AT524214A4

AT524214A4 - Internal combustion engine with cylinder head gasket

Info

Publication number: AT524214A4
Application number: ATA50866/2020A
Authority: AT
Inventors: Maier Ing Gerhard
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2020-10-08
Filing date: 2020-10-08
Publication date: 2022-04-15
Also published as: AT524214B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine (100) mit einem Kurbelgehäuse (101), in dem zumindest ein Zylinder (2) mit einem darin entlang einer Zylinderachse (2a) verschieblich gelagerten Kolben (3) ausgeführt ist, zumindest einem Zylinderkopf (102), der mit dem Kurbelgehäuse (101) lösbar verbunden ist und den Zylinder (2) auf einer Seite begrenzt, so dass zwischen Kolben (3) und Zylinderkopf (102) ein Brennraum (7) ausgebildet wird, mit zumindest einer zwischen dem Zylinderkopf (102) und dem Kurbelgehäuse (101) angeordneten Zylinderkopfdichtung (11), und zumindest einem Feuerstegring (1, 1‘), der den Zylinder (2) zumindest in einem an den Zylinderkopf (102) angrenzenden Bereich in radialer Richtung begrenzt. Erfindungsgemäß weist der Feuerstegring (1, 1‘) an seiner im montierten Zustand dem Zylinderkopf (102) zugewandten Oberseite (1a) eine Ausnehmung (12, 12‘) auf, in der ein Dichtelement (13, 13‘) zumindest teilweise angeordnet ist.The invention relates to an internal combustion engine (100) with a crankcase (101) in which at least one cylinder (2) is embodied with a piston (3) mounted displaceably therein along a cylinder axis (2a), at least one cylinder head (102) which is is detachably connected to the crankcase (101) and delimits the cylinder (2) on one side, so that a combustion chamber (7) is formed between the piston (3) and the cylinder head (102), with at least one combustion chamber between the cylinder head (102) and the Crankcase (101) arranged cylinder head gasket (11), and at least one top land ring (1, 1 '), which delimits the cylinder (2) at least in a region adjacent to the cylinder head (102) in the radial direction. According to the invention, the top land ring (1, 1') has a recess (12, 12') on its upper side (1a) facing the cylinder head (102) in the assembled state, in which a sealing element (13, 13') is at least partially arranged.

Description

Brennkraftmaschine mit Zylinderkopfdichtung Internal combustion engine with cylinder head gasket

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem zumindest ein Zylinder mit einem darin entlang einer Zylinderachse verschieblich gelagerten Kolben ausgeführt ist, zumindest einem Zylinderkopf, der mit dem Kurbelgehäuse lösbar verbunden ist und den Zylinder auf einer Seite begrenzt, so dass zwischen Kolben und Zylinderkopf ein Brennraum ausgebildet wird, zumindest einer zwischen dem Zylinderkopf und dem Kurbelgehäuse angeordneten Zylinderkopfdichtung und zumindest einem Feuerstegring, der den Zylinder zumindest in einem in einer Richtung entlang der Zylinderachse an den Zylinderkopf angrenzenden Bereich in radialer Richtung begrenzt. The invention relates to an internal combustion engine with a crankcase in which at least one cylinder is designed with a piston mounted therein to be displaceable along a cylinder axis, at least one cylinder head which is detachably connected to the crankcase and delimits the cylinder on one side, so that between the piston and cylinder head, a combustion chamber is formed, at least one cylinder head gasket arranged between the cylinder head and the crankcase and at least one top land ring, which delimits the cylinder in the radial direction at least in an area adjoining the cylinder head in one direction along the cylinder axis.

Brennkraftmaschinen werden üblicherweise in Ein- oder Mehrzylinderweise ausgeführt. Insbesondere bei Großmotoren kommen vielfach Einzylinder zur Anwendung und/oder es kann je Zylinder ein eigener Zylinderkopf vorgesehen sein, unabhängig davon, ob die Brennkraftmaschine mit einem oder mehreren Zylindern ausgeführt ist. Der Kolben ist dabei üblicherweise in einer Zylinderlaufbuchse geführt, die im Kurbelgehäuse gelagert und nach oben durch den Zylinderkopf begrenzt ist. Dazu weist die Zylinderlaufbuchse in einem dem Zylinderkopf zugewandten Bereich einen Laufbuchsenbund auf, der auf einer korrespondierenden Laufbuchsenbundauflage im Kurbelgehäuse aufsitzt. Kolben, Zylinderlaufbuchse und Zylinderkopf bilden den Brennraum aus, der in Richtung des Kurbelraums durch am Kolben angebrachte Kolbenringe abgedichtet wird. Die Kolbenringe sind dabei zwischen einem Feuersteg und einem Kolbenhemd des Kolbens angeordnet. Die Zylinderlaufbuchse weist im an den Zylinderkopf angrenzenden Bereich ihrer inneren Oberfläche einen Feuerstegring auf, mit dem verhindert wird, dass sich ein harter Ölkohlebelag am Feuersteg des Kolbens ausbildet, der das Schliffbild der Zylinderlaufbuchse beschädigen kann. Internal combustion engines are usually designed in single or multi-cylinder fashion. In large engines in particular, single cylinders are often used and/or a separate cylinder head can be provided for each cylinder, regardless of whether the internal combustion engine is designed with one or more cylinders. The piston is usually guided in a cylinder liner, which is mounted in the crankcase and is delimited at the top by the cylinder head. For this purpose, the cylinder liner has a liner collar in a region facing the cylinder head, which is seated on a corresponding liner collar support in the crankcase. The piston, cylinder liner and cylinder head form the combustion chamber, which is sealed in the direction of the crankcase by piston rings attached to the piston. The piston rings are arranged between a top land and a piston skirt of the piston. In the area of its inner surface adjacent to the cylinder head, the cylinder liner has a top land ring that prevents a hard carbon deposit from forming on the top land of the piston, which could damage the micrograph of the cylinder liner.

Als Großmotoren werden vorliegend Brennkraftmaschinen mit einem Kolbendurchmesser von mehr als 140 mm verstanden, wie sie z.B. für Schiffsdieselbrennkraftmaschinen zur Anwendung kommen. Bei solchen Großmotoren ergeben sich aufgrund der stark vergrößerten Abmessungen im Vergleich zu Brennkraftmaschinen für den Einsatz bei Nutz- oder Personenkraftfahrzeugen besondere Probleme und Herausforderungen. In the present case, large engines are understood to be internal combustion engines with a piston diameter of more than 140 mm, such as those used for ship diesel internal combustion engines. In the case of such large engines, particular problems and challenges arise due to the greatly increased dimensions compared to internal combustion engines for use in commercial or passenger vehicles.

Dazu kommt, dass wie Verbrennungsmotoren im Allgemeinen auch Großmotoren auf immer höhere Zylinderdrücke von bis zu 200 bis 300 bar oder mehr ausgelegt werden, was besondere Berücksichtigung bei der Konstruktion, speziell auch bei den Zylinderkopfdichtungen, erfordert. In addition, like combustion engines in general, large engines are also designed for ever higher cylinder pressures of up to 200 to 300 bar or more, which requires special consideration in the design, especially for the cylinder head gaskets.

So müssen die Vorspannkräfte der Zylinderkopfschrauben erhöht werden, um die Dichtheit des Brennraums bei den beschriebenen Zylinderdrücken zu gewährleisten. Bei ungünstiger Lage der Zylinderkopfdichtung kann das zu Verformungen der Zylinderlauffläche führen, was speziell bei Verformungen höherer Ordnung zu erhöhtem Schmierölverbrauch und Verschleiß bis hin zu Zerstörung von Buchse und/oder Kolben führen kann. Insbesondere zur Aufnahme der Kräfte der Zylinderkopfschrauben müssen die Laufbuchsenbundauflage am Kurbelgehäuse und die Dichtfläche der Zylinderkopfdichtung möglichst in Richtung der Zylinderachse übereinander liegen, um während des Betriebs eine Biegebeanspruchung und somit die entstehenden Spannungen im Laufbuchsenbund gering zu halten. For example, the preload forces on the cylinder head bolts must be increased in order to ensure the tightness of the combustion chamber at the cylinder pressures described. If the cylinder head gasket is in an unfavorable position, this can lead to deformation of the cylinder running surface, which can lead to increased lubricating oil consumption and wear and even to the destruction of the liner and/or piston, especially in the case of higher-order deformation. In order to absorb the forces of the cylinder head bolts in particular, the liner collar support on the crankcase and the sealing surface of the cylinder head gasket must lie on top of each other in the direction of the cylinder axis in order to keep bending stress and the resulting stresses in the liner collar low during operation.

Um diese Probleme zu adressieren und gleichzeitig die Anzahl der benötigten Bauteile zu reduzieren sind im Stand der Technik Lösungen bekannt, bei denen die Zylinderkopfdichtung mit dem Feuerstegring kombiniert wird. In order to address these problems and at the same time to reduce the number of components required, solutions are known in the prior art in which the cylinder head gasket is combined with the top land ring.

CN 204921161 U zeigt das Anordnen eines Feuerstegrings zwischen einer Zylinderlaufbuchse und einem Zylinderkopf. Der Feuerstegring weist an seiner inneren Oberfläche an einer vom Zylinderkopf abgewandten Seite eine Kratzklinge zum Entfernen von Kohlenstoffablagerungen vom Kolben auf. An seiner Außenseite schließt er direkt an einen Flüssigkeitskühlmantel an. An der dem Zylinderkopf zugewandten Oberseite weist der Feuerstegring eine erste, äußere Nut zur Aufnahme einer Kühlmitteldichtung zur Abdichtung des Brennraums gegen den Kühlmantel und eine innere Nut zur Aufnahme einer Zylinderkopfdichtung auf. Die Zylinderkopfdichtung ist dabei in einem radialen Abstand vom Brennraum angeordnet und von diesem durch CN 204921161 U shows the placement of a top land ring between a cylinder liner and a cylinder head. The top land ring has a scraper blade on its inner surface on a side remote from the cylinder head for removing carbon deposits from the piston. On its outside, it connects directly to a liquid cooling jacket. On the upper side facing the cylinder head, the top land ring has a first, outer groove for accommodating a coolant seal for sealing the combustion chamber from the cooling jacket and an inner groove for accommodating a cylinder head gasket. The cylinder head gasket is arranged at a radial distance from the combustion chamber and extends through it

einen ringförmigen Vorsprung getrennt. separated by an annular projection.

Die US 4,474,147 A zeigt eine Lösung bei der ein Feuerstegring mit einem L-förmigen Profil ausgeführt ist, das einerseits in einen Zylinder hineinragt und Kohlenstoffablagerungen von einem Kolben abschabt, andererseits auf einer Deckfläche eines Zylinderblocks aufliegt. Auf der Deckfläche des Zylinderblocks ist in US Pat. No. 4,474,147 A shows a solution in which a top land ring is designed with an L-shaped profile, which on the one hand projects into a cylinder and scrapes off carbon deposits from a piston and on the other hand rests on a top surface of a cylinder block. On the top surface of the cylinder block is in

einem radialen Abstand vom Zylinder eine ringförmige Wulst ausgeführt, die mit einer ringförmigen Nut in der dem Block zugewandten Zylinderkopfseite korrespondiert. Im montierten Zustand liegt der Feuerstegring auf der ringförmigen Wulst auf. Werden Zylinderblock und -kopf mittels Zylinderkopfschrauben miteinander verbunden, wird die ringförmige Wulst gegen den Feuerstegring und die Nut im Zylinderkopf gepresst, sodass sich der Feuerstegring verformt und den Brennraum nach außen abdichtet. a ring-shaped bead at a radial distance from the cylinder, which corresponds to a ring-shaped groove in the side of the cylinder head facing the block. When assembled, the top land ring rests on the ring-shaped bead. If the cylinder block and head are connected to one another using cylinder head bolts, the ring-shaped bead is pressed against the top land ring and the groove in the cylinder head, so that the top land ring is deformed and seals off the combustion chamber from the outside.

Beiden Lösungen ist gemeinsam, dass die als Zylinderkopfdichtung fungierenden Strukturen konstruktionsbedingt in radialer Richtung vom Zylinder bzw. vom Brennraum beabstandet sind. Insbesondere soll dadurch eine Krafteinleitung vom Zylinderkopf in den Zylinderblock weitab vom Zylinder bzw. der Laufbuchse erfolgen. Dieser Mindestabstand steht aber im Widerspruch zu einer weiteren Anforderung an die Konstruktion eines Großmotors: Der Wirkdurchmesser der Zylinderkopfdichtung ist möglichst gering zu halten, um den Schadraum des Zylinders zu begrenzen. Unter dem Schadraum wird hier das Volumen zwischen Zylinderkopf und Kolben im oberen Totpunkt verstanden, das sich auch in den Spalt zwischen Kurbelgehäuse und Zylinderkopf erstreckt, in dem die Zylinderkopfdichtung angeordnet ist. Ein zu großer Schadraum verringert die Effizienz der Brennkraftmaschine, gleichzeitig erhöhen sich — speziell bei Gasmotoren —- die HC-Emissionen, da Luft-Brennstoffgemisch während des Verdichtungstaktes aus dem Brenn- in den Schadraum gedrückt wird und unverbrannt während des Expansionstaktes wieder entweicht. Zusätzlich ergibt sich bei Zunahme des Schadraumvolumens eine höhere Belastung durch den Zünddruck im Brennraum. What both solutions have in common is that the structures functioning as cylinder head gaskets are spaced apart in the radial direction from the cylinder or from the combustion chamber due to the design. In particular, this should result in a force being introduced from the cylinder head into the cylinder block far away from the cylinder or the liner. However, this minimum distance contradicts another requirement for the design of a large engine: the effective diameter of the cylinder head gasket must be kept as small as possible in order to limit the dead space of the cylinder. The dead space is understood here as the volume between the cylinder head and the piston at top dead center, which also extends into the gap between the crankcase and the cylinder head, in which the cylinder head gasket is arranged. A dead space that is too large reduces the efficiency of the internal combustion engine, at the same time — especially with gas engines — the HC emissions increase, since the air-fuel mixture is pressed out of the combustion chamber into the dead space during the compression stroke and escapes again unburned during the expansion stroke. In addition, when the clearance volume increases, there is a higher load due to the ignition pressure in the combustion chamber.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Brennkraftmaschine bereit zu stellen, die hohen Zünddrücken widerstehen kann und bei der das Schadraumvolumen der It is therefore an object of the invention to provide an internal combustion engine that can withstand high ignition pressures and in which the clearance volume of the

einzelnen Zylinder möglichst reduziert wird. individual cylinder is reduced as much as possible.

Diese Aufgabe wird durch eine eingangs genannte Brennkraftmaschine erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Feuerstegring an seiner im montierten Zustand dem Zylinderkopf zugewandten Oberseite eine Ausnehmung aufweist, in der This object is achieved according to the invention by an internal combustion engine mentioned at the outset in that the top land ring has a recess on its top side facing the cylinder head in the installed state, in which

ein Dichtelement zumindest teilweise angeordnet ist. a sealing element is at least partially arranged.

Vorzugsweise steht das Dichtelement mit der dem Kurbelgehäuse zugewandten Zylinderkopfunterseite in Kontakt. Dadurch kann auf einfache Weise eine Reduzierung des Schadvolumens und damit eine Verbesserung des Emissionsverhaltens erreicht The sealing element is preferably in contact with the underside of the cylinder head facing the crankcase. As a result, a reduction in the dead volume and thus an improvement in the emission behavior can be achieved in a simple manner

werden. Mit dem Dichtelement lässt sich eine Druckbarriere zum Brennraum generieren, mit der sich der Wirkdurchmesser der darin wirkenden Gaskraft begrenzen lässt. Als Resultat werden die Wirkdurchmesser der Schraubenkräfte minimiert und es können für die Zylinderkopfschrauben kleinere Schraubenabmessungen und/oder will. With the sealing element, a pressure barrier to the combustion chamber can be generated, with which the effective diameter of the gas force acting therein can be limited. As a result, the effective diameter of the screw forces are minimized and smaller screw dimensions and/or for the cylinder head screws

niedrigere Schraubenvorspannkräfte verwendet werden. lower bolt preload forces are used.

Insbesondere ist das Dichtelement als von der Zylinderkopfdichtung und dem Feuerstegring separates Bauteil ausgeführt. Auf diese Weise kann einerseits das Dichtelement aus einem für die bestimmungsgemäße Verwendung bestmöglichen Material gefertigt werden, unabhängig davon, wie die Zylinderkopfdichtung ausgeführt ist. Gleichzeitig kann im Verschleiß- oder Schadensfall das Dichtungselement einfach ausgetauscht werden, ohne dass die Zylinderkopfdichtung geändert und ohne dass der Feuerstegring oder das Kurbelgehäuse bearbeitet werden müssen. In particular, the sealing element is designed as a component that is separate from the cylinder head gasket and the top land ring. In this way, on the one hand, the sealing element can be manufactured from the best possible material for the intended use, regardless of how the cylinder head gasket is designed. At the same time, in the event of wear or damage, the sealing element can be easily replaced without having to change the cylinder head gasket and without having to machine the top land ring or the crankcase.

In einer Variante der Erfindung wird der Zylinder durch eine in einer Bohrung im Kurbelgehäuse angeordnete Zylinderlaufbuchse gebildet, wobei die Zylinderkopfdichtung auf einer dem Zylinderkopf zugewandten Laufbuchsenoberseite angeordnet und der Feuerstegring in der Zylinderlaufbuchse aufgenommen ist. Durch Verwendung der Zylinderlaufbuchse können Kolben und Zylinder insbesondere hinsichtlich ihres Materials besser aufeinander abgestimmt werden, ein Auswechseln der Buchse bei Verschleiß oder anderer Beschädigung ist einfach möglich. Insbesondere ist der Feuerstegring als von der Zylinderlaufbuchse separates Bauteil ausgeführt und auch das Dichtelement ist — wie oben beschrieben — als vom Feuerstegring und von der Zylinderlaufbuchse separates Bauteil ausgeführt. Dadurch wird auch hier der Arbeitsaufwand minimiert, wenn das Dichtelement verschleißt oder beschädigt wird, da Kurbelgehäuse, Zylinderlaufbuchse und Feuerstegring an ihrem Platz bleiben können und einzig das Dichtelement getauscht wird. In a variant of the invention, the cylinder is formed by a cylinder liner arranged in a bore in the crankcase, with the cylinder head gasket arranged on a liner top facing the cylinder head and the top land ring being accommodated in the cylinder liner. By using the cylinder liner, the piston and cylinder can be better matched to one another, particularly with regard to their material, and the liner can be easily replaced if it is worn or damaged. In particular, the top land ring is designed as a component that is separate from the cylinder liner, and the sealing element—as described above—is also designed as a component that is separate from the top land ring and from the cylinder liner. This also minimizes the workload here if the sealing element wears out or is damaged, since the crankcase, cylinder liner and top land ring can remain in place and only the sealing element is replaced.

Vorzugsweise ragt das Dichtelement in einer Richtung entlang der Zylinderachse über die dem Zylinderkopf zugewandte Oberseite des Feuerstegrings und/oder über eine dem Zylinderkopf zugewandte Kurbelgehäuseoberseite und/oder über eine dem Zylinderkopf zugewandte Laufbuchsenoberseite hinaus. Dadurch wird sichergestellt, dass bei Montage des Zylinderkopfes auf dem Kurbelgehäuse die Zylinderkopfdichtung und das Dichtelement verpresst werden, um eine bestmögliche Dichtwirkung zu The sealing element preferably protrudes in a direction along the cylinder axis beyond the top of the top land ring facing the cylinder head and/or beyond a crankcase top facing the cylinder head and/or beyond a cylinder liner top facing the cylinder head. This ensures that when the cylinder head is installed on the crankcase, the cylinder head gasket and the sealing element are pressed in order to achieve the best possible sealing effect

erzielen, während keine oder nur geringe Krafteinwirkung auf den Feuerstegring und die Zylinderlaufbuchse erfolgt. achieve while little or no force is applied to the top land ring and cylinder liner.

Eine besonders gute Funktion des Dichtelements lässt sich erzielen, wenn es zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig aus einem verformbaren und temperaturbeständigen Material ausgeführt ist. Günstigerweise ist zumindest der aus der Ausnehmung herausragende Bereich des Dichtelements aus einem derartigen Material ausgeführt. Verformbar bedeutet hier, dass sich das Dichtelement einer Druckeinwirkung — z.B. durch Anziehen der Zylinderkopfschrauben — durch Nachgeben anpasst. Temperaturbeständigkeit bedeutet im Rahmen der vorliegenden Offenbarung insbesondere, dass das Material des Dichtelements zumindest Temperaturen bis zu einer Höhe von 400°C ohne Beschädigung widersteht. Mit anderen Worten ist das Dichtelement zumindest teilweise aus einem verformbaren und Temperaturen bis zu 400°C ohne Beschädigung widerstehenden Material ausgeführt. Beispielsweise kann hier Weicheisen zum Einsatz kommen, wobei auch andere Materialien möglich sind, die A particularly good function of the sealing element can be achieved if it is made at least partially, preferably completely, from a deformable and temperature-resistant material. At least the area of the sealing element protruding from the recess is advantageously made of such a material. Deformable here means that the sealing element adapts to pressure - e.g. by tightening the cylinder head bolts - by yielding. In the context of the present disclosure, temperature resistance means in particular that the material of the sealing element withstands at least temperatures up to a level of 400° C. without damage. In other words, the sealing element is at least partially made of a deformable material that can withstand temperatures of up to 400° C. without damage. For example, soft iron can be used here, although other materials are also possible

die oben genannten Voraussetzungen erfüllen. meet the above requirements.

In einer weiteren Variante der Erfindung ist die Ausnehmung als sich von einer Außenseite des Feuerstegrings in radialer Richtung bis zu einer inneren Begrenzungswand erstreckender Materialabtrag ausgeführt. Eine radiale Richtung ist hier insbesondere hinsichtlich der Zylinderachse zu verstehen. Mit anderen Worten erstreckt sich die Ausnehmung von einer Außenseite des Feuerstegrings in Richtung der Zylinderachse bis zu einer Begrenzungswand, durch die sie vom Brennraum getrennt wird. Eine solche Ausnehmung lässt sich einfach fertigen, gleichzeitig wird durch Anordnen des Dichtelements der Schadraum minimiert und ein Eindringen von Brenngasen in den Spalt zwischen Außenseite des Feuerstegrings und Innenoberfläche der Zylinderlaufbuchse verhindert. In a further variant of the invention, the recess is designed as a material removal extending from an outside of the top land ring in the radial direction to an inner boundary wall. A radial direction is to be understood here in particular with regard to the cylinder axis. In other words, the recess extends from an outside of the top land ring in the direction of the cylinder axis to a boundary wall, which separates it from the combustion chamber. Such a recess can be manufactured easily, at the same time the dead space is minimized by arranging the sealing element and combustion gases are prevented from penetrating into the gap between the outside of the top land ring and the inside surface of the cylinder liner.

In noch einer weiteren Variante ist die Ausnehmung als eine sich von der dem Zylinderkopf zugewandten Oberseite des Feuerstegrings in einer Richtung parallel zur Zylinderachse erstreckende Vertiefung ausgeführt, die vom Brennraum durch eine erste Begrenzungswand und von der Zylinderlaufbuchse durch eine zweite In yet another variant, the recess is designed as a depression extending from the top of the top land ring facing the cylinder head in a direction parallel to the cylinder axis

Begrenzungswand getrennt ist. boundary wall is separated.

Vorzugsweise weist dabei das Dichtelement einen in Richtung des Zylinderkopfes hinausragenden Dichtabschnitt und einen überwiegend in der Ausnehmung aufgenommenen Montageabschnitt auf. Mit anderen Worten weist das Dichtelement einen Dichtabschnitt auf, der im montierten Zustand über die dem Zylinderkopf zugewandte Oberseite des Feuerstegrings hinausragt, und einen im montierten Zustand überwiegend in der Ausnehmung aufgenommenen Montageabschnitt. Diese Aufteilung in zwei Abschnitte ermöglicht den Aufbau aus unterschiedlichen Materialien — zumindest ein Abschnitt, bevorzugt der Dichtabschnitt, ist aus verformbarem Material zu fertigen, der andere Abschnitt kann durch ein entsprechend angepasstes Material ausgeführt werden. Dadurch lassen sich durch passende Materialwahl Kosten sparen und/oder die Funktion optimieren. The sealing element preferably has a sealing section that protrudes in the direction of the cylinder head and a mounting section that is predominantly accommodated in the recess. In other words, the sealing element has a sealing section which, in the assembled state, protrudes beyond the upper side of the top land ring facing the cylinder head, and an assembly section which is predominantly accommodated in the recess in the assembled state. This division into two sections enables the structure to be made from different materials—at least one section, preferably the sealing section, is to be made from deformable material, while the other section can be made from a correspondingly adapted material. As a result, costs can be saved and/or the function can be optimized by selecting the right material.

Eine besonders einfache Montage und ein besonders guter Halt im Betrieb lassen sich dadurch erreichen, dass der Montageabschnitt mit einem in einer im montierten Zustand vom Zylinderkopf wegführenden Richtung abnehmendem DichtelementQuerschnitt ausgeführt ist und die Ausnehmung zumindest einen Aufnahmeabschnitt mit in Richtung des Zylinderkopfes zunehmendem Ausnehmungs-Querschnitt aufweist. Durch die aufeinander abgestimmten Querschnitte lässt sich eine Klemmwirkung A particularly simple assembly and a particularly good hold during operation can be achieved in that the assembly section is designed with a sealing element cross-section that decreases in a direction away from the cylinder head in the assembled state and the recess has at least one receiving section with a recess cross-section that increases in the direction of the cylinder head . Due to the coordinated cross sections, a clamping effect can be achieved

zwischen Dichtelement bzw. dessen Montageabschnitt und der Ausnehmung erzielen. achieve between the sealing element or its mounting section and the recess.

Diese Klemmwirkung lässt sich erhöhen, wenn die Ausnehmung einen an der vom Zylinderkopf abgewandten Seite an den Aufnahmeabschnitt anschließenden Endabschnitt mit konstantem Querschnitt aufweist, und die Querschnittserstreckung des Endabschnitts der Ausnehmung im am weitesten vom Zylinderkopf entfernten Bereich in radialer Richtung geringer ist als die geringste Querschnittserstreckung des Montageabschnitts in radialer Richtung. Je tiefer also der Montageabschnitt in die Ausnehmung hineinragt desto mehr wird er in den zu schmalen Bereich der This clamping effect can be increased if the recess has an end section with a constant cross section adjoining the receiving section on the side facing away from the cylinder head, and the cross-sectional extension of the end section of the recess in the area furthest from the cylinder head in the radial direction is less than the smallest cross-sectional extension of the Assembly section in the radial direction. So the deeper the mounting section protrudes into the recess, the more it gets into the too narrow area of the

Ausnehmung gedrückt, verklemmt und dadurch fixiert. Recess pressed, jammed and thereby fixed.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand nicht einschränkender Ausführungsbeispiele, die in den Figuren dargestellt sind, näher erläutert. Darin zeigen The invention is explained in more detail below using non-restrictive exemplary embodiments which are illustrated in the figures. show in it

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, 1 shows a schematic view of an internal combustion engine according to the invention,

Fig. 2 eine teilweise Schnittansicht entlang einer Zylinderachse einer Brennkraftmaschine aus dem Stand der Technik, Fig. 2 is a partial sectional view along a cylinder axis of a prior art internal combustion engine;

Fig. 3 eine teilweise Schnittansicht einer ersten Variante einer erfindungsgemäßen 3 shows a partial sectional view of a first variant of one according to the invention

Brennkraftmaschine; Fig. 4 ein Detail der Schnittansicht aus Fig. 3; internal combustion engine; Fig. 4 shows a detail of the sectional view from Fig. 3;

Fig. 5 eine teilweise Schnittansicht einer zweiten Variante einer erfindungsgemäßen 5 shows a partial sectional view of a second variant of one according to the invention

Brennkraftmaschine; und internal combustion engine; and

Fig. 6 ein Detail der Schnittansicht aus Fig. 5. Fig. 6 shows a detail of the sectional view from Fig. 5.

Gleiche Elemente sind in den Figuren aus Gründen der Übersichtlichkeit mit gleichen Identical elements are in the figures with the same for reasons of clarity

Bezugszeichen versehen. provided with reference numbers.

Fig. 1 zeigt in schematischer Ansicht eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 100 mit einem Zylinderblock 101 und einem darauf aufgesetzten, lösbar verbundenen Zylinderkopf 102. Die dem Zylinderblock 101 zugewandte Seite des Zylinderkopfes 102 wird nachfolgend teilweise als Zylinderkopfdichtfläche bezeichnet bzw. bildet die Zylinderkopfdichtebene. Im Zylinderblock 101 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel vier Zylinder 2 ausgebildet, in denen je ein Kolben 3 entlang der Zylinderachsen 2a hinund herbewegbar angeordnet ist. Die Kolben 3 sind über Pleuelstangen 40 mit einer Kurbelwelle 103 verbunden und bewegen sich im Wesentlichen in einer Richtung normal zu einer Kurbelwellenachse 103a. Während Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel mit vier Zylindern 2 zeigt ist die Erfindung auch auf Brennkraftmaschinen 100 mit mehr oder weniger Zylindern 2 anwendbar, insbesondere auch auf Großmotoren. 1 shows a schematic view of an internal combustion engine 100 according to the invention with a cylinder block 101 and a detachably connected cylinder head 102 placed thereon. In the illustrated embodiment, four cylinders 2 are formed in the cylinder block 101, in each of which a piston 3 is arranged such that it can be moved back and forth along the cylinder axes 2a. The pistons 3 are connected to a crankshaft 103 via connecting rods 40 and move substantially in a direction normal to a crankshaft axis 103a. While FIG. 1 shows an exemplary embodiment with four cylinders 2, the invention can also be used on internal combustion engines 100 with more or fewer cylinders 2, in particular also on large engines.

Fig. 2 zeigt eine teilweise Schnittansicht entlang der Zylinderachse 2a einer Brennkraftmaschine 100 aus dem Stand der Technik. Darin ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem im Kurbelgehäuse 101 eine Bohrung 4 ausgeführt ist, in der eine Zylinderlaufbuchse 5 aufgenommen ist, die den Zylinder 2 ausbildet. Der Kolben 3 ist innerhalb dieser Zylinderlaufbuchse 5 entlang einer Zylinderachse 2a beweglich. Zylinderlaufbuchse 5, Kolben 3 und Zylinderkopf 102 bilden und begrenzen einen Brennraum 7. Der Kolben 3 weist an seiner Außenseite drei Kolbenringe 8 auf, die den Brennraum 7 in vom Zylinderkopf 102 wegführender Richtung begrenzen und FIG. 2 shows a partial sectional view along the cylinder axis 2a of an internal combustion engine 100 from the prior art. An exemplary embodiment is shown therein, in which a bore 4 is formed in the crankcase 101, in which a cylinder liner 5, which forms the cylinder 2, is accommodated. The piston 3 is movable within this cylinder liner 5 along a cylinder axis 2a. Cylinder liner 5, piston 3 and cylinder head 102 form and delimit a combustion chamber 7. The piston 3 has three piston rings 8 on its outside, which delimit the combustion chamber 7 in the direction leading away from the cylinder head 102 and

abdichten. Im Bereich zwischen den Kolbenringen 8 und der dem Zylinderkopf 102 zugewandten Kolbenoberseite 3a ist ein Feuersteg 9 ausgebildet. Im Bereich des Feuerstegs 9 weist der Kolben 3 einen etwas geringeren Durchmesser auf als im in vom Zylinderkopf 102 wegführender Richtung daran anschließenden Bereich. seal. A top land 9 is formed in the area between the piston rings 8 and the top side 3a of the piston facing the cylinder head 102 . In the area of the top land 9, the piston 3 has a somewhat smaller diameter than in the area adjoining it in the direction away from the cylinder head 102.

Die Zylinderlaufbuchse 5 weist an ihrem zum Zylinderkopf 102 bzw. zu der dem Kurbelgehäuse 101 zugewandten Zylinderkopfunterseite 102a orientierten Ende einen Laufbuchsenbund 6 auf, der auf einem korrespondierenden Absatz 10 des Kurbelgehäuses 101 aufliegt. Dementsprechend ist der Außendurchmesser der Zylinderlaufbuchse 5 im Bereich des Laufbuchsenbunds 6 größer als im in Richtung der Zylinderachse 2a vom Zylinderkopf 102 wegführender Richtung anschließenden Abschnitt der Laufbuchse 5. Im Bereich des Laufbuchsenbundes 6 ist an der Innenseite der Zylinderlaufbuchse 5 ein Feuerstegring 1 angeordnet, der den Zylinder 2 und den darin angeordneten Bereich des Brennraums 7 in radialer Richtung begrenzt. Die radiale Richtung ist hier hinsichtlich der Zylinderachse 2a zu verstehen. Die dem Zylinderkopf 102 zugewandte Oberseite des Feuerstegrings 1 schließt mit der dem Zylinderkopf 102 zugewandten Laufbuchsenoberseite 5a bündig ab. Zur Aufnahme des Feuerstegrings 1 weist der innere obere Bereich der Laufbuchse 5 einen größeren Innendurchmesser auf als der in vom Zylinderkopf 102 wegführender Richtung anschließende Bereich der Laufbuchse 5. Den Übergang zwischen diesen Bereichen bildet ein Stegabsatz 51. At its end oriented toward the cylinder head 102 or toward the underside 102a of the cylinder head facing the crankcase 101 , the cylinder liner 5 has a liner collar 6 , which rests on a corresponding shoulder 10 of the crankcase 101 . Accordingly, the outer diameter of the cylinder liner 5 in the area of the liner collar 6 is larger than in the adjoining section of the liner 5 in the direction of the cylinder axis 2a leading away from the cylinder head 102. In the area of the liner collar 6, a top land ring 1 is arranged on the inside of the cylinder liner 5, which Cylinder 2 and the region of the combustion chamber 7 arranged therein are limited in the radial direction. The radial direction is to be understood here with regard to the cylinder axis 2a. The upper side of the top land ring 1 facing the cylinder head 102 terminates flush with the upper side 5a of the cylinder liner facing the cylinder head 102 . To accommodate the top land ring 1, the inner upper area of the liner 5 has a larger inside diameter than the adjoining area of the liner 5 in the direction away from the cylinder head 102. A land step 51 forms the transition between these areas.

Der Feuerstegring 1 dient insbesondere dazu, die Bildung harter Ölkohlebeläge im an den Brennraum 7 angrenzenden Bereich des Kolbens 3, insbesondere am Feuersteg 9, zu verhindern, da derartige Beläge das Schliffbild der Zylinderlaufbuchse 5 beschädigen The top land ring 1 serves in particular to prevent the formation of hard carbon deposits in the area of the piston 3 adjoining the combustion chamber 7 , in particular on the top land 9 , since such deposits damage the micrograph of the cylinder liner 5

können. be able.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform ohne Zylinderlaufbuchse 5 ist der Feuerstegring 1 direkt im oberen Bereich der den Zylinder 2 ausbildenden Bohrung 4 angeordnet. In an embodiment that is not shown without a cylinder liner 5 , the top land ring 1 is arranged directly in the upper region of the bore 4 forming the cylinder 2 .

Zwischen Zylinderkopf 102 und Kurbelgehäuse 101 bzw. zwischen Zylinderkopfunterseite 102a und Kurbelgehäuseoberseite 101a, gemäß dargestelltem Ausführungsbeispiel zwischen Zylinderkopfunterseite 102a und Laufbuchsenoberseite 5a, ist eine Zylinderkopfdichtung 11 angeordnet, die einen Between cylinder head 102 and crankcase 101 or between cylinder head bottom 102a and crankcase top 101a, according to the illustrated embodiment between cylinder head bottom 102a and liner top 5a, a cylinder head gasket 11 is arranged, the one

Gasaustritt aus dem Brennraum 7 in radialer Richtung verhindern soll. Die Zylinderkopfdichtung 11 ist dabei in radialer Richtung hinsichtlich der Zylinderachse 2a in einem Bereich oberhalb des Absatzes 10 des Kurbelgehäuses 101 angeordnet, auf dem der Laufbuchsenbund 6 aufliegt. Dadurch wird sichergestellt, dass es beim Verbinden von Kurbelgehäuse 101 und Zylinderkopf 102 durch Festziehen der Zylinderkopfschrauben eine direkte, im Wesentlichen parallel zur Zylinderachse 2a verlaufende Kraftwirkung vom Zylinderkopf 102 über den Laufbuchsenbund 6 in das Kurbelgehäuse 101 gibt. So kann verhindert werden, dass sich eine Biegebelastung auf den Laufbuchsenbund 6 der Zylinderlaufbuchse 5 ergibt. Gleichzeitig wird die Zylinderkopfdichtung 11 an ihrer Position verpresst und so eine bestmögliche Abdichtung des Brennraums 7 erreicht. To prevent gas leakage from the combustion chamber 7 in the radial direction. The cylinder head gasket 11 is arranged in the radial direction with respect to the cylinder axis 2a in a region above the step 10 of the crankcase 101 on which the liner collar 6 rests. This ensures that when crankcase 101 and cylinder head 102 are connected by tightening the cylinder head bolts, there is a direct force effect running essentially parallel to cylinder axis 2a from cylinder head 102 via liner collar 6 into crankcase 101 . It can thus be prevented that a bending load occurs on the liner flange 6 of the cylinder liner 5 . At the same time, the cylinder head gasket 11 is pressed in place and the best possible sealing of the combustion chamber 7 is thus achieved.

Nachteilig an der dieser bekannten Lösung ist aber insbesondere, dass sich dadurch ein relativ großer Wirkdurchmesser des Gasdrucks aus dem Brennraum 7 ergibt — der Verbrennungsdruck breitet sich bei Verbrennungsmotoren nämlich vom Inneren des Brennraums 7 bis zur Zylinderkopfdichtung 11 aus, so dass die Bauteile des Motors in dieser Zone stark belastet werden. Zusätzlich sind größere Schraubenkräfte bei der Montage vom Zylinderkopf 102 auf dem Kurbelgehäuse 101 notwendig. The particular disadvantage of this known solution is that this results in a relatively large effective diameter of the gas pressure from the combustion chamber 7 — in combustion engines, the combustion pressure spreads from the interior of the combustion chamber 7 to the cylinder head gasket 11, so that the components of the engine in are heavily loaded in this zone. In addition, larger screw forces are required when assembling the cylinder head 102 on the crankcase 101 .

Dieses Problem wird durch die erfindungsgemäße Lösung adressiert. Eine erste Variante ist in den Fign. 3 und 4 dargestellt, die sich insbesondere durch die Ausführung des Feuerstegrings 1 unterscheidet. Dieser weist an seiner dem Zylinderkopf 102 zugewandten Oberseite 1a eine Ausnehmung 12 auf, in der ein Dichtelement 13 angeordnet ist, das einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und aus einem verformbaren und temperaturbeständigen Material, z.B. Weicheisen, ausgeführt ist. Die Ausnehmung 12 ist dabei als sich von der Außenseite des Feuerstegrings 1 in radialer Richtung zur Zylinderachse 2a hin bis zu einer inneren Begrenzungswand 14 erstreckender Materialabtrag ausgeführt. Die Ausnehmung 12 gemäß der ersten Variante ist also als an der Außenseite des Feuerstegrings 1 angeordnete Nut ausgeführt, die nach oben in Richtung des Zylinderkopfes 102 offen ist. In Richtung des Brennraums 7 und um ein Einwirken der Gaskräfte direkt auf das Dichtelement 13 zu This problem is addressed by the solution according to the invention. A first variant is shown in Figs. 3 and 4, which differs in particular by the design of the top land ring 1. This has a recess 12 on its upper side 1a facing the cylinder head 102, in which a sealing element 13 is arranged, which has a circular cross section and is made of a deformable and temperature-resistant material, e.g. soft iron. The recess 12 is designed as a material removal extending from the outside of the top land ring 1 in the radial direction toward the cylinder axis 2a as far as an inner boundary wall 14 . The recess 12 according to the first variant is therefore designed as a groove which is arranged on the outside of the top land ring 1 and which is open upwards in the direction of the cylinder head 102 . In the direction of the combustion chamber 7 and in order for the gas forces to act directly on the sealing element 13

verhindern verbleibt die innere Begrenzungswand 14. The inner boundary wall 14 remains to prevent this.

Das Dichtelement 13 ist zumindest teilweise in der Ausnehmung aufgenommen und The sealing element 13 is at least partially accommodated in the recess and

ragt in einer Richtung entlang der Zylinderachse 2a über die Oberseite 1a des protrudes in a direction along the cylinder axis 2a over the top 1a of the

Feuerstegrings 1 hinaus. Wie insbesondere in der Detailansicht in Fig. 4 zu erkennen ist steht das Dichtelement 13 mit der dem Kurbelgehäuse 101 zugewandten Zylinderkopfunterseite 102a in Kontakt und es ergibt sich insbesondere auch durch die o-ringartige Ausführung eine Dichtwirkung zwischen dem Feuerstegring 1 und der Zylinderkopfunterseite 102a im Bereich des Brennraums 7. Auf diese Weise wird gegenüber dem Brennraum 7 eine Druckbarriere generiert, die den Wirkdurchmesser der Gaskraft begrenzt, weil der Feuerstegring 1 einen viel geringeren radialen Abstand zum Brennraum 7 aufweist als die Zylinderkopfdichtung 11, die ja aufgrund der Krafteinleitung aus dem Zylinderkopf 102 in das Kurbelgehäuse 101 im Bereich des Laufbuchsenbunds 6 angeordnet werden muss. Die zentrale Dichtwirkung und insbesondere das überwiegende Aufnehmen der Kräfte beim Montieren des Zylinderkopfes 102 auf dem Kurbelgehäuse 101 kann noch immer von der Zylinderkopfdichtung 11 wahrgenommen werden, das Dichtelement 13 an der Oberseite 1a des Feuerstegrings 1 wirkt aber als relevante Drucksperre und reduziert das Schadraumvolumen praktisch vollständig. Feuerstegring 1 out. As can be seen in particular in the detailed view in Fig. 4, the sealing element 13 is in contact with the cylinder head underside 102a facing the crankcase 101 and the O-ring-like design in particular results in a sealing effect between the top land ring 1 and the cylinder head underside 102a in the area of the combustion chamber 7. In this way, a pressure barrier is generated in relation to the combustion chamber 7, which limits the effective diameter of the gas force, because the top land ring 1 has a much smaller radial distance to the combustion chamber 7 than the cylinder head gasket 11, which due to the introduction of force from the cylinder head 102 must be arranged in the crankcase 101 in the area of the liner collar 6. The central sealing effect and in particular the predominant absorption of the forces when mounting the cylinder head 102 on the crankcase 101 can still be perceived by the cylinder head gasket 11, but the sealing element 13 on the upper side 1a of the top land ring 1 acts as a relevant pressure barrier and reduces the dead space volume almost completely .

Eine zweite Variante eines Feuerstegrings 1‘ der erfindungsgemäßen Lösung ist in den Fign. 5 und 6 dargestellt. Die zweite Variante weist ein unterschiedliches A second variant of a top land ring 1' of the solution according to the invention is shown in Figs. 5 and 6 shown. The second variant has a different

Dichtelement 13‘ auf, dementsprechend ist auch die Ausnehmung 12‘ anders ausgeführt als in der ersten Variante. Sealing element 13', and accordingly the recess 12' is designed differently than in the first variant.

Wie Fig. 5 zeigt ist in der zweiten Variante die Ausnehmung 12‘ als eine sich von der Oberseite 1a des Feuerstegrings 1‘ in einer Richtung parallel zur Zylinderachse 2a erstreckende Vertiefung ausgeführt, die vom Brennraum 7 durch eine erste Begrenzungswand 14 und in radialer Richtung von der Zylinderlaufbuchse 5 durch eine zweite Begrenzungswand 15 getrennt ist. In radialer Richtung, ausgehend von der Zylinderachse 2a, sind also zuerst die erste Begrenzungswand 14, dann die Ausnehmung 12‘, dann die zweite Begrenzungswand 15 und danach die Zylinderlaufbuchse 5 verortet. Die Ausnehmung 12‘ ist im Wesentlichen als umlaufende Nut ausgeführt, die von der Oberseite 1a des Feuerstegrings 1‘ ihren Ausgang nimmt. As shown in Fig. 5, in the second variant, the recess 12' is designed as a depression extending from the upper side 1a of the top land ring 1' in a direction parallel to the cylinder axis 2a of the cylinder liner 5 is separated by a second boundary wall 15 . In the radial direction, starting from the cylinder axis 2a, first the first boundary wall 14, then the recess 12', then the second boundary wall 15 and then the cylinder liner 5 are located. The recess 12' is essentially designed as a circumferential groove which starts at the upper side 1a of the top land ring 1'.

Im Gegensatz zur ersten Variante, bei der das Dichtelement 13 im Wesentlichen als ORing ausgeführt ist, weist das Dichtelement 13‘ der zweiten Variante einen Aufbau mit zwei unterschiedlich ausgeführten Abschnitten auf: Ein Dichtabschnitt 130a ragt im montierten Zustand über die Oberseite 1a des Feuerstegrings 1‘ hinaus und fungiert als In contrast to the first variant, in which the sealing element 13 is essentially designed as an O-ring, the sealing element 13' of the second variant has a structure with two differently designed sections: In the assembled state, a sealing section 130a protrudes over the upper side 1a of the top land ring 1' out and acts as

Druckbarriere gegenüber dem Brennraum 7. Daran anschließend ist ein überwiegend in der Ausnehmung 12‘ aufgenommener Montageabschnitt 130b ausgeführt. Zumindest der Dichtabschnitt 130a oder der Montageabschnitt 130b sind dabei aus einem verformbaren und temperaturbeständigen Material auszuführen, um die Pressure barrier with respect to the combustion chamber 7. Adjoining this is a mounting section 130b which is predominantly accommodated in the recess 12'. At least the sealing section 130a or the mounting section 130b are to be made of a deformable and temperature-resistant material in order to

erfindungsgemäße Funktion sicherzustellen. ensure the function according to the invention.

Bei der Montage des Zylinderkopfes 102 auf dem Kurbelgehäuse 101 wird das Dichtelement 13‘ in die Ausnehmung 12‘ hineingedrückt, so dass sich die Druckbarriere an die Zylinderkopfunterseite 102a anpassen kann. Gleichzeitig wird die die Zylinderkopfdichtung 11 zusammengestaucht und nimmt die wesentlichen beim During assembly of the cylinder head 102 on the crankcase 101, the sealing element 13' is pressed into the recess 12', so that the pressure barrier can adapt to the underside 102a of the cylinder head. At the same time, the cylinder head gasket 11 is compressed and takes on the essential

Zusammenbau wirkenden Kräfte auf. Assembly acting forces.

Um die Funktionalität zu verbessern, ist der Montageabschnitt 130b mit einem in vom Dichtabschnitt 130a wegführender Richtung abnehmenden Dichtelement-In order to improve the functionality, the mounting section 130b is provided with a sealing element that decreases in the direction away from the sealing section 130a.

Querschnitt 131 ausgeführt. Das bedeutet, dass der Montageabschnitt 130b an seinem Anschluss an den Dichtabschnitt 130a einen größeren Querschnitt aufweist als an seinem vom Dichtabschnitt 130a abgewandten Ende. Im Wesentlichen ist der Querschnitt also keilförmig zulaufend ausgeführt. Cross-section 131 executed. This means that the mounting section 130b has a larger cross section at its connection to the sealing section 130a than at its end facing away from the sealing section 130a. Essentially, the cross section is therefore designed to taper in a wedge shape.

Die Ausnehmung 12‘ ist im Wesentlichen korrespondierend ausgeführt und weist einen Aufnahmeabschnitt 120a und einen daran anschließenden Endabschnitt 120b auf. Der Aufnahmeabschnitt 120a nimmt an der Oberseite 1a des Feuerstegrings 1‘ seinen Ausgang mit einem ersten Querschnitt, der sich in Richtung des Bodens der Ausnehmung 12°, der durch den Endabschnitt 120b gebildet wird, verkleinert. Der Aufnahmeabschnitt 120a weist also einen Ausnehmungs-Querschnitt 121 auf, der sich ausgehend vom Endabschnitt 120b in Richtung des Zylinderkopfes 102 vergrößert. Der Endabschnitt 120b hat einen konstanten Querschnitt, der geringer ist als der kleinste Querschnitt des Montageabschnitts 130b. Mit anderen Worten ist die Querschnittserstreckung des Endabschnitts 120b im am weitesten vom The recess 12' is of essentially corresponding design and has a receiving section 120a and an end section 120b adjoining it. The receiving section 120a starts at the upper side 1a of the top land ring 1' with a first cross section which decreases in the direction of the bottom of the recess 12°, which is formed by the end section 120b. The receiving section 120a therefore has a recess cross section 121 which increases in size starting from the end section 120b in the direction of the cylinder head 102 . The end portion 120b has a constant cross section that is less than the smallest cross section of the mounting portion 130b. In other words, the cross-sectional extension of the end portion 120b is furthest forward

Zylinderkopf 102 entfernten Bereich der Ausnehmung 12°‘ geringer als die geringste Querschnittserstreckung des Montageabschnitts 130b, jeweils gesehen in radialer Richtung hinsichtlich der Zylinderachse 2a. Cylinder head 102 remote area of the recess 12 ° 'less than the smallest cross-sectional extension of the mounting portion 130b, each seen in the radial direction with respect to the cylinder axis 2a.

Das Dichtelement 13° wird also mit seinem Montageabschnitt 130b in dem Aufnahmeabschnitt 120a geführt und verklemmt sich dann im Bereich des The sealing element 13° is thus guided with its mounting section 130b in the receiving section 120a and then jammed in the area of the

Endabschnitts 120b. Auf diese Weise ergibt sich eine bestmögliche Fixierung des Dichtelements 13‘ in der Ausnehmung 12°. end section 120b. This results in the best possible fixation of the sealing element 13' in the recess 12°.

Gemäß der erfindungsgemäßen Lösung wird eine Brennkraftmaschine 100 mit Kurbelgehäuse 101 und Zylinderkopf 102 vorgeschlagen, bei der je Zylinder 2 ein den jeweiligen Brennraum 7 begrenzender Feuerstegring 1, 1‘ vorgesehen ist, wobei je Zylinder 2 zwischen Kurbelgehäuse 101 und Zylinderkopf 102 neben einer Zylinderkopfdichtung 11 ein in einer Ausnehmung 12, 12‘ auf einer dem According to the solution according to the invention, an internal combustion engine 100 with crankcase 101 and cylinder head 102 is proposed, in which a top land ring 1, 1' delimiting the respective combustion chamber 7 is provided for each cylinder 2, with each cylinder 2 between crankcase 101 and cylinder head 102 in addition to a cylinder head gasket 11 in a recess 12, 12' on one of the

Zylinderkopf 102 zugewandten Oberseite 1a des Feuerstegrings 1, 1‘ angeordnetes, als separates Bauteil von der Zylinderkopfdichtung 11 und dem Feuerstegring 1, 1‘ ausgeführtes Dichtelement 13, 13‘ vorgesehen ist. Es ist also neben der Zylinderkopfdichtung 11 hinsichtlich der Zylinderachse 2a radial weiter innen ein separates Dichtelement 13, 13‘ ausgeführt, das gegenüber dem Brennraum 7 als Cylinder head 102 facing top 1a of the top land ring 1, 1 'arranged, as a separate component from the cylinder head gasket 11 and the top land ring 1, 1' running sealing element 13, 13' is provided. In addition to the cylinder head gasket 11, a separate sealing element 13, 13' is designed radially further inward with respect to the cylinder axis 2a, which is positioned opposite the combustion chamber 7 as a

Druckbarriere fungiert. pressure barrier functions.

Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt durch Vorsehen von Dichtelementen 13, 13‘ in Feuerstegringen 1, 1° eine Druckbegrenzung hinsichtlich des Brennraums 7 des Zylinders 2, so dass die Belastung der Bauteile der Brennkraftmaschine 100 reduziert und die Wirkdurchmesser der Schraubenkräfte minimiert werden können. Insbesondere können kleinere Schraubenabmessungen der Zylinderkopfschrauben und niedrigere By providing sealing elements 13, 13' in top land rings 1, 1°, the solution according to the invention allows a pressure limitation with regard to the combustion chamber 7 of the cylinder 2, so that the load on the components of the internal combustion engine 100 is reduced and the effective diameter of the screw forces can be minimized. In particular, smaller bolt dimensions of the cylinder head bolts and lower

Schraubenvorspannkräfte verwendet werden. Bolt preload forces are used.

10 10

11 11

12, 12‘ 13, 13‘ 14 12, 12' 13, 13' 14

15 15

40 40

51 100 101 102 102a 103 103a 120a 120b 121 130a 130b 131 51 100 101 102 102a 103 103a 120a 120b 121 130a 130b 131

13 13

Bezugszeichen Feuerstegring Oberseite (des Feuerstegrings 1, 1‘) Zylinder Zylinderachse Kolben Kolbenoberseite Bohrung Laufbuchse Laufbuchsenoberseite Laufbuchsenbund Brennraum Kolbenring Feuersteg Absatz Zylinderkopfdichtung Ausnehmung Dichtelement innere Begrenzungswand äußere Begrenzungswand Pleuelstange Stegabsatz Brennkraftmaschine Kurbelgehäuse Zylinderkopf Zylinderkopfunterseite Kurbelwelle Kurbelwellenachse Aufnahmeabschnitt Endabschnitt Ausnehmungs-Querschnitt Dichtabschnitt Montageabschnitt Reference sign Top land ring Top (of the top land ring 1, 1 ') Cylinder Cylinder axis Piston Piston top Bore Liner Liner top Liner collar Combustion chamber Piston ring Top land Shoulder Cylinder head gasket Recess Sealing element Inner boundary wall Outer boundary wall Connecting rod Web shoulder Internal combustion engine Crankcase Cylinder head Cylinder head bottom Crankshaft Crankshaft axis Mounting section End section Recess cross-section Sealing section Assembly section

Dichtelement-Querschnitt Sealing element cross-section

AVL List GmbH AVL List GmbH

Claims

PATENT CLAIMS

1. Internal combustion engine (100) with

- a crankcase (101) in which at least one cylinder (2) is designed with a piston (3) mounted displaceably therein along a cylinder axis (2a),

- at least one cylinder head (102), which is detachably connected to the crankcase (101) and delimits the cylinder (2) on one side, so that a combustion chamber (7) is formed between the piston (3) and the cylinder head (102),

- at least one between the cylinder head (102) and the crankcase (101) arranged cylinder head gasket (11), and

- at least one top land ring (1, 1°), which delimits the cylinder (2) in the radial direction at least in an area adjoining the cylinder head (102) in one direction along the cylinder axis (2a),

characterized in that

the top land ring (1, 1°) has a recess (12, 12') on its upper side (1a) facing the cylinder head (102) in the assembled state, in which a sealing element (13, 13°) is at least partially arranged.

2. Internal combustion engine (100) according to claim 1, wherein the cylinder (2) is formed by a cylinder liner (5) accommodated in a bore (4) in the crankcase (101), the cylinder head gasket (11) on a cylinder head (102) facing the top of the liner (5a) and the top land ring (1, 1°) is accommodated in the cylinder liner (5).

3. Internal combustion engine (100) according to any one of the preceding claims, wherein the sealing element (13, 13 °) in a direction along the cylinder axis (2a) on the cylinder head (102) facing top (1a) of the top land ring (1, 1 ') and/or via a crankcase top side (101a) facing the cylinder head (102) and/or via a side facing the cylinder head (102).

liner top (5a) protrudes.

4. Internal combustion engine (100) according to any one of the preceding claims, wherein the sealing element (13, 13 °) at least partially, preferably completely from a

deformable and temperature-resistant material.

5. Internal combustion engine (100) according to one of the preceding claims, wherein the recess (12) is designed as a material removal extending from the outside of the top land ring (1) in the radial direction up to an inner boundary wall (14).

6. Internal combustion engine (100) according to one of claims 1 to 4, wherein the recess (12°) as a top surface (1a) of the top land ring (1') facing the cylinder head (102) in a direction parallel to the cylinder axis (2a ) extending recess is performed by the combustion chamber (7) through a first boundary wall (14) and the cylinder liner (5).

a second boundary wall (15) is separated.

7. Internal combustion engine (100) according to claim 6, wherein the sealing element (13°) has a sealing section (130a) protruding in the direction of the cylinder head (102) and a mounting section (130b) predominantly accommodated in the recess (12°).

having.

8. Internal combustion engine (100) according to claim 7, wherein the assembly section (130b) is designed with a sealing element cross-section (131) that decreases in the assembled state away from the cylinder head (102) and the recess (12°) has at least one receiving section ( 120a) with towards the

Cylinder head (102) having increasing recess cross-section (121).

9. Internal combustion engine (100) according to claim 8, wherein the recess (12°) has an end section (120b) with a constant cross section adjoining the receiving section (120a) on the side facing away from the cylinder head (102), and the cross-sectional extension of the end section (120b ) of the recess (12°) in the area furthest from the cylinder head (102) in the radial direction is smaller than the smallest cross-sectional extension of the mounting section (130b) in the radial direction.