DK174243B1

DK174243B1 - Cylinder sleeve for combustion engine of the diesel type and procedure for production

Info

Publication number: DK174243B1
Application number: DK52797A
Authority: DK
Inventors: Peter Allan Brandt; Thomas Synnestvedt Knudsen; Allan Oestergaard; Henrik Rolsted Jensen
Original assignee: Man B & W Diesel As
Priority date: 1997-05-07
Filing date: 1997-05-07
Publication date: 2002-10-14
Also published as: DK52797A

Abstract

A cylinder sleeve (1) for a combustion engine of the diesel type has an essentially cylindrical interior, which constitutes a bearing surface (15) for piston rings on a piston, and an upper attachment section (3) which has an essentially greater wall thickness than a lower section (4). The attachment section (3) has an underside (7) with a circular downwards-facing contact face (8) and an upper side (5) with a circular upwards-facing contact face (6), as well as interior cooling ducts. The newly produced cylinder sleeve's interior bearing surface (15) has, in an area (19, 22) that extends over at least 4 percent of the cylinder sleeve's length and is situated on the attachment section (3), a greater diameter than an underlaying section (20) of the bearing surface (15). The bearing surface (15) in the area (19, 22) with greater diameter is essentially bearing surface for the piston rings. The interior cooling ducts can be formed in an upper part of the attachment section (3) and can open into a collection chamber (12) in the attachment section (3), and the bearing surface's (15) area (19, 22) with greater diameter can be situated opposite the collection chamber (12).<IMAGE>

Description

i DK 174243 B1in DK 174243 B1

Opfindelsen angår en cylinderforing til en forbrændingsmotor af dieseltypen, med en i det væsentlige cylindrisk inderside, som udgør en løbeflade for stempelringene på et stempel, og med et øvre fast-5 spændingsafsnit, som har væsentlig større vægtykkelse end et nedre afsnit, hvilket fastspændingsafsnit har en underside med en rundtgående nedadvendende anlægsflade og en overside med en rundtgående opadvendende anlægs-flade, samt indre kølekanaler.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to a cylinder liner for a diesel-type internal combustion engine, having a substantially cylindrical interior, which forms a running surface for the piston rings of a piston, and having an upper fixed tension section having a substantially greater wall thickness than a lower section, which has a clamping section. an underside having a circumferential downwardly facing surface and an upper side with an upwardly facing abutment surface, as well as inner cooling ducts.

10 Det er i forbindelse med cylinderforinger et kendt problem, at der en gang imellem på løbefladen af cylinderforingen under uheldige omstændigheder kan konstateres rivninger, som kan føre til ødelæggelse af foringen og stempelringene, og eventuelt også stemplet, 15 således at disse dele må repareres eller udskiftes. En sådan beskadigelse er stærkt uønsket, idet en reparation er dyr og tidskrævende.It is a known problem in connection with cylinder liners that once in the running surface of the cylinder lining, under unfortunate circumstances, tear can be found which can lead to destruction of the lining and piston rings, and possibly also the piston, so that these parts must be repaired or replaced. Such damage is highly undesirable as a repair is expensive and time-consuming.

Der ser ud til at være en vis tilfældighed i, hvornår de nævnte rivninger opstår, idet det både kan 20 ske under indkøring af en ny foring og ved almindelig drift. Det må dog forventes, at udviklingen i retning af motorer med større ydelse og deraf følgende større belastning af motorens elementer også medfører en større risiko for rivningsskader på cylinderforingerne.There seems to be some coincidence in when the said demolitions occur, as this can occur both during the running of a new liner and in normal operation. However, it is to be expected that the development towards engines with greater performance and consequent greater load on the engine elements also carries a greater risk of tearing damage to the cylinder liners.

25 Der er i tidens løb blevet anvist forskellige løsninger til afhjælpning af problemer ved indkøring af nye cylinderforinger. Tysk patent nr. 683 262 beskriver således en cylinderforing, hvor løbefladen for stempelringene på foringens inderside er udformet med en 30 skruelinieformet rille, der tjener til optagelse af smøreolie med henblik på opretholdelse af en oliefilm på løbefladen.25 Various solutions have been devised over the course of time to solve problems when running in new cylinder liners. German Patent No. 683,262 thus discloses a cylinder liner in which the running surface of the piston rings on the inside of the liner is formed with a helical groove which serves to receive lubricating oil in order to maintain an oil film on the running surface.

Svejtsisk patent nr. 342409 beskriver en cylinderforing, hvor løbefladen er udformet med et bølgeformet 35 og sædvanligvis skruelinieformet mønster. Patentet DK 174243 B1 2 nævner ligesom ovenfor nævnte tyske patent den fordel, at rillerne opsamler smøreolie, så der fremkommer olielommer, der fremmer smøringen mellem stempelringene og foringens inderside.Swiss Patent No. 342409 discloses a cylinder liner in which the running surface is formed with a corrugated 35 and usually helical pattern. The patent DK 174243 B1 2, like the above-mentioned German patent, mentions the advantage that the grooves collect lubricating oil so that oil pockets appear which promote the lubrication between the piston rings and the inside of the casing.

5 Disse kendte løsninger har været almindeligt anvendt i mange år, uden at de lejlighedsvis opståede rivningsskader er undgået. Rivninger er et fænomen, som fra tid til anden kan opstå, uden at en egentlig årsag har kunnet påvises, og dette både ved nye og indkørte 10 cylinderforinger.5 These known solutions have been widely used for many years, without the occasional tearing damage being avoided. Demolitions are a phenomenon that can occur from time to time, without any real cause, and this is the case for both new and commissioned 10 cylinder liners.

Opfindelsen har til formål at tilvejebringe en cylinderforing, der giver mindre risiko for fremkomst af rivningsskader end de ovennævnte kendte foringer.The invention has for its object to provide a cylinder liner that presents less risk of tearing damage than the above-mentioned known liner.

Med henblik herpå er cylinderforingen ifølge 15 opfindelsen ejendommelig ved, at den nyfremstillede cylinderforings indre løbeflade i et område, der strækker sig over i det mindste 4% af cylinder for ingens længde og er beliggende ved fastspændingsafsnittet, har større diameter end et underliggende afsnit af løbe-20 fladen, og at løbefladen i området med større diameter er egentlig løbeflade for stempelringene.To this end, the cylinder liner according to the invention is characterized in that the inner running surface of the newly-made cylinder liner in an area extending at least 4% of the cylinder length and located at the clamping section has a larger diameter than an underlying section of the run. -20 surface, and that the running surface in the larger diameter area is actually the running surface of the piston rings.

Selv en ganske lille diameterøgning i løbefladens område med større diameter i forhold til det underliggende afsnit af løbefladen giver en væsentlig 25 nedsættelse af risikoen for rivning på løbefladen.Even a very small diameter increase in the area of the running surface with a larger diameter compared to the underlying section of the running surface significantly reduces the risk of tearing on the running surface.

Forklaringen formodes at være, at der ved fremstillingen af cylinderforinger hidtil har været tilstræbt at lave foringen med en cylindrisk inderside, men at indersiden ved indspænding af foringen ved 30 montering af denne i motoren blev deformeret, således at den i sin monterede tilstand kun tilnærmelsesvis udgjorde en cylindrisk løbeflade for stempelringene, idet løbefladen lokalt udviste en lille indsnævring, hvor diameteren var mindre end i et underliggende 35 afsnit af løbefladen.The explanation is presumed that, so far, in the manufacture of cylinder liners, the aim has been to make the casing with a cylindrical inside, but that the interior, when clamped by the casing upon mounting it in the engine, was deformed so that in its mounted state it was only approximately a cylindrical tread surface for the piston rings, the tread surface locally exhibiting a small constriction, the diameter being smaller than in an underlying 35 sections of the tread surface.

DK 174243 B1 3 På trods af en sådan indsnævrings ringe størrelse har den stor indflydelse på risikoen for rivningsdannelse. En mulig forklaring af dette er, at stemplet ved passage af en sådan lokal og endog meget lille 5 indsnævring af cylinderforingens indre løbeflade kan påvirke bæreevnen af smøreoliefilmen. Eksempelvis kan et kokslag, som har opbygget sig på stemplets topland, berøre smøreoliefilmen på løbefladen et kort øjeblik, hvorved kokslaget kan opsuge lidt olie og derved give 10 risiko for at oliefilmen brydes ved en efterfølgende passage af en stempelring. Hvis oliefilmen først er brudt et sted, vil stempelringene kunne komme i direkte kontakt med løbefladen på dette sted og derved initiere en rivning. Derefter kan stemplets op- og nedadgående 15 bevægelse, samt stempelringenes roterende bevægelse i ringsporene, bevirke en udbredelse af den lokale rivning til et større område af løbefladen.DK 174243 B1 3 Despite such a narrow size, it has a major impact on the risk of demolition. One possible explanation for this is that, when passing such a local and even very small narrowing of the inner liner surface of the cylinder liner, the piston may affect the bearing capacity of the lubricating oil film. For example, a coke layer which has built up on the top land of the piston may touch the lubricating oil film on the running surface for a short moment, whereby the coke layer may absorb some oil and thereby cause the oil film to break during a subsequent passage of a piston ring. If the oil film is first broken somewhere, the piston rings will be able to come into direct contact with the running surface at that location, thereby initiating a tearing. Thereafter, the up and down movement of the piston, as well as the rotary movement of the piston rings in the ring grooves, can cause a spread of the local tearing to a larger area of the running surface.

Navnlig i den øvre del af fastspændingsafsnittet kan en forstyrrelse af oliefilmen på løbefladen være 20 kritisk, idet der i dette område under forbrændingen forekommer det højeste tryk og den højeste temperatur.Particularly in the upper part of the clamping section, a disruption of the oil film on the running surface may be critical, since in this area during the combustion the highest pressure and the highest temperature occur.

Den høje temperatur bevirker en mindre viskositet af smøreolien, således at oliefilmen lettere brydes, og dette i kombination med det høje tryk, som betyder at 25 stempelringene presses hårdere ud mod løbefladen, gør denne øvre del af løbefladen til et relativt sårbart område. På denne baggrund anses det for sandsynligt, at en lokal indsnævring af løbefladen netop i fastspændingsafsnittet kan være årsag til initiering af riv-3 0 ninger. Med hensyn til dannelsen af den lokale indsnævring kan nævnes følgende mekanisme.The high temperature causes a lesser viscosity of the lubricating oil, so that the oil film is more easily broken, and this, in combination with the high pressure, which means that the piston rings are pressed harder against the running surface, makes this upper part of the running surface a relatively vulnerable area. Against this background, it is considered likely that a local narrowing of the running surface in the clamping section may be the cause of tearing initiation. With regard to the formation of the local constriction, the following mechanism can be mentioned.

Den rundtgående nedadvendende anlægsflade på undersiden af fastspændingsafsnittet kan have større middeldiameter end middeldiameteren af foringsvæggen i 35 fastspændingsafsnittet, og hvis den rundtgående op- DK 174243 B1 4 advendende anlægsflade på oversiden af fastspændings-afsnittet også har større middeldiameter end foringsvæggen, kan indsnævringen skyldes, at fastspændingsafsnittet ved indspænding imellem cylinderdækslet og 5 motorstativet belastes med modsat rettede kræfter, som er parallelle med foringens akse, men radialt forskudt udad i forhold til væggens massemidtpunktslinie. Derved påvirkes væggen af et bøjningsmoment, som giver løbe-fladen for stempelringene en lille lokal indsnævring.The circumferential downward abutment surface on the underside of the clamping section may have greater diameter than the median diameter of the casing wall in the clamping section, and if the circumferential abutment surface on the upper side of the clamping section may also have a larger diameter diameter than the clamping section by clamping between the cylinder cover and the motor stand is loaded with oppositely directed forces which are parallel to the axis of the casing but radially displaced outwardly relative to the center of mass of the wall. Thereby, the wall is affected by a bending moment, which gives the running surface of the piston rings a small local narrowing.

10 Denne lille afvigelse fra en cylindrisk form af løbe-fladen kan ved opvarmning af foringen til driftstemperatur forstærkes yderligere.This slight deviation from a cylindrical shape of the running surface can be further enhanced by heating the liner to operating temperature.

Ved i et afgrænset område af fastspændingsafsnittet at fremstille cylinderforingens indre løbeflade 15 med større diameter end det underliggende afsnit kan deformationsmønstret og variationerne heri hindres i at forøge risikoen for rivningsskader. Den resulterende fordelagtigt lave risiko for rivningsskader er virksom i løbet af indkøringen af en ny cylinderforing, ligesom 20 det også er tilfældet med det velkendte skrueliniefor-mede mønster i indersiden, der også kan forefindes ved cylinderforingen ifølge opfindelsen, men derudover vedbliver området med større diameter at være virksomt, fordi det udgør løbeflade for stempelringene. Området 25 vil derfor normalt slides nogenlunde i takt med det underliggende område, så området vedbliver at have den virksomme større diameter.By producing, in a defined area of the clamping section, the inner running surface 15 of the cylinder liner 15 with a larger diameter than the underlying section, the deformation pattern and variations thereof can be prevented from increasing the risk of tearing damage. The resulting advantageously low risk of tearing damage is effective during the run-in of a new cylinder liner, as is also the case with the well-known screw-lined inner pattern which may also be present in the cylinder liner of the invention, but in addition the larger diameter area remains to be effective because it forms the running surface for the piston rings. The area 25 will therefore normally wear roughly in line with the underlying area, so that the area will continue to have the effective larger diameter.

I en foretrukken udførelsesform er de indre kølekanaler udformet i en øvre del af fastspændingsaf-30 snittet og udmunder i et samlekammer i fastspændingsafsnittet, og løbefladens område med større diameter er beliggende ud for samlekammeret.In a preferred embodiment, the inner cooling ducts are formed in an upper portion of the clamp section and open into a collecting chamber in the clamp section, and the larger diameter runner area is adjacent to the collection chamber.

Ved samlekammeret for kølekanalerne har cylinderforingen en mindre vægtykkelse end resten af foringen, 35 og den ovenfor beskrevne belastning af fastspændingsaf- DK 174243 B1 5 snittet ved indspænding af dette mellem cylinderdækslet og motorstativet kan derfor betyde, at løbefladen navnlig indsnævres ud for samlekammeret, hvilket muligvis også kan forstærkes af den kraftige, lokale 5 nedkøling af foringen på dette sted under drift af motoren. En kompensation på dette sted ved fremstillingen af cylinderforingen kan derfor give løbefladen en facon, der ligger nærmere en cylindrisk form i driftstilstanden, end det ville være tilfældet med en 10 foring af den velkendte type.At the cooling chamber assembly chamber, the cylinder liner has a smaller wall thickness than the rest of the liner, and the load described above by the clamping cut between the cylinder cover and the engine rack may therefore mean that the running surface in particular narrows out to the assembly chamber, possibly can also be enhanced by the powerful local cooling of the casing at this location during engine operation. A compensation at this point in the manufacture of the cylinder liner can therefore give the running surface a shape which is closer to a cylindrical shape in the operating state than would be the case with a liner of the well-known type.

Løbefladens område med større diameter kan have større diameter end et overliggende afsnit af løbefla den. I denne udførelsesform er der primært fjernet materiale i det område af løbefladen, i hvilket løbe-15 fladen navnlig må forventes at indsnævres i brug i forhold til en netop færdigbearbejdet foring. Udformningen sigter mod opnåelse af den cirkulærcylindriske facon i drift.The greater diameter of the running surface may have a larger diameter than an overlying portion of the running surface. In this embodiment, material is primarily removed in the region of the tread surface in which the tread surface in particular is expected to narrow in use relative to a just finished liner. The design aims to achieve the circular cylindrical shape in operation.

I en alternativ udførelsesform strækker løbefla-20 dens område med større diameter sig op til toppen af løbefladen, hvilket giver mulighed for en fordelagtig enkel fremstilling af foringen. Eksempelvis kan dens inderside fra et passende sted i længderetningen bearbejdes konisk med opad tiltagende diameter enten 25 indtil toppen af foringen eller i et overgangsområde til et øvre afsnit med konstant diameter.In an alternative embodiment, the larger diameter runner area extends up to the top of the runner, which allows an advantageously simple lining manufacture. For example, its interior from a suitable longitudinal location can be machined conically with upward increasing diameter either up to the top of the liner or in a transition area to an upper section of constant diameter.

Det foretrækkes desuden, at løbefladens område med større diameter strækker sig over maksimalt 35%, og fortrinsvis maksimalt 20%, af cylinderforingens længde.It is further preferred that the region of the barrel surface of the larger diameter extends to a maximum of 35%, and preferably a maximum of 20%, of the length of the cylinder liner.

30 Hvis området strækker sig over mere end 35%, vil det i realiteten svare til, at foringen har større diameter i hele fastspændingsafsnittet, så virkningen af den forøgede diameter fortabes. Der kan dog fremstilles cylinderforinger med fastspændingsafsnit, der har 35 væsentlig større udstrækning end 1/3 af foringslængden, DK 174243 B1 6 såsom mere end halvdelen heraf, og i dette tilfælde kan det være en fordel, at området strækker sig op til 35% af foringslængden. En udstrækning af området på mellem 5 og 20% af foringslængden fjerner effektivt risikoen 5 for lokal indbuling.In fact, if the area extends beyond 35%, it will correspond to the liner having a larger diameter throughout the clamping section, forfeiting the effect of the increased diameter. However, cylinder linings with clamp sections having 35 substantially greater than 1/3 of the casing length can be made, such as more than half thereof, and in this case it may be advantageous that the area extends up to 35% of the length of the casing. foringslængden. An extension of the range of between 5 and 20% of the casing length effectively removes the risk of local bulging.

Cylinder for ingen kan være udformet på en sådan måde, at løbefladens område med større diameter har en diameterafvigelse i forhold til det underliggende afsnit på højst 2 mm, og fortrinsvis på højst 1,0 mm.Cylinders for none can be designed in such a way that the area of the running surface with a larger diameter has a diameter deviation from the underlying section of not more than 2 mm, and preferably of not more than 1.0 mm.

10 Når dette sammenlignes med, at området eksempelvis strækker sig over en længde på mere end 3 00 mm, ses diameterændringerne at foregå såpas langsomt, at stempelringene uden videre kan følge løbefladen. Bedømt i forhold til boringen, kan diameterafvigelsen passende 15 udgøre udgør højst 0,1%, og fortrinsvis højst 0,05%, af diameteren af det underliggende afsnit.When this is compared with the area, for example, extending over a length of more than 300 mm, the diameter changes are seen to take place so slowly that the piston rings can follow the running surface without delay. Judged relative to the bore, the diameter deviation may suitably constitute not more than 0.1%, and preferably not more than 0.05%, of the diameter of the underlying section.

Opfindelsen angår tillige en fremgangsmåde til fremstilling af en cylinderforing, hvor en støbt cylinderforing opspændes i en bearbejdningsindretning 20 og grovbearbejdes og finbearbejdes til en i det væsentlige cylindrisk inderside. Det er velkendt, at bearbejdningen kan omfatte en grovbearbejdning, en finafdrejning og en rulning eller honing af foringens inderside.The invention also relates to a method of producing a cylinder liner, wherein a molded cylinder liner is clamped in a machining device 20 and roughly machined and finely machined to a substantially cylindrical inner surface. It is well known that the machining may comprise a coarse machining, a fine turning and a rolling or honing of the inside of the casing.

25 Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at der, i det mindste inden den endelige finbearbejdning foretages, omkring cylinderforingen ud for et område af løbefladen, som skal bearbejdes til en større slutdiameter, monteres en spændeindretning, 30 såsom et spændebånd, hvorved cylinderforingens inderside deformeres lokalt til en mindre diameter, at cylinderforingens inderside derefter bearbejdes til cylindrisk facon, og at spændeindretningen slutteligt fjernes. Det er ikke afgørende, om spændeindretningen 35 monteres før eller efter grovbearbejdningen foretages.The method according to the invention is characterized in that, at least before the final finishing is carried out, around the cylinder liner outside an area of the running surface to be machined to a larger end diameter, a clamping device such as a clamping belt is deformed, whereby the inside of the cylinder liner is deformed. locally to a smaller diameter, that the inside of the cylinder liner is then machined to a cylindrical shape and that the clamping device is finally removed. It does not matter whether the clamping device 35 is mounted before or after roughing is done.

DK 174243 B1 7 Når spændeindretningen efter bearbejdningen fjernes, ophæves den lokale deformation af cylinderforingen, og den nyfremstillede cylinderforings indre løbeflade opnår en større diameter i området, der af 5 spændeindretningen var deformeret indad til mindre diameter.When the clamping device is removed after machining, the local deformation of the cylinder liner is removed, and the inner running surface of the newly-made cylinder liner achieves a larger diameter in the area which of the clamping device was deformed inward to smaller diameter.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen giver den særlige fordel, at cylinderforingen ved hjælp af de traditionelle midler kan bearbejdes til cylindrisk 10 facon, hvilket er enklere end den ovennævnte bearbejdning til en konisk eller på anden måde fra en cylinder afvigende facon ved hjælp af styring af bearbejdnings-værktøjerne i radialretningen. Montering af et spænde-bånd eller en lignende spændeindretning er ukompliceret 15 og kan foregå, mens cyUnderforingen er opspændt i bearbejdningsindretningen eller inden opspændingen foretages.The method according to the invention gives the particular advantage that by means of the conventional means the cylinder liner can be machined to a cylindrical shape, which is simpler than the above machining to a tapered or otherwise deviated from a cylinder by the control of the machining tools. in the radial direction. Mounting a clamping belt or similar clamping device is straightforward and can take place while the cylinder bushing is clamped in the machining device or prior to clamping.

Opfindelsen vil i det følgende blive forklaret nærmere ved hjælp af forskellige udførelsesformer under 20 henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 viser en udførelsesform for en cylinderforing, delvis i sidebillede, delvis i længdesnit, fig. 2 i større skala et udsnit af foringen i fig. 1, 25 fig. 3 et til fig. 2 svarende billede af en anden udførelsesform for en cylinderforing, fig. 4 en afbildning af en beregnet radial deformation af den indre løbeflade af en cylinderforing udformet på kendt vis og monteret i en motor, som 30 funktion af afstanden fra foringens top, fig. 5 et længdesnit af en cylinderforing med monteret spændebånd, og fig. 6 et billede set ovenfra af cylinderforingen med monteret spændebånd ifølge fig. 5.The invention will now be explained in more detail by means of various embodiments with reference to the drawing, in which fig. 1 shows an embodiment of a cylinder liner, partly in side view, partly in longitudinal section; FIG. 2 shows on a larger scale a section of the liner of FIG. 1, FIG. 3 is a view of FIG. 2 is a similar view of another embodiment of a cylinder liner; FIG. 4 is a view of a calculated radial deformation of the inner running surface of a cylinder liner configured in a known manner and mounted in a motor as a function of the distance from the top of the liner; FIG. 5 is a longitudinal section of a cylinder liner with clamping strap; and FIG. 6 is a top plan view of the cylinder liner with the clamping strap of FIG. 5th

DK 174243 B1 8 I fig. 1 ses en cylinderforing 1 til en stor totakts krydshovedmotor. Afhængigt af motorstørrelsen kan cylinderforingen udføres i forskellige størrelser med indre diametre, der typisk kan ligge i intervallet 5 fra 250 mm til 1000 mm, og tilsvarende typiske længder, der kan ligge i intervallet fra 100 cm til 400 cm. Foringen fremstilles normalt i støbejern, og den kan være i et stykke eller delt i flere stykker, der er samlet i forlængelse af hinanden.DK 174243 B1 8 In fig. 1 shows a cylinder liner 1 for a large two-stroke cross-head motor. Depending on the engine size, the cylinder liner can be made in various sizes with inner diameters, typically ranging from 250 mm to 1000 mm, and corresponding typical lengths ranging from 100 cm to 400 cm. The liner is usually made of cast iron and may be one piece or divided into several pieces which are assembled in succession.

10 Foringen omfatter et øvre fastspændingsafsnit 3, som har væsentlig større vægtykkelse end et nedre afsnit 4, som i den på figuren viste udførelsesform er fremstillet ud i et med afsnittet 3. Fastspændingsafsnittet har en overside 5 med en rundtgående opadven-15 dende anlægsflade 6 og en ved overgangen mellem fast-spændingsafsnittet 3 og det nedre afsnit 4 beliggende underside 7 med en rundtgående nedadvendende anlægs-flade 8. Middeldiameteren af den rundtgående opadven-dende anlægsflade 6 og middeldiameteren af den rundt-20 gående nedadvendende anlægsflade 8 ligger radialt uden for det nedre afsnit 4's yderside 9, og de er også større end middeldiameteren af fastspændingsafsnittet 3.The liner comprises an upper clamping section 3 having substantially greater wall thickness than a lower section 4 which, in the embodiment shown in the figure, is made in one with the section 3. The clamping section has an upper side 5 with an upwardly facing abutment surface 6 and an underside 7 located at the transition between the fixed-tension section 3 and the lower section 4 with a circumferential downwardly facing surface 8. The mean diameter of the circumferentially upwardly abutting contact surface 6 and the average diameter of the circumferentially downwardly abutting abutment surface 8 lie radially outside it. the outer surface 9 of the lower section 4 and they are also larger than the average diameter of the clamping section 3.

Fastspændingsafsnittet 3 har i sin øvre del indre 25 kølekanaler, som udmunder i et samlekammer 12, som er beliggende rundt omkring og på ydersiden af fastspændingsafsnittet. Et nedre ringkammer 11, som afgrænses indadtil af en nedre rundtgående reces i fastspændingsafsnittet, kan tilføre kølevand til kølekanalerne, og 30 det øvre ringkammer 12, som afgrænses indadtil af en øvre rundtgående reces i fastspændingsafsnittet, kan bortlede kølevand. Når foringen monteres i en motor afgrænses de to ringkamre 11, 12 udadtil af en ikke vist cylinderformet kappe. For cirkulation af kølevan-35 det fra det nedre ringkammer 11, igennem de indre DK 174243 B1 9 kølekanaler i den øvre del af fastspændingsafsnittet, og til det øvre ringkammer 12, indsættes ikke viste kølerør på kendt vis gennem huller i kraven 13 mellem de to kamre 11, 12 og føres op i opadgående udboringer 5 14, der sammen med kølerørene afgrænser de indre kølekanaler.The clamping section 3 has, in its upper part, internal cooling ducts which open into a collecting chamber 12 located around and on the outside of the clamping section. A lower annulus 11, which is delimited inwardly by a lower circumferential recess in the clamping section, can supply cooling water to the cooling ducts, and the upper annulus 12, which is delimited inwardly by an upper circumferential recess in the clamping section, can drain cooling water. When the liner is mounted in a motor, the two annular chambers 11, 12 are externally bounded by a cylindrical sheath not shown. To circulate the cooling water from the lower annulus 11, through the inner cooling ducts in the upper part of the clamping section, and to the upper annulus 12, no known cooling tubes are inserted in known manner through holes in the collar 13 between the two chambers 11, 12 and led into upward bores 5 14, which together with the cooling pipes define the inner cooling ducts.

Foringen 1 kan på velkendt vis monteres i den ikke viste motor ved at den rundtgående nedadvendende anlægsflade 8 positioneres på toppladen i motorens 10 stativ eller cylinderblok, hvorefter et ikke vist stempel med stempelringe monteres i cylinderen, og et cylinderdæksel anbringes på toppen 5 af foringen på dennes rundtgående opadvendende anlægsflade 6 og spændes fast til toppladen ved hjælp af dækseltappe.The liner 1 can be well known mounted in the engine not shown by positioning the circumferential downward contact surface 8 on the top plate of the stand or cylinder block of the engine 10, after which a piston with piston rings not shown is mounted in the cylinder and a cylinder cover is placed on the top 5 of the liner on its upwardly facing abutment surface 6 and is fastened to the top plate by means of cover pins.

15 Cylinderforingen 1 har en i det væsentlige cylin drisk inderside 15, som udgør en løbeflade for stempelringene på stemplet, og som er forsynet med mindst en rundtgående, indad åben reces 16 med olietilførsel 17 for smøring af stemplet og løbefladen 15. Desuden har 20 foringen for neden en række af skylleluftporte 18.The cylinder liner 1 has a substantially cylindrical inner surface 15 which forms a running surface for the piston rings of the piston and which is provided with at least one inwardly open recess 16 with oil supply 17 for lubricating the piston and the running surface 15. In addition, the liner below a row of rinsing air ports 18.

I fig. 2 er vist den øvre del af fig. 1 i større målestoksforhold, således at den indre løbeflade 15 i fastspændingsafsnittet 3 fremgår tydeligt, i længdesnit. Det fremgår af figuren, at løbefladen 15 i 25 området 19 ud for samlekammeret 12 har større diameter end et underliggende afsnit 20 af løbefladen og ligeledes har større diameter end et overliggende afsnit 21 af løbefladen. I den viste udførelsesform strækker løbefladens område 19 med større diameter sig over 30 omtrent 20% af den samlede længde af løbefladen, eksempelvis er områdets udstrækning 500 mm for en cylinderforing med en indre diameter på 900 mm. Området 19, hvor diameteren af løbefladen ændrer sig, er stærkt fortegnet på figuren, idet diameterafvigelsen i forhold 35 til det underliggende område 20 i virkeligheden er DK 174243 B1 10 meget lille, eksempelvis 0,5 mm for en cylinderforing med en indre diameter på 900 mm. Ændringerne sker også nogenlunde jævnt, så at området 19 med større diameter udgør en egentlig løbeflade for stempelringene.In FIG. 2, the upper part of FIG. 1 in larger scale, so that the inner running surface 15 of the clamping section 3 is clearly visible, in longitudinal section. It can be seen from the figure that the running surface 15 in the area 19 next to the collecting chamber 12 has a larger diameter than an underlying section 20 of the running surface and also has a larger diameter than an overlying section 21 of the running surface. In the illustrated embodiment, the larger diameter runner area 19 extends over 30% to about 20% of the total length of the runner surface, for example, the area of the area is 500 mm for a cylinder liner having an internal diameter of 900 mm. The area 19, where the diameter of the running surface changes, is strongly indicated in the figure, with the diameter deviation in relation to the underlying area 20 being in fact very small, for example 0.5 mm for a cylinder liner with an inner diameter of 900 mm. The changes also occur fairly evenly so that the larger diameter region 19 constitutes an actual running surface for the piston rings.

5 I fig. 3 er vist en anden udførelsesform for cylinderforingens indre løbeflade, hvor løbefladen 15 i området 22 ud for samlekammeret 12 har større diameter end et underliggende afsnit 20 af løbef laden, og området 22 med større diameter strækker sig op til 10 toppen 10 af løbefladen.5 In FIG. 3, another embodiment of the inner liner surface of the cylinder liner is shown, in which the tread surface 15 in the region 22 next to the assembly chamber 12 has a larger diameter than an underlying section 20 of the tread plate, and the larger diameter area 22 extends up to 10 the top 10 of the tread surface.

Herved opnås en enkel fremstilling af foringen 1, idet dens inderside 15 fra et passende sted i længderetningen kan bearbejdes, eksempelvis konisk med opad tiltagende diameter, indtil toppen af foringen. Alter-15 nativt kan nævnte opad tiltagende koniske bearbejdning afsluttes inden foringens top, hvorefter resten af indersiden bearbejdes cylindrisk indtil toppen af foringen, således at der opnås en jævn overgang mellem det koniske afsnit og sidstnævnte cylindriske afsnit.Hereby a simple preparation of the liner 1 is obtained, since its inside 15 can be machined from a suitable longitudinal location, for example, conical with upward increasing diameter, up to the top of the liner. Alternatively, said upwardly increasing taper machining can be completed within the top of the liner, after which the rest of the interior is machined cylindrical up to the top of the liner so as to obtain a smooth transition between the tapered section and the latter cylindrical section.

20 Det er også en mulighed at udforme løbefladens område med større diameter som flere på hinanden følgende koniske og cylindriske afsnit med jævne overgange mellem afsnittene. Endvidere kan løbefladens område med større diameter naturligvis udføres med en vilkårlig 25 for det aktuelle anvendelsesformål passende facon med jævne diameterændringer, så at foringens inderside kan udgøre en egentlig løbeflade for stempelringene.It is also possible to design the area of the tread with a larger diameter as several successive conical and cylindrical sections with smooth transitions between the sections. Furthermore, the larger diameter runner area can of course be made with any shape suitable for the present application with uniform diameter changes, so that the inside of the casing can constitute an actual runner surface for the piston rings.

I fig. 4 er vist et eksempel på en afbildning af den radiale deformation af den indre løbeflade af en 30 cylinderforing, som ikke er udført med diameterændringer af løbefladen ifølge den foreliggende opfindelse, målt som funktion af afstanden fra foringens top, idet kurven a viser deformationen i kold tilstand af foringen, efter at denne er spændt fast i motoren mellem 35 toppladen og cylinderdækslet, og kurven b viser defor- DK 174243 B1 11 mationen, når cylinderforingen er opvarmet til driftsvarm tilstand. Det fremgår, at begge kurver har et lokalt minimum 23, 24, som svarer til en lokal indsnævring af foringens indre løbeflade 15. Det fremgår 5 desuden, at deformationsbilledet for den driftsvarme tilstand b i det væsentlige udgør en forstærkning af deformationsbilledet for den kolde, sammenspændte tilstand a.In FIG. 4 is an example of a radial deformation of the inner running surface of a cylinder liner, which is not made with diameter changes of the running surface of the present invention, measured as a function of the distance from the top of the liner, the curve a showing the deformation in cold condition of the liner after it is clamped in the engine between the top plate and the cylinder cover, and the curve b shows the deformation when the cylinder liner is heated to operating heat condition. It can be seen that both curves have a local minimum 23, 24 which corresponds to a local constriction of the inner running surface of the liner 15. It is also seen that the deformation image for the operating heat state bi essentially constitutes an amplification of the deformation image for the cold, stressed condition a.

Afbildningen i fig. 4 sandsynliggør således, at 10 den i fig. 1 og 2 viste udførelsesform for den nyfremstillede cylinderforing vil kompensere for en lokal indsnævring af løbefladen, som opstår, når foringen indspændes i motoren, og som yderligere forstærkes, når foringen opvarmes til driftsvarm tilstand.The image of FIG. 4 makes it probable that the 10 shown in FIG. 1 and 2, the newly made cylinder liner will compensate for a local narrowing of the running surface which occurs when the liner is clamped in the engine and which is further reinforced when the liner is heated to operationally warm condition.

15 Den i fig. 3 viste udførelsesform for den nyfrem stillede cylinderf oring må ligeledes på baggrund af afbildningen i fig. 4 antages at kompensere for den ovenfor omtalte lokale indsnævring af løbefladen. Imidlertid har den ukompenserede løbeflades øverste del en 20 opad divergerende, trompetformet facon, som fremgår af kurverne a og b's forløb nær ordinataksen i fig. 4. Den i fig. 3 viste udførelsesform forstærker den trompet-formede facon, idet der er fjernet materiale på den øverste del af indersiden, men denne yderligere for-25 stærkede trompetform kan uden problemer fungere som løbeflade, og det væsentlige for udførelsesformens rivningshæmmende virkning er, at løbe fladen ikke har en lokal indsnævring i fastspændingsafsnittet i driftstilstanden.15 The embodiment of FIG. 3 also illustrates the embodiment of the newly formed cylinder liner in view of the diagram in FIG. 4 is assumed to compensate for the local constriction of the running surface mentioned above. However, the upper portion of the uncompensated running surface has an upwardly divergent, trumpet-shaped shape, which is evidenced by the steps of curves a and b near the ordinate axis of FIG. 4. The embodiment of FIG. 3 embodies the trumpet-shaped shape, removing material on the upper part of the inside, but this further reinforced trumpet can effortlessly act as a running surface, and the essential for the anti-tearing effect of the embodiment is that the running surface does not has a local constriction in the clamping section of the operating mode.

30 I fig. 5 og 6 ses en cylinderforing 1 med på monteret spænde indretning 25 for bearbejdning af cylinderforingen ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen.In FIG. 5 and 6, a cylinder liner 1 is shown with mounted clamping device 25 for machining the cylinder liner by the method according to the invention.

Inden færdigbearbejdningen og fortrinsvis efter grovbearbejdningen af den støbte cylinderforing pla-35 ceres en spændeindretning, her i form af et spændebånd DK 174243 B1 12 25, omkring ydersiden af fastspændingsafsnittet 3 ud for det område 19 (eller 22), hvor foringens inderside skal bearbejdes til en større diameter. Derefter spændes spændebåndet på i og for sig kendt vis, således 5 at det lægger an omkring hele den ydre omkreds af fastspændingsafsnittet. Båndet spændes nu så meget, at indersiden af foringen får en indsnævring, der svarer til den diameterafvigelse, som ønskes af området 19 eller 22, hvor foringens inderside skal bearbejdes til 10 en større diameter i forhold til det underliggende afsnit. Herefter færdigbearbejdes foringens inderside 15 til en i det væsentlige cylindrisk facon, hvorefter spændebåndet løsnes og fjernes.Prior to finishing and preferably after roughing the molded cylinder liner, a clamping device, here in the form of a clamping band, is placed around the outside of the clamping section 3 outside the area 19 (or 22) where the inside of the liner is to be machined. a larger diameter. The clamping band is then tensioned in a manner known per se, so that it lays around the entire outer circumference of the clamping section. The tape is now tightened so much that the inside of the liner has a narrowing corresponding to the diameter deviation desired by the area 19 or 22, where the inside of the liner has to be machined to a larger diameter relative to the underlying section. Thereafter, the inner surface of the casing 15 is finished to a substantially cylindrical shape, after which the strap is loosened and removed.

Nu vil den lokale deformation af cylinderforingen 15 som følge af indspændingen med spændebåndet i det mindste delvist ophæves, og den nyfremstillede cylinderforings indre løbeflade 15 opnår i området 19 ud for det sted, hvor spændebåndet 25 var placeret omkring foringen, større diameter end det underliggende afsnit 20 20 af løbefladen.Now, the local deformation of the cylinder liner 15 due to the clamp with the clamping belt will be at least partially abrogated and the newly made cylinder liner 15 running area 19 in the area 19 where the clamping belt 25 was located around the liner has a larger diameter than the underlying section. 20 20 of the running surface.

Andre spændeindretninger end et spændebånd til opnåelse af den for bearbejdningen nødvendige deformation af cylinderforingens inderside er naturligvis mulige, eksempelvis kan foringen indspændes mellem to 25 anlægsflader, som lægger an mod henholdsvis den rundt-gående nedadvendende anlægsflade 8 på undersiden 7 af fastspændingsafsnittet 3 og den rundtgående opadven-dende anlægsflade 6 på oversiden 5 af fastspændingsaf-snittet 3, hvorved opnås en deformation, som i det 30 væsentlige svarer til den ovenfor beskrevne deformation, som sker ved montering af cylinderforingen i en motor.Clamping devices other than a clamping belt to obtain the required deformation of the inside of the cylinder liner are of course possible, for example, the liner can be clamped between two abutment surfaces which abut the circular downward abutment surface 8 on the underside 7 of the clamping section 3, respectively. upward abutment surface 6 on the upper side 5 of the clamping section 3, thereby obtaining a deformation which substantially corresponds to the deformation described above, which occurs when mounting the cylinder liner in a motor.

Den ovennævnte omtale af cylinderforingen som nyfremstillet omfatter også den situation, at en 35 udtjent og kassabel foring opbygges med nyt materiale DK 174243 B1 13 på foringens inderside, eksempelvis ved påsvejsning eller termisk sprøjtning, hvorefter der foretages en grovafdrejning samt de efterfølgende, ovennævnte bearbejdningstrin, ligesom ved en nystøbt foring.The aforementioned mention of the cylinder liner as newly manufactured also includes the situation that a worn and cassable liner is built up with new material DK 174243 B1 13 on the inside of the liner, for example by welding or thermal spraying, after which a coarse turning is carried out and the subsequent processing steps mentioned above, just as with a newly cast lining.

5 Endvidere skal omtalen af foringen som støbt forstås således, at der kan være tale om et støbt grundemne af eksempelvis støbejern eller støbestål, der på sin inderside er forsynet med et påsvejst eller påsprøjtet materialelag, der har de ønskede køreegenskaber sammen 10 med stempelringene.Further, the mention of the liner as molded is to be understood as being a molded element of, for example, cast iron or cast steel, which is provided on its inside with a welded or sprayed material layer having the desired driving properties together with the piston rings.

Claims

A cylinder liner (1) for a diesel-type internal combustion engine, having a substantially cylindrical interior, which forms a running surface (15) for the piston rings of 5 pistons, and having an upper fixed voltage section (3) having a substantially greater wall thickness than a lower section (4), said clamping section (3) having a bottom side (7) with a circumferential downwardly facing surface (8) and an upper side (5) with a circumferentially upwardly extending abutting surface (6), as well as inner cooling ducts, characterized in that the inner running surface (15) of the newly made cylinder liner in a region (19, 22) extending at least 4% of the length of the cylinder liner and located at the clamping section (3) has a larger diameter than one underlying portions (20) of the running surface (15) and that the running surface (15) in the larger diameter region (19, 22) is actually the running surface of the piston rings.

Cylinder liner (1) according to claim 1, characterized in that the inner cooling ducts are formed in an upper part of the clamping section (3) and open into a collecting chamber (12) in the clamping section (3) and that the running surface (15) ) a larger diameter area (19, 22) is located adjacent to the assembly chamber (12).

Cylinder liner (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the area (19) of the running surface (15) of larger diameter has a larger diameter than an overlying section (21) of the running surface (15).

Cylinder liner (1) according to one of claims 1 to 30, characterized in that the larger diameter region (22) of the running surface (15) extends up to the top (10) of the running surface (15).

Cylinder lining (1) according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the region (19, 22) of the running surface (15) of larger diameter extends over a maximum of 35%, and preferably a maximum of 20%, of the length of the cylinder liner.

Cylinder liner (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the area (19, 22) of the running surface (15) of larger diameter has a diameter deviation of the underlying section (20) of no more than 2 mm, and preferably not more than 1.0 mm.

Cylinder lining (1) according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the area (19, 22) of the running surface (15) of a larger diameter has a diameter deviation from the underlying section (20) of at most 0.1 %, and preferably not more than 0.05%, of the diameter of the underlying section (20).

A method of manufacturing a cylinder liner (1), wherein a molded cylinder liner is clamped in a machining device and roughly machined and fine machined to a substantially cylindrical inner surface, characterized in that, at least prior to final machining, around the cylinder 20, adjacent to a region (19, 22) of the running surface (15) to be machined to a larger end diameter, a clamping device such as a clamping belt (25) is mounted, whereby the inside of the cylinder liner is deformed locally to a smaller diameter, that the inside of the cylinder assembly is then machined to a cylindrical shape and the clamping device finally removed.