DE102007026478B3 - Combustion chamber sealing device for internal-combustion engine, has sealing element lying in assembled condition at sealing surface of cylinder head and piston junk engaged with additional sealing body - Google Patents

Combustion chamber sealing device for internal-combustion engine, has sealing element lying in assembled condition at sealing surface of cylinder head and piston junk engaged with additional sealing body Download PDF

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Abstract

The device has a circular stopper element (8) provided spaced radially from a circulating piston junk (7). A sealing element (9) is radially guided between the piston junk and the stopper element. The sealing element lies in an assembled condition at a sealing surface (10) of a cylinder head (3) and the piston junk is engaged with an additional sealing body (11). An internal combustion engine (1) has an area of an engine block (2), by which a combustion chamber (4) is equipped with a cylinder liner (5). A free end (6) of the cylinder liner facing the cylinder head has the piston junk.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abdichtung einzelner, im Bereich eines Motorblocks vorgesehener Brennräume einer Brennkraftmaschine.The The invention relates to a device for sealing individual, im Area of an engine block provided combustion chambers of an internal combustion engine.

In der EP 0 547 339 B1 wird eine Zylinderkopfdichtung und eine Zylinderlaufbüchse für Hubkolbenmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen, beschrieben, wobei die Zylinderlaufbüchse an einem ihrem Zylinderkopf zugewandten Ende einen Feuerschutzbund und eine Zentrierung aufweist, wobei die vorzugsweise aus metallischem Werkstoff bestehende Brennraumdichtung konstanter Dicke beim Anziehen von Zylinderkopfschrauben eine plastische Verformung einer ersten und/oder zweiten Stirnfläche erfährt. Die plastische Verformung wird durch eine Restflächendichtung begrenzt, wobei die Brennraumdichtung aus einem Ring gebildet wird, welcher mit einer Spielpassung gegenüber der Zentrierung geführt ist. Der Ring ist an seiner Innenfläche nur in einem zylindrisch geformten Bereich gegenüber der Zentrierung geführt, wobei sich der Freiraum zwischen Ring und Zentrierung, ausgehend von diesem Bereich, stetig vergrößert, so dass der Ring nach seiner plastischen Verformung außerhalb eines Radius zwischen dem Feuerschutzbund und der Sitzfläche der Zylinderlaufbüchse plan aufliegt.In the EP 0 547 339 B1 is a cylinder head gasket and a cylinder liner for reciprocating engines, in particular internal combustion engines, described, wherein the cylinder liner at a cylinder head end facing a fire protection collar and centering, wherein the preferably made of metallic material combustion chamber gasket of constant thickness when tightening cylinder head bolts plastic deformation of a first and / or second end face experiences. The plastic deformation is limited by a residual surface seal, wherein the combustion chamber seal is formed from a ring which is guided with a clearance against the centering. The ring is guided on its inner surface only in a cylindrically shaped area relative to the centering, wherein the clearance between ring and centering, starting from this area, steadily increased, so that the ring after its plastic deformation outside a radius between the fire protection collar and the Seat surface of the cylinder liner rests flat.

Eine ähnliche Ausgestaltungsform zeigt die DE 37 27 598 C2 , wobei auch hier das Dichtelement zwischen Führungen einerseits des Zylinderkopfes und andererseits der gegenüberliegenden Stirnfläche der Zylinderlaufbuchse fest geführt ist.A similar embodiment shows the DE 37 27 598 C2 , wherein also here the sealing element between guides on the one hand of the cylinder head and on the other hand, the opposite end face of the cylinder liner is firmly guided.

Die DE 11 80 990 B offenbart eine Zylinderkopfdichtung für Kolbenbrennkraftmaschinen, welche aus einem in einer Ringnut des Zylinders bzw. einer Zylinderbüchse angeordneten metallischen Ring, mit zur Achse hin gewölbtem Querschnitt besteht, wobei der Gasdruck auf den Ring in die Abdichtung verstärkender Weise einwirkt. Der Ring hat eine Y-artige aus Fuß aufwärts nach außen weisendem Flansch und aufwärts nach innen weisendem Flansch bestehende Querschnittsgestalt.The DE 11 80 990 B discloses a cylinder head gasket for reciprocating internal combustion engines, which consists of a arranged in an annular groove of the cylinder or a cylinder liner metallic ring, with curved towards the axis cross section, wherein the gas pressure acting on the ring in the sealing reinforcing manner. The ring has a Y-type foot-upwardly facing flange and upwardly inwardly facing flange cross-sectional shape.

Der US 5,577,572 A ist eine Dichtung zu entnehmen, die im Bereich einer Zylinderlaufbuchse positioniert ist. Brennraumseitig weist die dem Zylinderkopf zugewandte Stirnfläche der Zylinderlaufbuchse eine umlaufende Nut auf, in welche das Dichtelement eingesetzt ist. Das Dichtelement selber ist im Querschnitt C-förmig ausgebildet, wobei innerhalb des Dichtelementes ein Federelement vorgesehen ist.Of the US 5,577,572 A remove a gasket positioned in the area of a cylinder liner. On the combustion chamber side, the end face of the cylinder liner facing the cylinder head has a circumferential groove into which the sealing element is inserted. The sealing element itself is C-shaped in cross section, wherein a spring element is provided within the sealing element.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Dichtkonzept bereitzustellen, das neben einer guten Abdichtwirkung vom Aufbau her einfacher und kostengünstiger ist. Eine Bearbeitung des Zylinderkopfes soll hierbei weitestgehend entbehrlich sein.Of the Invention is based on the object, an alternative sealing concept provide, in addition to a good sealing effect of the construction easier and cheaper is. An editing of the cylinder head should hereby largely be dispensable.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Einrichtung zur Abdichtung einzelner im Bereich eines Motorblocks vorgesehener Brennräume einer Brennkraftmaschine, von denen ein jeder Brennraum mit einer Zylinderlaufbuchse ausgerüstet ist, wobei das einem Zylinderkopf zugewandte freie Ende zumindest einzelner der Zylinderlaufbuchsen brennraumseitig über einen umlaufenden Feuersteg verfügt, davon radial beabstandet ein umlaufendes Stopperelement vorgesehen ist, radial zwischen Feuersteg und Stopperelement ein Dichtelement geführt ist, das im Einbauzustand an der im Wesentlichen plan ausgeführten Dichtfläche des Zylinderkopfes anliegt und der Feuersteg mit einem zusätzlichen Dichtkörper belegt ist.These Task is solved by a device for sealing individual in the region of an engine block provided combustion chambers an internal combustion engine, of which each combustion chamber with a Cylinder liner equipped is, wherein the cylinder head facing a free end at least one of the cylinder liners on the combustion chamber side over one revolving flank, radially spaced therefrom provided a circumferential stopper element is, radially between the land and stopper element a sealing element guided is, in the installed state of the substantially flat executed sealing surface of the Cylinder head rests and the top land with an additional Densified body is.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.advantageous Further developments of the subject invention are the dependent claims remove.

Der Querschnitt des Dichtelementes kann unterschiedlichste Konturen aufweisen. Er kann entweder rechteckig oder quadratisch oder nach Art eines C- bzw. T-Profils ausgebildet werden. In jedem Fall soll durch die Nichtbearbeitung des Zylinderkopfes keine feste Verbindung (Führung) zwischen Dichtelement und Zylinderkopf in Analogie zum Stand der Technik herbeigeführt werden.Of the Cross-section of the sealing element can have different contours exhibit. He can be either rectangular or square or after Type of C or T-profile are formed. In any case, should by the non-machining of the cylinder head no firm connection (Guide) between the sealing element and the cylinder head in analogy to the prior art brought become.

Optional kann auf dem Feuersteg ein weiterer Dichtkörper angebracht werden, der primär die Funktion hat, das eigentliche Dichtelement vor zu hohen Temperaturen zu schützen. Dies eröffnet die Möglichkeit, das Dichtelement aus temperatursensitiveren Materialien zu fertigen, die bedarfsweise elastisch sein können. Infolge des in die Zylinderlaufbüchse integrierten Stopperelementes lässt sich auch ein verbesserter Kraftfluss gegenüber dem Stand der Technik erzielen und das resultierende Moment im Bereich der Zylinderlaufbuchse minimieren bzw. ausgleichen.optional can be mounted on the Feuersteg another sealing body, the primary the function has, the actual sealing element from too high temperatures to protect. This opens the possibility, manufacture the sealing element from more temperature-sensitive materials, which can be elastic as needed. As a result of the built-in cylinder liner Stopperelementes leaves also an improved power flow over the prior art can be achieved and minimize the resulting torque in the cylinder liner compensate.

Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß, besteht die Möglichkeit, das Stopperelement und/oder das Dichtelement mit einem, über den Umfang gesehen, variierenden Höhenprofil (Topographie) zu versehen. Ebenfalls denkbar ist, das Stopperelement und/oder das Dichtelement, über den Umfang gesehen, mit einem unterschiedlichen Breitprofil auszugestalten.a according to further ideas of the invention, it is possible the stopper element and / or the sealing element with a, over the Scope seen, varying height profile To provide (topography). It is also conceivable, the stopper element and / or the sealing element, via seen the scope, with a different broad profile to design.

Im Falle der Topographie weist der Umfang des Dichtelementes, respektive des Stopperelementes, nicht überall die gleiche Höhe auf. An den Stellen in der Nähe der Schrauben wird beispielsweise eine niedrigere Höhe gewählt, um diese Bereiche zu entlasten.in the Case of topography, the circumference of the sealing element, respectively the stopper element, not everywhere the same height on. At the places nearby For example, the screws are chosen to be at a lower height to relieve these areas.

Im Falle der Konturierung weist das Dichtelement und/oder das Stopperelement über den Umfang nicht die gleiche Breite auf. An den Stellen in der Nähe der Schrauben wird vorteilhafter Weise eine größere Breite gewählt, um diese Bereiche zu entlasten.in the Trap contouring, the sealing element and / or the stopper element on the Scope does not have the same width. In the places near the screws is advantageously a greater width selected to relieve these areas.

Denkbar ist auch eine Kombination aus Topographie und Konturierung des Dichtelementes und/oder des Stopperelementes. Ziel einer solchen Formgebung des Dichtelementes und/oder des Stopperelementes ist es, die Schraubenkräfte optimal in den Motorblock einzuleiten, um eine möglichst gleichmäßige Flächenpressung im jeweiligen Dichtbereich zu erreichen.Conceivable is also a combination of topography and contouring of the sealing element and / or the stopper element. The aim of such a shaping of the sealing element and / or the stopper element is optimal, the screw forces into the engine block, in order to achieve the most uniform possible surface pressure to achieve in the respective sealing area.

Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:Of the Subject of the invention is based on an embodiment in the drawing and is described as follows. Show it:

1 bis 3 Prinzipskizzen einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Abdichtung einzelner Brennräume einer Brennkraftmaschine unter Einsatz verschiedener Dichtelement; 1 to 3 Schematic diagrams of a device according to the invention for sealing individual combustion chambers of an internal combustion engine using various sealing element;

4 Prinzipskizze eines Stopper- bzw. Dichtelementes mit Topographie, d. h. mit einem unterschiedlichen Höhenprofil über den Umfang; 4 Schematic diagram of a stopper or sealing element with topography, ie with a different height profile over the circumference;

5 Prinzipskizze eines konturierten Stopper- bzw. Dichtelementes mit unterschiedlichen Breiten bei gleicher Höhe; 5 Schematic diagram of a contoured stopper or sealing element with different widths at the same height;

6 Prinzipskizze der Umverteilung von Schraubenkräften über den Umfang mittels Topographie und/oder Konturierung des Stopper- bzw. Dichtelements. 6 Schematic diagram of the redistribution of screw forces over the circumference by means of topography and / or contouring of the stopper or sealing element.

In den 1 bis 3 ist jeweils eine nur angedeutete Brennkraftmaschine 1 dargestellt, beinhaltend einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 sowie einen Brennraum 4. Ein jeder Brennraum 4 wirkt mit einer Zylinderlaufbuchse 5 zusammen, die im Bereich ihres freien Endes 6 einen Feuersteg 7 vorgebbarer Höhe sowie ein davon radial beabstandetes Stopperelement 8, größerer Höhe als der Feuersteg 7, aufweist. Radial zwischen dem Feuersteg 7 und dem Stopperelement 8 erstreckt sich ein Dichtelement 9, das ohne weitere Verbindung zwischen dem Endbereich 6 der Zylinderlaufbuchse 5 und der Dichtfläche 10 des Zylinderkopfes 3 zwischen Feuersteg 7 und Stopperelement 8 geführt ist. Im Bereich des Feuersteges 7 erstreckt sich ein zusätzlicher Dichtkörper 11, der das Dichtelement 9 vor zu hohen Temperaturen schützt. Aus diesem Grund kann das Dichtelement 9 aus elastischem Material hergestellt werden. Das Dichtelement 9 gemäß 1 hat einen rechteckigen Querschnitt.In the 1 to 3 is in each case an only indicated internal combustion engine 1 shown, including an engine block 2 , a cylinder head 3 as well as a combustion chamber 4 , Every combustion chamber 4 acts with a cylinder liner 5 together, in the area of their free end 6 a lancet 7 predetermined height and one of which radially spaced stopper element 8th , higher altitude than the firebridge 7 , having. Radial between the flank 7 and the stopper element 8th extends a sealing element 9 that without further connection between the end area 6 the cylinder liner 5 and the sealing surface 10 of the cylinder head 3 between the walkway 7 and stopper element 8th is guided. In the area of the Feuersteg 7 extends an additional sealing body 11 that is the sealing element 9 protects against excessive temperatures. For this reason, the sealing element 9 be made of elastic material. The sealing element 9 according to 1 has a rectangular cross-section.

In 2 kommt ein alternatives Dichtelement 9' zum Einsatz. Der Aufbau der Zylinderlaufbuchse 5 ist analog zu 1 zu sehen. Das Dichtelement 9' ist in diesem Beispiel nach Art eines liegenden C ausgebildet, wobei das bauchige Teil 12 an der nicht profilierten planen Dichtfläche 10 des Zylinderkopfes 3 anliegt und sich der offene Teil 13 des Dichtelementes 9' über Ansätze 13' am freien Ende 6 der Zylinderlaufbuchse 5 abstützt. Auch hier ist ein separater Dichtkörper 11 vorgesehen.In 2 comes an alternative sealing element 9 ' for use. The structure of the cylinder liner 5 is analogous to 1 to see. The sealing element 9 ' is formed in this example in the manner of a horizontal C, wherein the bulbous part 12 at the non-profiled plane sealing surface 10 of the cylinder head 3 rests and the open part 13 of the sealing element 9 ' about approaches 13 ' at the free end 6 the cylinder liner 5 supported. Again, a separate sealing body 11 intended.

3 zeigt eine weitere Alternative zur Ausgestaltung des Dichtelementes 9''. Auch hier kommt ein im Querschnitt C-förmiges Profil zum Einsatz, wobei der offene Teil 14 des Dichtelementes 9'' zum Feuersteg 7, respektive zum dort angeordneten separaten Dichtkörper 11, weist. In ähnlicher Weise kann auch ein V-Förmiges Profil mit oder ohne weitere Stopperelemente zum Einsatz gelangen. 3 shows a further alternative to the embodiment of the sealing element 9 '' , Again, a cross-section C-shaped profile is used, with the open part 14 of the sealing element 9 '' to the firestep 7 , respectively to the arranged there separate sealing body 11 , points. Similarly, a V-shaped profile can be used with or without further stopper elements.

4 zeigt als Prinzipskizze ein Stopper- bzw. Dichtelement mit Topographie, d. h. mit einem unterschiedlichen Höhenprofil über den Umfang. Zur vereinfachten Darstellung wird in diesem Beispiel lediglich das Stopperelement 8 angesprochen. Im Falle der Topographie weist der Umfang des Stopperelementes 8 nicht überall die gleiche Höhe auf. An denjenigen Stellen in der Nähe der nicht weiter dargestellten Schrauben wird eine niedrigere Höhe gewählt, um diese Bereiche zu entlasten. 4 shows a schematic diagram of a stopper or sealing element with topography, ie with a different height profile over the circumference. For the sake of simplicity, only the stopper element is used in this example 8th addressed. In the case of topography, the circumference of the stopper element 8th not the same height everywhere. At those locations in the vicinity of the screws, not shown, a lower height is selected to relieve these areas.

5 zeigt als Prinzipskizze ein konturiertes Dichtelement 9, das einerseits einen Brennraum 4 umgibt und andererseits zwischen Schraubenlöchern 15 positioniert ist. In Analogie zu 3 weist das Dichtelement 9, über den Umfang gesehen, nicht die gleiche Breite auf. An denjenigen Stellen in der Nähe der Schraubenlöcher 15 wird eine größere Breite des Dichtelementes 9 gewählt, um diese Bereiche beim Anziehen der Schrauben zu entlasten. 5 shows as a schematic diagram a contoured sealing element 9 on the one hand a combustion chamber 4 surrounds and on the other hand between screw holes 15 is positioned. In analogy to 3 has the sealing element 9 , seen across the circumference, does not have the same width. In those places near the screw holes 15 becomes a larger width of the sealing element 9 chosen to relieve these areas when tightening the screws.

Denkbar ist auch eine Kombination aus Topographie (4) und Konturierung (5) mit dem Ziel, die Schraubenkräfte optimal in den Motorblock einzuleiten und so eine möglichst gleichmäßige Flächenpressung über den Umfang zu erzielen.Also conceivable is a combination of topography ( 4 ) and contouring ( 5 ) with the aim to optimally initiate the screw forces in the engine block and thus to achieve the most uniform possible surface pressure over the circumference.

6 zeigt eine Prinzipskizze der angestrebten Umverteilung der Schraubenkräfte über den Umfang mittels Topographie (4). Erkennbar ist der Motorblock 2, die Schraubenlöcher 15, Brennräume 4 sowie diverse Mediendurchgangslöcher 16. 6 shows a schematic diagram of the desired redistribution of the screw forces over the circumference by topography ( 4 ). Visible is the engine block 2 , the screw holes 15 , Combustion chambers 4 as well as various media through holes 16 ,

Claims (9)

Einrichtung zur Abdichtung einzelner im Bereich eines Motorblocks (2) vorgesehener Brennräume (4) einer Brennkraftmaschine (1), von denen ein jeder Brennraum (4) mit einer Zylinderlaufbuchse (5) ausgerüstet ist, wobei das einem Zylinderkopf (3) zugewandte freie Ende (6) zumindest einzelner der Zylinderlaufbuchsen (5) brennraumseitig über einen umlaufenden Feuersteg (7) verfügt, davon radial beabstandet ein umlaufendes Stopperelement (8) vorgesehen ist, radial zwischen Feuersteg (7) und Stopperelement (8) ein Dichtelement (9, 9', 9'') geführt ist, das im Einbauzustand an der im Wesentlichen plan ausgeführten Dichtfläche (10) des Zylinderkopfes (3) anliegt und der Feuersteg (7) mit einem zusätzlichen Dichtkörper (11) belegt ist.Device for sealing individual parts in the area of an engine block ( 2 ) provided combustion chambers ( 4 ) an internal combustion engine ( 1 ), of which each combustion chamber ( 4 ) with a cylinder liner ( 5 ), whereby the one cylinder head ( 3 ) facing free end ( 6 ) at least one of the Zy Cylinder liners ( 5 ) on the combustion chamber side via a peripheral landfill ( 7 ), of which radially spaced a circumferential stopper element ( 8th ) is provided radially between landfill ( 7 ) and stopper element ( 8th ) a sealing element ( 9 . 9 ' . 9 '' ) is guided, which in the installed state at the substantially planar running sealing surface ( 10 ) of the cylinder head ( 3 ) and the firebridge ( 7 ) with an additional sealing body ( 11 ) is occupied. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Dichtelementes (9) rechteckig oder quadratisch ausgebildet ist.Device according to claim 1, characterized in that the cross section of the sealing element ( 9 ) is rectangular or square. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Dichtelementes (9'') etwa C- oder V-förmig ausgebildet ist und der offene Bereich (14) des Dichtelementes (9'') in Richtung des Feuersteges (7) weist.Device according to claim 1, characterized in that the cross section of the sealing element ( 9 '' ) is formed approximately C- or V-shaped and the open area ( 14 ) of the sealing element ( 9 '' ) in the direction of the firebridge ( 7 ). Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Dichtelementes (9') etwa nach Art eines C-Profils ausgebildet ist, wobei der bauchige Teil (12) des Profils an der gegenüberliegenden Dichtfläche (10) des Zylinderkopfes (3) anliegt und der offene Teil des Profils auf dem freien Ende (6) der Zylinderlaufbuchse (5) abgestützt ist.Device according to claim 1, characterized in that the cross section of the sealing element ( 9 ' ) is formed approximately in the manner of a C-profile, wherein the bulbous part ( 12 ) of the profile on the opposite sealing surface ( 10 ) of the cylinder head ( 3 ) and the open part of the profile on the free end ( 6 ) of the cylinder liner ( 5 ) is supported. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stopperelement (8) und/oder das Dichtelement (9, 9', 9'') mit, über den Umfang gesehen, unterschiedlichem Höhenprofil versehen ist.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the stopper element ( 8th ) and / or the sealing element ( 9 . 9 ' . 9 '' ) with, viewed over the circumference, different height profile is provided. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stopperelement (8) und/oder das Dichtelement (9, 9', 9''), über den Umfang gesehen, mit einem variierenden Breitenprofil versehen ist.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the stopper element ( 8th ) and / or the sealing element ( 9 . 9 ' . 9 '' ), seen over the circumference, is provided with a varying width profile. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stopperelement (8) und/oder das Dichtelement (9, 9', 9'') im Bereich von Schraubenlöchern (15) eine größere Breite als in seinem Restbereich aufweist.Device according to claim 6, characterized in that the stopper element ( 8th ) and / or the sealing element ( 9 . 9 ' . 9 '' ) in the area of screw holes ( 15 ) has a greater width than in its remaining area. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stopperelement (8) und/oder das Dichtelement (9, 9', 9'') im Bereich von Schraubenlöchern (15) eine geringere Höhe als in seinem Restbereich aufweist.Device according to claim 5, characterized in that the stopper element ( 8th ) and / or the sealing element ( 9 . 9 ' . 9 '' ) in the area of screw holes ( 15 ) has a lower height than in its remaining area. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9, 9', 9'') aus elastischem Material besteht.Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the sealing element ( 9 . 9 ' . 9 '' ) consists of elastic material.
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