives - can be conducted, with which the thermally highly stressed areas of the cylinder liner 5 can be cooled. The cooling channels 8, 9, 10 run between a respective coolant inlet opening 8a, 9a, 10a and an associated coolant outlet opening 8b, 9b, 10b completely inside the liner wall 7. The coolant inlet openings 8a, 9a, 10a are just like the coolant outlet openings 8b, 9b, 10b on the outside 7a of the wall 7 of the liner. A particularly good flow around the thermally highly stressed areas of the cylinder 2 can be achieved if, as shown in FIG. Preferably, the coolant inlet opening axes 8c, 9c, 10c, the cylinder axis 2a and the coolant outlet opening axes 8d, 9d, 10d lie in a common plane, which corresponds to the sheet plane in FIG. 2a.

[0048] Wie in Fig. 2b beispielhaft anhand eines dritten Kühlkanals 10 in einer Schnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 2a dargestellt teilt sich der dritte Kühlkanal 10 an der KühlmitteleintrittsÖffnung 10a in zwei hinsichtlich der Zylinderachse 2a konzentrische Teilströmungspfade 10e, 10f, die auf verschiedenen, hinsichtlich der Zylinderachse 2a gegenüberliegenden Seiten um den Zylinder 2 herumgeführt und an der Kühlmittelaustrittsöffnung 10b wieder zusammengeführt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel decken die Teilströmungspfade 10e, 10f hinsichtlich der Zylinderachse 2a jeweils 180° des Zylinderumfangs ab, es sind aber auch andere, nicht dargestellte Varianten möglich, bei denen die Kühlmitteleintritts- 10a und Kühlmittelaustrittsöffnung 10b nicht genau gegenüberliegend angeordnet sind und daher jeweils unterschiedliche Winkelbereiche überströmt werden. Während Fig. 2b die Teilströmungspfade 10e, 10f nur für den dritten Kühlkanal 10 zeigt wird darauf hingewiesen, dass die anderen Kühlkanäle 8, 9 auf die gleiche Weise ausgeführt sind. As shown in Fig. 2b by way of example using a third cooling duct 10 in a sectional view along the line A-A in Fig. 2a, the third cooling duct 10 divides at the coolant inlet opening 10a into two partial flow paths 10e, 10f which are concentric with respect to the cylinder axis 2a and which different, with respect to the cylinder axis 2a opposite sides around the cylinder 2 and brought together again at the coolant outlet opening 10b. In the exemplary embodiment shown, the partial flow paths 10e, 10f each cover 180° of the cylinder circumference with respect to the cylinder axis 2a, but other variants (not shown) are also possible, in which the coolant inlet opening 10a and coolant outlet opening 10b are not arranged exactly opposite one another and therefore have different angular ranges be flooded. While FIG. 2b shows the partial flow paths 10e, 10f only for the third cooling channel 10, it is pointed out that the other cooling channels 8, 9 are designed in the same way.

[0049] Die erste Ausführungsform in Fig. 2a zeigt einen ersten Kühlkanal 8 nahe dem oberen Laufbuchsenrand 60 am Laufbuchsenbund 6, der einen Großteil des Brennraums im Zylinder 2 abdeckt, einen zweiten 9 und den dritten Kühlkanal 10 in einem Bereich, der während des Betriebs vom Kolben 3 überstrichen wird. Da Fig. 2a eine Schnittansicht entlang der Zylinderachse 2a zeigt ist der jeweilige Kanalverlauf strichliert angedeutet. The first embodiment in Fig. 2a shows a first cooling duct 8 near the upper liner edge 60 on the liner flange 6, which covers a large part of the combustion chamber in the cylinder 2, a second 9 and the third cooling duct 10 in an area which during operation is swept over by the piston 3. Since FIG. 2a shows a sectional view along the cylinder axis 2a, the respective course of the channel is indicated by dashed lines.

[0050] Der erste Kühlkanal 8 kann dabei als oberer Brennraumkühlkanal bezeichnet werden, der im unmittelbar an den Laufbuchsenbund 6 anschließenden Bereich der Laufbuchse 5 bzw. der Laufbuchsenwand 7 angeordnet ist. Der obere Brennraumkühlkanal dient dabei insbesondere zur Kühlung des Brennraumbereichs nahe dem Feuerdeck. The first cooling duct 8 can be referred to as the upper combustion chamber cooling duct, which is arranged in the area of the liner 5 or the liner wall 7 directly adjoining the liner flange 6 . The upper combustion chamber cooling duct serves in particular to cool the combustion chamber area near the fire deck.

[0051] Der zweite Kühlkanal 9 kann als unterer Brennraumkühlkanal bezeichnet werden der am The second cooling channel 9 can be referred to as the lower combustion chamber cooling channel on

unteren, vom Zylinderkopf 102 abgewandten Ende des Brennraums angeordnet ist und insbesondere den Bereich der Laufbuchsenwand 7 kühlt, der im Betrieb zumindest teilweise von Kolbenringen eines Kolbens 3 überstrichen wird. lower end of the combustion chamber facing away from the cylinder head 102 and in particular cools the area of the liner wall 7 which is at least partially swept over by piston rings of a piston 3 during operation.

[0052] Der dritte Kühlkanal 10 ist als Kolbenkühlkanal ausgeführt, der in einem während des Betriebs der Brennkraftmaschine 100 vollständig vom hin- und herbewegten Kolben 3 überstrichenen Bereich der Laufbuchsenwand 7 angeordnet ist. The third cooling channel 10 is designed as a piston cooling channel, which is arranged in a region of the liner wall 7 that is completely swept over by the reciprocating piston 3 during operation of the internal combustion engine 100 .

[0053] Sowohl der erste Kühlkanal 8 als oberer Brennraumkühlkanal, der zweite Kühlkanal 9 als unterer Brennraumkühlkanal und der dritte Kühlkanal 10 als Kolbenkühlkanal weisen dabei jeweils eine eigene Kühlkanaleintrittsöffnung 8a, 9a, 10a und eine eigene Kühlkanalaustrittsöffnung 8b, 9b, 10b auf. Um dem Kühlbedarf während des Betriebs adäquat Rechnung zu tragen erstreckt sich der als Kolbenkühlkanal ausgeführte dritte Kühlkanal 10 entlang der Zylinderachse 2a über einen größeren Bereich als der obere Brennraumkühlkanal und der untere Brennraumkühlkanal. Da des Weiteren die Wärmeentwicklung im Brennraum nahe dem Feuerdeck größer ist als weiter vom Zylinderkopf 102 entfernt erstreckt sich der als oberer Brennraumkühlkanal ausgeführte erste Kühlkanal 9 entlang der Zylinderachse 2a über einen größeren Bereich als der als unterer Brennraumkühlkanal ausgeführte zweite Kühlkanal 9. The first cooling duct 8 as the upper combustion chamber cooling duct, the second cooling duct 9 as the lower combustion chamber cooling duct and the third cooling duct 10 as the piston cooling duct each have their own cooling duct inlet opening 8a, 9a, 10a and their own cooling duct outlet opening 8b, 9b, 10b. In order to take adequate account of the cooling requirement during operation, the third cooling duct 10 designed as a piston cooling duct extends along the cylinder axis 2a over a larger area than the upper combustion chamber cooling duct and the lower combustion chamber cooling duct. Furthermore, since the heat generation in the combustion chamber is greater near the fire deck than further away from the cylinder head 102, the first cooling duct 9 designed as the upper combustion chamber cooling duct extends along the cylinder axis 2a over a larger area than the second cooling duct 9 designed as the lower combustion chamber cooling duct.

[0054] Aufgrund der Ausführung der Kühlkanäle 8, 9, 10 innerhalb der Laufbuchsenwand 7 ist die Wandstärke 11 zwischen Kühlkanal 8, 9, 10 und der Innenseite 7b der Zylinderlaufbuchse 5 bzw. des Zylinders 2 deutlich geringer als die Buchsenwandstärke. Auf diese Weise kann Wärme aus dem Zylinderinneren bestmöglich abgeführt werden. Des Weiteren sind die zwischen den jeweiligen Kühlmitteleintritts- 8a, 9a, 10a und Kühlmittelaustrittsöffnungen 8b, 9b, 10b verlaufenden Kühlmantelabschnitte mit einem Durchmesser in einer Richtung entlang der Zylinderachse 2a ausgeführt, der größer ist als der Durchmesser der jeweiligen Kühlmitteleintritts- 8a, 9a, 10a und Kühlmittelaustrittsöffnungen 8b, 9b, 10b in einer Richtung entlang der Zylinderachse 2a. Auf diese Weise können die Eintritts- und Austrittsöffnungen in gut geeignete Bereiche der Zylinderlaufbuchse 7 ausgeführt werden, während trotzdem davon entfernte thermisch hoch belastete Bereiche mit Kühlmittel beschickt werden können. Due to the design of the cooling channels 8, 9, 10 within the liner wall 7, the wall thickness 11 between the cooling duct 8, 9, 10 and the inside 7b of the cylinder liner 5 or the cylinder 2 is significantly less than the liner wall thickness. In this way, heat can be dissipated from the inside of the cylinder in the best possible way. Furthermore, the cooling jacket sections running between the respective coolant inlet openings 8a, 9a, 10a and coolant outlet openings 8b, 9b, 10b are designed with a diameter in a direction along the cylinder axis 2a that is larger than the diameter of the respective coolant inlet openings 8a, 9a, 10a and coolant discharge ports 8b, 9b, 10b in a direction along the cylinder axis 2a. In this way, the inlet and outlet openings can be made in well-suited areas of the cylinder liner 7, while areas that are thermally highly stressed remote from them can nevertheless be charged with coolant.

[0055] Insbesondere der erste Kühlkanal 8 weist Abschnitte auf, die sich in einen Bereich erstrecken, der näher am Laufbuchsenbund 6 angeordnet ist als ein oberer, dem Laufbuchsenbund 6 zugewandter Rand 8a‘ der Kühlmitteleintrittsöffnung 8a und ein oberer Rand 8b‘ der Kühlmittelaustrittsöffnung 8b. Diese Abschnitte erstrecken sich außerdem in Bereiche, die weiter vom Laufbuchsenbund 6 entfernt angeordnet sind als die vom Laufbuchsenbund 6 abgewandten Ränder 8a“, 8b“ von Kühlmitteleintritts- 8a und Kühlmittelaustrittsöffnung 8b. In particular, the first cooling duct 8 has sections that extend into an area that is arranged closer to the liner collar 6 than an upper edge 8a' of the coolant inlet opening 8a facing the liner collar 6 and an upper edge 8b' of the coolant outlet opening 8b. These sections also extend into areas which are arranged further away from the liner flange 6 than the edges 8a", 8b" of the coolant inlet 8a and coolant outlet opening 8b facing away from the liner flange 6.

[0056] Auch der zweite Kühlkanal 9 und der dritte Kühlkanal 10 in Fig. 2a sind auf die gleiche Weise ausgeführt. The second cooling channel 9 and the third cooling channel 10 in FIG. 2a are also designed in the same way.

[0057] Fig. 3a zeigt eine zweite Ausführungsform einer Zylinderlaufbuchse 5 für eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 100, die ohne Laufbuchsenbund 60 ausgeführt ist sondern direkt mit dem oberen Laufbuchsenrand 60 an den Zylinderkopf 102 (in Fig. 3a nicht dargestellt) anschließt. Die nachfolgend beschriebenen Merkmale sind aber natürlich auch in einer Variante mit Laufbuchsenbund 6 umsetzbar. Hier sind ein als Kreiskühlmantel ausgeführter erster Kühlkanal 8 nahe dem oberen Laufbuchsenrand 6 und ein spiralförmig um die Zylinderachse 2a verlaufender zweiter Kühlkanal 9 vorgesehen. Erster 8 und zweiter Kühlkanal 9 sind zwischen Kühlmitteleintritts- 9a und -austrittsöffnung 9b vollständig innerhalb der Laufbuchsenwand 7 ausgeführt. Der Abstand der Kühlkanaleintrittsöffnung 9a vom oberen Laufbuchsenrand 6 in einer Richtung entlang der Zylinderachse 2a ist dabei unterschiedlich zum Abstand der Kühlkanalaustrittsöffnung 9b. Insbesondere ist die Kühlkanaleintrittsöffnung 9a in einer Richtung entlang der Zylinderachse 2a näher zum oberen Laufbuchsenrand 60 angeordnet als die zumindest eine KühlmittelaustrittsÖffnung 9b. shows a second embodiment of a cylinder liner 5 for an internal combustion engine 100 according to the invention, which is designed without liner collar 60 but directly with the upper liner edge 60 to the cylinder head 102 (not shown in Fig. 3a) adjoins. Of course, the features described below can also be implemented in a variant with a liner collar 6 . Here, a first cooling channel 8 designed as a circular cooling jacket is provided near the upper edge 6 of the cylinder liner and a second cooling channel 9 running spirally around the cylinder axis 2a. The first 8 and second cooling channel 9 are designed completely inside the liner wall 7 between the coolant inlet opening 9a and outlet opening 9b. The distance between the cooling channel inlet opening 9a and the upper liner edge 6 in a direction along the cylinder axis 2a is different from the distance between the cooling channel outlet opening 9b. In particular, the cooling channel inlet opening 9a is arranged closer to the upper liner edge 60 in a direction along the cylinder axis 2a than the at least one coolant outlet opening 9b.

[0058] In der Variante gemäß Fig. 3a nehmen der erste Kühlkanal 8 und der zweite Kühlkanal 9 ihren Ausgang von einer gemeinsamen Kühlkanaleintrittsöffnung 9a. Der erste, als Kreiskühlmantel ausgeführte Kühlkanal 8 ist in einer Ebene normal zur Zylinderachse 2a ausgehend von In the variant according to FIG. 3a, the first cooling channel 8 and the second cooling channel 9 originate from a common cooling channel inlet opening 9a. The first, designed as a circular cooling jacket cooling channel 8 is in a plane normal to the cylinder axis 2a starting from

der Kühlmitteleintrittsöffnung 9a vollständig um die Zylinderachse 2a herumgeführt und endet wieder bei der Kühlkanaleintrittsöffnung 9a. Der erste Kühlkanal 8 weist damit keine Kühlmittelaustrittsöffnung auf. the coolant inlet opening 9a completely around the cylinder axis 2a and ends again at the cooling channel inlet opening 9a. The first cooling channel 8 therefore has no coolant outlet opening.

[0059] Der zweite Kühlkanal 9 nimmt seinen Ausgang von der Kühlmitteleintrittsöffnung 9a, ist spiralförmig um die Zylinderachse 2a verlaufend ausgeführt und mündet in die zweite Kühlkanalaustrittsöffnung 9b. The second cooling channel 9 has its exit from the coolant inlet opening 9a, is designed to run in a spiral shape around the cylinder axis 2a and opens into the second cooling channel outlet opening 9b.

[0060] Der als Kreiskühlmantel ausgeführte erste Kühlkanal 8 fungiert als oberer Brennraumkühlkanal während der zweite Kühlkanal 9 über seinen spiralförmigen Verlauf sowohl die Funktion des unteren Brennraumkühlkanals als auch des Kolbenkühlkanals übernimmt. The first cooling duct 8 designed as a circular cooling jacket acts as the upper combustion chamber cooling duct, while the second cooling duct 9 assumes the function of both the lower combustion chamber cooling duct and the piston cooling duct via its spiral course.

[0061] Die Wandstärke 11 (Fig. 3b) zwischen den Kühlkanälen 8, 9 und dem Inneren des Zylinders 2 bzw. der Innenseite 7b der Zylinderlaufbuchse 5 kann für den ersten 8 und den zweiten Kühlkanal 9 unterschiedlich ausgeführt sein. Insbesondere kann die Wandstärke 11 zwischen dem zweiten Kühlkanal 9 und dem Inneren des Zylinders 2 von der Kühlkanaleintrittsöffnung 9a in einer Richtung entlang des zweiten Kühlkanals 9 bis zur Kühlkanalaustrittsöffnung 9b variierend ausgeführt sein. Das bedeutet, dass die Wandstärke 11 sich entlang des Verlaufs des zweiten Kühlkanals 9 ändert - in Bereichen mit erhöhtem Kühlbedarf kann die Wandstärke 11 reduziert werden während sie im Bereich mit geringerer thermischer Belastung (und/oder hoher mechanischer Belastung) vergleichsweise höher sein kann. Stattdessen bzw. ergänzend kann die Wandstärke 11 in einer Richtung entlang der Zylinderachse 2a variierend ausgeführt sein. The wall thickness 11 (FIG. 3b) between the cooling channels 8, 9 and the inside of the cylinder 2 or the inside 7b of the cylinder liner 5 can be designed differently for the first 8 and the second cooling channel 9. In particular, the wall thickness 11 between the second cooling channel 9 and the interior of the cylinder 2 can vary from the cooling channel inlet opening 9a in a direction along the second cooling channel 9 to the cooling channel outlet opening 9b. This means that the wall thickness 11 changes along the course of the second cooling channel 9 - in areas with increased cooling requirements, the wall thickness 11 can be reduced while it can be comparatively higher in the area with lower thermal loads (and/or high mechanical loads). Instead or in addition, the wall thickness 11 can vary in a direction along the cylinder axis 2a.

[0062] Des Weiteren kann der Strömungsquerschnitt der Kühlkanäle 8, 9 von der Kühlkanaleintrittsöffnung 9a zur Kühlkanalaustrittsöffnung 9b in einer Richtung entlang der Kühlkanäle 8, 9 variabel ausgeführt sein. Beispielsweise ist im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3a zu erkennen, dass der Strömungsquerschnitt im Bereich der Kühlkanaleintrittsöffnung 9a größer ist als entlang des zweiten Kühlkanals 9. Furthermore, the flow cross section of the cooling channels 8, 9 from the cooling channel inlet opening 9a to the cooling channel outlet opening 9b can be variable in a direction along the cooling channels 8, 9. For example, in the exemplary embodiment according to FIG. 3a, it can be seen that the flow cross section in the area of the cooling channel inlet opening 9a is larger than along the second cooling channel 9.

[0063] Um den unterschiedlichen Kühlbedürfnissen Rechnung zu tragen ist der zweite Kühlkanal 9 mit einer über seinen Verlauf entlang der Zylinderachse 2a variierenden Steigung ausgeführt. Bei geringer Steigung ergibt sich eine besonders starke Kühlwirkung da längere Abschnitte des Kühlkanals in Wirkverbindung mit bestimmten Bereichen im Inneren des Zylinders 2 stehen während sich bei großer bzw. größerer Steigung eine geringere Kühlwirkung ergibt. In Fig. 3a ist ein erster Kühlkanalabschnitt 12 mit einer ersten Steigung dargestellt und ein zweiter Kühlkanalabschnitt 13 mit einer von der ersten Steigung unterschiedlichen zweiten Steigung. Insbesondere ist die zweite Steigung im Bereich des Kolbenkühlkanals geringer als die erste Steigung im Bereich des unteren Brennraumkühlkanals. Es sind weitere, nicht näher bezeichnete Kühlkanalabschnitte mit unterschiedlichen Steigungen dargestellt - siehe dazu auch Fig. 3b. Insbesondere ist der Teil des zweiten Kühlkanals 9 unmittelbar vor der Kühlkanalaustrittsöffnung 9a mit besonders großer Steigung ausgeführt. In order to take into account the different cooling requirements, the second cooling channel 9 is designed with a gradient that varies over its course along the cylinder axis 2a. A particularly strong cooling effect results with a small incline, since longer sections of the cooling channel are in operative connection with certain areas inside the cylinder 2, while a greater or greater incline results in a lower cooling effect. 3a shows a first cooling channel section 12 with a first slope and a second cooling channel section 13 with a second slope that differs from the first slope. In particular, the second gradient in the area of the piston cooling channel is less than the first gradient in the area of the lower combustion chamber cooling channel. Further cooling channel sections, not designated in any more detail, with different gradients are shown--see also FIG. 3b. In particular, the part of the second cooling duct 9 directly in front of the cooling duct outlet opening 9a is designed with a particularly large incline.

[0064] Um eine größere Kühlmittelmenge am Inneren des Zylinders 2 vorbeiführen zu können zeigen die Fign. 4a-4c eine dritte Ausführungsform, bei der - zusätzlich zu einem als Kreiskühlmantel ausgeführten ersten Kühlkanal 8, der wie bei der Ausführungsform in Fig. 3a als oberer Brennraumkühlkanal fungiert - zumindest zwei als zweigängige Spirale ausgeführte Kühlkanäle 9, 10 vorgesehen sind, die zusammen mit dem ersten Kühlkanal 8 von einer gemeinsamen Kühlkanaleintrittsöffnung 9a ausgehen und in eine gemeinsame Kühlkanalaustrittsöffnung 9b münden. Neben zweigängigen sind auch mehrgängige Spiralverläufe möglich. In order to be able to route a larger amount of coolant past the interior of the cylinder 2, FIGS. 4a-4c a third embodiment, in which - in addition to a first cooling duct 8 designed as a circular cooling jacket, which as in the embodiment in Fig. 3a acts as an upper combustion chamber cooling duct - at least two cooling ducts 9, 10 designed as a double-threaded spiral are provided, which together with the first cooling channel 8 from a common cooling channel inlet opening 9a and open into a common cooling channel outlet opening 9b. In addition to double-threaded spiral courses, multi-threaded ones are also possible.

[0065] Wie insbesondere in Fig. 4b zu erkennen ist sind die Spiralkanäle 9, 10 im Wesentlichen parallel und jeweils mit gleicher Steigung ausgeführt, wobei die Steigung entlang des Verlaufs der Kühlkanäle 9, 10 variierend ausgeführt ist. Der zweite 9 und dritte Kühlkanal 10 fungieren in Form einer zweigängigen Spirale sowohl als unterer Brennraumkühlkanal als auch als Kolbenkühlkanal. As can be seen in particular in FIG. 4 b , the spiral channels 9 , 10 are essentially parallel and each have the same pitch, with the pitch varying along the course of the cooling channels 9 , 10 . The second 9 and third cooling channel 10 function in the form of a two-flight spiral both as a lower combustion chamber cooling channel and as a piston cooling channel.

[0066] Fig. 4c zeigt in einem Detail der Ausführungsform aus Fig. 4a, wie die Wandstärke 11 entlang des Verlaufs der Kühlkanäle 9, 10 variiert: Eine erste Wandstärke 11‘ im unteren Bereich des Brennraums, wo erhöhter Kühlbedarf besteht, ist dünner ausgeführt als eine zweite Wand-4c shows in a detail of the embodiment from FIG. 4a how the wall thickness 11 varies along the course of the cooling channels 9, 10: A first wall thickness 11' in the lower region of the combustion chamber, where there is an increased cooling requirement, is made thinner as a second wall

stärke 11“ in einem Bereich, der während des Betriebs insbesondere vom Kolben 2 überstrichen wird. thickness 11” in an area that is swept over by piston 2 in particular during operation.

[0067] Fig. 5 zeigt eine vierte Ausführungsform einer Zylinderlaufbuchse 5 für eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 100. 5 shows a fourth embodiment of a cylinder liner 5 for an internal combustion engine 100 according to the invention.

[0068] Hier ist wieder ein erster Kühlkanal 8 vorgesehen, der als Kreiskühlmantel nahe einem Laufbuchsenbund 6 ausgeführt ist und in der Kühlmitteleintrittsöffnung 9a eines zweiten Kühlkanals 9 seinen Ausgang nimmt und, nach vollständigem Umgeben des Zylinders 2, wieder endet. Der zweite Kühlkanal 9 ist als eingängige Spirale ausgeführt und endet in einer Kühlmittelaustrittsöffnung 9b, die im montierten Zustand in einer vom Zylinderkopf 102 wegführenden Richtung entlang der Zylinderachse 2a weiter vom oberen Laufbuchsenrand 60 bzw. dem Laufbuchsenbund 6 entfernt ist als die Kühlmitteleintrittsöffnung 9a. A first cooling channel 8 is again provided here, which is designed as a circular cooling jacket near a liner collar 6 and starts in the coolant inlet opening 9a of a second cooling channel 9 and, after completely surrounding the cylinder 2, ends again. The second cooling duct 9 is designed as a single-start spiral and ends in a coolant outlet opening 9b, which in the installed state is further away from the upper liner edge 60 or the liner collar 6 than the coolant inlet opening 9a in a direction away from the cylinder head 102 along the cylinder axis 2a.

[0069] Der erste Kühlkanal 8 fungiert als oberer Brennraumkühlkanal, der zweite Kühlkanal 9 dient als unterer Brennraumkühlkanal. The first cooling duct 8 acts as an upper combustion chamber cooling duct, the second cooling duct 9 serves as a lower combustion chamber cooling duct.

[0070] Zusätzlich ist ein spiralförmig verlaufender dritter Kühlkanal 10 mit einer eigenen Kühlmitteleintrittsöffnung 10a und einer eigenen Kühlmittelaustrittsöffnung 10b vorgesehen, der auf der vom Laufbuchsenbund 6 abgewandten Seite des zweiten Kühlkanals 8 in der Laufbuchsenwand 7 ausgeführt ist. Dieser dritte Kühlkanal 10 fungiert als Kolbenkühlkanal. In addition, a spirally running third cooling channel 10 with its own coolant inlet opening 10a and its own coolant outlet opening 10b is provided, which is designed in the liner wall 7 on the side of the second cooling duct 8 facing away from the liner collar 6 . This third cooling channel 10 functions as a piston cooling channel.

[0071] Aufgrund der unterschiedlichen Kühlanforderungen sind die beiden spiralförmig ausgeführten Kühlkanäle 9, 10 mit unterschiedlichen Steigungen ausgeführt. Der zweite Kühkanal 9 hat eine geringere Steigung, damit ergibt sich ein größerer Wärmeübertrag und eine erhöhte Kühlwirkung. Die Steigung des dritten Kühlkanals 10 ist größer, da im Kolbenbereich die thermische Belastung nicht so hoch ist. Because of the different cooling requirements, the two spiral cooling channels 9, 10 are designed with different gradients. The second cooling channel 9 has a lower gradient, which results in greater heat transfer and an increased cooling effect. The slope of the third cooling channel 10 is greater because the thermal load is not as high in the piston area.

[0072] Während in den dargestellten Ausführungsbeispielen die Kühlmitteleintrittsöffnungen 8a, 9a, 10a jeweils hinsichtlich der Zylinderachse 2a gegenüberliegend von den Kühlmittelaustrittöffnungen 8b, 9b, 10b angeordnet sind, kann die relative Anordnung auch anders ausgeführt sein. While in the illustrated exemplary embodiments the coolant inlet openings 8a, 9a, 10a are arranged opposite the coolant outlet openings 8b, 9b, 10b with respect to the cylinder axis 2a, the relative arrangement can also be designed differently.

[0073] Die dargestellten Ausführungsformen haben insbesondere gemeinsam, dass die Kühlkanäle 8, 9, 10 über ihren Verlauf zwischen den Kühlmitteleingangs- 8a, 9a, 10a und -ausgangsöffnungen 8b, 9b, 10b vollständig innerhalb der Laufbuchsenwand 7 angeordnet sind und so möglichst nah an das Innere des Zylinders 2 gebracht werden können, während gleichzeitig die Dichtheitserfordernisse einfach erfüllt sind. Diese Umsetzung lässt sich insbesondere dadurch erreichen, dass die Zylinderlaufbuchse 5 mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt ist. The illustrated embodiments have in particular in common that the cooling channels 8, 9, 10 are arranged over their course between the coolant inlet 8a, 9a, 10a and outlet openings 8b, 9b, 10b completely within the liner wall 7 and thus as close as possible to can be brought inside the cylinder 2, while at the same time the tightness requirements are easily met. This implementation can be achieved in particular by the fact that the cylinder liner 5 is produced using an additive manufacturing process.

[0074] Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird dazu mittels eines additiven Fertigungsverfahrens eine Zylinderlaufbuchse 5 mit einer Laufbuchsenwand 7 unter Aussparung des zumindest einen Kühlkanals 8, 9, 10 generiert. Gegebenenfalls wird - je nach Ausführungsform, auch ein Laufbuchsenbund 6 vorgesehen. Vorzugsweise werden dabei die Kühlkanaleintrittsöffnung 8a, 9a, 10a und/oder die Kühlkanalaustrittsöffnung 8b, 9b, 10b bei der Generierung mittels additivem Fertigungsverfahren ebenfalls ausgespart. Alternativ bzw. ergänzend können die Kühlkanaleintrittsöffnung 8a, 9a, 10a und/oder die Kühlkanalaustrittsöffnung 8b, 9b, 10b teilweise bzw. vollständig in einem der Generierung nachgelagerten Arbeitsschritt durch mechanische, insbesondere materialabtragende Verfahren wie Bohren, Fräsen oder Schleifen, eingebracht werden. In a method according to the invention, a cylinder liner 5 with a liner wall 7 while leaving out the at least one cooling channel 8, 9, 10 is generated by means of an additive manufacturing process. Depending on the embodiment, a liner collar 6 is also provided if necessary. Preferably, the cooling channel inlet opening 8a, 9a, 10a and/or the cooling channel outlet opening 8b, 9b, 10b are also cut out during the generation by means of additive manufacturing methods. Alternatively or additionally, the cooling channel inlet opening 8a, 9a, 10a and/or the cooling channel outlet opening 8b, 9b, 10b can be introduced partially or completely in a work step downstream of the generation by mechanical, in particular material-removing processes such as drilling, milling or grinding.

[0075] Die Erfindung ermöglicht damit eine bestmögliche Kühlung von Zylindern 2 bzw. Zylinderlaufbuchsen 5 von Brennkraftmaschinen, wobei eine einfache und kostengünstige Herstellung sichergestellt wird. The invention thus enables the best possible cooling of cylinders 2 or cylinder liners 5 of internal combustion engines, with simple and cost-effective manufacture being ensured.

Claims

patent claims

1. Internal combustion engine (100) having at least one cylinder block (101) and at least one cylinder head (102) detachably connected to the cylinder block (101), wherein at least one cylinder (2) is designed in the cylinder block (101) to accommodate a cylinder axis (2a) reciprocating piston (3) connected to a crankshaft (103) via a connecting rod (4), the cylinder (2) being formed by a cylinder liner (5) fitted at its end to the cylinder head (102 ) has an upper liner edge (60) at the end facing away from which a liner wall (7) adjoins on the side facing away from the cylinder head (102), at least one cooling duct (8, 9, 10) running in the liner wall (7) being provided, between at least one coolant inlet opening (8a, 9a, 10a) preferably arranged on the outside (7a) of the liner wall (7) and at least one coolant preferably arranged on the outside (7a) of the liner wall (7). opening (8b, 9b, 10b), characterized in that at least one cooling duct (8) designed as an upper combustion chamber cooling duct is provided, which is arranged in the area of the liner (5) directly adjoining the upper liner edge (60), and at least one cooling duct (9, 10) designed as a lower combustion chamber cooling duct, which is arranged at the lower end of the combustion chamber facing away from the cylinder head (102), and at least one cooling duct (9, 10) designed as a piston cooling duct is provided, which is in a during operation of the internal combustion engine (100) is arranged in the area completely swept by the reciprocating piston (3), the upper combustion chamber cooling duct and the lower combustion chamber cooling duct and the piston cooling duct each having their own cooling duct inlet opening (8a, 9a, 10a) and their own cooling duct outlet opening (8b, 9b , 10b).

2. Internal combustion engine (100) according to claim 1, wherein a liner collar (6) is formed on the end of the cylinder liner (5) facing the cylinder head (102), the upper liner edge (60) on the top side of the liner collar facing the cylinder head (102). (6) is arranged.

3. Internal combustion engine (100) according to claim 1 or 2, wherein the coolant inlet opening (8a, 9a, 10a) of the at least one cooling channel (8, 9, 10) opposite the coolant outlet opening (8a, 9a, 10a) in the liner wall (7) is arranged, wherein preferably a coolant inlet opening axis (8c, 9c, 10c), the cylinder axis (2a) and the coolant outlet opening axis (8d, 9d, 10d) run in a common plane.

4. Internal combustion engine (100) according to any one of claims 1 to 3, wherein the wall thickness (11, 11 °, 11 °) between the at least one cooling channel (8, 9, 10) and the cylinder (2) from the cooling channel inlet opening (8a, 9a, 10a) in a direction along the cooling channel (8, 9, 10) to the cooling channel outlet opening (8b, 9b, 10b) and/or in a direction along the cylinder axis (2a).

5. Internal combustion engine (100) according to one of claims 1 to 4, wherein a flow cross section of the at least one cooling duct (8, 9, 10) extends from the cooling duct inlet opening (8a, 9a, 10a) in a direction along the cooling duct (8, 9, 10 ) to the cooling channel outlet opening (8b, 9b, 10b) is variable.

6. Internal combustion engine (100) according to any one of claims 1 to 5, wherein the at least one cooling channel (8, 9, 10) has at least one cooling jacket section, the diameter of which in a direction along the cylinder axis (2a) is larger than the diameter of the coolant inlet opening ( 8a, 9a, 10a) and/or the coolant outlet opening (8b, 9b, 10b) in a direction along the cylinder axis (23).

7. Internal combustion engine (100) according to any one of claims 1 to 6, wherein the at least one cooling duct (8) extends at least in sections into an area which is arranged closer to the upper liner edge (60) than an upper, the upper liner edge (60) facing edge (8a ', 8b') of the coolant inlet opening (8a) and / or the coolant outlet opening (8b) and / or that the cooling channel (8) at least partially in a

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extends farther from the upper liner edge (60) than a lower edge (8a", 8b") of the coolant inlet opening (8a) and/or the coolant outlet opening (8b) facing away from the upper liner edge (60).

Internal combustion engine (100) according to one of Claims 1 to 7, in which the at least one cooling duct (10) is divided at the coolant inlet opening (10a) into two partial flow paths (10e, 10f) which are concentric with respect to the cylinder axis (2a) and which extend on different sides around the Guided around the cylinder axis (2a) and brought together again at the coolant outlet opening (10b).

Internal combustion engine (100) according to one of Claims 1 to 8, the at least one coolant inlet opening (8a, 9a, 10a) of the at least one cooling duct (8, 9, 10) being closer to the upper liner edge (60 ) is arranged as the at least one coolant outlet opening (8b, 9b. 10b).

Internal combustion engine (100) according to one of Claims 1 to 9, in which the at least one cooling duct (9, 10) runs in a spiral shape around the cylinder axis (2a), the distance between the cooling duct inlet opening (9a, 10a) and the upper edge (6) of the liner being different is to the distance of the cooling channel outlet opening (9b, 10b).

Internal combustion engine (100) according to Claim 10, in which the at least one cooling duct (9, 10) is designed with a slope which varies over its course along the cylinder axis (2a).

Internal combustion engine (100) according to claim 10 or 11, wherein the at least one cooling duct (9, 10) has at least a first cooling duct section (12) with a first slope and a second cooling duct section (13) with a second slope, the first slope being different to the second slope.

Internal combustion engine (100) according to one of claims 1 to 12, wherein at least two cooling ducts (9, 10) designed as two or more spirals are provided, which start from a common cooling duct inlet opening (9a) and open into a common cooling duct outlet opening (9b).

Internal combustion engine (100) according to one of claims 1 to 13, wherein at least two cooling ducts (8, 9, 10) are provided, which start from a common cooling duct inlet opening (9a), wherein a first cooling duct (8) is designed as a circular cooling jacket, which, in a plane normal to the cylinder axis (2a) starting from the cooling channel inlet opening (9a), is guided once completely around the cylinder axis (2a) and a second cooling channel (9) starting from the cooling channel inlet opening (9a) running spirally around the cylinder axis (2a) and is designed to open out into a cooling channel outlet opening (9b).

Internal combustion engine (100) according to one of Claims 1 to 14, wherein the cooling duct (9, 10) designed as a piston cooling duct extends along the cylinder axis (2a) over a larger area than the cooling duct (9, 10) designed as an upper combustion chamber cooling duct and/or that the cooling duct (9, 10) designed as the upper combustion chamber cooling duct extends along the cylinder axis (2a) over a larger area than the cooling duct (9, 10) designed as the lower combustion chamber cooling duct.

Method for producing a cylinder liner (5) for an internal combustion engine (100) according to one of Claims 1 to 15, characterized in that a cylinder liner (5) with at least one liner wall (6) while omitting at least one cooling duct (8, 9, 10) is generated.

Method according to claim 16, wherein a cooling channel inlet opening (8a, 9a, 10a) assigned to the cooling channel (8, 9, 10) and/or a cooling channel outlet opening (8b, 9b, 10b) assigned to the cooling channel (8, 9, 10) during the generation be spared by means of additive manufacturing processes.

18. The method according to claim 16 or 17, wherein a cooling channel inlet opening (8a, 9a, 10a) assigned to the cooling channel (8, 9, 10) and/or a cooling channel outlet opening (8b, 9b, 10b ) are introduced in a subsequent work step by mechanical methods.

4 sheets of drawings