WO1989007710A1 - Reciprocating internal combustion engine with wet cylinder linings - Google Patents

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WO1989007710A1
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Gerd-Michael Wolters
Otto Reifenscheid
Michael Groddeck
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Mtu Motoren- Und Turbinen-Union Friedrichshafen Gm
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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 
    • F02F1/02—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means
    • F02F1/10—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for liquid cooling
    • F02F1/16—Cylinder liners of wet type
    • 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
    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/0043—Arrangements of mechanical drive elements
    • F02F7/0046—Shape of casings adapted to facilitate fitting or dismantling of engine parts

Definitions

  • the invention relates to a piston internal combustion engine with wet cylinder liners according to the preamble of claim 1.
  • the invention is intended to assemble and maintain a
  • part of the force required to tear the cylinder liner loose should be applied by moving the piston against the tool.
  • the force exerted by the piston on the tool is supported by various engine parts, such as pin, connecting rod and crankshaft bearings against the cylinder crankcase.
  • the affected engine parts are very sensitive to static loads, so that unnoticed damage during the disassembly of a unit cannot be ruled out.
  • Piston-connecting rod assembly are held in position by a partial vacuum between the tool and piston relative to the cylinder liner.
  • the tightness that can be achieved through the piston rings of the piston is insufficient to maintain a sufficient vacuum over the installation period.
  • Relative movement between the cylinder liner and the piston connecting rod assembly during assembly cannot be ruled out and can lead to undetected damage to engine parts, which would result in their premature failure.
  • the advantages achieved by the invention are, in particular, that a heavy-duty, mechanical connection between a mounting device and the cylinder liner can be produced, that deformation of the cylinder liner by using the mounting device is ruled out, that during disassembly there is no static loading of engine parts in a unit and that there is a reliable, positionally stable connection between the mounting device and all parts of a unit during assembly or disassembly.
  • Fig. 1 cross section of a cylinder in the disassembly state
  • Fig. 2 detail along line II in Fig. 1 on the collar of the cylinder liner in the fully assembled state.
  • Each cylinder of a piston internal combustion engine is lined with a wet cylinder liner 11, the collar 12 of which is sunk in a cylindrical recess 13 of the cylinder crankcase 14.
  • a cylindrical, tight fit of the cylinder liner 11 in the cylinder crankcase 14 is ensured by cylindrical fits between the collar 12 and the recess 13 and between a shoulder 15 of the cylinder liner 11 and the cylinder crankcase 14.
  • elastic sealing rings 16 are arranged in the shoulder.
  • a cooling water annulus 19 formed on the collar 12 of the cylinder liner 11 is sealed by a sealing ring 20 to the end of the recess 13 on the cylinder head side.
  • the external thread 21 has an external diameter that is smaller than the external diameter of the collar 12, as a result of which a flat surface 22 facing the cylinder head is formed.
  • a piston-connecting rod assembly consisting of piston 23 and connecting rod 24 is assigned to each cylinder of the piston internal combustion engine.
  • the crankshaft-side bearing lug 25 of the connecting rod 24 has a greater width than the inside diameter of the cylinder liner 11.
  • the usual assembly in which the connecting rod 24 with the crankshaft-side bearing lug 25 is pushed forward through the cylinder liner 11 already inserted into the cylinder crankcase 14, is not feasible in this case. Therefore, the piston-connecting rod assembly assigned to each cylinder can only be installed and removed as a unit together with the associated cylinder bushing 11.
  • Symmetrically arranged devices for attaching a load lifting means are formed on the piston 23, which may have a combustion chamber trough 29.
  • the devices can consist of at least two bead sections 30 projecting radially inwards on the edge of the combustion chamber trough 29 or one or two threaded blind holes 31 arranged axially in the piston head.
  • the mounting device consists of a bell-shaped plate 26, which is screwed onto the external thread 21 of the cylinder liner 11 and braced against the flat surface 22, and of a pair of grippers 27 or a pair of clamping screws 28, which are attached to the piston 23 of a lifting device interact.
  • the cylinder liner 11 and the piston-connecting rod assembly are firmly connected to one another connected.
  • spacers (not shown), which are supported against the cylinder liner 11, are plugged onto the connecting rod 24.
  • the unit held together with the assembly device is inserted into the bore of the cylinder crankcase 14 until the fit is snapped on.
  • a press-in device which is connected to the assembly device and fastened to the cylinder crankcase 14, presses the unit in until the collar 12 rests on the bottom of the recess 13.
  • the piston 23 can be inserted in the cylinder sleeve 11 moved down and the connecting rod 24 are connected to the crankshaft.
  • a unit is disassembled essentially in the reverse order of the handles described above.
  • the cylinder liner 11 and the connecting rod assembly are then connected to the plate 26 after the connecting rod has been separated from the crankshaft.
  • the force for releasing the cylinder liner 11 from the cylinder crankcase 14 is generated by an extrusion device.
  • the squeezing device consists of a traverse 32 which is fastened to the cylinder crankcase 14 by means of screws 33 and a hydraulic cylinder 34 with pressure oil supply 37.
  • the hydraulic cylinder 34 is connected to the bell-shaped plate 26 by a pull rod 35.

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Description

Kolbenbrennkraftmaschine mit nassen Zylinderbuchsen
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenbrennkraftmaschine mit nassen Zylinderbuchsen gemä3 dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung soll Montage und Wartung einer
Kolbenbrennkraftmaschine erleichtern, deren Zylinderbuchsen mit festem Sitz ins Zylinder-Kurbelgehäuse eingebaut sind.
Aus der EP 0 140 894 Bl ist eine gattungsgemä/Se Kolbenbrennkraftmaschine bekannt. Montage und Demontage einer aus Zylinderbuchse und Kolben-Pleuelbaugruppe bestehenden Einheit erfolgen mit Hilfe eines in die Zylinderbohrung eingesetzten radial expandierbaren Werkzeugs. Die bei der Demontage erforderliche Axialkraft zum Losrei3en einer Zylinderbuchse soll durch Reibschlu/3 zwischen Werkzeug und Zylinderbohrung auf die Zylinderbuchse übertragen werden. Die für den Reibschlu/3 erforderliche Radialkraft wird durch Expandieren des Werkzeugs erzeugt. Die Radialkraft bewirkt j doch eine Aufweitung der dünnwandigen Zylinderbuchse im Bereich des Werkzeugs. Die Zylinderbuchse wird auf diese Weise durch das expandierte Werkzeug noch zusätzlich gegen das Zylinder-Kurbelgehäuse verspannt. Die zur Demontage einer mit Festsitz eingebauten Zylinderbuchse erforderliche1 "an sich schon, sehr große Axialkraft wächst in unerwünschter Weise weiter an und macht eine Demontage mit den Mitteln der bekannten Anordnung unmöglich.
Bei der Demontage einer Einheit soll durch Bewegen des Kolbens gegen das Werkzeug ein Teil der Kraft zum Losreißen der Zylinderbuchse aufgebracht werden. Die vom Kolben auf das Werkzeug augeübte Kraft stützt sich über verschiedene Triebwerksteile, wie Bolzen-, Pleuel- und Kurbelwellenlager gegen das Zylinder-Kurbelgehäuse ab. Die betroffenen Triebwerksteile sind gegenüber statischer Belastung sehr empfindlich, so daß eine unbemerkte Beschädigung während der Demontage einer Einheit nicht auszuschließen ist.
Während der Montage einer Einheit soll die
Kolben-Pleuelbaugruppe durch ein partielles Vakuum zwischen Werkzeug und Kolben gegenüber der Zylinderbuchse in Stellung gehalten werden. Die durch die Kolbenringe des Kolbens erreichbare Dichtheit ist jedoch unzureichend, um ein ausreichendes Vakuum über die Montagedauer zu halten. Relativbewegung zwischen der Zylinderbuchse und der Kolben-Pleuelbaugruppe während der Montage sind nicht auszuschließen und können zu unbemerkten Beschädigungen von Triebwerksteilen führen, was deren frühzeitigen Ausfall zu Folge hätte.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, für eine gattungsgemäße Kolbenbrennkraftmaschine mit nassen Zylinderbuchsen, deren Kolben-Pleuelbaugruppen nur gemeinsam mit den zugehörigen Zylinderbuchsen als Einheit montierbar sind, eine Gestaltung von Bauteilen zu schaffen, durch die die Montage der Einheiten vereinfacht und sicherer ist sowie die Demontage jeder Einheit erleichtert und eine schädliche statische Beanspruchung von Triebwerksteilen bei der Demontage einer Einheit vermieden wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 und 3.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine hochbelastbare, mechanische Verbindung zwischen einer Montagevorrichtung und der Zylinderbuchse herstellbar ist, daß eine Verformung der Zylinderbuchse durch Einsatz der Montagevorrichtung ausgeschlossen ist, daß bei der Demontage einer Einheit keine statische Belastung von Triebwerksteilen erfolgt und daß während der Montage bzw. Demontage eine verläßliche, lagebeständige Verbindung zwischen der Montagevorrichtung und allen Teilen einer Einheit besteht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 Querschnitt eines Zylinders im Demontagezustand;
Fig. 2 Detail gemäß Linie II in Fig. 1 am Bund der Zylinderbuchse im fertigmontierten Zustand.
Jeder Zylinder einer nicht weiter dargestellten Kolbenbrennkraftmaschine ist mit einer nassen Zylinderbuchse 11 ausgekleidet, deren Bund 12 versenkt in einer zylindrischen Aussparung 13 des Zylinder-Kurbelgehäuses 14 angeordnet ist. Durch zylindrische Passungen zwischen Bund 12 und Aussparung 13 sowie zwischen einer Schulter 15 der Zylinderbuchse 11 und dem Zylinder-Kurbelgehäuse 14 ist ein zentrischer, fester Sitz der Zylinderbuchse 11 im Zylinder-Kurbelgehäuse 14 gewährleistet. Zur Abdichtung des Kühlwasserraumes 17 gegenüber dem Kurbelraum 18 sind in der Schulter 15 elastische Dichtringe 16 angeordnet. Ein am Bund 12 der Zylinderbuchse 11 ausgebildeter Kühlwasserringraum 19 ist durch eine Dichtring 20 zu zylinderkofpseitigen Ende der Aussparung 13 abgedichtet.
Am zylinderkopfseitigen Ende des Bundes 12 der Zylinderbuchse 11 ist ein zum Bund 12 konzentrisches Außengewinde 21 angeordnet. Das Außengewinde 21 besitzt einen gegenüber dem Außendurchmesser des Bundes 12 kleineren Außendurchmesser, wodurch eine zum Zylinderkopf weisende Planfläche 22 gebildet wird.
Im fertig montierten Zustand der Kolbenbrennkraftmaschine (Fig. 2 ) ist auf das Außengewinde 21 am Bund 12 der Zylinderbuchse 11 ein Gewindering 36 aufgeschraubt, der dann die eine fehlende Nutflanke für den Dichtring 20 bildet.
Jedem Zylinder der Kolbenbrennkraftmaschine ist eine aus Kolben 23 und Pleuel 24 bestehende Kolben-Pleuelbaugruppe zugeordnet. Das kurbelwellenseitige Lagerauge 25 des Pleuels 24 besitzt eine größere Breite als der Innendurchmesser der Zylinderbuchse 11. Die sonst übliche Montage, bei der das Pleuel 24 mit dem kurbelwellenseitigen Lagerauge 25 voran durch die bereits in das Zylinder-Kurbelgehäuse 14 eingesetzte Zylinderbuchse 11 hindurch geschoben wird, ist in diesem Fall nicht durchführbar. Deshalb ist die jedem Zylinder zugeordnete Kolben-Pleuelbaugruppe nur gemeinsam mit der zugehörigen Zylinderbuchse 11 als Einheit ein- und ausbaubar.
Am Kolben 23, der eine Brennraummulde 29 aufweisen kann, sind symmetrisch angeordnete Einrichtungen zum Ansetzen eines Lasthebemittels ausgebildet. Die Einrichtungen können aus wenigstens zwei am Rande der Brennraummulde 29 radial nach innen vorspringende Wulstabschnitten 30 oder aus einem oder zwei axial im Kolbenboden angeordneten Gewindesacklöchern 31 bestehen.
Für den Ein- oder Ausbau einer aus Zylinderbuchse 12, Kolben 23 und Pleuel 24 bestehende Einheit ist eine spezielle Montagevorrichtung erforderlich, die den Zusammenhalt der Bauteile zu einer Einheit bewirkt und die sichere Manipulation der Einheit während des ganzen Montagevorganges gewährleistet.
Die Montagevorrichtung besteht aus einer glockenförmigen Platte 26, die auf das Außengewinde 21 der Zylinderbuchse 11 aufgeschraubt und gegen die Planfläche 22 verspannt wird, sowie aus einem Paar von Greifern 27 oder einem Paar von Spannschrauben 28, die mit den am Kolben 23 ausgebildeten Einrichtungen zum Ansetzen eines Lasthebemittels zusammenwirken. Mit dem Anbau der Montagevorrichtung sind die Zylinderbuchse 11 und die Kolben-Pleuelbaugruppe fest miteinander zu einer Einheit verbunden. Um ein Pendeln des Pleuels 24 während der Montage zu unterbinden, werden auf das Pleuel 24 Distanzstücke (nicht dargestellt) aufgesteckt, die sich gegen die Zylinderbuchse 11 abstützen.
Beim Zusammenbau der Kolbenbrennkraftmaschine wird die mit der Montagevorrichtung zusammengehaltene Einheit in die Bohrung des Zylinder-Kurbelgehäuses 14 bis zum Anschnäbeln der Passung eingeführt. Durch eine Einpreßvorrichtung, die mit der Montagevorrichtung verbunden und am Zylinder-Kurbelgehäuse 14 befestigt ist, erfolgt des Einpressen der Einheit bis zur Anlage des Bundes 12 auf dem Grund der Aussparung 13. Nach Lösen und Entfernen des Werkzeugs kann der Kolben 23 in der Zylinderbuchse 11 abwärts bewegt und das Pleuel 24 mit der Kurbelwelle verbunden werden.
Die Demontage einer Einheit erfolgt im wesentlichen in umgekehrter Reihenfolge der oben beschriebenen Handgriffe. Zunächst ist durch Entfernen des Gewinderinges 36 das Außengewinde 21 freizulegen, damit die glockenförmige Platte 26 auf die Zylinderbuchse 11 aufgeschraubt werden kann. Zylinderbuchse 11 und die Pleuelbaugruppe werden dann nach Trennen des Pleuels von der Kurbelwelle mit der Platte 26 zur Einheit verbunden. Die Kraft zum Lösen der Zylinderbuchse 11 aus dem Zylinder-Kurbelgehäuse 14 wird durch eine Auspreßvorrichtung erzeugt. Die AuspreßVorrichtung besteht aus einer Traverse- 32 die über Schrauben 33 am Zylinder-Kurbelgehäuse 14 befestigt ist und einem Hydraulikzylinder 34 mit DruckölZuführung 37. Durch: eine Zugstange 35 ist der Hydraulikzylinder 34 mit der glockenförmigen Platte 26 verbunden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Kolbenbrennkraftmaschine mit nassen Zylinderbuchsen, deren Bunde jeweils versenkt im Zylinder-Kurbelgehäuse angeordnet sind, wobei das kurbelwellenseitige Lagerauge des jedem Zylinder zugehörigen Pleuels breiter als der Innendurchmesser der Zylinderbuchse ist und die jedem Zylinder zugeordnete Kolben-Pleuelbaugruppe nur gemeinsam mit der zugehörigen Zylinderbuchse als Einheit ein- und ausbaubar ist, dadurch gekennzeichnet, daß am zylinderkopfseitigen Ende des Bundes (12) jeder Zylinderbuchse (11) ein zum Bund (12) konzentrisches Außengewinde (21) angeordnet ist, daß das Außengewinde (21) gegenüber dem Außendurchmesser des Bundes (12) der Zylinderbuchse (11) unter Bildung einer zum Zylinderkopf weisenden Planfläche (22) einen kleineren Außendurchmesser aufweist und daß jeder Kolben (23) eine im Kolbenboden angeordnete Einrichtung (30, 31) zum Ansetzen eines Lasthebemittels aufweist.
2. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ansetzen eines Lasthebemittels aus wenigstens zwei am Rande einer Brennraummulde (29) des Kolbens (23) radial nach innen vorspringenden Wulstabschnitten (30) besteht.
3. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ansetzen eines Lasthebemittels aus wenigstens einem axial im Kolbenboden angeordneten Gewindesackloch (31) besteht.
PCT/DE1989/000019 1988-02-09 1989-01-17 Reciprocating internal combustion engine with wet cylinder linings WO1989007710A1 (en)

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