DE202021102785U1

DE202021102785U1 - Verbrennungsmotorsystem

Info

Publication number: DE202021102785U1
Application number: DE202021102785.1U
Authority: DE
Original assignee: Powerhouse Engine Solutions Switzerland IP Holding GmbH
Current assignee: POWERHOUSE ENGINE SOLUTIONS SWITZERLAND IP HOL, CH
Priority date: 2020-07-13
Filing date: 2021-05-21
Publication date: 2022-08-23
Anticipated expiration: 2031-05-22
Also published as: RU208566U1; DE202021102787U1; CN215170422U; AT17674U1; CN215109206U; AT17684U1; RU205168U1; AT17685U1; RU203302U1; CN214273823U; US20220010750A1; DE202021102783U1; RU209540U1; US11767803B2

Abstract

Verbrennungsmotorsystem, aufweisend:
eine Fluiddichtung, die zwischen einem Zylinderkopf und einem Kurbelgehäuse angeordnet ist, aufweisend zwei obere Wulste, die sich von einem Träger in Bezug auf eine Zylinderachse nach oben erstrecken, und zwei untere Wulste, die sich von dem Träger in Bezug auf die Zylinderachse nach unten erstrecken; und
eine Zylinderlaufbuchse, die in einer Öffnung des Kurbelgehäuses angeordnet ist und eine Zylinderöffnung aufweist;
wobei sich die Fluiddichtung um einen Abschnitt eines Kanals in einem Wassermantel erstreckt, der das Kurbelgehäuse axial durchquert.

Description

HINTERGRUND
PRIORITÄTSANSPRUCH
Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht die Priorität der indischen Patentanmeldung Nr. 202041029646 , eingereicht am 13. Juli 2020.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Beschreibung betrifft ein System und Verfahren zum Abdichten von Motorzylindern und Fluidkanälen.
STAND DER TECHNIK
Einige Motordichtungen bieten Verbrennungsgas- und Fluidabdichtungsfunktion, um das Migrieren von Kühlmittel in die Brennkammer und von Verbrennungsgasen in Wassermantelkühlmittel zu verringern oder zu verhindern. Motordichtungen sind jedoch aufgrund von Verbrennungskräften relativ hohen Temperaturen sowie mechanischer Belastung sowie thermischer Ausdehnung und Kontraktion des Motors ausgesetzt. Motorzylinderlaufbuchsen erfahren während des Motorbetriebs eine ähnliche thermische und mechanische Belastung. Durch die Belastung kann eine Verschlechterung der Dichtung entstehen, was in einigen Fällen zu unerwünschten Kühlmittel- und/oder Verbrennungsgaslecks führt. Zusätzlich kann aufgrund der thermischen und mechanischen Belastung eine Zylinderlaufbuchsenverschlechterung auftreten, die zu abrasivem Verschleiß des Kolbens und zu Brennkammerölleckagen führt.
Ein System und ein Verfahren, die sich von denen unterscheiden, die aktuell verfügbar sind, können wünschenswert sein.
KURZBESCHREIBUNG
In einem Beispiel wird ein Verbrennungsmotorsystem bereitgestellt. Das Verbrennungsmotorsystem weist eine Zylinderlaufbuchse auf. Die Zylinderlaufbuchse ist in einer Öffnung eines Kurbelgehäuses positioniert. Die Zylinderlaufbuchse weist eine Fläche, die eine Unterseite einer hinterschnittenen Hohlkehle des Kurbelgehäuses vorspannt, und eine Zylinderöffnung auf. Das Verbrennungsmotorsystem weist ferner eine Dichtung auf, die in einer Nut der Zylinderlaufbuchse angeordnet ist, die axial über der hinterschnittenen Hohlkehle positioniert ist. Die hinterschnittene Hohlkehle weist eine gekrümmte Wand auf, die sich von einer Mittelachse der Zylinderöffnung radial nach außen erstreckt. Das Verbrennungsmotorsystem weist ferner einen Wassermantel auf, der das Kurbelgehäuse durchquert. Der Wassermantel weist einen Kanal auf, der sich unter der hinterschnittenen Hohlkehle und von der hinterschnittenen Hohlkehle radial nach außen erstreckt.
In einem weiteren Beispiel wird ein Verbrennungsmotorsystem bereitgestellt. Das Verbrennungsmotorsystem weist eine Verbrennungsdichtung auf. Die Verbrennungsdichtung ist zwischen einem Zylinderkopf und einem Kurbelgehäuse angeordnet, weist einen polygonalen Querschnitt auf und umgibt einen Zylinder in Umfangsrichtung. Die Verbrennungsdichtung stellt einen Lastpfad bereit und dichtet Verbrennungsgase in dem Zylinder ab. In dem Verbrennungsmotorsystem ist eine Innenseite der Verbrennungsdichtung axial über einer Hinterschneidung positioniert, die sich in einer Abwärtsrichtung in Bezug auf eine Zylinderachse erstreckt. Die Hinterschneidung umfasst eine Unterseite, die von einer radialen Seite der Verbrennungsdichtung beabstandet ist, wenn die Verbrennungsdichtung nicht belastet ist.
In einem weiteren Beispiel wird ein Verbrennungsmotorsystem bereitgestellt. Das Verbrennungsmotorsystem umfasst eine Fluiddichtung, die zwischen einem Zylinderkopf und einem Kurbelgehäuse angeordnet ist. Die Fluiddichtung umfasst zwei obere Wulste, die sich von einem Träger in Bezug auf eine Zylinderachse nach oben erstrecken. Zudem umfasst die Fluiddichtung zwei untere Wulste, die sich von dem Träger in Bezug auf die Zylinderachse nach unten erstrecken. Das Verbrennungsmotorsystem umfasst ferner eine Zylinderlaufbuchse, die in einer Öffnung des Kurbelgehäuses angeordnet ist und eine Zylinderöffnung aufweist. Die Fluiddichtung erstreckt sich um einen Abschnitt eines Kanals in einem Wassermantel, der das Kurbelgehäuse axial durchquert.
Figurenliste

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Motorsystems mit einem Kurbelgehäuse und Zylinderstehbolzen.
2 zeigt das in 1 dargestellte Kurbelgehäuse ohne die Zylinderstehbolzen.
3A zeigt eine weitere perspektivische Ansicht des in 1 dargestellten Kurbelgehäuses.
3B zeigt eine Detailansicht einer Wassermantelöffnung in dem in 3A dargestellten Kurbelgehäuse.
4A zeigt eine weitere perspektivische Ansicht des in 1 dargestellten Kurbelgehäuses.
4B zeigt eine Detailansicht einer Wassermantelöffnung in dem in 4A dargestellten Kurbelgehäuse.
5 zeigt das Motorsystem mit einem Zylinderkopf, der mit dem in 1 dargestellten Kurbelgehäuse gekoppelt ist.
6A zeigt eine Querschnittsansicht des in 5 dargestellten Motorsystems.
6B zeigt eine Detailansicht einer Zylinderlaufbuchse, des Zylinderkopfs und des Kurbelgehäuses in dem in 6A dargestellten Motorsystem.
7 zeigt eine Detailansicht von Ausführungsformen einer hinterschnittenen Hohlkehle in dem in 6B dargestellten Kurbelgehäuse.
8 bis 11 zeigen Detailansichten der Zylinderlaufbuchse in dem in 6B dargestellten Motorsystem.
12 zeigt eine Detailansicht einer Verbrennungsdichtung in dem in 6B dargestellten Motorsystem.
13A und 13B zeigen Detailansichten des Zylinderkopfs in dem in 6B dargestellten Motorsystem.
14 zeigt eine detaillierte Querschnittsansicht eines Abstreifrings in dem in 6B dargestellten Motorsystem.
15 zeigt eine Detailansicht einer Fluiddichtung in dem in 6B dargestellten Motorsystem.
16 zeigt eine Querschnittsansicht der in 15 dargestellten Fluiddichtung.
17 zeigt eine perspektivische Ansicht der Zylinderlaufbuchse und des Zylinderkopfs in dem in 6B dargestellten Motorsystem.
18A, 18B und 18C zeigen detaillierte Querschnittsansichten der Verbrennungsdichtung zwischen dem Zylinderkopf und der Zylinderlaufbuchse, die in 17 dargestellt sind.
19 zeigt eine weitere detaillierte Querschnittsansicht der Verbrennungsdichtung zwischen dem Zylinderkopf und der Zylinderlaufbuchse, die in 17 dargestellt sind.
20 zeigt eine Ansicht der in 19 dargestellten Verbrennungsdichtung unter Biegung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung betrifft ein Verbrennungsmotorsystem, das mit erhöhter Verbrennungs- und Fluidabdichtungsfähigkeit und Haltbarkeit gestaltet ist. Um diese Fähigkeiten zu erreichen, können Fluid- und Verbrennungsdichtung entkoppelt sein, um die Dichtungen auf die spezifischen Abdichtungsanforderungen in der Nähe der Brennkammer und der Fluidkanäle wie beispielsweise Kühlmittel- und Ölkanäle abzustimmen. Das Motorsystem kann Abdichtungsfähigkeiten und Ermüdungsgrenzen in Komponenten wie einer Zylinderlaufbuchse und einem Kurbelgehäuse ausbalancieren und gegeneinander abwägen. Hierdurch kann die Wahrscheinlichkeit für eine Komponentenverschlechterung und Gas- oder Fluidlecks verringert werden.
Im Hinblick auf die Zeichnungsfiguren zeigen 1 und 2 perspektivische Ansichten eines Kurbelgehäuses mit einem Wassermantel, der gezielte Kühlung um Zylinderlaufbuchsen bereitstellt. Die 3A bis 4B zeigen weitere perspektivische Ansichten des Kurbelgehäuses mit Zylinderwassermantelöffnungen, die ein Zirkulieren des Kühlmittels um die Zylinderlaufbuchsen ermöglichen. 5 zeigt ein Motorsystem mit einem Zylinderkopf, der mittels Zylinderstehbolzen an dem Kurbelgehäuse befestigt ist, mit erhöhter Größe zum Ermöglichen stärkerer Dichtungskompression. 6A zeigt eine Querschnittsansicht des Motorsystems mit Wassermantelkanälen, die sich zum Erhöhen der Motorkühlkapazität durch das Kurbelgehäuse und den Zylinderkopf erstrecken. 6B zeigt eine Detailansicht einer Verbrennungsdichtung, einer Fluiddichtung und einer hinterschnittenen Hohlkehle, die mit erhöhter Haltbarkeit sowie Verbrennungs- und Fluidabdichtungsfähigkeit gestaltet sind. 7 zeigt eine Detailansicht von Ausführungsformen der hinterschnittenen Hohlkehle in dem Kurbelgehäuse benachbart zu einer Zylinderlaufbuchse mit einer Dichtung. 8 bis 11 zeigen Detailansichten der Zylinderlaufbuchse mit einer Dichtungsaussparung, die erhöhte Abdichtungsfähigkeit bereitstellt. 12 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer Verbrennungsdichtung, die derart gestaltet ist, dass sie sich elastisch verformt und die Wahrscheinlichkeit einer plastischen Verformung der Dichtung verringert. 13A und 13B zeigen Detailansichten des Zylinderkopfs mit einer gestuften Nahtstelle, die profiliert ist, um die Verbrennungsdichtung aufzunehmen und die Motormontage zu vereinfachen. 14 zeigt eine Detailansicht eines Abstreifrings, der derart gestaltet ist, dass er mit der Zylinderlaufbuchse zusammenpasst und derart geformt ist, dass er die Wahrscheinlichkeit eines unsachgemäßen Einbaus verringert. 15 und 16 stellen Ansichten einer Fluiddichtung dar, die von der Verbrennungsdichtung entkoppelt ist und eine robuste Dichtung für Kühlmittel- und Ölkanäle bereitstellt, die sich zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Zylinderkopf erstrecken. 17, 18A, 18B, und 18C zeigen Ansichten des Motorsystems mit der Verbrennungsdichtung und einer Hinterschneidung in dem Kurbelgehäuse, die eine elastische Verformung der Dichtung ermöglichen, um eine Reaktionskraft bereitzustellen, die radial nach außen gerichteten Kräften widersteht, was die Wahrscheinlichkeit für eine permanente Verformung der Dichtung und Dichtungsrissbildung verringert. 19 und 20 zeigen Detailansichten der Verbrennungsdichtung, die die elastische Biegung der Verbrennungsdichtung unter Last demonstrieren.
1 und 2 zeigen ein Beispiel eines Verbrennungsmotorsystems 100 mit einem Kurbelgehäuse 102. Das Motorsystem kann unterschiedlich ausgestaltet sein, um in verschiedenen Plattformen eingesetzt zu werden. Geeignete Plattformen können stationäre Plattformen und mobile Plattformen umfassen. Geeignete mobile Plattformen können ein Fahrzeug umfassen. Geeignete Fahrzeuge können ein Schienenfahrzeug, ein Wasserfahrzeug, ein Straßenfahrzeug, ein Geländefahrzeug, Bergbau- und Industriegeräte und Ähnliches umfassen. Geeignete stationäre Plattformen können einen stationären Stromgenerator und Ähnliches umfassen. Der Motor kann derart gestaltet sein, dass er Kompressionszündung implementiert und kann daher ein Kraftstoffzufuhrsystem, ein Ansaugsystem und ein Abgassystem umfassen. In einer Ausführungsform kann das Kraftstoffzufuhrsystem den Zylindern im Motorbetrieb unter Verwendung herkömmlicher Komponenten wie Kraftstoffbehältern, Pumpen, Ventilen und Ähnlichem Dieselkraftstoff zuführen. Die Verwendung von Kompressionszündung im Motor kann die Motorkraftstoffeffizienz im Vergleich zu Ottomotoren ähnlicher Größe verbessern. Die erfindungsgemäße Technik kann jedoch auch bei Ottomotoren eingesetzt werden. Andere geeignete Kraftstoffe können Biodiesel, Erdgas, Alkohol, Kerosin, Wasserstoff und Ähnliches sowie Kombinationen von zwei oder mehr der vorstehenden umfassen.
Das in 1 gezeigte Motorsystem 100 umfasst damit gekoppelte Zylinderstehbolzen 104, während in 2 die Stehbolzen weggelassen werden, um Merkmale zu offenbaren, die von den Stehbolzen verdeckt werden. Wenn der Motor montiert ist, können die Zylinderstehbolzen einen Zylinderkopf an dem Kurbelgehäuse befestigen und Dichtungen komprimieren, die zwischen einem Zylinderkopf und dem Kurbelgehäuse angeordnet sind.
Das Kurbelgehäuse kann eine Vielzahl von Zylindern 106 umfassen. In dem gezeigten Beispiel können die Zylinder in Bänken 108, 110 mit einer V-Anordnung angeordnet sein. Genauer kann ein erster Satz von Zylindern in einer ersten Bank 108 auf einer ersten lateralen Seite 112 des Kurbelgehäuses angeordnet sein und ein zweiter Satz von Zylindern kann in einer zweiten Bank 110 auf einer zweiten lateralen Seite 114 des Kurbelgehäuses angeordnet sein. In einem solchen Beispiel können die Zylinderbänke 108, 110 in einem Winkel unter 180 Grad angeordnet sein. Somit schneiden sich die Ebenen, die sich durch die Mittelachsen 111 jedes Zylinders erstrecken. Die Mittelachsen der Zylinder können auch als Zylinderachsen (z. B. Zylinderlängsachsen) bezeichnet werden. In jeder der Zylinderbänke können die Zylinder von einer ersten Längsseite 116 des Motors zu einer zweiten Längsseite 118 des Motors aufeinanderfolgend angeordnet sein. In anderen Beispielen kann eine alternative Zylinderanordnung in dem Motor verwendet werden, wie eine Reihenzylinderanordnung, eine horizontal gegenüberliegende Zylinderanordnung etc. Ein V-Motor kann jedoch eine größere Platzeffizienz aufweisen und weniger Vibrationen erzeugen als Motoren mit den vorgenannten Zylinderkonfigurationen.
Das Kurbelgehäuse kann einen Wassermantel 119 mit Kanälen 120 umfassen, die im Betrieb mit Kühlmittel gefüllt sind und fluidisch mit einem Kühlsystem gekoppelt sind. Daher kann Kühlmittel durch das Kurbelgehäuse sowie einen Zylinderkopf zirkulieren, während der Motor eine Verbrennung durchführt. Das Kühlsystem kann herkömmliche Komponenten wie Pumpen, Kühlkörper, Ventile etc. umfassen, um die Kühlmittelzirkulationsfunktion zu erreichen. In 1 bis 2 und 3A bis 20 kann als Referenz ein Achsensystem 150 mit einer Z-Achse, Y-Achse und X-Achse bereitgestellt sein. In einer Ausführungsform kann die Z-Achse parallel zu einer Gravitationsachse sein, die Y-Achse kann eine Längsachse sein und die X-Achse kann eine Querachse sein. In anderen Ausführungsformen können die Achsen jedoch andere Orientierungen aufweisen.
3A zeigt das Motorsystem mit dem Kurbelgehäuse, das Wassermantelöffnungen 300 aufweist. Jede der Wassermantelöffnungen kann auf einer ersten lateralen Seite 302 (z. B. Außenseite) des entsprechenden Zylinders 106 positioniert sein. Die Öffnungen können Einlässe sein und können Kühlmittel in Kanäle um eine Zylinderlaufbuchse führen.
Eine Detailansicht einer der Wassermantelöffnungen, die eine Abwandlung des Profils der Öffnung zeigt, kann in 3B gezeigt sein. Die Abwandlung des Profils der Öffnung ist mit 304 gekennzeichnet. Wie gezeigt, kann eine axiale Höhe 306 der Öffnung gemessen von einer in 3A gezeigten Mittelachse 350 des entsprechenden Zylinders im Vergleich zu vorigen Iterationen reduziert sein. Eine radiale Richtung kann eine beliebige Richtung senkrecht zu der Mittelachse 350 des Zylinders sein und axiale Höhen können entlang den Mittelachsen der Zylinder gemessen werden. Wie hierin beschrieben, kann eine axiale Aufwärtsrichtung eine Richtung entlang oder parallel zu einer Mittelachse eines Zylinders sein, die in Richtung einer Oberseite 352 des Motorsystems weist. Umgekehrt kann eine axiale Abwärtsrichtung eine Richtung entlang oder parallel zu einer Mittelachse eines Zylinders sein, die in Richtung einer Unterseite 354 des Motorsystems 100 weist.
Die in 3B gezeigte Öffnung kann in der Höhe reduziert sein, um zu ermöglichen, dass die Wanddicke des Kurbelgehäuses erhöht wird. Die strukturelle Integrität des Kurbelgehäuses kann somit erhöht werden. Das Erhöhen der Dicke des Kurbelgehäuses ermöglicht Profilabwandlungen einer hinterschnittenen Hohlkehle. Die Abwandlungen des Profils der Hohlkehle ermöglichen das Erhöhen der Festigkeit der Dichtung an der Nahtstelle zwischen der Zylinderlaufbuchse und dem Kurbelgehäuse. Genauer kann das Erhöhen der Kurbelgehäusewanddicke ermöglichen, dass in der Zylinderlaufbuchse, die in dem Kurbelgehäuse angeordnet ist, eine Nut für eine Dichtung (z. B. O-Ring) gebildet ist. Die Dichtung stärkt die Abdichtungsfähigkeit des Systems.
4A zeigt das Kurbelgehäuse mit Wassermantelöffnungen 400. Jede der Wassermantelöffnungen 400 kann auf einer zweiten lateralen Seite 402 (z. B. Außenseite) der Zylinder positioniert sein. Eine Detailansicht einer der Wassermantelöffnungen, die eine Abwandlung des Profils der Öffnung zeigt, kann in 4B gezeigt sein. Die Abwandlung des Profils der Öffnung ist mit 404 gekennzeichnet. Wie gezeigt, kann eine axiale Höhe 406 der Öffnung 400 gemessen von einer in 4A gezeigten Mittelachse 350 im Vergleich zu vorigen Iterationen reduziert sein. Wiederum kann die Reduzierung der Höhe der Wassermantelöffnung ermöglichen, dass die Wanddicke des Kurbelgehäuses verringert wird, um die strukturelle Integrität des Kurbelgehäuses zu erhöhen und zu ermöglichen, dass in einigen Ausführungsformen in der Zylinderlaufbuchse eine Nut für eine Dichtung (z. B. O-Ring) gebildet ist.
Zusätzlich kann die axiale Höhe 406 der in 4B gezeigten Öffnung 400 geringer als die Höhe 306 der in 3B gezeigten Öffnung 300 sein, um eine gezielte Kühlmittelströmungsmenge um die Zylinderlaufbuchse zu erreichen. Das Gestalten der Öffnungen mit dieser Anordnung stellt in einigen Implementierungen ein gewünschtes Zylinderkühlprofil bereit. Das Kühlmittelströmungsmuster kann beispielsweise derart ausgewählt werden, dass es die Wahrscheinlichkeit einer unerwünschten Kurbelgehäuseverformung aufgrund unausgeglichener thermischer Belastung verringert.
5 zeigt einen Zylinderkopf 500 in dem Motorsystem 100. Der Zylinderkopf 500 kann mittels der Stehbolzen 104 mit dem Kurbelgehäuse gekoppelt sein. In einem Beispiel können die Stehbolzen einen Durchmesser 502 in einem Bereich von mehr als etwa 25,0 Millimeter (mm) aufweisen. Beispielsweise kann der Stehbolzen einen Durchmesser von ungefähr 27,0 mm aufweisen. Der Durchmesser der Stehbolzen kann basierend auf Faktoren wie den Dichtungskompressionszielen, der Anzahl an Stehbolzen im Motor und der Anordnung der Stehbolzen ausgewählt werden. Genauer kann der Durchmesser der Stehbolzen derart ausgewählt werden, dass eine gewünschte Nutzlast und ein gewünschter Anpressdruck auf der Verbrennungs- und der Fluiddichtung erreicht wird.
Ein Abstand (z. B. ein Längs- oder ein Querabstand) 502 zwischen den Mitten von zwei der Stehbolzen ist in 5 gezeigt. Der Abstand 504 kann zwischen 195,0 mm und 205,0 mm betragen. Der Motor kann eine gewünschte Dichtungskompression erreichen, wenn die Stehbolzen auf diese Weise verteilt werden. Der Abstand 504 kann in einer Ausführungsform ungefähr 198,0 mm betragen. Für Motoren mit anderen erwarteten Zylinderdrücken können jedoch Stehbolzen mit alternativen Abständen verwendet werden. 5 zeigt eine Schnittebene (Linie 6-6), die die Querschnittsansicht anzeigt, die in 6A gezeigt ist.
6A zeigt einen Querschnitt des Motorsystems 100, in dem der Zylinderkopf 500 mit dem Kurbelgehäuse gekoppelt ist. Einer der Zylinder kann zusammen mit dem Wassermantel 119 und Kanälen 120 erneut gezeigt sein. Die Mittelachse 350 des Zylinders kann als Referenz gezeigt sein. Einer der Kanäle richtet Kühlmittel um eine Zylinderlaufbuchse 600, was das Abführen von mehr Wärme von dem Zylinder ermöglicht. Die Zylinderlaufbuchse kann in dem Kurbelgehäuse sitzen und stellt eine Dichtfläche für Ringe eines Kolbens bereit. Die Zylinderlaufbuchse kann eine Öffnung 601 umfassen, die einen Abschnitt der Grenze des Zylinders bildet. In 6A können Zylinderkopfventilöffnungen 602 und entsprechende Kanäle 604 gezeigt sein. Diese Öffnungen und Kanäle ermöglichen, dass im Verbrennungsbetrieb Ansaugluft in den Zylinder eingeleitet wird und Abgas aus dem Zylinder ausgestoßen wird. Die Öffnungen und Kanäle können daher in Motoransaug- und Abgassystemen umfasst sein.
In einer inneren Stufe 608 der Zylinderlaufbuchse kann ein Abstreifring 606 angeordnet sein. Der Abstreifring hat die Funktion, im Verbrennungsbetrieb Öl oder andere geeignete Schmiermittel aus dem Kolben zu entfernen. Der Abstreifring 606 kann auf gegenüberliegenden axialen Seiten des Rings abgeschrägte Flächen 607 umfassen. Die Wahrscheinlichkeit eines unsachgemäßen Einbaus des Abstreifrings kann verringert werden, wenn der Abstreifring anstatt einer abgeschrägten Fläche zwei abgeschrägte Flächen umfassen kann. Das Einbauverfahren des Abstreifrings kann daher vereinfacht werden, wenn der Ring die doppelt abgeschrägte Kontur aufweist.
In 6A ist eine Dichtung 610 (z. B. ein O-Ring) dargestellt, die sich in einer Nut 612 der Zylinderlaufbuchse befindet. Die Dichtung 610 ermöglicht die Bildung einer stärkeren Dichtung an einer Nahtstelle der Zylinderlaufbuchse 600 und des Kurbelgehäuses. Die Wahrscheinlichkeit für Fluidlecks aus dem Wassermantel 119 kann folglich verringert werden. In alternativen Ausführungsformen kann die Dichtung in dem System jedoch weggelassen werden.
6B zeigt eine Detailansicht des Motorsystems 100, das den Zylinderkopf 500, das Kurbelgehäuse, den Zylinder 106, die Zylinderlaufbuchse 600, den Abstreifring 606 und die Wassermantelkanäle 120 umfasst. Einer der Wassermantelkanäle 120 kann sich unter einer Unterseite 614 des Kurbelgehäuses und entlang einer Seitenfläche 616 des Kurbelgehäuses vertikal nach oben erstrecken. Der Kühlmittelkanal in dem Kurbelgehäuse, der sich nach oben erstreckt, tritt über zum Zylinderkopf 500. Eine Fluiddichtung 618, die zwischen dem Zylinderkopf 500 und dem Kurbelgehäuse angeordnet ist, dichtet die Kühlmittelüberquerungskanäle fluidisch ab.
In einer Ausführungsform kann das Motorsystem eine Verbrennungsdichtung 620 umfassen, die von dem Zylinderkopf 500 und dem Kurbelgehäuse komprimiert wird. In der gezeigten Ausführungsform kann die Verbrennungsdichtung 620 von der Fluiddichtung 618 beabstandet und entkoppelt sein. Genauer kann die Fluiddichtung 618 einen Träger (z. B. Metallträger) getrennt von der Verbrennungsdichtung 620 aufweisen. Das Entkoppeln der Verbrennungs- und der Fluiddichtung ermöglicht das genaue Abstimmen der Dichtungseigenschaften, um die Wahrscheinlichkeit einer Vermischung von Verbrennungsgas und Kühlmittel und einer Kontamination des Kühlmittels oder der Brennkammer zu verringern. Die Fluiddichtung 618 kann beispielsweise eine oder mehrere Elastomerwulste 621 umfassen. Diese können um die Wassermantelkanäle herum abdichten. Das Beabstanden der Fluiddichtungswulste von der Brennkammer kann die Wahrscheinlichkeit für eine Wulstrissbildung und andere permanente Verformungen der Dichtung verringern oder beseitigen. Die Verbrennungsdichtung kann aufgrund ihrer Nähe zur Brennkammer derart gestaltet sein, dass sie stärkerer thermischer Belastung standhält als die Fluiddichtung. Beispielsweise kann die Verbrennungsdichtung aus einem Metall konstruiert sein. Geeignete Metalle umfassen Stahl, Kupfer, Zinn, Nickel und Blei sowie Legierungen der vorstehenden. Das Metall kann mehrschichtig sein. Einige Metalldichtungen können eine stärkere Verbrennungsabdichtung bereitstellen, können aber vergleichsweise kostenintensiv sein.
In 6B ist die Dichtung 610 dargestellt, die sich in der Nut 612 der Zylinderlaufbuchse 600 befindet. Die Dichtung 610 bildet eine Dichtung an der Nahtstelle 623 zwischen der Zylinderlaufbuchse 600 und dem Kurbelgehäuse. Die Dichtung 610 kann daher derart gestaltet sein, dass sie komprimiert wird, wenn der Motor montiert ist, und kann aus einem Elastomermaterial konstruiert sein. Eine hinterschnittene Hohlkehle 622, die unter der Dichtung 610 positioniert ist, kann in 6B gezeigt sein. Die hinterschnittene Hohlkehle 622 kann eine gekrümmte Fläche 624 umfassen und kann profiliert sein, um das Integrieren der Dichtung in der Zylinderlaufbuchse 600 zu ermöglichen. Eine Kontaktfläche 626 für die Zylinderlaufbuchse 600 kann in 6B gezeigt sein. Die Kontaktfläche 626 kann eine gleichmäßigere Verteilung von Spannungen zwischen der Zylinderlaufbuchse 600 und dem Kurbelgehäuse ermöglichen.
7 zeigt eine Detailansicht von zwei Ausführungsformen der in 6B gezeigten hinterschnittenen Hohlkehle 622 in dem Kurbelgehäuse. Genauer ist eine erste Ausführungsform der hinterschnittenen Hohlkehle mit 700 gekennzeichnet und eine zweite Ausführungsform der hinterschnittenen Hohlkehle ist mit 702 gekennzeichnet. Die erste Hohlkehlenausführungsform 700 entspricht dem Profil der in 6B gezeigten Hohlkehle 622. In jeder der in 7 gezeigten Ausführungsformen können die Abmessungen der hinterschnittenen Hohlkehle derart ausgewählt werden, dass ein Gleichgewicht zwischen einer Abdichtungsfähigkeit der Dichtung und Ermüdungsgrenzen in der Laufbuchse und dem Kurbelgehäuse hergestellt werden kann. Daher können hinterschnittene Hohlkehlen, die eine oder mehrere dieser strukturellen Merkmale aufweisen, die nachstehend beschrieben werden, diese konkurrierenden Merkmale auf gewünschte Weise ausbalancieren.
Die erste Ausführungsform der hinterschnittenen Hohlkehle 700 kann eine gekrümmte Fläche 704 umfassen, die symmetrisch um eine horizontale Achse 706 sein kann. Dagegen weist die zweite Ausführungsform der hinterschnittenen Hohlkehle 702 eine gekrümmte Fläche 708 auf, die asymmetrisch um eine horizontale Achse 710 sein kann. Der Radius der Krümmung 712 der ersten Ausführungsform der hinterschnittenen Hohlkehle 700 kann ungefähr 2,5 mm betragen. In einem Anwendungsbeispiel kann der Radius der Krümmung 714 der zweiten Ausführungsform der hinterschnittenen Hohlkehle 702 kann ungefähr 7,0 mm betragen. In einem weiteren Anwendungsbeispiel kann die gekrümmte Fläche in der Hinterschneidung im Motorbetrieb in 6B gezeigte thermische Ausdehnung und Kontraktion der Zylinderlaufbuchse berücksichtigt.
Die zweite Ausführungsform der in 7 gezeigten hinterschnittenen Hohlkehle 702 kann eine axiale Höhe 716 aufweisen, die kleiner oder gleich 8,0 mm ist. Zudem kann die radiale Länge 718 der Kontaktfläche 626 im Bereich von 110,0 mm bis 120,0 mm liegen. Insbesondere kann in einem Beispiel die radiale Länge 718 ungefähr 116,0 mm betragen. Die zweite Ausführungsform der hinterschnittenen Hohlkehle 702 kann die tangentiale Fläche 720 aufweisen, die in einem Winkel 722 angeordnet ist. Der Winkel 722 kann in einem Beispiel ungefähr 163 Grad betragen. Zudem kann in 7 eine vertikale Fläche 724 des Kurbelgehäuses gezeigt sein, die von einem Krümmungsradius der Hinterschneidung versetzt sein kann. Eine Länge des Versatzes ist mit 726 gekennzeichnet. In einem speziellen Anwendungsbeispiel kann die Versatzlänge 726 ungefähr 0,5 mm betragen.
8 zeigt eine Detailansicht der Zylinderlaufbuchse 600 mit einem Abschnitt der Laufbuchse im Querschnitt. Die Nut 612 für die in 6B gezeigte Dichtung 610 ist in 8 dargestellt. Der Außendurchmesser 800 der Zylinderlaufbuchse 600 ist in 8 gezeigt. Der Außendurchmesser 800 kann in einem Anwendungsbeispiel ungefähr 233,0 mm betragen. Ein Innendurchmesser 802 der Nut 612 kann in 8 gezeigt sein. Der Innendurchmesser 802 kann in einer Ausführungsform ungefähr 224,0 mm betragen. Das Profilieren der Zylinderlaufbuchse auf diese Weise ermöglicht das Einpassen der Dichtung in der Laufbuchse und eine gleichmäßigere Verteilung des Anpressdrucks über die Laufbuchse. Laufbuchsenprofile, bei denen die Dichtungsnut weggelassen werden kann, sind jedoch vorstellbar.
9 stellt nochmals die Zylinderlaufbuchse 600 mit der Nut 612 dar. Eine Fläche 900 der Laufbuchse kann gemessen von einer horizontalen Achse 904 in einem Winkel 902 angeordnet sein. Der Winkel 902 kann übertrieben dargestellt sein, um den Winkel in der in 9 gezeigten Ansicht erkennbar werden zu lassen. Die Fläche 900 spannt daher die Kontaktfläche 626 des in 7 gezeigten Kurbelgehäuses vor. Der Winkel 902 kann zwischen 6 und 14 Minuten betragen. In einem speziellen Beispiel kann der Winkel ungefähr 10 Minuten betragen. Das Gestalten der Fläche 900 mit diesem Profil ermöglicht das Erreichen einer ausgeglicheneren Spannungsverteilung der Laufbuchse, um die Haltbarkeit und Langlebigkeit der Laufbuchse zu erhöhen. Eine axiale Höhe 906 des Flanschs 908 der Zylinderlaufbuchse 600 ist in 9 dargestellt. Die axiale Höhe 906 kann in einigen Beispielen mehr als 20,0 mm (z. B. ungefähr 22,0 mm) betragen. Das Gestalten des Laufbuchsenflanschs mit einer Höhe von mehr als 20,0 mm vereinfacht die Integration der Dichtungsnut 612 in die Laufbuchse.
10 zeigt noch eine weitere Ansicht der Zylinderlaufbuchse 600. Die Zylinderlaufbuchse 600 kann eine Hinterschneidung 1000 umfassen, deren Fläche kugelgestrahlt sein kann, um die Ermüdungsfestigkeit der Laufbuchse zu erhöhen, wodurch die Haltbarkeit und Lebensdauer der Laufbuchse erhöht werden. Kugelstrahlen ist ein möglicher Prozess zur Behandlung eines Materials, um eine Restspannungsschicht zu erzeugen, wodurch die mechanischen Eigenschaften des Materials verändert werden. Beispielsweise können während des Kugelstrahlprozesses Schrot (Shot) die Fläche treffen und Dellen an der Fläche erzeugen.
Die Hinterschneidung 1000 kann eine untere Fläche 1002 umfassen, die in der gezeigten Ausführungsform gekrümmt sein kann. In anderen Ausführungsformen kann die Fläche jedoch ein ebenes Profil aufweisen. Der Radius der Krümmung 1004 der Fläche 1002 kann in einigen Fällen ungefähr 5,5 mm betragen, was ein gewünschtes Gleichgewicht zwischen der strukturellen Integrität der Laufbuchse und der Berücksichtigung von Wassermantelkanälen herstellen kann. Es können jedoch in alternativen Implementierungen, die eine andere strukturelle Integrität der Laufbuchse und andere Wassermantelkanalkühlziele aufweisen können, andere Abmessungen der Hinterschneidung der Laufbuchse verwendet werden.
Zudem zeigt 10 eine innere Stufe 608 der Zylinderlaufbuchse 600, die zur Aufnahme des in 6B gezeigten Abstreifrings 606 profiliert ist. Die Höhe der inneren Stufe 608 kann daher größer oder gleich der Höhe des Abstreifrings sein. Hierdurch kann der Abstreifring 606 in die innere Stufe 608 der Zylinderlaufbuchse 600 eingepasst werden.
10 stellt eine obere Stufe 1008 in der Laufbuchse 600 mit einer Hinterschneidung 1010 benachbart zu der oberen Stufe dar. Die in 6B gezeigte Dichtung 620 kann in der oberen Stufe 1008 angeordnet werden, wenn der Motor montiert werden kann. Die obere Stufe 1008 hat daher die Funktion, die Dichtung radial zu halten und kann den Dichtungseinbau vereinfachen, indem eine visuelle Markierung für die Einbaustelle der Dichtung bereitgestellt wird. Die Hinterschneidung 1010 in der Laufbuchse ermöglicht eine vorübergehende Biegung der Dichtung unter Last. Folglich kann die Wahrscheinlichkeit einer plastischen Verformung der Dichtung verringert werden. Die Interaktion zwischen der Dichtung, der oberen Stufe und der Hinterschneidung kann unter Bezugnahme auf 18A bis 20 hierin genauer beschrieben werden.
11 stellt die Zylinderlaufbuchse 600 mit einer abgeschrägten Fläche 1100 dar. Ein Winkel 1102 der abgeschrägten Fläche kann in einem Anwendungsbeispiel zwischen 35 und 36 Grad betragen. Alternative abgeschrägte Flächenwinkel sowie Implementierungen, die die abgeschrägte Fläche 1100 in der Zylinderlaufbuchse 600 weglassen, wurden in Betracht gezogen. Die abgeschrägte Fläche 1100 kann im Motorbetrieb thermische Ausdehnung und Kontraktion der Laufbuchse berücksichtigen und ermöglichen, dass die Laufbuchse beim Einbau leichtgängig mit dem Kurbelgehäuse zusammenpasst.
Eine axiale Breite 1104 der Nut 612 kann in 11 gezeigt sein. Die axiale Breite 1104 kann in einem Beispiel zwischen 6,0 mm und 7,0 mm betragen. Die axiale Breite 1104 kann in einem Anwendungsbeispiel beispielsweise ungefähr 6,5 mm betragen. Die in 6B gezeigte Dichtung (z. B. O-Ring) 610 kann einen Durchmesser ähnlicher Größe aufweisen, der eine Dichtungskompression berücksichtigt, wenn die Laufbuchse möglicherweise in dem Kurbelgehäuse eingebaut ist. Die Bemessung der Nut und Dichtung im vorgenannten Bereich ermöglicht der Dichtung, eine gewünschte Abdichtung bereitzustellen, ohne die strukturelle Integrität des Flanschs der Laufbuchse übermäßig zu verringern.
12 zeigt die Verbrennungsdichtung 620. Insbesondere können ein Innendurchmesser 1200 und Außendurchmesser 1202 der Verbrennungsdichtung 620 gezeigt sein. In einem Beispiel kann der Innendurchmesser 1200 zwischen 194,0 mm und 198,0 mm betragen und der Außendurchmesser kann zwischen 208,0 mm und 212,0 mm betragen. In einem speziellen Anwendungsbeispiel kann der Innendurchmesser 1200 ungefähr 196,1 mm betragen und der Außendurchmesser kann ungefähr 210,0 mm betragen. Zudem kann in 12 eine axiale Dicke 1204 der Verbrennungsdichtung 620 gezeigt sein. Die vertikale Dicke kann in einem Beispiel ungefähr 1,9 mm betragen. Die Verbrennungsdichtung kann einen gewünschten Lastpfad und Verbrennungsabdichtungsfunktion erreichen, wenn sie auf diese Weise profiliert ist. Die Verbrennungsdichtung kann jedoch in Motoren mit alternativem Lastpfad und Abdichtungszielen, die basierend auf erwartetem Zylinderdruck, erwartetem Zylinderkopf- und Kurbelgehäusebetriebstemperaturbereichen, Zylinderkopf- und Kurbelgehäuseprofil etc. ausgewählt sein können, ein alternatives Profil aufweisen.
13 A zeigt den Zylinderkopf 500 mit einer Lippe 1300. Die Lippe 1300 kann eine gestufte Fläche mit einer in 13B gezeigten Außenwand 1302 sein, die sich zwischen zwei in 13B gezeigten Flächen (z. B. radial ausgerichtete Flächen) 1305 erstreckt. Die Lippe unterstützt das Halten der in 6B gezeigten Verbrennungsdichtung 620, und wenn die Dichtung sich ausdehnt, kann die Lippe die Dichtung an ihrem Außendurchmesser stützen. Eine in 13B gezeigte axiale Höhe 1314 der Lippe kann daher in einem Beispiel gleich oder geringfügig kleiner als die axiale Höhe der in 6B gezeigten Verbrennungsdichtung 620 sein, um eine Dichtungskompression zu ermöglichen. Die Lippe verringert die Wahrscheinlichkeit einer Verschlechterung (z. B. abrasiver Verschleiß) an dem Feuerdeck 1303 während Herstellung und Transports des Zylinderkopfs. Die Lippe des Zylinderkopfs 500 ermöglicht beispielsweise eine einfachere Handhabung des Kopfs und senkt die Wahrscheinlichkeit unerwünschter Kontakte zwischen dem Feuerdeck 1303 und anderen Komponenten während Transport und Motormontage.
Fortfahrend mit 13A, kann in 13A ein Durchmesser 1304 der Außenwand 1302 gezeigt sein. Ein Durchmesser 1306 einer Fläche 1308, die eine Innenseite der in 6B gezeigten Fluiddichtung 618 begrenzt, kann in 13A gezeigt sein. Der Durchmesser 1304 kann ungefähr 212,5 mm betragen, was der Verbrennungsdichtung ermöglicht, an einer Stelle in der Lippe angeordnet zu werden, die eine Dichtungsausdehnung berücksichtigt. Die Lippe kann jedoch in Alternativbeispielen einen anderen Durchmesser aufweisen, der basierend auf Faktoren wie Zylinderdurchmesser, Dichtungsgröße, erwartetem Zylinderdruck etc. ausgewählt sein kann. Der Durchmesser 1306 kann ungefähr 233,0 mm betragen, was eine gewünschte Beabstandung zwischen der Verbrennungs- und der Fluiddichtung bereitstellen kann. Der Durchmesser kann in Alternativbeispielen einen anderen Wert aufweisen, der basierend auf den vorgenannten Faktoren ausgewählt sein kann.
13B zeigt eine Detailansicht der Lippe in dem Zylinderkopf 500. Zudem kann in dem Zylinderkopf 500 eine Stufe 1310 umfasst sein. Die Stufe 1310 verringert das Totvolumen in dem Zylinder. Aus der Verringerung des Totvolumens können sich Motoreffizienzsteigerungen und Emissionsreduktionen ergeben. Zudem kann eine axiale Höhe 1312 der Stufe 1310 ungefähr 0,1 mm betragen, um eine gewünschte Totvolumenverringerung in dem Zylinder zu erreichen, auch wenn andere Höhen vorstellbar sind. Die axiale Höhe 1314 der Lippe 1300 kann in 13B gezeigt sein. In einem Beispiel kann die Höhe 1314 ungefähr 1,4 mm betragen, um die vorgenannten Handhabungseigenschaften des Zylinderkopfs zu erreichen. Die Höhe kann jedoch basierend auf Verbrennungsdichtungsdicke, Kurbelgehäuseprofil, erwarteten Verbrennungsdrücken etc. variieren.
14 zeigt den Abstreifring 606 mit den abgeschrägten Flächen 607 auf gegenüberliegenden Seiten des Rings. Das Gestalten des Abstreifrings mit dem doppelt abgeschrägten Profil verringert die Wahrscheinlichkeit eines unsachgemäßen Dichtungseinbaus. Beispielsweise kann ein Einbau des Rings in einer „umgedrehten“ Anordnung aufgrund der Symmetrie der Dichtung in Bezug auf die Abschrägungen vermieden werden. Die axiale Höhe 1400 der abgeschrägten Flächen 607 ist in 14 gezeigt. Die axiale Höhe kann ungefähr 1,6 mm betragen und ein Winkel 1401 der abgeschrägten Flächen kann ungefähr 45 Grad betragen, um das Einpassen des Rings in die Zylinderlaufbuchse und die Nahtstellenbildung des Rings mit dem Zylinderkopf zu ermöglichen. Die Höhe und der Winkel der abgeschrägten Fläche kann jedoch basierend auf der Geometrie der Zylinderlaufbuchse, der Geometrie des Zylinderkopfs, erwarteter Abstreifringbelastung etc. angepasst werden. Die axiale Höhe 1402 des Abstreifrings 606 ist in 14 dargestellt. Die axiale Höhe 1402 kann ungefähr 24,3 mm betragen, um die gewünschten Ölentfernungsfähigkeiten zu erreichen. Die Höhe des Abstreifrings kann jedoch basierend auf Faktoren wie Zylinderlaufbuchsenprofil, erwartetem Zylinderdruck, Zylinderkopfprofil etc. angepasst werden.
15 zeigt die Fluiddichtung 618. Die Fluiddichtung 618 kann Kühlmittelöffnungen 1500 und Schmiermittelöffnungen 1502 umfassen. Die Fluiddichtung 618 kann in einem Beispiel ferner eine Luft- und belüftete Schmiermittelöffnung 1503 umfassen. Eine oder mehrere Elastomerwulste 621, die mit einem Träger 1504 gekoppelt sind, können sich um den Umfang der Kühlmittel-, Schmiermittel- und/oder Luft- und belüfteten Schmiermittelöffnungen 1500, 1502, 1503 erstrecken. Der Träger 1504 kann sich in Umfangsrichtung um eine Zylinderöffnung 1505 erstrecken. Die Elastomerwulste können aus einem geeigneten Material konstruiert sein und basierend auf anwendungsspezifischen Parametern ausgewählt werden. Geeignete Materialien können duroplastische oder thermoplastische Polymere umfassen. Geeignete thermoplastische Materialien können ein Fluorkohlenstoffpolymer (FKM) umfassen. Geeignete duroplastische Materialien können vulkanisierte Materialien umfassen. Die Elastomerwulst kann ungefüllt oder gefüllt sein. Wenn sie gefüllt ist, können geeignete Füllstoffe Glasperlen oder -körner, Metallpartikel oder Keramikpartikel umfassen. Geeignete Metalle können jene umfassen, die relativ weich sind, und können eine Bemessung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten (coefficient of thermal expansion - CTE) aufweisen, die dem CTE der Motorkomponenten, die abgedichtet werden, entspricht oder ihn ergänzt.
16 zeigt eine Querschnittsansicht der Fluiddichtung 618. Die Elastomerwulste, die sich von dem Träger 1504 erstrecken, können nochmals gezeigt sein. Genauer umfassen die Elastomerwulste zwei obere Wulste 1600, die sich von dem Träger 1504 vertikal nach oben erstrecken, und zwei untere Wulste 1602, die sich von dem Träger vertikal nach unten erstrecken. Im gezeigten Beispiel können die oberen Wulste asymmetrisch um Achsen 1604 parallel zu der Mittelachse des Zylinders sein. In montiertem Zustand und wenn sie dieses Profil aufweisen, werden die oberen und unteren Wulste derart komprimiert und verformt, dass sie eine starke Fluiddichtung für Kühlmittel und das Schmiermittel herstellen. Mindestens ein Abschnitt der Wulste kann in anderen Beispielen jedoch symmetrische Profile aufweisen. Die oberen und unteren Wulste können sich in einigen Beispielen um eine Innenkante 1606 des Trägers 1504 erstrecken, um eine stärkere Abdichtung bereitzustellen.
17 zeigt eine perspektivische Ansicht des Zylinderkopfs 500 und der Zylinderlaufbuchse 600. Es können Ventile 1700 gezeigt sein, die sich durch den Zylinderkopf 500 erstrecken. Eine Aussparung 1702, die die Zylinderlaufbuchse 600 in Umfangsrichtung umgibt, ist in 17 dargestellt. In montiertem Zustand und im Betrieb des Motors dient die Aussparung 1702 als eine Grenze eines Kühlmittelkanals, der Kühlmittel um den Zylinder leitet. 17 zeigt eine Schnittebene (Linie 18-18), die die Querschnittsansichten anzeigt, die in 18A bis 20 gezeigt sind.
18A zeigt eine Querschnittsansicht der Verbrennungsdichtung zwischen dem Zylinderkopf und der Zylinderlaufbuchse mit der Zylinderöffnung. 18B zeigt eine detailliertere Ansicht der Verbrennungsdichtung. Die Verbrennungsdichtung weist einen polygonalen Querschnitt auf. In einer Ausführungsform kann die Dichtung einen rechteckigen Querschnittsprofil aufweisen, um bei Belastung eine vorübergehende Biegung der Dichtung in die Hinterschneidung zu ermöglichen.
18C zeigt eine weitere Detailansicht der Verbrennungsdichtung. In dem Motorsystem kann zwischen einer äußeren radialen Seite 1802 der Verbrennungsdichtung 620 und der Außenwand der Lippe ein Spalt 1800 gebildet sein. Der Spalt kann die Ausdehnung der Verbrennungsdichtung im Motorbetrieb ermöglichen. Eine Ausdehnung kann, zumindest teilweise, durch Erwärmung verursacht werden, und kann von dem CTE des Dichtungsmaterials abhängen. Der CTE kann durch Auswählen des Dichtungsmaterials, des Füllstoffmaterials (wenn vorhanden) und der Konzentration des Füllstoffs (wenn vorhanden) angepasst werden.
19 stellt die Verbrennungsdichtung 620 in unbelastetem Zustand dar, während 20 die Dichtung in vorübergehender Biegung unter Belastung darstellt. In Biegung bewegt sich eine innere radiale Seite 2000 der Verbrennungsdichtung axial nach unten in die Hinterschneidung 1010. Diese Biegung der Dichtung ermöglicht das Verringern des örtlichen Anpressdrucks an dem Zylinderkopf in der Nähe des gebogenen Abschnitts, während über die radiale Breite 2001 der Dichtung ein gewünschter Druck aufrechterhalten wird. Während der Biegung der Dichtung bleiben Abschnitte der oberen und unteren Flächen 2004, 2006 daher jeweils mit dem Zylinderkopf und dem Kurbelgehäuse in Flächenkontakt. Die Pfeile 2002 zeigen diese Kraftverteilung. Die Biegung der Verbrennungsdichtung nach unten mildert daher den Kanteneffekt des Anpressdrucks. Die Biegung der Dichtung während thermischer und mechanischer Belastung der Dichtung kann die Wahrscheinlichkeit für eine plastische Verformung der Verbrennungsdichtung und Dichtungsrissbildung aufgrund der plastischen Verformung verringern oder beseitigen. Eine oder mehrere dieser Wirkungen können durch die Auswahl des Dichtungsmaterials beeinflusst werden. Die in 20 gezeigte Verformung der Verbrennungsdichtung kann einen Reaktionspunkt bereitstellen, der radial nach außen gerichteter Kraft widersteht, und verringert daher Dichtungswanderungen in einer radial nach außen gerichteten Richtung. Auf diese Weise kann die Bewegung der äußeren radialen Seite 1802 in Richtung der Lippe eingeschränkt werden. Folglich können die Haltbarkeit und Langlebigkeit der Verbrennungsdichtung erhöht werden.
1 bis 20 zeigen Beispielausgestaltungen mit relativer Positionierung der verschiedenen Komponenten. Wenn sie direkt miteinander in Kontakt stehend oder direkt gekoppelt gezeigt sind, können solche Elemente zumindest in einem Beispiel jeweils als direkt in Kontakt stehend oder direkt gekoppelt bezeichnet werden. Ähnlich können Elemente, die zusammenhängend oder benachbart zueinander gezeigt sind, zumindest in einem Beispiel jeweils zusammenhängend oder benachbart zueinander sein. Beispielsweise können Komponenten, die in Flächenkontakt aneinander anliegen, als in Flächenkontakt bezeichnet werden. Als ein anderes Beispiel können Elemente, die voneinander entfernt, nur mit einem Raum und keinen anderen Komponenten zwischen ihnen positioniert sind, zumindest in einem Beispiel so bezeichnet werden. Als noch ein anderes Beispiel können Elemente, die über-/untereinander, an gegenüberliegenden Seiten voneinander oder links/rechts voneinander gezeigt sind, in Bezug zueinander so bezeichnet werden. Ferner können, wie in den Figuren gezeigt, in mindestens einem Beispiel ein oberstes Element oder oberster Elementpunkt als „Oberseite“ der Komponente und ein unterstes Element oder unterster Punkt des Elements als „Unterseite“ der Komponente bezeichnet werden. Wie hierin verwendet, können Oberseite/Unterseite, obere(r/s)/untere(r/s), über/unter relativ zu einer vertikalen Achse der Figuren sein und zur Beschreibung der Positionierung von Elementen der Figuren relativ zueinander verwendet werden. Als solche sind in einem Beispiel Elemente, die über anderen Elementen gezeigt sind, vertikal über den anderen Elementen positioniert. Als noch ein weiteres Beispiel können Formen der Elemente, die in den Figuren dargestellt werden, als diese Formen aufweisend (z. B. als kreisförmig, gerade, eben, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, gewinkelt oder Ähnliches) bezeichnet werden. Ferner können Elemente, die als einander schneidend gezeigt werden, in mindestens einem Beispiel als sich schneidende Elemente oder einander schneidend bezeichnet werden. Noch ferner kann ein Element, das in einem anderen Element gezeigt ist oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel so bezeichnet werden. 1 bis 20 sind ungefähr maßstabsgetreu gezeichnet, auch wenn andere Abmessungen oder relative Abmessungen verwendet werden können. Wie vorstehend erwähnt, ist jedoch der in 9 gezeigte Winkel 902 nicht maßstabsgetreu gezeichnet. Wie hierin verwendet, ist die Bezeichnung „ungefähr“ als plus oder minus zwei Prozent auszulegen, wenn nichts anderes angegeben ist.
Wie hierin verwendet, ist ein Element oder ein Schritt, das bzw. der in der Einzahl genannt ist und mit dem Wort „ein“ bezeichnet wird, nicht derart verstanden werden soll, dass der Plural der Elemente oder Schritte ausgeschlossen ist, sofern dieser Ausschluss nicht ausdrücklich angegeben ist. Darüber hinaus sollen Bezugnahmen auf „eine Ausführungsform“ der vorliegenden Erfindung nicht als Ausschluss des Vorhandenseins von zusätzlichen Ausführungsformen interpretiert werden, die die genannten Merkmale ebenfalls aufweisen. Wenn nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist, können darüber hinaus Ausführungsformen, die ein Element oder eine Vielzahl von Elementen „umfassen“ oder „aufweisen“, die eine bestimmte Eigenschaft aufweisen, zusätzliche solcher Elemente umfassen, die diese Eigenschaft nicht aufweisen. Die Begriffe „umfassend“ und „in dem“ werden als die allgemeinsprachlichen Entsprechungen der Begriffe „umfassend“ bzw. „wobei“ verwendet. Darüber hinaus werden die Begriffe „erste(r/s)“, „zweite(r/s)“ und „dritte(r/s)“ lediglich als Kennzeichnungen verwendet und sollen ihren Objekten keine Anzahlanforderungen oder eine bestimmte Positionsreihenfolge auferlegen.
Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, umfassend die beste Art der Ausführung, zur Offenbarung der Erfindung und um einen Fachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung einschließlich der Herstellung und Verwendung jeglicher Vorrichtungen oder Systeme auszuführen. Der patentierbare Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann andere Beispiele umfassen, die für einen Fachmann naheliegend sind. Solche anderen Beispiele fallen unter den Schutzumfang der Patentansprüche, wenn sie Strukturelemente aufweisen, die nicht von der wörtlichen Ausdrucksweise der Ansprüche abweichen, oder wenn sie äquivalente Strukturelemente mit unwesentlichen Abweichungen von der wörtlichen Ausdrucksweise der Ansprüche umfassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

IN 202041029646 [0001]

Claims

Verbrennungsmotorsystem, aufweisend: eine Fluiddichtung, die zwischen einem Zylinderkopf und einem Kurbelgehäuse angeordnet ist, aufweisend zwei obere Wulste, die sich von einem Träger in Bezug auf eine Zylinderachse nach oben erstrecken, und zwei untere Wulste, die sich von dem Träger in Bezug auf die Zylinderachse nach unten erstrecken; und eine Zylinderlaufbuchse, die in einer Öffnung des Kurbelgehäuses angeordnet ist und eine Zylinderöffnung aufweist; wobei sich die Fluiddichtung um einen Abschnitt eines Kanals in einem Wassermantel erstreckt, der das Kurbelgehäuse axial durchquert.
Verbrennungsmotorsystem nach Anspruch 1, wobei die Fluiddichtung von einer Verbrennungsdichtung beabstandet ist.
Verbrennungsmotorsystem nach Anspruch 2, wobei die Verbrennungsdichtung einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
Verbrennungsmotorsystem nach Anspruch 3, wobei das Kurbelgehäuse eine Hohlkehle axial unterhalb eines Abschnitts der Verbrennungsdichtung aufweist.
Verbrennungsmotorsystem nach Anspruch 1, wobei sich der Träger umlaufend um die Zylinderöffnung erstreckt.
Verbrennungsmotorsystem nach Anspruch 1, wobei die zwei oberen Wulste und die zwei unteren Wulste symmetrisch um Achsen parallel zu der Zylinderachse sind.
Verbrennungsmotorsystem nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen Abstreifring, der an die Zylinderlaufbuchse gekoppelt ist.
Verbrennungsmotorsystem nach Anspruch 7, wobei der Abstreifring abgeschrägte Flächen an gegenüberliegenden axialen Seiten aufweist.
Verbrennungsmotorsystem nach Anspruch 1, wobei das Verbrennungsmotorsystem in einem Motor angeordnet ist, der eingerichtet ist, Dieselkraftstoff zu verbrennen.
Verbrennungsmotorsystem nach Anspruch 1, wobei das Verbrennungsmotorsystem in einem V-Motor angeordnet ist.