EP1305511B1 - Zylinderdeckeldichtung - Google Patents

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EP1305511B1
EP1305511B1 EP01955370A EP01955370A EP1305511B1 EP 1305511 B1 EP1305511 B1 EP 1305511B1 EP 01955370 A EP01955370 A EP 01955370A EP 01955370 A EP01955370 A EP 01955370A EP 1305511 B1 EP1305511 B1 EP 1305511B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cylinder
cylinder head
liner
gasket according
cylinder liner
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP01955370A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1305511A1 (de
Inventor
Günter Kampichler
Stefan JÄGER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG
Original Assignee
Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG filed Critical Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG
Publication of EP1305511A1 publication Critical patent/EP1305511A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1305511B1 publication Critical patent/EP1305511B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F11/00—Arrangements of sealings in combustion engines 
    • F02F11/002—Arrangements of sealings in combustion engines  involving cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B75/20—Multi-cylinder engines with cylinders all in one line

Definitions

  • the invention relates to a cylinder cover gasket for a single or multi-cylinder internal combustion engine, in particular as a four-stroke diesel engine, each one Cylinder is associated with a separate cylinder cover, the sealing on a cylinder bore of the crankcase lined cylinder liner is to the cylinder cover with a bushing collar which ends on a corresponding paragraph of the Cylinder bore is seated and being between the front side Ring surface of the cylinder liner and the adjacent cylinder cover provided a ring seal is.
  • a multi-cylinder four-stroke diesel engine with separate Cylinder covers is in the German patent specification Described 1965-2049.
  • the cylinder cover is opposite the front-side annular surface of the cylinder liner vertically braced, being between cylinder cover and cylinder liner a metallic ring seal intended for water and gas sealing and wherein as an additional fuel gas seal two on Butt cut, twisted against each other sealing rings are inserted, the inner, to the combustion chamber borders.
  • the present invention is the Task, a particularly safe and durable Ring seal between cylinder cover and bushing collar to create the cylinder liner to reach that water paths on the one hand and oil paths on the other are sealed against each other and that interference of fuel gases in these paths reliably fails. It should be additionally achieved that a suitable ring seal no particularly high axial Pressing requires so that unwanted stresses between the components adjacent to the ring seal be avoided.
  • Two drainage channels are preferred per cylinder provided, one of which in the inlet channel, the another opens into the outlet channel.
  • the drainage channels cause that due to the fuel gas pulsations occurring gas leakage in a short way in the inlet or outlet channel flow out before they to the Get ring seal and before there harmful Gas pressures can occur.
  • the drainage channels act thus as immediate pressure relief in the area of annular gap closed by the ring seal.
  • the application of the present invention is not limited to water-cooled engines; rather, it is also useful in air-cooled engines, where there lower demands on the type of ring seal given are.
  • Unlike usual engine designs with a large cylinder head gasket, which covers a plurality of cylinder bores is according to the invention for each cylinder bore with associated Cylinder cover provided a separate ring seal.
  • the invention is provided that the cylinder cover its inner front with one through one
  • the recess formed neck projection ends which with slight interference fit in the associated interior of the Cylinder liner engages. It is sufficient in the generally a relatively small neck projection from about 4 to 6mm in height, depending on the cylinder diameter.
  • an interference fit on Extent of the cylinder cover about H6 m6 in question.
  • an effective represents radial seal
  • can on ring seals which are under high axial pressures, largely dispensed with. Rather, it is enough, the Axial forces acting through the tie rod of the cylinder head attachment be exercised only to be measured that they are just above the occurring ignition forces.
  • this annulus by an axial distance between cylinder cover and cylinder liner and / or a chamfer, groove or step of these components, which the inner circumferential edge of the cylinder liner is adjacent, be formed.
  • the ring seal by an O-ring is formed, which in one of cylinder cover, Cylinder liner and cylinder bore limited Ring groove is received, such that it is on all sides is pressed within the annular groove.
  • the annular groove is by a recess in the Cylinder cover and / or in the area of the outer peripheral edge the cylinder liner formed. It can be this also act around conical indentations, then prefers if such on the cylinder cover, another at the Cylinder sleeve is formed so that when moving together of these components between the recesses inserted O-ring strong against the cylinder bore is pressed where he has an effective barrier between Water and oil path on the inner circumference of the cylinder bore forms.
  • an additional axial seal thereby realized be that cylinder liner and cylinder cover radially inside the annular groove for the O-ring in axial Directly adjacent to each other direction, such that a annular sealing and support surface is formed, the the surface pressure by the tie rods of the cylinder head attachment subject.
  • This creates an axial Ring sealing surface in a practical embodiment has a radial width of about 1mm.
  • a particularly long life of the O-ring can be achieve this as part of a combined Cylinder cover gasket is provided, namely in the way that cylinder liner and cylinder cover radially inward of the annular groove in the axial direction a metal sealing ring supported against each other which is the surface pressure of the tie rods subject to the cylinder head mounting.
  • a sealing ring preferably made of copper, is a perfect gas barrier against the O-ring achievable.
  • Such a metal sealing ring also has the Advantage that the axial distance between the cylinder cover and cylinder liner formed by the sealing ring which is the annulus into which the inner end of the Drainage channel opens, limited radially outward. In this case, the formation of grooves or chamfers is unnecessary on the adjacent components to create a such annulus.
  • Such a sealing ring made of copper allows due its plastic deformability a limited Adjustment with regard to the positioning of the cylinder cover relative to the cylinder liner, so that the Combustion chamber adjusted in the correct position and thus a certain compression ratio can be ensured can.
  • a comparable effect can be characterized achieve that between Buchsenbund and his Support serving paragraph of the cylinder bore axially deformable metal compensating ring is inserted.
  • the cylinder cover made of an aluminum alloy and the cylinder liner after the Centrifuging method is made of gray cast iron.
  • Such metal sealing rings can Similar to piston rings as slotted metal sleeves made of V2A steel of 0.2 to 0.3mm wall thickness be, with two such seals with in the circumferential direction staggered shocks can be provided. Also suitable are seals as undivided calibrated steel collars, with correspondingly lower Wall thickness, so that they through the compression and Ignition pressure each sealing in the appropriate Turning the cylinder liner and the cylinder cover be pressed.
  • Fig. 1 shows within a cylinder bore 1 in Crankcase 6, the upper end of a cylinder liner 2, which ends with a widened bushing collar 3. This engages behind a paragraph 4 of the cylinder bore 1. Between the paragraph 4 and the Buchsenbund 3 is a Compensating ring 5 inserted through a hollow Brass ring (Fig. 2) is formed.
  • a cylinder cover 7 is made of an aluminum alloy in the cylinder bore 1 with a slight interference fit H6 / m6 fitted in accordance with DIN 7157. As an intent he has one flat neck ledge 8, with which he enters the interior of Cylinder liner 2 engages. Between one front-side annular surface 9 (FIG. 2) of the bushing collar 3 and the cylinder cover 7 is in an annular groove 9 of the cylinder cover an O-ring 11. This is in the Ring groove 9 pressed so that it is on all sides of the from cylinder cover 7, cylinder liner 2 and Cylinder bore 1 formed walls abuts.
  • Cylinder cover 7 is pierced by a drainage channel 12, on the one hand in the area of the inner edge of Cylinder liner 2, on the other hand in the inlet channel 13 in Inside the cylinder cover 7 opens.
  • the opposite Drainage channel 14 opens instead in the Outlet channel 15.
  • Fig. 1 in the region of the cylinder cover 7 is a cross section through a Cooling water channel 16 and the receiving bore 17 for a pump nozzle or a nozzle holder combination.
  • the O-ring remains 11 spared from temperature stress, resulting in increased its service life accordingly. Further omitted a harmful gas inlet into the cooling water or in the oil circuit.
  • the oil path according to arrow O is nourished through the oil circuit, through which the cylinder liner 2 with its outer circumference floating within the lower part of the cylinder bore 1 is mounted. There the compensation ring 5 no increased sealing effect arrives, oil from the lubricating oil circuit arrives at Compensating ring 5 over between the outer circumference of the Bushing collar 3 and the cylinder bore 1.
  • FIGS. 4 to 6 each show designed as an O-ring 11 ring seal, which like all other variants with a round cord seal 20 is combined.
  • a metal sealing ring 25 as an axial seal between cylinder cover 7 and cylinder liner 2.
  • the Metal sealing ring 25 is preferably made of a deformable metal such as copper, so that he himself especially good on the adjacent sealing surfaces snuggles and also a limited axial adjustment between cylinder cover 7 and cylinder liner 2 for the purpose of meeting the clearance criteria for the combustion chamber allows.
  • the cylinder cover 2 has below one between the sealing ring 25, cylinder cover 7 and Cylinder liner 2 formed annular space 26, in which the drainage channel 12 opens a chamfer 27, the with the cylinder liner 2 in cross section triangular-shaped circumferential cavity that forms with a compressed metal braid 28 or a matching Form ring, z. B. made of copper, filled gas-tight.
  • This compression is done in such a way that a ring with in the pressed state rectangular ring cross-section made of metal mesh when retracting the cylinder cover 7 in the cylinder bore accordingly is compressed.
  • FIG. 6 In the variant of Figure 6 is a to the combustion chamber 19 adjacent metal sealing ring 29, which the impact between cylinder cover 7 and cylinder liner 2 bridged, within a recess 30 at the inside of the cylinder liner 2 is arranged.
  • Sealing ring 29 consists of either one calibrated V2A steel ring or he is out of at least composed of two open thin-walled steel rings, which offset with their butt joints in the circumferential direction are arranged.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinderdeckeldichtung für eine Ein- oder Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, insbesondere als Viertakt-Dieselmotor, wobei jedem Zylinder ein separater Zylinderdeckel zugeordnet ist, der dichtend auf eine die Zylinderbohrung des Kurbelgehäuses auskleidende Zylinderlaufbuchse aufgesetzt ist, die zum Zylinderdeckel hin mit einem Buchsenbund endet, welcher auf einem entsprechenden Absatz der Zylinderbohrung aufsitzt und wobei zwischen der stirnseitigen Ringfläche der Zylinderlaufbuchse und dem angrenzenden Zylinderdeckel eine Ringdichtung vorgesehen ist.
Ein Mehrzylinder-Viertakt-Dieselmotor mit separaten Zylinderdeckeln ist in der deutschen Patentschrift 19652049 beschrieben. Dort sind die Zylinderaufnahmebohrungen im Kurbelgehäuse durch Laufbuchsen ausgekleidet, welche deckelseitig einen Buchsenbund aufweisen. Dieser Buchsenbund sitzt auf einem Absatz der Zylinderbohrung auf. Der Zylinderdeckel ist gegenüber der stirnseitigen Ringfläche der Zylinderlaufbuchse vertikal verspannt, wobei zwischen Zylinderdeckel und Zylinderlaufbuchse eine metallische Ringdichtung zur Wasser- und Gasabdichtung vorgesehen ist und wobei als zusätzliche Brenngasabdichtung zwei auf Stoß geschnittene, gegeneinander verdrehte Dichtringe eingelegt sind, deren innerer, an den Brennraum angrenzt.
Bei der bekannten Motorkonstruktion ist die Abdichtung von Zylinderdeckel und Laufbuchse gegenüber der Zylinderbohrung problematisch. Dort kommt es nämlich bei wassergekühlten Motoren zu einem Zusammentreffen eines Wasserpfads zwischen der Umfangsfläche des Zylinderdeckels und der Zylinderbohrung im Kurbelgehäuse einerseits mit einem Ölpfad zwischen der Umfangsfläche des Buchsenbunds der Laufbuchse und der Zylinderbohrung andererseits, zumindest wenn die Laufbuchse schwimmend gelagert ist. Außerdem ist damit zu rechnen, daß heiße Brenngase durch die Pulsationen im Brennraum an die Ringdichtung gelangen, wo die Gefahr besteht, daß sie dort in das Kühlwasser gelangen und in die Ölräume des Motors eindringen. Zudem besteht je nach Ausbildung der Ringdichtung die Gefahr, daß diese infolge der Einwirkung der heißen Brenngase vorzeitig zerstört wird.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine besonders sichere und dauerhafte Ringdichtung zwischen Zylinderdeckel und Buchsenbund der Zylinderlaufbuchse zu schaffen, um zu erreichen, daß Wasserpfade einerseits und Ölpfade andererseits gegeneinander abgedichtet sind und daß eine Einmischung von Brenngasen in diese Pfade zuverlässig unterbleibt. Dabei soll noch zusätzlich erreicht werden, daß eine geeignete Ringdichtung keine besonders hohe axiale Pressung erfordert, so daß unerwünschte Spannungen zwischen den an die Ringdichtung angrenzenden Bauteilen vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Zylinderdeckeldichtung der Eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß im Zylinderdeckel ein Drainagekanal vorgesehen ist, der mit einem Ende radial innerhalb der Ringdichtung im Bereich des Innenrands der Zylinderlaufbuchse mündet und dessen anderes Ende mit dem Ein- oder Auslaßkanal im Zylinderdeckel verbunden ist.
Bevorzugt sind dabei je Zylinder zwei Drainagekanäle vorgesehen, von denen einer in den Einlaßkanal, der andere in den Auslaßkanal mündet.
Die Drainagekanäle bewirken, daß infolge der Brenngaspulsationen auftretende Gasleckagen auf kurzem Wege in den Ein- oder Auslaßkanal abströmen, bevor sie an die Ringdichtung gelangen und bevor dort schädliche Gasdrücke auftreten können. Die Drainagekanäle wirken somit als unmittelbare Druckentlastung im Bereich des durch die Ringdichtung verschlossenen Ringspalts. Infolge der unmittelbaren Ableitung von Gasleckagen durch die Drainagebohrungen ergibt sich eine zuverlässige Gasdichtheit gegenüber den Wasser- und Ölräumen des Motors.
Die Anwendung der vorliegenden Erfindung ist nicht beschränkt auf wassergekühlte Motoren; vielmehr ist sie auch sinnvoll bei luftgekühlten Motoren, wobei dort geringere Anforderungen an die Art der Ringdichtung gegeben sind. Anders als bei üblichen Motorkonstruktionen mit einer großflächigen Zylinderkopfdichtung, welche eine Mehrzahl von Zylinderbohrungen abdeckt, ist erfindungsgemäß für jede Zylinderbohrung mit zugehörigem Zylinderdeckel eine gesonderte Ringdichtung vorgesehen.
Im Sinne einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Zylinderdeckel an seiner inneren Stirnseite mit einem durch eine Eindrehung gebildeten Halsvorsprung endet, welcher mit leichtem Preßsitz in den zugeordneten Innenraum der Zylinderlaufbuchse eingreift. Dabei genügt im allgemeinen ein verhältnismäßig geringer Halsvorsprung von ca. 4 bis 6mm Höhe, abhängig vom Zylinderdurchmesser. Als leichter Preßsitz kommt eine Preßpassung am Umfang des Zylinderdeckels etwa von H6 m6 in Frage. Dadurch daß ein derartiger Preßsitz eine wirksame radiale Dichtung darstellt, kann auf Ringdichtungen, welche unter hohen axialen Preßdrücken stehen, weitgehend verzichtet werden. Vielmehr genügt es, die Axialkräfte, die über die Zuganker der Zylinderkopfbefestigung ausgeübt werden, lediglich so zu bemessen, daß sie knapp über den auftretenden Zündkräften liegen.
Um eine möglichst rasche Ableitung von Brenngasen durch die Drainagekanäle zu ermöglichen, ist nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung vorgesehen, daß das innere Ende des jeweiligen Drainagekanals in einen Ringraum mündet, der an die zugeordnete innere Umlaufkante der Zylinderlaufbuchse angrenzt.
Dabei kann dieser Ringraum durch einen axialen Abstand zwischen Zylinderdeckel und Zylinderlaufbuchse und/oder eine Fase, Nut oder Stufe dieser Bauteile, welche an die innere Umlaufkante der Zylinderlaufbuchse angrenzt, gebildet sein. Durch diese Maßnahmen ist ein sofortiger Druckausgleich bei Gasleckagen sichergestellt, so daß an der Ringdichtung weder schädliche Druckschwankungen, noch hohe Temperaturen auftreten, die bei wassergekühlten Motoren weniger als 130°C betragen.
Besonders bei wassergekühlten Motoren ist es zweckmäßig, daß die Ringdichtung durch einen O-Ring gebildet ist, welcher in einer von Zylinderdeckel, Zylinderlaufbuchse und Zylinderbohrung begrenzten Ringnut aufgenommen ist, derart, daß er allseitig innerhalb der Ringnut angepreßt ist.
Die Ringnut ist dabei durch eine Eindrehung im Zylinderdeckel und/oder im Bereich der äußeren Umlaufkante der Zylinderbuchse gebildet. Es kann sich hierbei auch um konische Eindrehungen handeln, bevorzugt dann, wenn eine solche am Zylinderdeckel, eine weitere an der Zylinderbuchse ausgebildet ist, so daß beim Zusammenfahren dieser Bauteile ein zwischen den Eindrehungen eingebrachter O-Ring kräftig gegen die Zylinderbohrung angedrückt wird, wo er eine wirksame Sperre zwischen Wasser- und Ölpfad am Innenumfang der Zylinderbohrung bildet.
Bei luftgekühlten Motoren hingegen kann auf einen derartigen O-Ring verzichtet werden; hier reicht die zwischen dem Halsvorsprung des Zylinderdeckels und dem Innenumfang der Zylinderlaufbuchse verwirklichte Radialdichtung in Verbindung mit einem oder mehreren Drainagekanälen.
Neben einer derartigen Radialdichtung kann erfindungsgemäß eine zusätzliche Axialdichtung dadurch verwirklicht werden, daß Zylinderlaufbuchse und Zylinderdeckel radial innerhalb der Ringnut für den O-Ring in axialer Richtung direkt aneinander angrenzen, derart, daß eine ringförmige Dicht- und Stützfläche gebildet ist, die der Flächenpressung durch die Zuganker der Zylinderkopfbefestigung unterliegt. Dabei entsteht eine axiale Ringdichtfläche, die in einer praktischen Ausführungsform eine radiale Breite von etwa 1mm aufweist.
Eine besonders lange Standzeit des O-Rings läßt sich dadurch erzielen, daß dieser als Teil einer kombinierten Zylinderdeckeldichtung vorgesehen ist, nämlich in der Weise, daß Zylinderlaufbuchse und Zylinderdeckel radial innerhalb der Ringnut in axialer Richtung über einen metallenen Dichtring gegeneinander abgestützt sind, welcher der Flächenpressung durch die Zuganker der Zylinderkopfbefestigung unterliegt. Durch einen derartigen Dichtring, bevorzugt aus Kupfer, ist eine vollkommene Gassperre gegenüber dem O-Ring erzielbar.
Ein derartiger metallener Dichtring hat außerdem den Vorteil, daß der axiale Abstand zwischen Zylinderdeckel und Zylinderlaufbuchse durch den Dichtring gebildet ist, welcher den Ringraum, in den das innere Ende des Drainagekanals mündet, radial nach außen begrenzt. Dabei erübrigt sich die Ausbildung von Nuten bzw. Fasen an den angrenzenden Bauteilen zur Schaffung eines derartigen Ringraums.
Ein derartiger Dichtring aus Kupfer ermöglicht wegen seiner plastischen Verformbarkeit eine begrenzte Anpassung hinsichtlich der Positionierung des Zylinderdeckels gegenüber der Zylinderlaufbuchse, so daß der Brennraum lagerichtig eingestellt und damit ein bestimmtes Verdichtungsverhältnis sichergestellt werden kann. Eine vergleichbare Wirkung läßt sich dadurch erzielen, daß zwischen Buchsenbund und dem seiner Abstützung dienenden Absatz der Zylinderbohrung ein axial begrenzt verformbarer metallener Ausgleichsring eingefügt ist. Bevorzugt kommen für diesen Zweck Hohlringe oder Ringe mit zum Zentrum offenen U-Profil aus Stahl, Aluminium oder Messing in Frage. Diese Ausgleichsringe haben keinerlei Dichtfunktion, sondern dienen lediglich als deformierbares Fließbauteil, um die Spaltmaßkriterien des Brennraums erfüllen zu können.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Zylinderdeckel aus einer Aluminiumlegierung und die Zylinderlaufbuchse nach dem Schleuderverfahren aus Grauguß hergestellt ist. Durch diese Werkstoffe wird erreicht, daß die Gasdichtheit mit zunehmender Betriebstemperatur infolge der höheren Wärmedehnung des Zylinderdeckels gegenüber der Zylinderlaufbuchse entsprechend der zunehmenden Pressung zwischen diesen Bauteilen im Betrieb deutlich verbessert wird. Lediglich beim Motorkaltstart sind gewisse Gasleckagen in Kauf zu nehmen, die aber üblicherweise keine Rolle spielen, da sie nur Bruchteile eines normalen blow-by-Wertes an den Kolbenringen erreichen.
Bei luftgekühlten Motoren, welche ohne O-Ringe als Ringdichtung zwischen Zylinderdeckel und Zylinderlaufbuchse auskommen, kann es zweckmäßig sein, daß wenigstens ein an den Brennraum angrenzender metallener Dichtring, welcher den Stoß zwischen Zylinderdeckel und Zylinderlaufbuchse überbrückt, innerhalb einer flachen Eindrehung an der Innenseite der Zylinderlaufbuchse angeordnet ist. Derartige metallene Dichtringe können ähnlich Kolbenringen als geschlitzte Blechmanschetten aus V2A Stahl von 0,2 bis 0,3mm Wandstärke ausgebildet sein, wobei zwei derartige Dichtringe mit in Umfangsrichtung versetzten Stößen vorgesehen sein können. Geeignet sind auch Dichtringe als ungeteilte kalibrierte Stahlmanschetten, mit entsprechend geringer Wandstärke, so daß sie durch den Kompressions- und Zünddruck jeweils dichtend in die entsprechende Eindrehung der Zylinderlaufbuchse und des Zylinderdeckels gepreßt werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsvarianten erläutert. Es zeigt
Fig. 1
einen Querschnitt durch das obere Ende eines Zylinders und durch den Zylinderdeckel,
Fig. 2
einen vergrößerten Ausschnitt gemäß II der Fig. 1 und
Fig. 3 bis 6
jeweils einen Ausschnitt gemäß Fig. 2 mit vier verschiedenen Varianten dazu.
Fig. 1 zeigt innerhalb einer Zylinderbohrung 1 im Kurbelgehäuse 6 das obere Ende einer Zylinderlaufbuchse 2, welche mit einem verbreiterten Buchsenbund 3 endet. Dieser greift hinter einen Absatz 4 der Zylinderbohrung 1. Zwischen dem Absatz 4 und dem Buchsenbund 3 ist ein Ausgleichsring 5 eingefügt, der durch einen hohlen Messingring (Fig. 2) gebildet ist.
Ein Zylinderdeckel 7 aus einer Aluminiumlegierung ist in die Zylinderbohrung 1 mit leichtem Preßsitz H6/m6 gemäß DIN 7157 eingepaßt. Als Vorsatz besitzt er einen flachen Halsvorsprung 8, mit dem er in das Innere der Zylinderlaufbuchse 2 eingreift. Zwischen einer stirnseitigen Ringfläche 9 (Fig. 2) des Buchsenbunds 3 und dem Zylinderdeckel 7 befindet sich in einer Ringnut 9 des Zylinderdeckels ein O-Ring 11. Dieser ist in der Ringnut 9 derart verpreßt, daß er allseitig an deren von Zylinderdeckel 7, Zylinderlaufbuchse 2 und Zylinderbohrung 1 gebildeten Wänden anliegt. Der Zylinderdeckel 7 ist von einem Drainagekanal 12 durchbohrt, der einerseits im Bereich des Innenrands der Zylinderlaufbuchse 2, andererseits im Einlaßkanal 13 im Inneren des Zylinderdeckels 7 mündet. Der gegenüberliegende Drainagekanal 14 mündet stattdessen in den Auslaßkanal 15.
Darüber hinaus zeigt Fig. 1 im Bereich des Zylinderdeckels 7 noch einen Querschnitt durch einen Kühlwasserkanal 16 sowie die Aufnahmebohrung 17 für eine Pumpe-Düse oder eine Düsenhalterkombination.
Gemäß Fig. 2 erkennt man eine Fase 18 im Bereich der stirnseitigen Innenkante der Zylinderlaufbuchse 2. Die Fase 18 bildet einen Ringraum 26, in welchem Gasleckagen aufgefangen und durch den Drainagekanal 12 abgeleitet werden, wobei diese Gasleckagen Brenngase aus dem Brennraum 19 sind, welche gefördert durch die Abgaspulsationen durch den Ringspalt zwischen dem Halsvorsprung 8 und der an seinem Umfang angrenzenden randseitigen Innenwand der Zylinderlaufbuchse 2 gemäß Pfeil G nach oben wandern. Durch den O-Ring 11 wird ein am Außenumfang des Buchsenbunds 3 gemäß Pfeil O verlaufender Ölpfad sicher abgedichtet gegenüber einem im Umfangsspalt zwischen Zylinderdeckel 7 und Zylinderbohrung 1 gemäß Pfeil W nach unten führenden Wasserpfad. Dadurch daß die heißen Brenngase gemäß Pfeil G sofort im Ringraum 26 aufgefangen und durch den Drainagekanal 12 abgeleitet werden, bleibt der O-Ring 11 von Temperaturbelastungen verschont, wodurch sich seine Standzeit entsprechend erhöht. Ferner unterbleibt eine schädliche Gaseinleitung in das Kühlwasser bzw. in den Ölkreislauf. Der Ölpfad gemäß Pfeil O wird genährt durch den Ölkreislauf, durch welchen die Zylinderlaufbuchse 2 mit ihrem Außenumfang schwimmend innerhalb des unteren Teils der Zylinderbohrung 1 gelagert ist. Da dem Ausgleichsring 5 keine erhöhte Dichtwirkung zukommt, gelangt Öl aus dem Schmierölkreislauf am Ausgleichsring 5 vorbei zwischen den Außenumfang des Buchsenbunds 3 und die Zylinderbohrung 1.
Bei der Variante gemäß Fig. 3 ist der O-Ring 11 dreieckförmig zwischen entsprechenden schrägen Eindrehungen des Zylinderdeckels 7 einerseits und des Buchsenbunds 3 andererseits gepreßt. In einer zur Teilebene des Kurbelgehäuses 6 hin offenen Nut ist eine Rundschnur-Dichtung 20 aufgenommen, welche dem Wasserpfad gemäß Pfeil W und dem Ölpfad gemäß Pfeil O im Bereich der Teilfuge, welche durch ein strichliertes Karomuster dargestellt ist, abdichtet. Durch eine Madenschraube 21, welche mit einem kalibrierten inneren Ende 22 in eine entsprechende Ausnehmung 23 des Buchsenbundes 3 eingreift, wird die Zylinderlaufbuchse 2 gegen Verdrehen gesichert. Links neben dem Drainagekanal 12 ist im Schnitt ein Ventilsitzring (24) erkennbar.
Die Varianten gemäß den Fig. 4 bis 6 zeigen jeweils eine als O-Ring 11 ausgebildete Ringdichtung, welche wie alle übrigen Varianten mit einer Rundschnur-Dichtung 20 kombiniert ist. Außerdem zeigen diese Figuren einen metallenen Dichtring 25 als Axialdichtung zwischen Zylinderdeckel 7 und Zylinderlaufbuchse 2. Der metallene Dichtring 25 besteht bevorzugt aus einem deformierbaren Metall wie Kupfer, so daß er sich besonders gut an die angrenzenden Dichtflächen anschmiegt und außerdem eine begrenzte axiale Anpassung zwischen Zylinderdeckel 7 und Zylinderlaufbuchse 2 zwecks Erfüllung der Spaltmaßkriterien für die Brennkammer ermöglicht.
Gemäß Fig. 5 besitzt der Zylinderdeckel 2 unterhalb eines zwischen Dichtring 25, Zylinderdeckel 7 und Zylinderlaufbuchse 2 gebildeten Ringraums 26, in welchen der Drainagekanal 12 mündet eine Fase 27, die mit der Zylinderlaufbuchse 2 einen im Querschnitt dreieckförmigen umlaufenden Hohlraum bildet, der mit einem verpreßten Metallgeflecht 28 oder einem passenden Formring, z. B. aus Kupfer, gasdicht ausgefüllt ist. Dieses Verpressen geschieht in der Weise, daß ein Ring mit im unverpreßten Zustand rechteckigen Ringquerschnitt aus Metallgeflecht beim Einfahren des Zylinderdeckels 7 in die Zylinderbohrung entsprechend komprimiert wird.
Bei der Variante gemäß Figur 6 ist ein an den Brennraum 19 angrenzender metallener Dichtungsring 29, welcher den Stoß zwischen Zylinderdeckel 7 und Zylinderlaufbuchse 2 überbrückt, innerhalb einer Eindrehung 30 an der Innenseite der Zylinderlaufbuchse 2 angeordnet. Der Dichtungsring 29 besteht entweder aus einem kalibrierten V2A-Stahlring oder er ist aus wenigstens zwei offenen dünnwandigen Stahlringen zusammengesetzt, welche mit ihren Stoßfugen in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind.

Claims (13)

  1. Zylinderdeckeldichtung für Ein- oder Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, insbesondere als Viertakt-Dieselmotor, wobei jedem Zylinder ein separater Zylinderdeckel (7) zugeordnet ist, der dichtend auf eine die Zylinderbohrung (1) des Kurbelgehäuses (6) auskleidende Zylinderlaufbuchse (2) aufgesetzt ist, die zum Zylinderdeckel (7) hin mit einem Buchsenbund (3) endet, welcher auf einem entsprechenden Absatz (4) der Zylinderbohrung (1) aufsitzt und wobei zwischen der stirnseitigen Ringfläche (9) der Zylinderlaufbuchse (2) und dem angrenzenden Zylinderdeckel (7) eine Ringdichtung (11) vorgesehen ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinderdeckel (7) ein Drainagekanal (12, 14) vorgesehen ist, der mit einem Ende radial innerhalb der Ringdichtung (11) im Bereich des Innenrands der Zylinderlaufbuchse (2) mündet und dessen anderes Ende mit dem Ein (13)- oder Auslaßkanal (15) im Zylinderdeckel (7) verbunden ist.
  2. Zylinderdeckeldichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß je Zylinder zwei Drainagekanäle (12, 14) vorgesehen sind, von denen einer in den Einlaßkanal (13), der andere in den Auslaßkanal (15) mündet.
  3. Zylinderdeckeldichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderdeckel (7) an seiner inneren Stirnseite mit einem durch eine Eindrehung gebildeten Halsvorsprung (8) endet, welcher mit leichtem Preßsitz in den zugeordneten Innenrand der Zylinderlaufbuchse (2) eingreift.
  4. Zylinderdeckeldichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das innere Ende des Drainagekanals (12, 14) in einen Ringraum (26) mündet, der an die zugeordnete innere Umlaufkante der Zylinderlaufbuchse (2) angrenzt.
  5. Zylinderdeckeldichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (26) durch einen axialen Abstand zwischen Zylinderdeckel (7) und Zylinderlaufbuchse (2) und/oder eine Fase, Nut oder Stufe dieser Bauteile, welche an die innere Umlaufkante der Zylinderlaufbuchse (2) angrenzt, gebildet ist.
  6. Zylinderdeckeldichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtung durch einen O-Ring (11) gebildet ist, welcher in einer von Zylinderdeckel (7), Zylinderlaufbuchse (2) und Zylinderbohrung (1) begrenzten Ringnut (9) aufgenommen ist, derart, daß er allseitig innerhalb der Ringnut (9) angepreßt ist.
  7. Zylinderdeckeldichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (9) durch eine Eindrehung im Zylinderdeckel (7) und/oder im Bereich der äußeren Umlaufkante der Zylinderlaufbuchse (2) gebildet ist.
  8. Zylinderdeckeldichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß Zylinderlaufbuchse (2) und Zylinderdeckel (7) radial innerhalb der Ringnut (9) in axialer Richtung direkt aneinander angrenzen, derart, daß eine ringförmige Dicht- u. Stützfläche gebildet ist, die der Flächenpressung durch die Zuganker der Zylinderkopfbefestigung unterliegt.
  9. Zylinderdeckeldichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß Zylinderlaufbuchse (2) und Zylinderdeckel (7) radial innerhalb der Ringnut (9) in axialer Richtung über einen metallenen Dichtring (25) gegeneinander abgestützt sind, welcher der Flächenpressung durch die Zuganker der Zylinderkopfbefestigung unterliegt.
  10. Zylinderdeckeldichtung nach den Ansprüchen 5 und 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand zwischen Zylinderdeckel (7) und Zylinderlaufbuchse (2) durch den Dichtring (25) gebildet ist, welcher den Ringraum (26) in den das innere Ende des Drainagekanals (12, 14) mündet, radial nach außen begrenzt.
  11. Zylinderdeckeldichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Buchsenbund (3) und dem seiner Abstützung dienenden Absatz (4) der Zylinderbohrung (1) ein axial begrenzt verformbarer metallener Ausgleichsring (5) eingefügt ist.
  12. Zylinderdeckeldichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderdeckel (7) aus einer Aluminiumlegierung und die Zylinderlaufbuchse (2) nach dem Schleuderverfahren aus Grauguß hergestellt sind.
  13. Zylinderdeckeldichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein an den Brennraum (19) angrenzender metallener Dichtring (29), welcher den Stoß zwischen Zylinderdeckel (7) und Zylinderlaufbuchse (2) überbrückt, innerhalb einer flachen Eindrehung (30) an der Innenseite der Zylinderlaufbuchse (2) und des Zylinderdeckels (7) angeordnet ist.
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