EP2239824A2 - Gas engine and method for producing such a gas engine, in particular by converting a diesel engine - Google Patents

Gas engine and method for producing such a gas engine, in particular by converting a diesel engine Download PDF

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EP2239824A2
EP2239824A2 EP10159198A EP10159198A EP2239824A2 EP 2239824 A2 EP2239824 A2 EP 2239824A2 EP 10159198 A EP10159198 A EP 10159198A EP 10159198 A EP10159198 A EP 10159198A EP 2239824 A2 EP2239824 A2 EP 2239824A2
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EP
European Patent Office
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gas engine
sleeve
cylinder head
sealing sleeve
hole
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Withdrawn
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EP10159198A
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EP2239824A3 (en
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Heinz Schlüter
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Wolf GmbH
Original Assignee
Wolf GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/02—Details
    • H01T13/08—Mounting, fixing or sealing of sparking plugs, e.g. in combustion chamber

Definitions

  • the cylinder head of the gas engine according to a preferred embodiment, four valves, in particular two intake and two exhaust valves comprise.
  • the through-bore preferably comprises a threaded portion for axially fixing the spark plug, so that commercially available spark plugs can be inserted into the gas engine.
  • the threaded portion may have a smaller cross-sectional diameter than a cylindrical access portion of the through hole.
  • the spark plug 12 includes a contact portion 12b that is in operation with an electrical ignition lead (not shown). connected is.
  • the contact portion 12 b extends into the access portion 11 a of the through hole 11.
  • an insert sleeve 14 is arranged in the access portion 11a of the through hole 11.
  • the insert sleeve 14 includes a cylindrical insert portion 14 b having a length substantially equal to the length of the contact portion 12 b of the spark plug 12.
  • the cross-sectional diameter of the cylindrical insert portion 14b substantially corresponds to the cross-sectional diameter of the through-hole 11 and the access portion 11a, respectively. This ensures that the cylindrical insert section 14b seals fluid-tightly against an inner surface of the access section 11a.
  • a cover 20 or a cylinder head cover is arranged at a distance.
  • the cover 20 defines with the cylinder head 10 a gap 40, are arranged in the supply lines and mechanical components of the gas engine. The presentation of such components has been omitted for reasons of clarity. Examples include valves and fuel and coolant lines to be called, which are arranged in the intermediate space 40.
  • the cover 20 includes an opening 21 which is arranged coaxially with the through hole 11 in the cover 20.
  • the sealing sleeve 13, in particular the cylindrical sealing portion 13 b extends through the opening 21 beyond the cover 20.
  • the opening 21 in the cover 20 has a cross-sectional diameter which substantially corresponds to the cross-sectional diameter of the cylindrical sealing portion 13b, so that between the cover 20 and the sealing sleeve 13 is a fluid-tight seal.

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Abstract

The gas engine comprises a cylinder head (10) which limits a working chamber (30) of a reciprocating piston. A cover (20) is connected with the cylinder head, where a through hole (11) is formed in the cylinder head. A spark plug (12) is arranged in the cylinder head for cooperating with the working chamber. A sealing sleeve (13) is arranged in the cylinder head. An independent claim is also included for a method for manufacturing a gas engine.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasmotor sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Gasmotors, insbesondere durch Umbau eines Dieselmotors.The invention relates to a gas engine and a method for producing such a gas engine, in particular by conversion of a diesel engine.

Bei einem Gasmotor handelt es sich im Allgemeinen um einen Verbrennungsmotor, der mit gasförmigen Kraftstoffen betrieben wird. Gasbetriebene Verbrennungsmotoren weisen üblicherweise eine kleinere Verdichtung des Luft/Gas-Gemisches auf als Verbrennungsmotoren, die beispielsweise mit Dieselkraftstoff betrieben werden. Der Verdichtungsraum, d.h. der Arbeitsraum im oberen Totpunkt des Hubkolbens, ist daher bei einem Gasmotor üblicherweise größer als bei einem Dieselmotor.A gas engine is generally an internal combustion engine that runs on gaseous fuels. Gas-fueled internal combustion engines usually have a smaller compression of the air / gas mixture than internal combustion engines, which are operated for example with diesel fuel. The compression space, i. the working space at top dead center of the reciprocating piston, is therefore usually larger in a gas engine than in a diesel engine.

Aus diesen Gründen ist eine Umrüstung eines bestehenden Dieselmotors zu einem gasbetriebenen Motor aufwändig, da der Dieselmotor vollständig zerlegt und der Hubkolben verkleinert, insbesondere abgedreht, werden muss, um den Verdichtungsraum im Zylinder zu vergrößern.For these reasons, a conversion of an existing diesel engine to a gas-powered engine is expensive because the diesel engine completely disassembled and the reciprocating piston reduced, in particular turned off, must be to increase the compression space in the cylinder.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Gasmotor anzugeben, der sich durch eine einfache Herstellung und einen wartungsarmen Betrieb auszeichnet. Ferner besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Gasmotors, insbesondere durch Umbau eines Dieselmotors, anzugeben.The object of the invention is to provide a gas engine, which is characterized by a simple production and a low-maintenance operation. Furthermore, the object of the invention is to provide a method for producing such a gas engine, in particular by conversion of a diesel engine.

Diese Aufgabe wird im Hinblick auf den Gasmotor durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 und im Hinblick auf das Herstellungsverfahren durch den Gegenstand des Patentanspruchs 12 gelöst.This object is achieved with respect to the gas engine by the subject-matter of patent claim 1 and with regard to the manufacturing method by the subject-matter of patent claim 12.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, einen Gasmotor mit einem Zylinderkopf anzugeben, der einen Arbeitsraum eines Hubkolbens begrenzt und wenigstens zwei Ventile umfasst, die eine mit dem Zylinderkopf verbundene oder verbindbare Abdeckung aufweisen. Dabei ist im Zylinderkopf eine Durchgangsbohrung ausgebildet, in der einerseits eine Zündkerze, die im Betrieb mit dem Arbeitsraum zusammenwirkt, und andererseits eine Dichtungshülse angeordnet sind, die die Durchgangsbohrung abdichtet und sich durch eine Öffnung in der Abdeckung erstreckt.The invention is based on the idea of specifying a gas engine with a cylinder head which delimits a working chamber of a reciprocating piston and comprises at least two valves which have a cover connected or connectable to the cylinder head. In this case, a through hole is formed in the cylinder head, in the one hand, a spark plug, which cooperates in operation with the working space, and on the other hand, a sealing sleeve are arranged, which seals the through hole and extends through an opening in the cover.

Bei dem erfindungsgemäßen Gasmotor wird also der Kraftstoff, insbesondere Gas, nicht durch Verdichtung mit Hilfe eines Zündöls, sondern durch einen elektrischen Zündfunken der Zündkerze gezündet. Die Herstellung des Gasmotors, beispielsweise durch Umbau eines Dieselmotors, wird dadurch vereinfacht, dass lediglich der Zylinderkopf und die Abdeckung bearbeitet werden müssen. Dabei bleibt die ursprüngliche Größe des Hubkolbens erhalten, so dass die Stabilität und Standzeit des erfindungsgemäßen Gasmotors insgesamt erhöht ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine Dichtungshülse vorgesehen ist, durch die eine einfache, kostengünstige und sichere Abdichtung der Zündkerze gegen Schmieröl gewährleistet ist. Insbesondere wird durch die Dichtungshülse, die sich durch den Zwischenraum zwischen Zylinderkopf und Abdeckung erstreckt, verhindert, dass beispielsweise aus den Ölkühlkanälen der Ventile austretendes Öl an die Zündkerze gelangt. Ferner ermöglicht die Dichtungshülse, die sich auch durch die Abdeckung hindurch erstreckt, dass die Zündkerze bei geschlossener Abdeckung bzw. geschlossenem Zylinderkopfdeckel zugänglich ist. Die elektrischen Leitungen, die zu der Zündkerze führen, werden daher ebenfalls von Schmierölen, die in den Zwischenraum zwischen Zylinderkopf und Abdeckung gelangen können, ferngehalten, so dass eine Beschädigung der elektrischen Leitungen durch aggressive Substanzen der Schmieröle vermieden wird.In the gas engine according to the invention, therefore, the fuel, in particular gas, is not ignited by compression with the aid of an ignition oil, but by an electric spark of the spark plug. The production of the gas engine, for example by conversion of a diesel engine, is simplified in that only the cylinder head and the cover must be processed. In this case, the original size of the reciprocating piston is maintained, so that the stability and service life of the gas engine according to the invention is increased overall. Another advantage of the invention is that a sealing sleeve is provided, which ensures a simple, cost-effective and secure sealing of the spark plug against lubricating oil. In particular, it is prevented by the sealing sleeve, which extends through the gap between the cylinder head and cover that, for example, from the oil cooling channels of the valves escaping oil reaches the spark plug. Furthermore, the sealing sleeve, which also extends through the cover, allows the spark plug to be accessible when the cover is closed or the cylinder head cover is closed. The electrical leads leading to the spark plug are therefore also kept away from lubricating oils, which can get into the space between the cylinder head and the cover, so that damage to the electrical lines by aggressive substances of the lubricating oils is avoided.

Vorzugsweise weist die Dichtungshülse einen unteren Endabschnitt mit einem konusförmigen Außenrand auf, der innerhalb der Durchgangsbohrung angeordnet ist. Der konusförmige Außenrand bzw. die konusförmig zur Mittelachse der Dichtungshülse zulaufende Außenwandung ermöglicht eine einfache Montage bzw. Einführung der Dichtungshülse in die Durchgangsbohrung. Insbesondere wird mit dem konusförmigen Außenrand eine Zentrierung der Dichtungshülse beim Einführen in die Durchgangsbohrung erreicht.Preferably, the sealing sleeve has a lower end portion with a conical outer edge disposed within the throughbore. The cone-shaped outer edge or the cone-shaped to the central axis of the Sealing sleeve tapered outer wall allows easy installation or insertion of the sealing sleeve in the through hole. In particular, a centering of the sealing sleeve during insertion into the through hole is achieved with the cone-shaped outer edge.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasmotors ist im Bereich der Zündkerze eine Einsatzhülse angeordnet, die mit der Innenfläche der Durchgangsbohrung abdichtet. Die Einsatzhülse kann einen oberen Endabschnitt aufweisen, der einen komplementär zum konusförmigen Außenrand der Dichtungshülse ausgebildeten konusförmigen Innenrand umfasst. Das bedeutet, dass die Einsatzhülse im Bereich des oberen Endabschnitts einen im Wesentlichen zylinderförmigen Außenumfang aufweist, wobei der Innenumfang bzw. die Innenfläche der Einsatzhülse im oberen Endabschnitt konusförmig nach außen zu dem zylinderförmigen Außenumfang ausläuft. Da der konusförmige Innenrand zum konusförmigen Außenrand der Dichtungshülse komplementär ausgebildet ist, wird zwischen der Dichtungshülse und der Einsatzhülse eine formschlüssige Verbindung ermöglicht, die zu einer sicheren Abdichtung der Zündkerze gegenüber dem Zwischenraum zwischen Zylinderkopf und Abdeckung führt. Dabei ist es bevorzugt, wenn der konusförmige Außenrand der Dichtungshülse mit dem konusförmigen Innenrand der Einsatzhülse fluiddicht abdichtet. Durch die konusförmigen Dichtungsflächen wird somit eine ausreichende Abdichtung ermöglicht, so dass zusätzliche Dichtungsmittel, beispielsweise Kunststoffdichtungen, die einem erhöhten Verschleiß unterliegen, nicht erforderlich sind.In a preferred embodiment of the gas engine according to the invention an insert sleeve is arranged in the region of the spark plug, which seals with the inner surface of the through hole. The insert sleeve may have an upper end portion which includes a complementary to the cone-shaped outer edge of the sealing sleeve formed cone-shaped inner edge. This means that the insert sleeve in the region of the upper end portion has a substantially cylindrical outer circumference, wherein the inner circumference or the inner surface of the insert sleeve in the upper end portion runs out in a cone-shaped outward to the cylindrical outer periphery. Since the cone-shaped inner edge is complementary to the cone-shaped outer edge of the sealing sleeve, a positive connection is made possible between the sealing sleeve and the insert sleeve, which leads to a secure sealing of the spark plug with respect to the gap between the cylinder head and cover. It is preferred if the cone-shaped outer edge of the sealing sleeve with the cone-shaped inner edge of the insert sleeve seals fluid-tight. Due to the conical sealing surfaces thus a sufficient seal is made possible, so that additional sealing means, such as plastic seals, which are subject to increased wear, are not required.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasmotors dichtet die Dichtungshülse mit der Abdeckung fluiddicht ab. Auf diese Weise wird verhindert, dass durch die Öffnung in der Abdeckung Flüssigkeiten bzw. Fluide oder Verschmutzungen in den Zwischenraum zwischen Zylinderkopf und Abdeckung eindringen.In a preferred embodiment of the gas engine according to the invention seals the sealing sleeve with the cover fluid-tight. In this way it is prevented that through the opening in the cover liquids or fluids or contaminants penetrate into the space between the cylinder head and cover.

Die Dichtungshülse und/oder die Einsatzhülse weisen vorzugsweise einen metallischen Werkstoff auf, so dass die Abdichtung der Zündkerze über einen relativ langen Zeitraum gewährleistet ist. Die Wartungsintervalle des Gasmotors können daher verlängert werden. Insgesamt zeichnet sich der Gasmotor bei Verwendung eines metallischen Werkstoffes für die Dichtungshülse und/oder die Einsatzhülse durch einen wartungsarmen Betrieb aus.The sealing sleeve and / or the insert sleeve preferably have a metallic material, so that the sealing of the spark plug is ensured over a relatively long period of time. The maintenance intervals of the gas engine can therefore be extended. Overall, the gas engine is characterized by a low-maintenance operation when using a metallic material for the sealing sleeve and / or the insert sleeve.

Der Zylinderkopf des Gasmotors kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vier Ventile, insbesondere zwei Einlass- und zwei Auslassventile, umfassen. Die Durchgangsbohrung umfasst vorzugsweise einen Gewindeabschnitt zur axialen Fixierung der Zündkerze, so dass handelsübliche Zündkerzen in den Gasmotor eingesetzt werden können. Dabei kann der Gewindeabschnitt einen kleineren Querschnittsdurchmesser aufweisen als ein zylinderförmiger Zugangsabschnitt der Durchgangsbohrung.The cylinder head of the gas engine according to a preferred embodiment, four valves, in particular two intake and two exhaust valves comprise. The through-bore preferably comprises a threaded portion for axially fixing the spark plug, so that commercially available spark plugs can be inserted into the gas engine. In this case, the threaded portion may have a smaller cross-sectional diameter than a cylindrical access portion of the through hole.

Vorzugsweise ist die Durchgangsbohrung im Wesentlichen koaxial zur Längsachse des Arbeitsraums angeordnet. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Zündkerze zentral in den Arbeitsraum hineinragt, so dass das im Arbeitsraum verdichtete Luft/Gas-Gemisch zentral von oben nach unten gezündet wird, wodurch eine effiziente Verbrennung und somit ein relativ schadstoffarmer Betrieb des Gasmotors erreicht wird.Preferably, the through-hole is arranged substantially coaxially to the longitudinal axis of the working space. This arrangement has the advantage that the spark plug protrudes centrally into the working space, so that the air / gas mixture compressed in the working space is ignited centrally from top to bottom, whereby an efficient combustion and thus a relatively low-emission operation of the gas engine is achieved.

Die Erfindung beruht ferner auf dem Gedanken, ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Gasmotors anzugeben, insbesondere durch Umbau eines Dieselmotors, wobei in einem ersten Schritt in den Zylinderkopf eine Durchgangsbohrung und in die Abdeckung eine Öffnung eingebracht werden und in einem zweiten Schritt in die Durchgangsbohrung eine Dichtungshülse eingesetzt wird derart, dass die Dichtungshülse mit der Durchgangsbohrung abdichtet und sich durch die Öffnung in der Abdeckung erstreckt.The invention is further based on the idea to provide a method for producing such a gas engine, in particular by conversion of a diesel engine, wherein in a first step in the cylinder head a through hole and in the cover an opening are introduced and in a second step in the through hole Sealing sleeve is inserted such that the sealing sleeve seals with the through hole and extends through the opening in the cover.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren bzw. Umrüstverfahren ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Umrüstung eines vorhandenen selbstzündenden Motors, insbesondere Dieselmotors, zu einem fremdzündenden Motor, insbesondere Gasmotor. Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ist es vorteilhafterweise nicht notwendig, den gesamten Dieselmotor in Einzelteile zu zerlegen, um beispielsweise die Größe des Hubkolbens anzupassen. Vielmehr ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ausreichend, den Zylinderkopf und die Abdeckung bzw. den Zylinderkopfdeckel zu bearbeiten, so dass der zeitliche und maschinelle Aufwand zur Umrüstung des Dieselmotors gegenüber dem Stand der Technik verringert ist.The production method or retrofitting method according to the invention enables a particularly simple and cost-effective conversion of an existing self-igniting engine, in particular a diesel engine, to a spark-igniting engine, in particular a gas engine. In the manufacturing method according to the invention, it is advantageously not necessary to disassemble the entire diesel engine into individual parts, for example to adapt the size of the reciprocating piston. Rather, it is sufficient in the inventive method to edit the cylinder head and the cover or the cylinder head cover, so that the time and mechanical complexity for retrofitting the diesel engine compared to the prior art is reduced.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem Zwischenschritt in der Durchgangsbohrung eine Einsatzhülse angeordnet, die im Bereich der Zündkerze mit der Innenfläche der Durchgangsbohrung abdichtet. Die Dichtungshülse kann mit der Einsatzhülse derart formschlüssig verbunden werden, dass die Dichtungshülse mit der Einsatzhülse fluiddicht abdichtet. Ferner kann in einem Zwischenraum zwischen dem Zylinderkopf und der Abdeckung ein Befestigungsmittel angeordnet werden, das die Dichtungshülse mit dem Zylinderkopf verbindet.In a preferred embodiment of the method according to the invention an insert sleeve is arranged in an intermediate step in the through hole, which seals in the region of the spark plug with the inner surface of the through hole. The sealing sleeve can be positively connected to the insert sleeve so that the sealing sleeve with the insert sleeve seals fluid-tight. Further, in a space between the cylinder head and the cover, a fastening means can be arranged, which connects the sealing sleeve with the cylinder head.

Die im Zusammenhang mit dem Gasmotor genannten Vorteile gelten entsprechend für das Verfahren zum Herstellen eines derartigen Gasmotors.The advantages mentioned in connection with the gas engine apply correspondingly to the method for producing such a gas engine.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen die Figuren 1 und 2 jeweils einen Querschnitt durch einen Zylinderkopf und eine Abdeckung des Gasmotors nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel.The invention is explained in more detail below with reference to an embodiment with reference to the accompanying schematic drawings. Therein show the FIGS. 1 and 2 in each case a cross section through a cylinder head and a cover of the gas engine according to a preferred embodiment.

In den Figuren 1 und 2 ist ein Ausschnitt eines Zylinderkopfs 10 für einen erfindungsgemäßen Gasmotor gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die Darstellung der Einlassventile und Auslassventile verzichtet wurde. Der Zylinderkopf 10 umfasst eine Durchgangsbohrung 11, die einen Zugangsabschnitt 11a und einen unterhalb des Zugangsabschnitts 11a angeordneten Gewindeabschnitt 11b umfasst. Der Querschnittsdurchmesser des Gewindeabschnitts 11b ist kleiner als der Querschnittsdurchmesser des Zugangsabschnitts 11a. Vorzugsweise weist die Durchgangsbohrung 11 im Gewindeabschnitt 11b ein Gewinde zur Aufnahme einer handelsüblichen Zündkerze 12, insbesondere ein Gewinde mit der Größe M14 x 1,25, auf. In dem Gewindeabschnitt 11b ist die Zündkerze 12, insbesondere ein Schraubabschnitt 12c der Zündkerze 12, eingeschraubt. Andere Verbindungsarten sind möglich. Beispielsweise kann die Zündkerze 12 mit dem Gewindeabschnitt 11b steckverbunden sein. Die Längserstreckung des Gewindeabschnitts 11b entspricht im Wesentlichen der Länge des Schraubabschnitts 12c der Zündkerze 12. Unterhalb des Schraubabschnitts 12c weist die Zündkerze 12 eine Zündelektrode 12a auf, die in einen Arbeitsraum 30 des Gasmotors bzw. Zylinders hineinragt.In the FIGS. 1 and 2 is a section of a cylinder head 10 for a gas engine according to the invention according to a preferred embodiment shown, was omitted for reasons of clarity on the representation of the intake valves and exhaust valves. The cylinder head 10 includes a through hole 11 that includes an access portion 11a and a threaded portion 11b disposed below the access portion 11a. The cross-sectional diameter of the threaded portion 11b is smaller than the cross-sectional diameter of the access portion 11a. Preferably, the through hole 11 in the threaded portion 11b has a thread for receiving a commercial spark plug 12, in particular a thread with the size M14 x 1.25 on. In the threaded portion 11 b, the spark plug 12, in particular a screw portion 12 c of the spark plug 12, is screwed. Other connection types are possible. For example, the spark plug 12 may be plug-connected to the threaded portion 11b. The longitudinal extension of the threaded portion 11b substantially corresponds to the length of the screw portion 12c of the spark plug 12. Below the screw portion 12c, the spark plug 12 has an ignition electrode 12a, which projects into a working space 30 of the gas engine or cylinder.

Oberhalb des Schraubabschnitts 12c umfasst die Zündkerze 12 einen Kontaktabschnitt 12b, der im Betrieb mit einer elektrischen Zündleitung (nicht dargestellt) verbunden ist. Der Kontaktabschnitt 12b erstreckt sich in den Zugangsabschnitt 11a der Durchgangsbohrung 11.Above the screw portion 12c, the spark plug 12 includes a contact portion 12b that is in operation with an electrical ignition lead (not shown). connected is. The contact portion 12 b extends into the access portion 11 a of the through hole 11.

Im Bereich des Kontaktabschnitts 12b der Zündkerze 12 ist im Zugangsabschnitt 11a der Durchgangsbohrung 11 eine Einsatzhülse 14 angeordnet. Die Einsatzhülse 14 umfasst einen zylinderförmigen Einsatzabschnitt 14b, der im Wesentlichen eine Länge aufweist, die der Länge des Kontaktabschnitts 12b der Zündkerze 12 entspricht. Der Querschnittsdurchmesser des zylinderförmigen Einsatzabschnitts 14b entspricht im Wesentlichen dem Querschnittsdurchmesser der Durchgangsbohrung 11 bzw. des Zugangsabschnitts 11a. Dadurch ist gewährleistet, dass der zylinderförmige Einsatzabschnitt 14b gegen eine Innenfläche des Zugangsabschnitts 11a fluiddicht abdichtet.In the region of the contact portion 12b of the spark plug 12, an insert sleeve 14 is arranged in the access portion 11a of the through hole 11. The insert sleeve 14 includes a cylindrical insert portion 14 b having a length substantially equal to the length of the contact portion 12 b of the spark plug 12. The cross-sectional diameter of the cylindrical insert portion 14b substantially corresponds to the cross-sectional diameter of the through-hole 11 and the access portion 11a, respectively. This ensures that the cylindrical insert section 14b seals fluid-tightly against an inner surface of the access section 11a.

Die Einsatzhülse 14 umfasst ferner einen Auflageabschnitt 14d, der an einem unteren axialen Ende der Einsatzhülse 14 angeordnet ist. Der Auflageabschnitt 14d entspricht im Wesentlichen einer axialen Abschlusswandung der Einsatzhülse 14, wobei koaxial zum zylinderförmigen Einsatzabschnitt 14b eine Durchführung vorgesehen ist, durch die sich der Schraubabschnitt 12c der Zündkerze 12 erstreckt. Der Querschnittsdurchmesser der Durchführung im Auflageabschnitt 14d entspricht daher im Wesentlichen dem Querschnittsdurchmesser des Gewindeabschnitts 11b der Durchgangsbohrung 11 bzw. des Schraubabschnitts 12c der Zündkerze 12.The insert sleeve 14 further includes a support portion 14d disposed at a lower axial end of the insert sleeve 14. The support portion 14d substantially corresponds to an axial end wall of the insert sleeve 14, wherein coaxial with the cylindrical insert portion 14b is provided a passage through which the screw portion 12c of the spark plug 12 extends. The cross-sectional diameter of the passage in the support portion 14d therefore substantially corresponds to the cross-sectional diameter of the threaded portion 11b of the through-hole 11 and the screw portion 12c of the spark plug 12, respectively.

Die Einsatzhülse 14 umfasst einen oberen Endabschnitt 14a, der einen konusförmigen Innenrand 14c aufweist. Das bedeutet, dass die Zylinderinnenfläche des zylinderförmigen Einsatzabschnitts 14b im Bereich des oberen Endabschnitts 14a konusförmig nach außen, d.h. zur äußeren Zylindermantelfläche des zylinderförmigen Einsatzabschnitts 14b, ausläuft. Auf diese Weise ist im oberen Endabschnitt 14b ein kraterartiger konusförmiger Innenrand 14c gebildet.The insert sleeve 14 includes an upper end portion 14a having a cone-shaped inner edge 14c. That is, the cylinder inner surface of the cylindrical insert portion 14b in the region of the upper end portion 14a is tapered outwardly, i.e., outwardly. to the outer cylinder surface of the cylindrical insert portion 14b, expires. In this way, a crater-like conical inner edge 14c is formed in the upper end portion 14b.

Oberhalb der Einsatzhülse 14 ist in der Durchgangsbohrung 11, insbesondere im Zugangsabschnitt 11a, eine Dichtungshülse 13 angeordnet. Die Dichtungshülse 13 umfasst einen zylinderförmigen Dichtungsabschnitt 13b, der einen Querschnittsdurchmesser aufweist, der im Wesentlichen dem Querschnittsdurchmesser des Zugangsabschnitts 11a der Durchgangsbohrung 11 entspricht. Der zylinderförmige Dichtungsabschnitt 13b dichtet somit fluiddicht gegen eine Innenfläche des Zugangsabschnitts 11a ab. Die Dichtungshülse 13 umfasst einen unteren Endabschnitt 13a mit einem konusförmigen Außenrand 13c. Der konusförmige Außenrand 13c ist dadurch gebildet, dass eine äußere Zylindermantelfläche des zylinderförmigen Dichtungsabschnitts 13b im Bereich des unteren Endabschnitts 13a sich konusförmig in Richtung der Mittelachse der Dichtungshülse 13 erstreckt. Es ist auch möglich, dass, wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, die innere Zylinderfläche des zylinderförmigen Dichtungsabschnitts 13b konusförmig in Richtung der Mittelachse ausläuft, so dass die Dichtungshülse 13 im Bereich des zylinderförmigen Dichtungsabschnitts 13b einen größeren Innendurchmesser aufweist als im unteren Endabschnitt 13a.Above the insert sleeve 14, a sealing sleeve 13 is arranged in the through hole 11, in particular in the access section 11a. The seal sleeve 13 includes a cylindrical seal portion 13 b having a cross-sectional diameter that substantially corresponds to the cross-sectional diameter of the access portion 11 a of the through hole 11. The cylindrical sealing portion 13b thus seals fluid-tight against a Inner surface of the access section 11a from. The sealing sleeve 13 comprises a lower end portion 13a with a cone-shaped outer edge 13c. The cone-shaped outer edge 13 c is formed by an outer cylindrical surface of the cylindrical sealing portion 13 b in the region of the lower end portion 13 a extends in a cone shape in the direction of the central axis of the sealing sleeve 13. It is also possible that, as in the FIGS. 1 and 2 1, the inner cylindrical surface of the cylindrical sealing portion 13b tapers conically in the direction of the central axis, so that the sealing sleeve 13 has a larger inner diameter in the region of the cylindrical sealing portion 13b than in the lower end portion 13a.

Wie in der Figuren 1 und 2 zu erkennen, ist der untere Endabschnitt 13a der Dichtungshülse 13 komplementär zum oberen Endabschnitt 14a der Einsatzhülse 14 ausgebildet. Das betrifft insbesondere den konusförmigen Außenrand 13c der Dichtungshülse 13, der komplementär zum konusförmigen Innenrand 14c der Einsatzhülse 14 ausgebildet ist. Auf diese Weise bilden die Dichtungshülse 13 und die Einsatzhülse 14 bei Kontakt einen Formschluss, wodurch eine sichere und zuverlässige Abdichtung zwischen Dichtungshülse 13 und Einsatzhülse 14 erreicht wird.Like in the FIGS. 1 and 2 To recognize, the lower end portion 13a of the sealing sleeve 13 is complementary to the upper end portion 14a of the insert sleeve 14 is formed. This relates in particular to the conical outer edge 13c of the sealing sleeve 13, which is complementary to the cone-shaped inner edge 14c of the insert sleeve 14. In this way, the sealing sleeve 13 and the insert sleeve 14 form a positive connection upon contact, whereby a secure and reliable seal between the sealing sleeve 13 and insert sleeve 14 is achieved.

Es wird darauf hingewiesen, dass der in der Figur 2 gezeigte Abschnitt zwischen der Dichtungshülse 13 und der Einsatzhülse 14 lediglich aus Gründen der Übersichtlichkeit dargestellt ist. In der Praxis besteht zwischen des konusförmigen Außenrand 13c der Dichtungshülse 13 und dem konusförmigen Innenrand 14c der Einsatzhülse 14 ein Flächenkontakt.It should be noted that in the FIG. 2 shown portion between the sealing sleeve 13 and the insert sleeve 14 is shown only for reasons of clarity. In practice, there is a surface contact between the cone-shaped outer edge 13c of the sealing sleeve 13 and the cone-shaped inner edge 14c of the insert sleeve 14.

Der Innendurchmesser des unteren Endabschnitts 13a der Dichtungshülse 13 entspricht vorzugsweise dem Innendurchmesser des oberen Endabschnitts 14a der Einsatzhülse 14. Es ist auch möglich, dass der untere Endabschnitt 13a der Dichtungshülse 13 einen größeren oder kleineren Innendurchmesser aufweist als der obere Endabschnitt 14a der Einsatzhülse 14. Bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Einsatzhülse 14 eine größere Wandstärke auf als die Dichtungshülse 13. Es ist möglich, dass die Dichtungshülse 13 und die Einsatzhülse 14 die gleiche Wandstärke umfassen. Die Wandstärke der Dichtungshülse 13 kann auch größer sein als die Wandstärke der Einsatzhülse 14. Die Dichtungshülse 13 und/oder die Einsatzhülse 14 weisen vorzugsweise ein Metall, insbesondere Kupfer oder eine Kupferlegierung, auf.The inner diameter of the lower end portion 13a of the seal sleeve 13 preferably corresponds to the inner diameter of the upper end portion 14a of the insert sleeve 14. It is also possible that the lower end portion 13a of the seal sleeve 13 has a larger or smaller inner diameter than the upper end portion 14a of the insert sleeve 14. Bei in the FIGS. 1 and 2 illustrated embodiment, the insert sleeve 14 has a greater wall thickness than the sealing sleeve 13. It is possible that the sealing sleeve 13 and the insert sleeve 14 include the same wall thickness. The wall thickness of the sealing sleeve 13 can also be greater than the wall thickness of the insert sleeve 14. The sealing sleeve 13 and / or the insert sleeve 14 preferably comprise a metal, in particular copper or a copper alloy.

Oberhalb des Zylinderkopfs 10 ist in einem Abstand eine Abdeckung 20 bzw. ein Zylinderkopfdeckel angeordnet. Die Abdeckung 20 begrenzt mit dem Zylinderkopf 10 einen Zwischenraum 40, in dem Zuleitungen und mechanische Bauteile des Gasmotors angeordnet sind. Auf die Darstellung derartiger Bauteile wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. Beispielhaft sind Ventile sowie Kraftstoff- und Kühlmittelleitungen zu nennen, die im Zwischenraum 40 angeordnet sind. Die Abdeckung 20 umfasst eine Öffnung 21, die koaxial zur Durchgangsbohrung 11 in der Abdeckung 20 angeordnet ist. Die Dichtungshülse 13, insbesondere der zylinderförmige Dichtungsabschnitt 13b, erstreckt sich durch die Öffnung 21 über die Abdeckung 20 hinaus. Dabei weist die Öffnung 21 in der Abdeckung 20 einen Querschnittsdurchmesser auf, der im Wesentlichen dem Querschnittsdurchmesser des zylinderförmigen Dichtungsabschnitts 13b entspricht, so dass zwischen der Abdeckung 20 und der Dichtungshülse 13 eine fluiddichte Abdichtung besteht.Above the cylinder head 10, a cover 20 or a cylinder head cover is arranged at a distance. The cover 20 defines with the cylinder head 10 a gap 40, are arranged in the supply lines and mechanical components of the gas engine. The presentation of such components has been omitted for reasons of clarity. Examples include valves and fuel and coolant lines to be called, which are arranged in the intermediate space 40. The cover 20 includes an opening 21 which is arranged coaxially with the through hole 11 in the cover 20. The sealing sleeve 13, in particular the cylindrical sealing portion 13 b, extends through the opening 21 beyond the cover 20. In this case, the opening 21 in the cover 20 has a cross-sectional diameter which substantially corresponds to the cross-sectional diameter of the cylindrical sealing portion 13b, so that between the cover 20 and the sealing sleeve 13 is a fluid-tight seal.

Zur axialen Fixierung der Dichtungshülse 13 ist vorzugsweise ein Halter (nicht dargestellt) vorgesehen, der im Bereich des Zwischenraums 40 mit dem zylinderförmigen Dichtungsabschnitt 13b verbunden ist. Der Halter ist vorzugsweise mit der Dichtungshülse 13 verschweißt und weist einen Befestigungsabschnitt auf, der mit dem Zylinderkopf 10 verbunden ist. Vorzugsweise erfolgt die Verbindung zwischen Befestigungsabschnitt und Zylinderkopf 10 durch eine am Zylinderkopf 10 angeordnete Stiftschraube.For axial fixing of the sealing sleeve 13, a holder (not shown) is preferably provided, which is connected in the region of the intermediate space 40 with the cylindrical sealing portion 13b. The holder is preferably welded to the sealing sleeve 13 and has a mounting portion which is connected to the cylinder head 10. Preferably, the connection between the fastening portion and the cylinder head 10 is effected by a stud arranged on the cylinder head 10.

Die Herstellung des Gasmotors nach dem bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt vorzugsweise durch Umrüsten bzw. Umbau eines Dieselmotors, wobei es für einen effizienten Gasbetrieb zweckmäßig ist, die Zündkerze 12 von einer Oberseite in den Zylinderkopf 10 einzubringen. Das bedeutet, dass die Zündkerze 12 im Wesentlichen koaxial zur Längsachse des Zylinders bzw. des Arbeitsraums 30 angeordnet ist. Die Längsachse bezieht sich dabei auf die lineare Bewegungsrichtung bzw. Führung des Hubkolbens im Zylinder. Insbesondere bei Motoren mit vier Ventilen und entsprechend angeordneten Ölkühlkanälen ergibt sich beim Umbau die Schwierigkeit, dass der Raum bzw. Platz für die Einführung der Zündkerze 12 begrenzt ist. Die Zugänglichkeit zur Zündkerze 12 und deren Abdichtung ist daher erschwert. Insbesondere eine Abdichtung der Zündkerze 12 mit handelsüblichen Dichtungsringen führt aufgrund des hohen Verschleißes, der einerseits thermisch und andererseits durch aggressive Substanzen aus Kühl- oder Schmiermitteln bewirkt wird, zu einem erhöhten Wartungsaufwand. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird daher ein Gasmotor hergestellt, der wartungsarm ist, da die Abdichtung der Zündkerze 12 durch die metallische, verschleißarme Dichtungshülse 13 erreicht wird.The production of the gas engine according to the preferred embodiment is preferably carried out by conversion or conversion of a diesel engine, wherein it is expedient for an efficient gas operation to introduce the spark plug 12 from an upper side into the cylinder head 10. This means that the spark plug 12 is arranged substantially coaxially to the longitudinal axis of the cylinder or the working space 30. The longitudinal axis refers to the linear direction of movement or leadership of the reciprocating piston in the cylinder. In particular, in engines with four valves and correspondingly arranged oil cooling channels results in the conversion, the difficulty that the space or space for the introduction of the spark plug 12 is limited. The accessibility to the spark plug 12 and the seal is therefore difficult. In particular, a seal of the spark plug 12 with commercial sealing rings leads due to the high wear, which is on the one hand thermally and on the other hand caused by aggressive substances from coolants or lubricants, to increased maintenance. With the method according to the invention, therefore, a gas engine is produced, which is low maintenance, since the sealing of the spark plug 12 by the metallic, low-wear sealing sleeve 13 is achieved.

Das Umrüstverfahren zur Herstellung eines Gasmotors durch Umbau eines Dieselmotors umfasst ferner folgende Schritte:

  • Montage einer Zündabnahmescheibe anstelle einer Einspritzpumpe auf einer Nockenwelle;
  • Bereitstellen einer Steuereinheit, die derart angepasst ist, dass der Zündpunkt der einzelnen Kolbenzündungen einstellbar bzw. justierbar ist; und
  • Bereitstellen von Impulsgebern, die einzelnen Kolben zugeordnet werden und die Zündpositionen der einzelnen Kolben an die Steuereinheit übermitteln.
The conversion process for producing a gas engine by conversion of a diesel engine further comprises the following steps:
  • Mounting a Zündabnahmescheibe instead of an injection pump on a camshaft;
  • Providing a control unit which is adapted such that the ignition point of the individual piston ignitions is adjustable; and
  • Providing pulse generators, which are assigned to individual pistons and transmit the ignition positions of the individual pistons to the control unit.

Vorzugsweise werden die Zündpositionen der einzelnen Kolben in einem 12-Zylinder-Motor mit sechs Impulsgeberpunkten über die Impulsgeber an die Steuereinheit weitergeleitet, so dass eine zylinderindividuelle Zündung ausgelöst werden kann. Durch einen siebten Impulspunkt auf der Zündabnahmescheibe wird der Steuereinheit signalisiert, dass die Nockenwelle eine vollständige Umdrehung getätigt hat. Mit Hilfe der Impulsgeberwerte wird durch die Steuereinheit individuell pro Zylinder der optimale Zündzeitpunkt ausgelöst.Preferably, the ignition positions of the individual pistons are forwarded in a 12-cylinder engine with six pulse generator points via the pulse to the control unit, so that a cylinder-specific ignition can be triggered. By a seventh pulse point on the Zündabnahmescheibe the control unit is signaled that the camshaft has made a complete revolution. With the help of the pulse generator values, the optimum timing is triggered by the control unit individually per cylinder.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren eignet sich besonders zum Umbau eines Dieselmotors für Blockheizkraftwerke bzw. allgemein zum Umbau eines stationären dieselbetriebenen Hubkolbenmotors zu einem gasbetriebenen Motor.The production method according to the invention is particularly suitable for the conversion of a diesel engine for combined heat and power plants or generally for the conversion of a stationary diesel-powered reciprocating engine to a gas-powered engine.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Zylinderkopfcylinder head
1111
DurchgangsbohrungThrough Hole
11a11a
Zugangsabschnittaccess section
11b11b
Gewindeabschnittthreaded portion
1212
Zündkerzespark plug
12a12a
Zündelektrodeignition electrode
12b12b
KontaktabschnittContact section
12c12c
Schraubabschnittscrew
1313
Dichtungshülsegrommet
13a13a
unterer Endabschnittlower end section
13b13b
zylinderförmiger Dichtungsabschnittcylindrical sealing section
13c13c
konusförmiger Außenrandcone-shaped outer edge
1414
Einsatzhülseinsert sleeve
14a14a
oberer Endabschnittupper end section
14b14b
zylinderförmiger Einsatzabschnittcylindrical insert section
14c14c
konusförmiger Innenrandcone-shaped inner edge
14d14d
Auflageabschnittbearing section
2020
Abdeckungcover
2121
Öffnungopening
3030
Arbeitsraumworking space
4040
Zwischenraumgap

Claims (15)

Gasmotor mit einem Zylinderkopf (10), der einen Arbeitsraum (30) eines Hubkolbens begrenzt und wenigstens zwei Ventile umfasst, die eine mit dem Zylinderkopf (10) verbundene oder verbindbare Abdeckung (20) aufweisen, wobei im Zylinderkopf (10) eine Durchgangsbohrung (11) ausgebildet ist, in der einerseits eine Zündkerze (12), die im Betrieb mit dem Arbeitsraum (30) zusammenwirkt, und andererseits eine Dichtungshülse (13) angeordnet sind, die die Durchgangsbohrung (11) abdichtet und sich durch eine Öffnung (21) in der Abdeckung (20) erstreckt.Gas engine having a cylinder head (10) defining a working space (30) of a reciprocating piston and comprising at least two valves having a cover (20) connected or connectable to the cylinder head (10), wherein in the cylinder head (10) a through bore (11 ) is formed, in the one hand, a spark plug (12), which cooperates in operation with the working space (30), and on the other hand, a sealing sleeve (13) which seals the through hole (11) and through an opening (21) in the cover (20) extends. Gasmotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Dichtungshülse (13) einen unteren Endabschnitt (13a) mit einem konusförmigen Außenrand (13c) aufweist, der innerhalb der Durchgangsbohrung (11) angeordnet ist.Gas engine according to claim 1,
characterized in that
the seal sleeve (13) has a lower end portion (13a) having a tapered outer edge (13c) disposed inside the throughbore (11). Gasmotor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Bereich der Zündkerze (12) eine Einsatzhülse (14) angeordnet ist, die mit der Innenfläche der Durchgangsbohrung (11) abdichtet.Gas engine according to claim 1 or 2,
characterized in that
in the region of the spark plug (12) an insert sleeve (14) is arranged, which seals with the inner surface of the through hole (11). Gasmotor nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einsatzhülse (14) einen oberen Endabschnitt (14a) aufweist, der einen komplementär zum konusförmigen Außenrand (13c) der Dichtungshülse (13) ausgebildeten konusförmigen Innenrand (14c) umfasst.Gas engine according to claim 3,
characterized in that
the insert sleeve (14) has an upper end portion (14a) which comprises a conical inner edge (14c) which is complementary to the conical outer edge (13c) of the sealing sleeve (13). Gasmotor nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der konusförmige Außenrand (13c) der Dichtungshülse (13) mit dem konusförmigen Innenrand (14c) der Einsatzhülse (14) fluiddicht abdichtet.Gas engine according to claim 4,
characterized in that
the cone-shaped outer edge (13c) of the sealing sleeve (13) with the cone-shaped inner edge (14c) of the insert sleeve (14) fluid-tight seals. Gasmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Dichtungshülse (13) mit der Abdeckung (20) fluiddicht abdichtet.Gas engine according to one of claims 1 to 5,
characterized in that
the sealing sleeve (13) with the cover (20) seals fluid-tight. Gasmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Dichtungshülse (13) und/oder die Einsatzhülse (14) einen metallischen Werkstoff umfasst.Gas engine according to one of claims 1 to 6,
characterized in that
the sealing sleeve (13) and / or the insert sleeve (14) comprises a metallic material. Gasmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Zylinderkopf (10) vier Ventile, insbesondere zwei Einlass- und zwei Auslassventile, umfasst.Gas engine according to one of claims 1 to 7,
characterized in that
the cylinder head (10) comprises four valves, in particular two inlet valves and two outlet valves. Gasmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Durchgangsbohrung (11) einen Gewindeabschnitt (11b) zur axialen Fixierung der Zündkerze (12) umfasst.Gas engine according to one of claims 1 to 8,
characterized in that
the through hole (11) comprises a threaded portion (11b) for axially fixing the spark plug (12). Gasmotor nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Gewindeabschnitt (11b) einen kleineren Querschnittsdurchmesser aufweist als ein zylinderförmiger Zugangsabschnitt (11a) der Durchgangsbohrung.Gas engine according to claim 9,
characterized in that
the threaded portion (11b) has a smaller cross-sectional diameter than a cylindrical access portion (11a) of the through-hole. Gasmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Durchgangsbohrung (11) im Wesentlichen koaxial zur Längsachse des Arbeitsraums (30) angeordnet ist.Gas engine according to one of claims 1 to 10,
characterized in that
the through hole (11) is arranged substantially coaxially to the longitudinal axis of the working space (30). Verfahren zum Herstellen eines Gasmotors gemäß Anspruch 1, insbesondere durch Umbau eines Dieselmotors, wobei in einem ersten Schritt in den Zylinderkopf (10) eine Durchgangsbohrung (11) und in die Abdeckung (20) eine Öffnung (21) eingebracht werden und in einem zweiten Schritt in die Durchgangsbohrung (11) eine Dichtungshülse (13) eingesetzt wird derart, dass die Dichtungshülse (13) mit der Durchgangsbohrung (11) abdichtet und sich durch die Öffnung (21) in der Abdeckung (20) erstreckt.A method for producing a gas engine according to claim 1, in particular by conversion of a diesel engine, wherein in a first step in the cylinder head (10) has a through hole (11) and in the cover (20) an opening (21) are introduced and in a second step a sealing sleeve (13) is inserted into the through-bore (11) such that the sealing sleeve (13) seals with the through-bore (11) and extends through the opening (21) in the cover (20). Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einem Zwischenschritt in der Durchgangsbohrung (11) eine Einsatzhülse (14) angeordnet wird, die im Bereich der Zündkerze (12) mit der Innenfläche der Durchgangsbohrung (11) abdichtet.Method according to claim 12,
characterized in that
in an intermediate step in the through hole (11) an insert sleeve (14) is arranged, which seals in the region of the spark plug (12) with the inner surface of the through hole (11). Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Dichtungshülse (13) mit der Einsatzhülse (14) formschlüssig verbunden wird derart, dass die Dichtungshülse (13) mit der Einsatzhülse (14) fluiddicht abdichtet.Method according to claim 13,
characterized in that
the sealing sleeve (13) with the insert sleeve (14) is positively connected such that the sealing sleeve (13) with the insert sleeve (14) seals fluid-tight. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einem Zwischenraum (40) zwischen dem Zylinderkopf (10) und der Abdeckung (20) ein Befestigungsmittel angeordnet wird, das die Dichtungshülse (13) mit dem Zylinderkopf (10) verbindet.Method according to one of claims 12 to 14,
characterized in that
in a space (40) between the cylinder head (10) and the cover (20) a fastening means is arranged, which connects the sealing sleeve (13) with the cylinder head (10).
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