EP4144979A1 - Brennkraftmaschine mit einem element an der zylinderinnenwandung zum abschaben von ölkohle - Google Patents

Brennkraftmaschine mit einem element an der zylinderinnenwandung zum abschaben von ölkohle Download PDF

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EP4144979A1
EP4144979A1 EP21000259.8A EP21000259A EP4144979A1 EP 4144979 A1 EP4144979 A1 EP 4144979A1 EP 21000259 A EP21000259 A EP 21000259A EP 4144979 A1 EP4144979 A1 EP 4144979A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cylinder
combustion engine
piston
internal combustion
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.)
Withdrawn
Application number
EP21000259.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Hoen
Ulf Klein
Peter Hoffmann
Stephan Heeger
Thomas Werner
Thomas Brehmer
Martin Blankenhorn
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Deutz AG
Original Assignee
Deutz AG
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current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
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/004—Cylinder liners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/18—Other cylinders
    • 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
    • F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/04—Cleaning of, preventing corrosion or erosion in, or preventing unwanted deposits in, combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F2001/006—Cylinders; Cylinder heads  having a ring at the inside of a liner or cylinder for preventing the deposit of carbon oil particles, e.g. oil scrapers

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine with an element on the inner wall of the cylinder for scraping off oil carbon.
  • annular insert which protrudes from the head side of the cylinder liner. It narrows the inner diameter of the cylinder or cylinder liner and prevents carbon from coming into contact with the inner wall of the cylinder.
  • the DE 103 21 034 B3 shows a ring-shaped design that reduces the diameter as an insert in a groove or as an insert that protrudes beyond the cylinder liner on the head side and is inserted between the liner and the cylinder head without play. This is unsuitable for a large series, since the backlash-free use places increased demands on production and assembly.
  • the object of the present invention is to avoid the disadvantages mentioned above and to create an internal combustion engine that consumes little oil and produces hardly any oil carbon, without having to accept disadvantages in terms of component rigidity.
  • an internal combustion engine of the above type having the features characterized in claims 1 and 10 an internal combustion engine and a method with at least one element on the cylinder inner wall, which is worked into the cylinder inner wall in the corresponding TDC area of the top land of the piston by machining or an embossing/printing process and approximately performs the function of a fire ring.
  • Advantageous configurations of the invention are contained in the further claims.
  • Knurls or knurls, sometimes also cords, are circumferential deviations in shape produced by means of knurling, which are embossed in a metal rotating body on the inner or outer surface. Knurls can make a workpiece easier to grip and thus prevent slipping, such as on a dumbbell handle.
  • the knurling can take various forms and can be introduced either by milling, pressing or by embossing on a lathe.
  • Knurling and cording are two related manufacturing processes from the stamping group, which is part of pressure forming. In both processes, a round workpiece is pressed against a round tool and rolled so that both rotate. The profile of the tool is transferred to the workpiece. The elevations of the tool are pressed into the surface of the workpiece. Depending on whether knurls or cords (left-right knurls, cross knurls) are created, one speaks of knurling or cords.
  • the handles or gripping surfaces of micrometers are often knurled to make them easier to grip than smooth surfaces.
  • Another application is the creation of a serrated profile for a shaft-hub connection, e.g. B. for attaching a rotor core a shaft to transmit higher torques than with a shrink connection or knurled screw.
  • knurling When knurling, a distinction is made between non-cutting knurling and cutting knurl milling. Depending on the process, the profile is pressed in with knurling wheels or milled on a knurling cutter. Special knurl milling tools can also be used on CNC lathes with driven tools in order to avoid re-clamping on other machines. Since the machining forces are lower when milling, it is mainly used for thin workpieces or on machining centers.
  • RAA knurl with axis-parallel grooves
  • RBL left-hand knurl
  • RBR right-hand knurl
  • RGE left-right knurl
  • raised tips also known as checkering
  • RGV left-right knurl
  • RKE cross knurl
  • RKV cross knurling
  • RTR circular knurling (continuous).
  • the profile angle is 90°, in special cases also 105°.
  • the knurling is arranged in the end region of the inner wall on the cylinder head side at the level of the top dead center position of the corresponding piston top land piston.
  • Pistons for reciprocating engines are mostly made of cast aluminum alloys, occasionally also of cast iron.
  • the blanks are cast in molds.
  • the pistons for high-performance turbodiesel engines are also forged to improve performance and to reduce consumption and emissions through higher ignition pressures.
  • the lateral surface, the valve pockets, the piston ring grooves and the piston pin bore are then machined.
  • Diesel pistons are subject to higher thermal and mechanical loads and therefore have to be cast in the first piston ring groove Ring carriers made of austenitic cast iron ("Niresist”) are reinforced to prevent the groove from chipping and material transfer to the ring due to micro-welding. In the case of very highly loaded pistons, brass bushings are stretched in the pin bore.
  • Another characteristic feature of the pistons of direct injection diesel engines is the bottom bowl, in which the injected fuel is swirled and mixed with the air.
  • Pistons that are subject to high thermal loads - especially racing, aircraft or turbo diesel engines - are often implemented with spray nozzles for the engine oil to cool the piston crown.
  • the piston can be provided with a circumferential oil duct or only be cooled by spraying the crown. In slow-running large engines, the piston can also be cooled by circulation cooling.
  • the medium is fed to the piston through a telescoping tube.
  • the wall thickness of pistons in petrol engines is thinner than in pistons in diesel engines, which allows higher engine speeds due to the lower weight.
  • Hard anodizing can sometimes be used in the area of the first piston ring groove to reduce wear and tear and microwelding.
  • the piston crown has partially flat pockets to accommodate the valves protruding into the combustion chamber.
  • the piston has the following functional parts: the piston head, which is in contact with the medium.
  • the piston crown is also referred to as the top land.
  • the fire bridge follows. It extends from the piston crown to the upper piston ring groove. It protects the first piston ring from overheating.
  • the ring game follows. Together with the other grooves and ring lands, the top land forms the so-called ring section. This is followed by the piston skirt or the piston skirt or the piston wall, the cylindrical component that fits into the cylinder bore with a small clearance and the piston pin with its bearing, which connects the piston to the connecting rod.
  • the piston skirt serves to guide the piston in the cylinder tube and is coated with a bonded coating on most pistons. In older designs, it often has a cast-in steel strip (control piston, “control plate”, “autothermic piston”) on the inside to control the increase in diameter when it is heated. To save weight, many high-speed four-stroke engines today have the piston skirt offset inwards on the sides (at the piston pin openings) ("box" piston).
  • the piston carries one or more grooves for the piston rings, the top one being the compression rings and at least one bottom one serving as an oil scraper ring.
  • Most car pistons have two compression rings and one oil scraper ring.
  • So-called two-ring pistons with only one compression ring are also used for racing engines.
  • the piston skirts can also be provided with windows.
  • most two-stroke pistons have locking pins in the piston ring grooves to prevent twisting and binding of the piston ring gaps in the cylinder timing windows.
  • two-stroke engines with nose pistons which were supposed to improve gas exchange with cross scavenging.
  • reverse scavenging two-stroke engines have had a flat piston crown.
  • the knurling described above scrapes the resulting carbon and other combustion residues from the top land surfaces of the piston, so that when the piston moves downwards towards bottom dead center (BDC), this cannot damage the honing and wear is reduced.
  • BDC bottom dead center
  • This design height (throw height) is generally smaller for aluminum pistons than for steel pistons.
  • the higher elevation places special demands on the manufacturing process, since the materials used are rather unsuitable for the ejection.
  • safety distances must be observed, e.g. B. Knurling to the first piston ring.
  • the knurling is an integral ring element of a cylinder or cylinder liner, located at the level of the top dead center position of the corresponding piston on the inner wall of the cylinder or a cylinder liner faces the piston at TDC or its top land.
  • the clearance between the knurling and the top land surface is greatly reduced by oblique grooves that are angled to the cylinder axis or the axis of the cylinder liner and narrow the dead center position between the top land zone and the first piston ring.
  • the cylinder liner pushed by hand onto a vise and clamped, is given a clearance and an inner chamfer.
  • a knurled wheel specially ground
  • the embossing process creates the knurling on the head side, facing the inner wall and located in the area of the top dead center position of the corresponding piston crown piston. Then the smallest inner diameter is turned.
  • the release plays an important role in the manufacturing process. Stamping into the cylinder liner leads to material transport. If there is no clearance, the sealing surface of the cylinder or cylinder liner may become uneven.
  • the knurling is worked into the inner wall of the cylinder or the cylinder liner by machining or a printing or embossing process at the level of the top dead center position of the corresponding piston. According to the invention, it is provided for the sustainable and reliable degradation of the resulting oil carbon and other combustion residues.
  • the grooves of the knurling are raised and thus narrow the area and strip the carbon from the piston outer contour in the area between the piston crown and the first piston ring and counteract wear or the reduction of the honing. A deposit is only possible in a very thin, fine layer.
  • knurling by knurling - the knurling process described above - can be used for large-scale production.
  • the execution of the grooves of the knurling in the cylinder liner or the cylinder is angled arranged to the cylinder axis or axis of the cylinder liner.
  • the knurling of the cylinder liner or cylinder removes any carbon deposits and other conceivable residues from the top land of the piston.
  • the knurling of the cylinder liner or cylinder does not end with the first piston ring, but maintains a minimum safety distance to prevent damage to the piston ring.
  • the raised knurling of the cylinder liner or cylinder on the inside has a narrowing effect and reduces play in the top land area. This means that there is less space for oil carbon to form, since the inner diameter in the knurling area is smaller due to the raised grooves.
  • the piston 1 shows a section of an internal combustion engine with a cylinder liner 1, the embossed knurling 7 in the area of the dead center position of the corresponding piston 2 on the cylinder head side on its inner wall 6.
  • the piston 2 has piston rings 3, a piston crown 4 and the top land zone 5, which extends from the piston crown 4 extends to the first piston ring 3.
  • the constriction of the cylinder liner 1 in the area of the top dead center position of the corresponding piston begins with the knurling 7, as shown in detail in 2 you can see. Due to the raised knurling that the cylinder liner 1 has on its inner wall, the inner diameter in this area (OT) is smaller than in the rest of the cylinder or the cylinder liner 1.
  • the grooves 8 of the knurling 7 are arranged at an angle and have an angle to the axis of the cylinder or the cylinder liner 1.
  • the knurling 7 is an integral part of the cylinder or the cylinder liner 1 and can be machined from the preferred material of the cylinder or the cylinder liner 1 .
  • chipless knurling to attach the knurling 7 in the cylinder or in the cylinder liner.

Abstract

1. Brennkraftmaschine mit einem Element an der Zylinderinnenwandung zum Abschaben von Ölkohle2. Beschrieben wird eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem Arbeitszylinder und einem den Arbeitszylinder verschließenden Zylinderkopf, wobei der Arbeitszylinder eine Zylinderlaufbahn und/ oder eine Zylinderlaufbuchse (1) aufweist und die im Bereich des Zylinderkopfes wenigstens ein Element aufweist, das geeignet ist, eventuell entstehende Ölkohle abzustreifen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Element an der Zylinderinnenwandung zum Abschaben von Ölkohle.
  • Aus DE 35 43 668 A1 ist eine ringförmige Einlage bekannt, die aus der Kopfseite der Zylinderbuchse ragt. Sie verengt den Innendurchmesser des Zylinders oder der Zylinderlaufbuchse und verhindert, dass Ölkohle mit der Zylinderinnenwand in Kontakt gelangt.
  • Die DE 103 21 034 B3 zeigt eine ringförmige Ausführung, die als Einsatz in einer Nut den Durchmesser verkleinert oder als Einsatz, der die Zylinderlaufbuchse kopfseitig überragt und spielfrei zwischen Laufbuchse und Zylinderkopf eingesetzt ist. Dies ist für eine Großserie ungeeignet, da der spielfreie Einsatz erhöhte Ansprüche an die Fertigung und Montage setzt.
  • In der DE 10 2011 012 507 B4 wird eine Ausführung offenbart, die als Einlage den Zylinderlauf überragt, in die eine Nut eingesetzt wird. Die Einlage verengt den Bereich der oberen Totpunktlage durch rotations-symmetrische und -asymmetrische Außen- und Innenkonturen des Ringelements.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu vermeiden und eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die wenig Öl verbraucht, kaum Ölkohle erzeugt, ohne Nachteile bei der Bauteilsteifigkeit in Kauf nehmen zu müssen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Brennkraftmaschine der o. g. Art mit den in Anspruch 1 und 10 gekennzeichneten Merkmalen durch eine Brennkraftmaschine und ein Verfahren mit wenigstens einem Element an der Zylinderinnenwandung, die durch spanende Bearbeitung oder ein Einpräge-/Druckverfahren in die Zylinderinnenwandung im korrespondierenden OT-Bereich des Feuerstegs des Kolbens eingearbeitet ist und in etwa die Funktion eines Feuerrings ausübt, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen enthalten.
  • Rändelungen oder Rändel, teils auch Kordel, sind mittels Rändeln hergestellte, umlaufende Gestaltabweichungen, die in einen metallenen Rotationskörper an der Innen- oder Außenoberfläche eingeprägt werden. Rändelungen können ein Werkstück griffiger gestalten und somit ein Abrutschen verhindern, wie beispielsweise an einem Hantelgriff. Die Rändelung kann dabei verschiedene Formen annehmen und entweder durch Fräsen, Drücken oder durch Einprägen auf einer Drehmaschine eingebracht werden.
  • Rändeln und Kordeln sind zwei verwandte Fertigungsverfahren aus der Gruppe des Einprägens, das zum Druckumformen zählt. Bei beiden Verfahren wird ein rundes Werkstück gegen ein rundes Werkzeug gepresst und abgewälzt, sodass sich beide drehen. Dabei wird das Profil des Werkzeuges auf das Werkstück übertragen. Die Erhebungen des Werkzeuges werden in die Oberfläche des Werkstückes eingedrückt. Je nachdem, ob dabei Rändel oder Kordel (Links-Rechts-Rändel, Kreuzrändel) entstehen, spricht man vom Rändeln oder Kordeln.
  • So werden zum Beispiel die Griffe bzw. Griffflächen von Messschrauben oft gerändelt, um sie griffiger als glatte Flächen zu gestalten.
  • Durch das Rändeln zum Einprägen von Zierelementen oder Schrift auf den Rand einer Münze oder Medaille wurde früher das Befeilen bzw. Beschneiden der Münzen erschwert, weil eine Feilstelle sofort sichtbar ist.
  • Ein weiterer Anwendungsfall ist das Erzeugen eines Zackenprofils für eine Welle-Nabe-Verbindung, z. B. für das Befestigen eines Rotorpaketes auf einer Welle, um höhere Drehmomente zu übertragen, als bei einer Schrumpfverbindung oder Rändelschraube.
  • Beim Rändeln wird zwischen dem spanlosen Rändeldrücken und dem spanenden Rändelfräsen unterschieden. Je nach Verfahren wird mit Rändelrädern das Profil hineingedrückt oder an einer Rändelfräse gefräst. An CNC-Drehmaschinen mit angetriebenen Werkzeugen können auch spezielle Rändelfräswerkzeuge eingesetzt werden, um ein Umspannen auf andere Maschinen zu vermeiden. Da die Bearbeitungskräfte beim Fräsen geringer ausfallen, findet es vorwiegend bei dünnen Werkstücken oder auf Bearbeitungszentren Verwendung.
  • Es gibt Rändel in folgenden Ausführungen, RAA: Rändel mit achsparallelen Rillen, RBL: Linksrändel, RBR: Rechtsrändel, RGE: Links-Rechtsrändel, Spitzen erhöht, auch Fischhaut genannt, RGV: Links-Rechtsrändel, Spitzen vertieft, RKE: Kreuzrändel, Spitzen erhöht, RKV: Kreuzrändel, Spitzen vertieft, RTR: Kreisrändeln (durchlaufend). Der Profilwinkel beträgt 90°, in Sonderfällen auch 105°. Die Rändelung ist im zylinderkopfseitigen Endbereich der Innenwandung auf Höhe der oberen Totpunktlage des korrespondierenden Kolbenfeuerstegkolbens angeordnet.
  • Kolben für Hubkolbenmotoren werden meistens aus Aluminiumgusslegierungen gefertigt, vereinzelt auch aus Gusseisen. Die Rohlinge werden in Kokillen gegossen. Aufgrund von Leistungssteigerungen sowie zur Verbrauchs- und Emissionsreduzierung durch höhere Zünddrücke werden die Kolben für leistungsstarke Turbodiesel-Motoren auch geschmiedet. Anschließend werden die Mantelfläche, die Ventiltaschen, die Kolbenringnuten und die Kolbenbolzen-Bohrung mechanisch bearbeitet.
  • Technologisch bestehen zwischen Diesel- und Ottomotor-Kolben aufgrund der unterschiedlichen Verbrennungsprozesse Unterschiede.
  • Dieselkolben sind sowohl thermisch als auch mechanisch höher belastet und müssen daher in der ersten Kolbenringnut mit einem eingegossenen Ringträger aus einem austenitischen Gusseisen ("Niresist") verstärkt werden, um ein Ausschlagen der Nut und Materialübertrag auf den Ring durch Mikroverschweißungen zu verhindern. Bei sehr hoch belasteten Kolben werden in der Bolzenbohrung Messingbuchsen eingedehnt. Ein weiteres charakteristisches Merkmal der Kolben von Dieselmotoren mit direkter Einspritzung ist die Bodenmulde, in der der eingespritzte Kraftstoff mit der Luft verwirbelt und vermischt wird. Thermisch hoch belastete Kolben - insbesondere Renn-, Flug- oder Turbodiesel-Motoren - werden oft mit Spritzdüsen für das Motoröl zur Kühlung des Kolbenbodens realisiert. Dabei kann der Kolben mit einem umlaufenden Ölkanal versehen sein oder nur durch ein Anspritzen des Bodens gekühlt werden. Bei langsam laufenden Großmotoren kann der Kolben auch durch Umlaufkühlung gekühlt werden. Das Medium wird dem Kolben dabei durch ein teleskopierbares Rohr zugeführt.
  • Bei Kolben von Ottomotoren ist die Wandstärke dünner als bei Kolben von Dieselmotoren, die wegen des geringeren Gewichts höhere Motor-Drehzahlen erlaubt. Im Bereich der ersten Kolbenringnut kann teilweise eine Hartanodisierung zur Verminderung von Verschleiß und Mikroverschweißungen zum Einsatz kommen.
  • Der Kolbenboden trägt teilweise flache Taschen zur Aufnahme der in den Brennraum hineinragenden Ventile.
  • Der Kolben weist die folgenden funktionalen Bestandteile auf: den Kolbenboden, der mit dem Medium in Kontakt steht. Der Kolbenboden wird auch als Feuerstegoberkante bezeichnet. Es folgt der Feuersteg. Er erstreckt sich vom Kolbenboden bis zur oberen Kolbenringnut. Er schützt den ersten Kolbenring vor zu großer Erwärmung. Es schließt sich die Ringpartie an. Zusammen mit den weiteren Nuten und Ringstegen bildet der Feuersteg die sogenannte Ringpartie. Darauf folgt das Kolbenhemd oder der Kolbenschaft oder die Kolbenwand, das zylindrische Bauteil, das mit einem kleinen Spiel in die Zylinderbohrung passt und der Kolbenbolzen mit seiner Lagerung, der den Kolben mit dem Pleuel verbindet.
  • Das Kolbenhemd dient der Führung des Kolbens im Zylinderrohr und ist bei den meisten Kolben mit einem Gleitlack beschichtet. Es trägt bei älteren Bauarten oft innen einen eingegossenen Stahl-Streifen (Regelkolben, "Regelplatte", "Autothermik-Kolben"), um das Durchmesserwachstum beim Erwärmen zu steuern. Zur Gewichtsersparnis ist heute bei vielen schnelllaufenden Viertaktmotoren das Kolbenhemd an den Seiten (an den Kolbenbolzen-Öffnungen) nach innen versetzt ("Kasten"-Kolben).
  • Der Kolben trägt eine oder mehrere Nuten für die Kolbenringe, deren oberste die Kompressionsringe sind und zumindest ein unterer als Ölabstreifring dient. PKW-Kolben besitzen zum überwiegenden Teil zwei Kompressions- und einen Ölabstreifring. Für Rennmotoren kommen auch sogenannte Zwei-Ring-Kolben mit nur einem Kompressionsring zum Einsatz. Bei Zweitaktmotoren können die Kolbenhemden auch mit Fenstern versehen sein. Zusätzlich haben die meisten Zweitaktkolben Sicherungsstifte in den Kolbenringnuten, um ein Verdrehen und Verklemmen der Kolbenringstöße in den Steuerfenstern des Zylinders zu verhindern. In der Vergangenheit gab es Zweitaktmotoren mit Nasenkolben, die den Gaswechsel bei Querspülung verbessern sollten. Seit etwa 90 Jahren haben Zweitaktmotoren mit Umkehrspülung einen flachen Kolbenboden.
  • Die oben beschriebene Rändelung schabt die entstehende Ölkohle und sonstige Verbrennungsrückstände von den Feuerstegflächen des Kolbens ab, sodass diese bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens in Richtung des unteren Totpunktes (UT) nicht die Honung beschädigen kann und der Verschleiß verringert ist. Dabei gibt es mehrere Auslegungskriterien wie z. B. Kippneigung Kolben, Feuerstegspiel, Feuerstegzone etc., die die Mindesthöhe der Rändelung definieren. Diese Auslegungshöhe (Aufwurfhöhe) ist bei Aluminiumkolben in der Regel kleiner als bei Stahlkolbenkolben. Aus der höheren Erhabung ergeben sich besondere Ansprüche an das Fertigungsverfahren, da die eingesetzten Werkstoffe für den Auswurf eher ungeeignet sind. Zudem sind Sicherheitsabstände einzuhalten, z. B. Rändelung zum ersten Kolbenring. Die Rändelung ist integrales Ringelement eines Zylinders oder einer Zylinderlaufbuche, die auf Höhe der oberen Totpunktlage des korrespondierenden Kolbens an der Innenwandung des Zylinders oder einer Zylinderlaufbuchse dem Kolben in OT bzw. seinem Feuersteg zugewandt ist. Durch schräge, zur Zylinderachse oder der Achse der Zylinderlaufbuchse angewinkelte, aufwerfende Rillen, die die Totpunktlage zwischen Feuerstegzone und ersten Kolbenring verengen, wird das Spiel durch den kleineren Innendurchmesser zwischen Rändelung und Feuerstegfläche stark verringert.
  • Die von Hand auf einen Spannstock geschobene und eingespannte Zylinderlaufbuchse erhält im ersten Schritt eine Freistellung und eine Innenfase. Durch ein Rändelrad (Spezialanschliff) im Einprägverfahren entsteht, wie oben beschrieben, die kopfseitige, der Innenwandung zugewandten und im Bereich der oberen Totpunktlage des korrespondierenden Kolbenfeuerstegkolbens befindliche Rändelung. Anschließend wird der kleinste Innendurchmesser gedreht. Die Freistellung nimmt im Herstellprozess eine wichtige Rolle ein. Das Einprägen in die Zylinderlaufbuchse führt zum Materialtransport, bei fehlender Freistellung kann unter Umständen die Dichtfläche des Zylinders bzw. der Zylinderlaufbuchse uneben werden.
  • Die Rändelung ist durch spanende Bearbeitung oder ein Druck- bzw. Einprägverfahren auf der Höhe der oberen Totpunktlage des korrespondierenden Kolbens der Innenwandung des Zylinders oder der Zylinderlaufbuchse eingearbeitet. Sie ist erfindungsgemäß für den nachhaltigen und zuverlässigen Abbau der entstehenden Ölkohle und sonstiger Verbrennungsrückstände vorgesehen. Die Rillen der Rändelung sind erhaben und verengen somit den Bereich und streifen die Ölkohle von der Kolbenaußenkontur im Bereich zwischen Kolbenkrone und ersten Kolbenring ab und wirken dem Verschleiß bzw. dem Abbau der Honung entgegen. Eine Ablagerung ist nur noch in einer sehr dünnen feinen Schicht möglich. Fertigungstechnisch ist die Rändelung durch das Rändeln - das oben beschriebene Rändel-Verfahren - für Großserienfertigung einsetzbar.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Ausführung der Rillen der Rändelung in der Zylinderlaufbuchse bzw. des Zylinders angewinkelt zur Zylinderachse oder Achse der Zylinderlaufbuchse angeordnet.
  • Die Rändelung der Zylinderlaufbuchse bzw. des Zylinders entfernt entstehende Ölkohle und andere denkbare Rückstände vom Feuersteg des Kolbens. Die Rändelung der Zylinderlaufbuchse bzw. des Zylinders schließt nicht mit dem ersten Kolbenring ab, sondern behält einen Mindestsicherheitsabstand ein, um Beschädigungen des Kolbenrings zu vermeiden. Die erhabene Rändelung der Zylinderlaufbuchse bzw. des Zylinders an der Innenseite wirkt verengend und reduziert das Spiel im Bereich der Feuerstegfläche. Somit existiert weniger Raum für entstehende Ölkohle, da der Innendurchmesser im Bereich der Rändelung wegen der erhabenen Rillen kleiner ist.
  • Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
    • Fig. 1:
    einen Ausschnitt einer Brennkraftmaschine, der die Rändelung einer Zylinderlaufbuchse und einen dazugehörigen Kolben zeigt,
    Fig. 2:
    einen Ausschnitt der Rändelung, der die Rillen zeigt.
  • Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Brennkraftmaschine mit einer Zylinderlaufbuchse 1, der eingeprägten Rändelung 7 im Bereich der zylinderkopfseitigen Totpunktlage des korrespondierenden Kolbens 2 an ihrer Innenwandung 6. Der Kolben 2 weist Kolbenringe 3, eine Kolbenkrone 4 und die Feuerstegzone 5 auf, die sich von der Kolbenkrone 4 bis zum ersten Kolbenring 3 erstreckt. Die Verengung der Zylinderlaufbuchse 1 im Bereich der oberen Totpunktlage des korrespondierenden Kolbens beginnt mit der Rändelung 7, wie dies im Detail in Fig. 2 zu sehen ist. Durch die erhabenen Rändelungen, die die Zylinderlaufbuchse 1 an ihrer Innenwandung aufweist, ist der Innendurchmesser in diesem Bereich (OT) kleiner als im restlichen Lauf des Zylinders oder der Zylinderlaufbuchse 1. Dadurch kann sich in der Feuerstegzone 5 keine oder nur noch Ölkohle in einer sehr geringen Menge bzw. in einer sehr dünnen Schicht absetzen, die den Verschleiß erhöht und in der Auf- und Abwärtsbewegung des Kolbens 2 den Zylinderlauf und die Honung beschädigen kann. Die Rillen 8 der Rändelung 7 sind dabei schräg angeordnet und besitzen einen Winkel zur Achse des Zylinders oder der Zylinderlaufbuchse 1. Die Rändelung 7 ist integraler Bestandteil des Zylinders oder der Zylinderlaufbuchse 1 und kann spanend aus dem bevorzugten Werkstoff des Zylinders oder der Zylinderlaufbuchse 1 herausgearbeitet werden. Es bieten sich auch Verfahren des spanlosen Rändelns an, um die Rändelung 7 im Zylinder oder in der Zylinderlaufbuchse anzubringen.
  • Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Rändelung 7 im achsparallelen Schnitt, die einzelnen Rillen 8 sind als integrale Bestandteile des Zylinders oder der Zylinderlaufbuchse 1 erkennbar.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Zylinderlaufbuchse
    2
    Kolben
    3
    Kolbenring
    4
    Kolbenkrone
    5
    Feuerstegzone
    6
    Innenwandung
    7
    Rändelung
    8
    Rille

Claims (10)

  1. Brennkraftmaschine, insbesondere Dieselmotor, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem Arbeitszylinder und einem den Arbeitszylinder verschließenden Zylinderkopf, wobei der Arbeitszylinder eine Zylinderlaufbahn und/oder eine Zylinderlaufbuchse (1) aufweist und die im Bereich des Zylinderkopfes bzw. des oberen Totpunktes des korrespondierenden Kolbens (2) der Zylinderlaufbahn oder der Zylinderlaufbuchse (1) wenigstens ein Element aufweist, das geeignet ist, eventuell entstehende Ölkohle abzustreifen.
  2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Element, das die entstehende Ölkohle abstreift, in Richtung des korrespondierenden Kolbens (2) erhaben ist.
  3. Brennkraftmaschine nach Anspruch1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Element wenigstens eine umlaufende Rille (8) aufweist.
  4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Element wenigstens eine Rändelung (7) aufweist.
  5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Rändelungen, die die Zylinderlaufbahn oder die Zylinderlaufbuchse 1 an ihrer Innenwandung aufweist, erhaben ist.
  6. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der Zylinderlaufbahn oder der Zylinderlaufbuchse (1) im Bereich des Zylinderkopfes - OT des korrespondierenden Kolbens - durch das Element zum Abstreifen der Ölkohle kleiner als im restlichen Verlauf des Zylinders oder der Zylinderlaufbuchse (1) ist.
  7. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Element aus wenigstens einer kreisförmig umlaufenden Nut besteht.
  8. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Element aus kreisförmig übereinander angeordnet umlaufenden Nuten besteht.
  9. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Element aus einem Innengewinde besteht.
  10. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche zum Einsatz kommt.
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