DE102015119634B4 - Cylinder warpage simulation device - Google Patents

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DE102015119634B4 DE102015119634.4A DE102015119634A DE102015119634B4 DE 102015119634 B4 DE102015119634 B4 DE 102015119634B4 DE 102015119634 A DE102015119634 A DE 102015119634A DE 102015119634 B4 DE102015119634 B4 DE 102015119634B4
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    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/004—Cylinder liners

Abstract

Zylinderverzugssimulationseinrichtung (1) umfassend eine Zylinderlaufbuchse (2) mit verstellbarem Zylinderverzug, ein die Zylinderlaufbuchse (2) räumlich umgreifendes Gehäuse (3) sowie mehrere Verstellelemente (4) zur Verstellung des Zylinderverzugs, wobei mittels der Verstellelemente (4) die Zylinderlaufbuchse (2) innerhalb des Gehäuses (3) positioniert ist, und die Verstellelemente (4) einerseits mit der Zylinderlaufbuchse (2) und andererseits mit dem Gehäuse (3) zugfest und druckfest verbunden sind, so dass eine Kraftübertagung zwischen der Zylinderlaufbuchse (2) und dem Gehäuse (3) längs der Verstellelemente (4) in radialer Richtung zur Zylinderlaufbuchse (2) erfolgen kann.Cylinder distortion simulation device (1) comprising a cylinder liner (2) with adjustable cylinder distortion, a housing (3) spatially encompassing the cylinder liner (2) and several adjusting elements (4) for adjusting the cylinder distortion, the cylinder liner (2) being inside by means of the adjusting elements (4) of the housing (3) is positioned, and the adjustment elements (4) are connected on the one hand to the cylinder liner (2) and on the other hand to the housing (3) in a tensile and pressure-resistant manner, so that a transmission of force between the cylinder liner (2) and the housing (3 ) can take place along the adjusting elements (4) in the radial direction to the cylinder liner (2).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zylinderverzugssimulationsvorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, mittels welcher verschiedene, vorbestimmte Zylinderverzüge einer Zylinderlaufbuchse von Hubkolben-Brennkraftmaschinen reproduzierbar simuliert werden können.The present invention relates to a cylinder distortion simulation device according to the features of claim 1, by means of which different, predetermined cylinder distortions of a cylinder liner of reciprocating internal combustion engines can be simulated in a reproducible manner.

Stand der TechnikState of the art

Das tribologische System von Kolben, Kolbenringen und Zylinderlaufbuchse einer Hubkolben-Brennkraftmaschine zur Abdichtung des Brennraums gegenüber dem Kurbelgehäuse unterliegt Reibung und Verschleiß. Ein Zylinderverzug als Abweichung von der idealen Zylinderform der Zylinderlaufbuchse wirkt sich dabei negativ auf Reibung und Verschleiß aus. Zudem wird die Dichtwirkung und Abstreifwirkung des jeweiligen Kolbenrings in Abhängigkeit von dessen Formfüllungsvermögen in Bezug auf den Zylinderverzug negativ beeinflusst. Der Verlust der Dichtwirkung und der Abstreifwirkung der Kolbenringe wirkt sich insbesondere auf den Ölverbrauch und die damit verbundenen Abgasemissionen durch das im Zylinder verbrannte Öl negativ aus. Auch die akustische Belastung, welche durch einen Zylinderverzug verursacht wird, kann erheblich sein.The tribological system of pistons, piston rings and cylinder liner of a reciprocating internal combustion engine for sealing the combustion chamber from the crankcase is subject to friction and wear. A cylinder distortion as a deviation from the ideal cylinder shape of the cylinder liner has a negative effect on friction and wear. In addition, the sealing effect and wiping effect of the respective piston ring depending on its mold filling capacity is negatively influenced in relation to the cylinder warpage. The loss of the sealing effect and the wiping effect of the piston rings has a negative effect in particular on oil consumption and the associated exhaust gas emissions due to the oil burned in the cylinder. The acoustic stress caused by cylinder distortion can also be considerable.

Der Zylinderverzug kann durch Fertigungstoleranzen, durch Verspannungen bei der Montage der Brennkraftmaschine, insbesondere bei der Montage von Zylinderkurbelgehäuse und Zylinderkopf, durch unterschiedliche thermische Beanspruchung und die vorherrschenden Gaskräfte im Zylinder beim Betrieb der Brennkraftmaschine, aber auch durch fortschreitenden Verschleiß hervorgerufen werden. Der Zylinderverzug wird dabei maßgeblich durch die Bauform des Zylinderkurbelgehäuses bestimmt. Der Zylinderverzug weist demnach einen statischen und einen dynamischen Anteil auf. Der Zylinderverzug ist sowohl in radialer als auch in axialer Richtung der Zylinderlaufbuchse unterschiedlich und lässt sich demnach in Abhängigkeit von Zylinderkoordinaten als Amplitude ermitteln. Zur Messung des Zylinderverzugs von Zylinderlaufbuchsen sind verschiedene Messvorrichtungen bekannt.The cylinder distortion can be caused by manufacturing tolerances, by tension during the assembly of the internal combustion engine, in particular during the assembly of the cylinder crankcase and cylinder head, by different thermal loads and the prevailing gas forces in the cylinder during operation of the internal combustion engine, but also by progressive wear. The cylinder distortion is largely determined by the design of the cylinder crankcase. The cylinder distortion accordingly has a static and a dynamic component. The cylinder distortion is different both in the radial and in the axial direction of the cylinder liner and can therefore be determined as an amplitude as a function of cylinder coordinates. Various measuring devices are known for measuring the cylinder distortion of cylinder liners.

Aus der Patentschrift DE 30 243 31 C2 geht eine Messvorrichtung für den Zylinderverzug in den Zylinderräumen von Brennkraftmaschinen hervor. Die Messvorrichtung weist einen Messarm auf, welcher in den Zylinderraum einführbar und in Umfangsrichtung antreibbar ist. Der Messarm umfasst einen längs der Messarmachse antreibbaren Messfühler mit einem Taststift. Mittels des Taststifts wird die Geometrie der Zylinderwandung abgetastet.From the patent specification DE 30 243 31 C2 a measuring device for the cylinder distortion in the cylinder chambers of internal combustion engines emerges. The measuring device has a measuring arm which can be introduced into the cylinder space and driven in the circumferential direction. The measuring arm comprises a measuring sensor with a stylus that can be driven along the measuring arm axis. The geometry of the cylinder wall is scanned using the stylus.

Aus der Offenlegungsschrift DE 44 061 32 A1 ist eine Einrichtung zur Vermessung der Deformation von Zylindern einer Kolbenverbrennungsmaschine bekannt. Unter Verwendung eines im zu messenden Zylinder geführten Kolbens, welcher wenigstens zwei radiale Bohrungen aufweist, wird mittels elektrisch-induktiver Wegsensoren der Abstand zur benachbarten Zylinderwandung berührungslos gemessen. Mittels eines Trägerelementes ist der jeweilige Wegsensor in der jeweiligen radialen Bohrung positioniert.From the published patent application DE 44 061 32 A1 a device for measuring the deformation of cylinders of a reciprocating internal combustion engine is known. Using a piston that is guided in the cylinder to be measured and has at least two radial bores, the distance to the adjacent cylinder wall is measured without contact by means of electrical-inductive displacement sensors. The respective displacement sensor is positioned in the respective radial bore by means of a carrier element.

Zur Optimierung des tribologischen Systems von Kolben, Kolbenringen und Zylinderlaufbuchse werden Untersuchungen durchgeführt, wie sich der Zylinderverzug auf das tribologische System und die Dichtheit auswirkt und welche Gegenmaßnahmen getroffen werden können. Zum einen kann der Zylinderverzug durch thermische oder mechanische Maßnahmen verringert werden oder Eigenschaften des Kolbens beziehungsweise der Kolbenringe an den Zylinderverzug angepasst werden. So kann beispielsweise bei einer Verringerung des Zylinderverzugs die Kolbenringvorspannung und damit die Reibung reduziert werden, ohne dass ein Verlust der Dichtwirkung eintritt.In order to optimize the tribological system of pistons, piston rings and cylinder liners, investigations are carried out to determine how the cylinder distortion affects the tribological system and the tightness and which countermeasures can be taken. On the one hand, the cylinder distortion can be reduced by thermal or mechanical measures or properties of the piston or the piston rings can be adapted to the cylinder distortion. For example, when the cylinder distortion is reduced, the piston ring preload and thus the friction can be reduced without a loss of the sealing effect.

Aus der Patentschrift DE 10 2008 064 592 B4 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung einer nicht zylindrischen Innenfläche einer Bohrung bekannt. Die Vorrichtung weist dazu zustellbare Bearbeitungswerkzeuge auf, welche entlang des Umfangs der Bohrung angeordnet sind und mittels eines Zustellsystems radial zur Innenfläche der Bohrung zugestellt werden. Durch die Rotation der beispielsweise als Hohnleisten mit Schneidbelag ausgeführten Bearbeitungswerkzeuge und die schnelle Zustellung mittels elektrischer Stellelemente des Zustellsystems wird eine Bohrung mit einer nicht zylindrischen Innenfläche hergestellt.From the patent specification DE 10 2008 064 592 B4 a device for producing a non-cylindrical inner surface of a bore is known. For this purpose, the device has processing tools which can be advanced, which are arranged along the circumference of the bore and which are advanced radially to the inner surface of the bore by means of an infeed system. As a result of the rotation of the machining tools, which are designed, for example, as sneering strips with a cutting surface, and the rapid delivery by means of electrical actuating elements of the delivery system, a bore with a non-cylindrical inner surface is produced.

Aus der DE 100 30 368 A1 geht eine Zylindersimulationseinrichtung hervor, bei der der Zylinderverzug einer Zylinderlaufbuchse mittels verstellbarer Druckelemente eingestellt werden kann.From the DE 100 30 368 A1 a cylinder simulation device emerges in which the cylinder distortion of a cylinder liner can be adjusted by means of adjustable pressure elements.

Aus der DE 10 2013 016 004 A1 und der CN 2854566 Y sind Reibverschleiss-Prüfvorrichtungen für Kolbenring-Zylinder-Systeme bekannt.From the DE 10 2013 016 004 A1 and the CN 2854566 Y Friction wear test devices for piston ring-cylinder systems are known.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine vorteilhafte Vorrichtung zur reproduzierbaren Simulation von verschiedenen, vorbestimmten Zylinderverzügen einer Zylinderlaufbuchse von Brennkraftmaschinen bereitzustellen.The object of the invention is to provide an advantageous device for the reproducible simulation of different, predetermined cylinder distortions of a cylinder liner of internal combustion engines.

Lösung der AufgabeSolution of the task

Die Aufgabe wird durch eine Zylinderverzugssimulationsvorrichtung nach den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und dem Ausführungsbeispiel.The object is achieved by a cylinder warpage simulation device according to the features of patent claim 1. Advantageous further developments result from the subclaims and the exemplary embodiment.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Die Erfindung stellt eine erfindungsgemäß vorteilhafte Zylinderverzugssimulationsvorrichtung mit einer Zylinderlaufbuchse mit einstellbarem Zylinderverzug zur reproduzierbaren Simulation verschiedener, vorbestimmter Zylinderverzüge der Zylinderlaufbuchse von Hubkolben-Brennkraftmaschinen bereit. Zur Einstellung des Zylinderverzugs der Zylinderlaufbuchse weist die Zylinderverzugssimulationsvorrichtung weiter einen Verstellmechanismus mit einem Gehäuse und mehreren Verstellelementen auf. Mittels der Verstellelemente ist die Zylinderlaufbuchse mit dem Gehäuse verbunden, wobei das Gehäuse die Zylinderlaufbuchse räumlich umgreift und die Verstellelemente zur Zylinderlaufbuchse radial, also senkrecht zur Symmetrieachse der Zylinderlaufbuchse ausgerichtet sind. Die Verstellelemente sind in einem sich durch die koaxiale Anordnung von Zylinderlaufbuchse und Gehäuse ergebenden Zwischenraum zwischen Zylinderlaufbuchse und Gehäuse angeordnet und einerseits mit der Zylinderlaufbuchse und andererseits mit dem Gehäuse zugfest und druckfest verbunden, so dass eine Kraftübertagung zwischen der Zylinderlaufbuchse und dem Gehäuse längs der Verstellelemente in radialer Richtung zur Zylinderlaufbuchse erfolgen kann. Die Zylinderlaufbuchse ist mittels der mehreren Verstellelemente im Gehäuse starr gelagert, so dass die Lagerung in radialer Richtung zur Zylinderlaufbuchse statisch überbestimmt ist.The invention provides a cylinder distortion simulation device advantageous according to the invention with a cylinder liner with adjustable cylinder distortion for the reproducible simulation of different, predetermined cylinder distortions of the cylinder liner of reciprocating internal combustion engines. To adjust the cylinder distortion of the cylinder liner, the cylinder distortion simulation device furthermore has an adjustment mechanism with a housing and several adjustment elements. The cylinder liner is connected to the housing by means of the adjusting elements, the housing spatially encompassing the cylinder liner and the adjusting elements being aligned radially to the cylinder liner, i.e. perpendicular to the axis of symmetry of the cylinder liner. The adjustment elements are arranged in a space between the cylinder liner and the housing resulting from the coaxial arrangement of the cylinder liner and the housing and are connected to the cylinder liner on the one hand and to the housing in a tensile and pressure-proof manner on the other hand, so that a transmission of force between the cylinder liner and the housing along the adjusting elements in radial direction to the cylinder liner can be done. The cylinder liner is rigidly mounted in the housing by means of the multiple adjustment elements, so that the bearing is statically overdetermined in the radial direction to the cylinder liner.

Durch die Verbindung des jeweiligen Verstellelementes mit der Zylinderlaufbuchse und dem Gehäuse wird eine Kraftübertragung zwischen der Zylinderlaufbuchse und dem Gehäuse ermöglicht. Mittels des jeweiligen Verstellelementes wird der Abstand zwischen Zylinderlaufbuchse und Gehäuse im Bereich des jeweiligen Verstellelementes definiert. Die Einstellung des Zylinderverzugs erfolgt durch eine individuelle Veränderung des Abstands zwischen der Zylinderlaufbuchse und dem Gehäuse im Bereich eines jeweiligen Verstellelementes. Durch die Veränderung des Abstands zwischen der Zylinderlaufbuchse und dem Gehäuse im Bereich des jeweiligen Verstellelementes und durch die statisch überbestimmte Lagerung der Zylinderlaufbuchse kommt es zu einer Verformung der Zylinderlaufbuchse, welche sich aus dem Zusammenspiel aller Abstände zwischen der Zylinderlaufbuchse und dem Gehäuse im Bereich der jeweiligen Verstellelemente ergibt. Durch die Veränderung des Abstands zwischen der Zylinderlaufbuchse und dem Gehäuse im Bereich der jeweiligen Verstellelemente wird eine Zug- oder Druckspannung aufgebaut, welche im Gehäuse abgestützt wird und mittels des jeweiligen Verstellelementes auf die Zylinderlaufbuchse übertragen wird. Dabei resultiert der Abstand zwischen Zylinderlaufbuchse und Gehäuse aus der Verformung der Zylinderlaufbuchse und des Gehäuses, welche durch die mittels der Verstellelemente übertragenen Zug-und Druckkräfte bewirkt wird.The connection of the respective adjusting element with the cylinder liner and the housing enables a power transmission between the cylinder liner and the housing. By means of the respective adjusting element, the distance between the cylinder liner and the housing is defined in the area of the respective adjusting element. The adjustment of the cylinder distortion takes place through an individual change of the distance between the cylinder liner and the housing in the area of a respective adjustment element. The change in the distance between the cylinder liner and the housing in the area of the respective adjustment element and the statically overdetermined mounting of the cylinder liner leads to a deformation of the cylinder liner, which results from the interaction of all the distances between the cylinder liner and the housing in the area of the respective adjustment elements results. By changing the distance between the cylinder liner and the housing in the area of the respective adjusting elements, a tensile or compressive stress is built up, which is supported in the housing and transmitted to the cylinder liner by means of the respective adjusting element. The distance between the cylinder liner and the housing results from the deformation of the cylinder liner and the housing, which is caused by the tensile and compressive forces transmitted by means of the adjusting elements.

Die Verstellelemente sind als Zug- und / oder Druckelemente ausgeführt, um eine Verringerung oder Vergrößerung des Abstands zwischen der Zylinderlaufbuchse und dem Gehäuse im Bereich des jeweiligen Verstellelementes zu bewirken. Die Verstellelemente sind dazu mittels eines Linearantriebs mit der Zylinderlaufbuchse und / oder mit dem Gehäuse verbunden. Der Linearantrieb kann als einfaches Schraubengetriebe, als Hydraulik- oder Pneumatikzylinder oder elektrischer Linearantrieb ausgeführt sein. In vorteilhafter Weise ist das jeweilige Verstellelement einerseits mittels des Linearantriebs mit dem Gehäuse oder der Zylinderlaufbuchse und anderseits mittels einer in radialer Richtung zur Zylinderlaufbuchse festen Verbindung mit dem Gehäuse oder der Zylinderlaufbuchse verbunden. Alternativ kann das jeweilige Verstellelement beiderseits mit jeweils einem Linearantrieb mit der Zylinderlaufbuchse und dem Gehäuse verbunden sein, wobei ein erstes Lineargetriebe für eine Grobverstellung und ein zweites Lineargetriebe für eine Feinverstellung des Abstands zwischen Zylinderlaufbuchse und Gehäuse ausgelegt ist.The adjustment elements are designed as tension and / or pressure elements in order to reduce or increase the distance between the cylinder liner and the housing in the area of the respective adjustment element. For this purpose, the adjusting elements are connected to the cylinder liner and / or to the housing by means of a linear drive. The linear drive can be designed as a simple screw drive, a hydraulic or pneumatic cylinder or an electric linear drive. Advantageously, the respective adjusting element is connected to the housing or the cylinder liner by means of the linear drive on the one hand and to the housing or the cylinder liner by means of a connection fixed in the radial direction to the cylinder liner on the other hand. Alternatively, the respective adjustment element can be connected to the cylinder liner and the housing with a linear drive on both sides, a first linear gear being designed for a coarse adjustment and a second linear gear for a fine adjustment of the distance between the cylinder liner and the housing.

In vorteilhafter Weise ist der Linearantrieb als Hydraulik- oder Pneumatikzylinder ausgeführt, wobei das jeweilige Verstellelement Teil eines Kolbens des Hydraulik- oder Pneumatikzylinders ist.The linear drive is advantageously designed as a hydraulic or pneumatic cylinder, the respective adjusting element being part of a piston of the hydraulic or pneumatic cylinder.

Alternativ ist der Linearantrieb als Schraubengetriebe ausgeführt, so dass in Abhängigkeit der Verdrehung des jeweiligen Verstellelementes relativ zur Zylinderlaufbuchse und der Steigung des Gewindes eine Änderung des Abstands zwischen der Zylinderlaufbuchse und dem Gehäuse bewirkt wird. Das jeweilige Verstellelement ist dazu als rotationssymmetrischer Stift mit einem Außengewinde ausgeführt und in einer Bohrung mit einem Innengewinde um die Symmetrieachse des Verstellelementes drehbar gelagert.Alternatively, the linear drive is designed as a helical gear, so that a change in the distance between the cylinder liner and the housing is effected depending on the rotation of the respective adjusting element relative to the cylinder liner and the pitch of the thread. For this purpose, the respective adjusting element is designed as a rotationally symmetrical pin with an external thread and rotatably mounted in a bore with an internal thread about the axis of symmetry of the adjusting element.

In vorteilhafter Weise ist die Verbindung zwischen Zylinderlaufbuchse und dem jeweiligen Verstellelement als Profilnutverbindung ausgeführt, wobei für jedes Verstellelement jeweils ein Nutenstein in einer Profilnut am Außenumfang der Zylinderlaufbuchse vorgesehen und mit dem jeweiligen Verstellelement verbunden ist. Die Verbindung des Verstellelementes mit dem Nutenstein ist als Durchgangsgewindeverbindung ausgeführt, wobei das Verstellelement durch den Nutenstein hindurch direkt auf einen Nutengrund der Profilnut wirkt. Demnach wird eine spielfreie Verbindung gewährleitstet, wobei beim Betrieb des Verstellelementes als Druckelement das Verstellelement direkt auf einen Nutengrund der Profilnut und beim Betrieb des Verstellelementes als Zugelement über den Nutenstein auf die Profilnut wirkt. Dadurch kann die Verbindung zwischen Verstellelement und Zylinderlaufbuchse in einfacher Weise gelöst werden und ein einfacher Austausch der Zylinderlaufbuchsen mit unterschiedlichem Innendurchmesser erfolgen.Advantageously, the connection between the cylinder liner and the respective adjustment element is designed as a profile groove connection, with a slot nut being provided in a profile groove on the outer circumference of the cylinder liner for each adjustment element and connected to the respective adjustment element. The connection of the adjusting element with the sliding block is as Executed through-thread connection, the adjustment element acting through the sliding block directly on a groove base of the profile groove. Accordingly, a backlash-free connection is guaranteed, the adjusting element acting directly on a groove base of the profile groove when the adjusting element is operated as a pressure element and acting as a tension element on the profile groove via the sliding block when the adjusting element is operated. As a result, the connection between the adjusting element and the cylinder liner can be released in a simple manner and the cylinder liners with different inner diameters can be exchanged in a simple manner.

In vorteilhafter Weise ist das Gehäuse als besonders starre Buchse ausgeführt, innerhalb welcher die Zylinderlaufbuchse mittels der Verstellelemente aufgenommen ist, so dass es bei einer Verstellung des Zylinderverzugs hauptsächlich zu einer Verformung der Zylinderlaufbuchse kommt. In vorteilhafter Weise sind mehrere Verstellelemente gleichmäßig über den Umfang der Zylinderlaufbuchse verteilt angeordnet, wobei sich die Verstellelemente innerhalb einer Ebene senkrecht zur Symmetrieachse der Zylinderlaufbuchse befinden. In vorteilhafter Weise sind mehrere Verstellelemente gleichmäßig längs der Zylinderlaufbuchse verteilt angeordnet, wobei sich die Verstellelemente zusammen mit der Symmetrieachse der Zylinderlaufbuchse innerhalb einer Ebene befinden.The housing is advantageously designed as a particularly rigid bush, within which the cylinder liner is accommodated by means of the adjusting elements, so that when the cylinder distortion is adjusted, the cylinder liner is mainly deformed. In an advantageous manner, a plurality of adjusting elements are arranged distributed uniformly over the circumference of the cylinder liner, the adjusting elements being located within a plane perpendicular to the axis of symmetry of the cylinder liner. In an advantageous manner, several adjusting elements are arranged distributed uniformly along the cylinder liner, the adjusting elements being located within one plane together with the axis of symmetry of the cylinder liner.

In vorteilhafter Weise ist der Zwischenraum zwischen Zylinderlaufbuchse und Gehäuse als Fluidkanal für ein Wärmeträgermedium ausgeführt, wobei mittels des Wärmeträgermediums die Zylinderlaufbuchse temperiert wird.The space between the cylinder liner and the housing is advantageously designed as a fluid channel for a heat transfer medium, the cylinder liner being tempered by means of the heat transfer medium.

Die Zylinderlaufbuchse ist zur Aufnahme eines Kolbens mit Kolbenringen ausgeführt, um das Formfüllungsvermögen der Kolbenringe in Abhängigkeit der Vorspannkraft und die daraus resultierende Dichtheit und / oder das Ölabstreifvermögen zu ermitteln. Daraus lassen sich Bewertungen zur Reibleistung, zum Ölverbrauch und zur Gasleckage ableiten.The cylinder liner is designed to accommodate a piston with piston rings in order to determine the capacity of the piston rings to fill the mold as a function of the preload force and the resulting tightness and / or the ability to wipe off the oil. From this, evaluations of friction power, oil consumption and gas leakage can be derived.

Die erfindungsgemäß vorteilhafte Zylinderverzugssimulationsvorrichtung mit Zylinderlaufbuchse mit einstellbarem Zylinderverzug ist demnach für stationäre Untersuchungen, also für Untersuchungen des tribologischen Systems aus Kolben, Kolbenringen und Zylinderlaufbuchse bei stillstehendem Kolben, oder für dynamische Untersuchungen, also für Untersuchungen des tribologischen Systems aus Kolben, Kolbenringen und Zylinderlaufbuchse bei sich entlang der Zylinderlaufbuchse bewegendem Kolben geeignet. Zudem kann der Zylinderverzug dynamisch verändert werden, um beispielsweise die Aufwärmphase der Hubkolben-Brennkraftmaschine nachzubilden. Für dynamische Untersuchungen kann die erfindungsgemäß vorteilhafte Zylinderverzugssimulationsvorrichtung in einer Brennkraftmaschine aufgenommen sein, wobei das Gehäuse Aufnahmeeinrichtungen zur Positionierung der Zylinderlaufbuchse im Zylinderblock der Brennkraftmaschine aufweist. Der vorbestimmte Zylinderverzug zur Einstellung eines bestimmten Zylinderverzugs mittels der Zylinderverzugssimulationseinrichtung kann durch Messungen oder Berechnungen ermittelt werden.The cylinder distortion simulation device with cylinder liner with adjustable cylinder distortion, which is advantageous according to the invention, is therefore available for stationary studies, i.e. for studies of the tribological system made up of pistons, piston rings and cylinder liner when the piston is stationary, or for dynamic studies, i.e. for studies of the tribological system made up of pistons, piston rings and cylinder liner Suitable piston moving along the cylinder liner. In addition, the cylinder distortion can be changed dynamically, for example to simulate the warm-up phase of the reciprocating internal combustion engine. For dynamic investigations, the cylinder distortion simulation device advantageous according to the invention can be accommodated in an internal combustion engine, the housing having receiving devices for positioning the cylinder liner in the cylinder block of the internal combustion engine. The predetermined cylinder distortion for setting a specific cylinder distortion by means of the cylinder distortion simulation device can be determined by measurements or calculations.

FigurenlisteFigure list

Beispielhaft wird hier eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Zylinderverzugssimulationseinrichtung 1 dargestellt. In den dazugehörigen Figuren zeigt:

  • 1: eine schematische Darstellung der Zylinderverzugssimulationseinrichtung 1 in einem Neutralzustand,
  • 2: eine schematische Darstellung der Zylinderverzugssimulationseinrichtung 1 in einem ersten Verzugszustand,
  • 3: eine schematische Darstellung der Zylinderverzugssimulationseinrichtung 1 in einem zweiten Verzugszustand, und
  • 4: eine schematische Detaildarstellung der Zylinderverzugssimulationseinrichtung 1.
An embodiment of a cylinder warpage simulation device according to the invention is exemplified here 1 shown. In the accompanying figures shows:
  • 1 : a schematic representation of the cylinder warpage simulation device 1 in a neutral state,
  • 2 : a schematic representation of the cylinder warpage simulation device 1 in a first state of default,
  • 3 : a schematic representation of the cylinder warpage simulation device 1 in a second state of default, and
  • 4th : a schematic detailed representation of the cylinder warpage simulation device 1 .

Die erfindungsgemäß vorteilhafte Zylinderverzugssimulationseinrichtung 1, dargestellt in 1 bis 3, weist eine Zylinderlaufbuchse 2 mit verstellbarem Zylinderverzug, ein die Zylinderlaufbuchse 2 räumlich umgreifendes Gehäuse 3 sowie mehrere Verstellelemente 4 zur Verstellung des Zylinderverzugs auf. Mittels der Verstellelemente 4 ist die Zylinderlaufbuchse 2 innerhalb des Gehäuses 3 positioniert, wobei die Verstellelemente 4 einerseits mit der Zylinderlaufbuchse 2 und andererseits mit dem Gehäuse 3 zugfest und druckfest verbunden sind. Das Gehäuse 3 ist als zylindrische Buchse ausgeführt, deren Wandstärke größer als die Wandstärke der Zylinderlaufbuchse 2 ist. Die Zylinderlaufbuchse 2 ist koaxial innerhalb des Gehäuses 3 aufgenommen, wobei innerhalb eines sich zwischen Zylinderlaufbuchse 2 und Gehäuse 3 bildenden Zwischenraums 5 die Verstellelemente 4 angeordnet sind. Die Verstellelemente 4 sind als Zug- und Druckelemente ausgeführt, so dass ein Zylinderverzug ausgehend vom Neutralzustand, dargestellt in 1, in den ersten Verzugszustand mit einem ersten eingestellten Zylinderverzug im Bereich eines jeweiligen Verstellelementes 4, dargestellt in 2, überführbar ist, wobei das jeweilige Verstellelement 4 als Druckelement betrieben wird, oder in den zweiten Verzugszustand mit einem zweiten eingestellten Zylinderverzug im Bereich des jeweiligen Verstellelementes 4, dargestellt in 3, überführbar ist, wobei das jeweilige Verstellelement 4 als Zugelement betrieben wird.The cylinder distortion simulation device advantageous according to the invention 1 , shown in 1 until 3 , has a cylinder liner 2 with adjustable cylinder warpage, on the cylinder liner 2 spatially encompassing housing 3 as well as several adjustment elements 4th to adjust the cylinder distortion. By means of the adjustment elements 4th is the cylinder liner 2 inside the case 3 positioned, the adjustment elements 4th on the one hand with the cylinder liner 2 and on the other hand with the housing 3 are connected in a tensile and compression-proof manner. The case 3 is designed as a cylindrical bush, the wall thickness of which is greater than the wall thickness of the cylinder liner 2 is. The cylinder liner 2 is coaxial within the housing 3 added, being within a between cylinder liner 2 and housing 3 forming space 5 the adjustment elements 4th are arranged. The adjustment elements 4th are designed as tension and compression elements, so that cylinder distortion starting from the neutral state, shown in 1 , in the first state of distortion with a first set cylinder distortion in the area of a respective adjusting element 4th , shown in 2 , can be transferred, the respective adjusting element 4th is operated as a pressure element, or in the second distortion state with a second set cylinder distortion in the area of the respective adjusting element 4th , shown in 3 , can be transferred, the respective adjusting element 4th is operated as a tension element.

Die Verstellelemente 4 sind mittels einer Profilnutverbindung 6 mit der Zylinderlaufbuchse 2 und mittels eines Hydraulikzylinders 7 mit dem Gehäuse 3 verbunden, dargestellt in 4. Die Verstellelemente 4 sind mit einem Nutenstein 8 längs des Verstellelementes 4 unverschiebbar verbunden, wobei der Nutenstein 8 in einer Profilnut 9 längs der Zylinderlaufbuchse 2 verschiebbar gelagert ist. Ein Teil des Verstellelementes 4 ist demnach als Kolben 10 des Hydraulikzylinders 7 ausgeführt. The adjustment elements 4th are by means of a profile groove connection 6th with the cylinder liner 2 and by means of a hydraulic cylinder 7th with the case 3 connected, shown in 4th . The adjustment elements 4th are with a sliding block 8th along the adjustment element 4th immovably connected, with the sliding block 8th in a profile groove 9 along the cylinder liner 2 is slidably mounted. Part of the adjustment element 4th is therefore as a piston 10 of the hydraulic cylinder 7th executed.

Mittels der Profilnutverbindung 6 ist die Zylinderlaufbuchse 2 axial verschiebbar in dem Gehäuse 3 positioniert, wobei ein einfacher Austausch der Zylinderlaufbuchse 2 erfolgen kann.By means of the profile groove connection 6th is the cylinder liner 2 axially displaceable in the housing 3 positioned, with a simple exchange of the cylinder liner 2 can be done.

Alternativ sind die Verstellelemente 4 mittels eines Schraubengetriebes 11 mit dem Gehäuse 3 verbunden, dargestellt in 5. Die Verstellelemente 4 sind demnach gegenüber der Zylinderlaufbuchse 2 und des Gehäuses 3 um eine Symmetrieachse 12 des rotationssymmetrisch ausgeführten Verstellelementes 4 drehbar gelagert.Alternatively, the adjustment elements 4th by means of a screw gear 11 with the case 3 connected, shown in 5 . The adjustment elements 4th are therefore opposite the cylinder liner 2 and the housing 3 around an axis of symmetry 12th of the rotationally symmetrical adjustment element 4th rotatably mounted.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
ZylinderverzugssimulationseinrichtungCylinder warpage simulation device
22
ZylinderlaufbuchseCylinder liner
33
Gehäusecasing
44th
VerstellelementAdjustment element
55
ZwischenraumSpace
66th
ProfilnutverbindungProfile groove connection
77th
HydraulikzylinderHydraulic cylinder
88th
NutensteinSliding block
99
ProfilnutProfile groove
1010
KolbenPistons
1111
SchraubengetriebeHelical gear
1212th
SymmetrieachseAxis of symmetry

Claims (5)

Zylinderverzugssimulationseinrichtung (1) umfassend eine Zylinderlaufbuchse (2) mit verstellbarem Zylinderverzug, ein die Zylinderlaufbuchse (2) räumlich umgreifendes Gehäuse (3) sowie mehrere Verstellelemente (4) zur Verstellung des Zylinderverzugs, wobei mittels der Verstellelemente (4) die Zylinderlaufbuchse (2) innerhalb des Gehäuses (3) positioniert ist, und die Verstellelemente (4) einerseits mit der Zylinderlaufbuchse (2) und andererseits mit dem Gehäuse (3) zugfest und druckfest verbunden sind, so dass eine Kraftübertagung zwischen der Zylinderlaufbuchse (2) und dem Gehäuse (3) längs der Verstellelemente (4) in radialer Richtung zur Zylinderlaufbuchse (2) erfolgen kann.Cylinder distortion simulation device (1) comprising a cylinder liner (2) with adjustable cylinder distortion, a housing (3) spatially encompassing the cylinder liner (2) and several adjusting elements (4) for adjusting the cylinder distortion, the cylinder liner (2) being inside by means of the adjusting elements (4) of the housing (3) is positioned, and the adjusting elements (4) are connected on the one hand to the cylinder liner (2) and on the other hand to the housing (3) in a tensile and pressure-resistant manner, so that a transmission of force between the cylinder liner (2) and the housing (3 ) can take place along the adjusting elements (4) in the radial direction to the cylinder liner (2). Zylinderverzugssimulationseinrichtung (1) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) als zylindrische Buchse ausgeführt ist, deren Wandstärke größer als die Wandstärke der Zylinderlaufbuchse (2) ist.Cylinder warpage simulation device (1) according to Claim 1 , characterized in that the housing (3) is designed as a cylindrical bush, the wall thickness of which is greater than the wall thickness of the cylinder liner (2). Zylinderverzugssimulationseinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderlaufbuchse (2) koaxial innerhalb des Gehäuses (3) aufgenommen ist, wobei innerhalb eines sich zwischen Zylinderlaufbuchse (2) und Gehäuse (3) bildenden Zwischenraums (5) die Verstellelemente (4) angeordnet sind und der Zwischenraum (5) als Fluidkanal für ein Wärmeträgermedium ausgeführt ist, wobei mittels des Wärmeträgermediums die Zylinderlaufbuchse (2) temperiert wird.Cylinder distortion simulation device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the cylinder liner (2) is received coaxially within the housing (3), the adjusting elements within an intermediate space (5) formed between the cylinder liner (2) and the housing (3) (4) are arranged and the intermediate space (5) is designed as a fluid channel for a heat transfer medium, the cylinder liner (2) being tempered by means of the heat transfer medium. Zylinderverzugssimulationseinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellelemente (4) als Zug- und Druckelemente ausgeführt sind, so dass ein Zylinderverzug ausgehend vom Neutralzustand in einen ersten Verzugszustand mit einem ersten eingestellten Zylinderverzug im Bereich eines jeweiligen Verstellelementes (4) überführbar ist, wobei das jeweilige Verstellelement (4) als Druckelement betrieben wird oder in einen zweiten Verzugszustand mit einem zweiten eingestellten Zylinderverzug im Bereich des jeweiligen Verstellelementes (4) überführbar ist, wobei das jeweilige Verstellelement (4) als Zugelement betrieben wird.Cylinder distortion simulation device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting elements (4) are designed as tension and pressure elements, so that a cylinder distortion starting from the neutral state into a first distortion state with a first set cylinder distortion in the area of a respective adjusting element (4 ) can be transferred, the respective adjusting element (4) being operated as a pressure element or being able to be transferred into a second state of distortion with a second set cylinder distortion in the area of the respective adjusting element (4), the respective adjusting element (4) being operated as a tension element. Zylinderverzugssimulationseinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellelemente (4) mittels einer Profilnutverbindung (6) mit der Zylinderlaufbuchse (2) verbunden sind.Cylinder distortion simulation device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting elements (4) are connected to the cylinder liner (2) by means of a profile groove connection (6).
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