EP2848786A1

EP2848786A1 - Cylinder assembly for a reciprocating piston combustion machine and cooling method

Info

Publication number: EP2848786A1
Application number: EP20130183950
Authority: EP
Inventors: Georg Bleimschein
Original assignee: Wartsila NSD Schweiz AG
Current assignee: Wartsila NSD Schweiz AG
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2015-03-18
Also published as: JP2015055246A; CN104421034A; KR20150030149A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zylinderlineranordnung (1) für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere längsgespülter Zweitakt Grossdieselmotor, umfassend einen Zylinderliner (2), in welchem ein Kolben installierbar ist, der im Betriebs- und Einbauzustand zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt derart entlang einer Zylinderachse (A) des Zylinderliners (2) hin- und herbewegbar angeordnet ist, dass eine Oberseite des Kolbens zusammen mit einer Lauffläche (21) des Zylinderliners (2) und einem am Zylinderliner (2) angeordneten Zylinderdeckel (3) einen Brennraum (4) begrenzt. Der Zylinderliner (2) umfasst ein Linerkühlsystem (200) zur Kühlung des Zylinderliners (2) mittels eines Linerkühlfluids (201), und der Zylinderdeckel (3) umfasst ein Deckelkühlsystem (300) zur Kühlung des Zylinderdeckels (3) mittels eines Deckelkühlfluids (301). Erfindungsgemäss ist das Linerkühlsystem (200) derart vom Deckelkühlsystem (300) entkoppelt, dass ein Strömungsaustausch zwischen dem Linerkühlfluid (201) und dem Deckelkühlfluid (301) steuerbar oder regelbar ist, oder dass der Strömungsaustausch zwischen dem Linerkühlfluid (201) und dem Deckelkühlfluid (301) verhindert ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Kühlverfahren zur Kühlung einer Zylinderlineranordnung (1).The invention relates to a cylinder liner arrangement (1) for a reciprocating internal combustion engine, especially a longitudinally purged two-stroke large diesel engine, comprising a cylinder liner (2) in which a piston can be installed, which in the operating and installed state between a top dead center and a bottom dead center along such a cylinder axis (2). A) of the cylinder liner (2) is arranged back and forth, that an upper side of the piston together with a running surface (21) of the cylinder liner (2) and a cylinder liner (2) arranged cylinder cover (3) limits a combustion chamber (4). The cylinder liner (2) comprises a liner cooling system (200) for cooling the cylinder liner (2) by means of a liner cooling fluid (201), and the cylinder cover (3) comprises a cover cooling system (300) for cooling the cylinder cover (3) by means of a cover cooling fluid (301). , According to the invention, the liner cooling system (200) is decoupled from the lid cooling system (300) such that a flow exchange between the liner cooling fluid (201) and the lid cooling fluid (301) can be controlled or regulated or the flow exchange between the liner cooling fluid (201) and the lid cooling fluid (301 ) is prevented. Moreover, the invention relates to a cooling method for cooling a cylinder liner arrangement (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinderlineranordnung für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere längs gespülter Zweitakt Grossdieselmotor, sowie ein Kühlverfahren zur Kühlung einer Zylinderlineranordnung gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 und 9.The invention relates to a cylinder liner arrangement for a reciprocating internal combustion engine, in particular longitudinally purged two-stroke large diesel engine, and a cooling method for cooling a cylinder liner arrangement according to the preamble of the independent claim 1 and 9.

Grossdieselmotoren werden häufig als Antriebsaggregate für Schiffe oder auch im stationären Betrieb, z.B. zum Antrieb grosser Generatoren zur Erzeugung elektrischer Energie eingesetzt. Dabei laufen die Motoren in der Regel über beträchtliche Zeiträume im Dauerbetrieb, was hohe Anforderungen an die Betriebssicherheit und die Verfügbarkeit stellt. Daher sind für den Betreiber insbesondere lange Wartungsintervalle, geringer Verschleiss und ein wirtschaftlicher Umgang mit Brenn- und Betriebsstoffen zentrale Kriterien für den Betrieb der Maschinen. Unter anderem ist das Kolbenlaufverhalten im Zylinderliner solcher grossbohrigen langsam laufenden Dieselmotoren ein bestimmender Faktor für die Länge der Wartungsintervalle, die Verfügbarkeit und über den Schmiermittelverbrauch auch unmittelbar für die Betriebskosten und damit für die Wirtschaftlichkeit. Damit kommt der komplexen Problematik des Kolbenlaufverhaltens von Grossdieselmotoren eine immer grössere Bedeutung zu.Large diesel engines are often used as drive units for ships or in stationary operation, e.g. used to drive large generators for generating electrical energy. The engines usually run for long periods in continuous operation, which places high demands on the reliability and availability. Therefore, for the operator in particular long maintenance intervals, low wear and an economical handling of fuels and supplies are central criteria for the operation of the machines. Among other things, the piston running behavior in the cylinder liner of such large-bore, slow-running diesel engines is a determining factor for the length of the maintenance intervals, the availability and the lubricant consumption also directly for the operating costs and thus for the economy. Thus, the complex problem of the piston running behavior of large diesel engines is becoming more and more important.

Bekanntermassen sind dabei die Belastungen, denen der Zylinderliner im Betriebszustand ausgesetzt ist, im oberen Bereich des Zylinderliners, also dort wo der Kolben in der Nähe des Zylinderdeckels im Betriebszustand den oberen Totpunkt durchläuft, besonders gross. In der Nähe der oberen Totpunkt Position des Kolbens, also wenn das von Zylinderliner, Zylinderdeckel und Kolben eingeschlossene Volumen des Brennraums ungefähr minimal ist, wird ein Luft Brennstoffgemisch gezündet. Es wirken dadurch hohe Temperaturen und Drücke im Zylinderliner, die zudem nicht zuletzt aufgrund der Bewegung des Kolbens und des sich damit ständig verändernden dynamischen Volumens des Brennraums, auch starken dynamischen Änderungen unterliegen.As is known, the loads to which the cylinder liner is exposed in the operating state are in the upper region of the cylinder liner, ie where the piston in the vicinity of the cylinder cover in the operating state passes through the top dead center, particularly large. In the vicinity of the top dead center position of the piston, so when the volume of the combustion chamber enclosed by cylinder liner, cylinder cover and piston is approximately minimal, an air fuel mixture is ignited. It thus act high temperatures and pressures in the cylinder liner, which also not least due to the movement of the piston and thus constantly changing dynamic volume of the combustion chamber, also subject to strong dynamic changes.

Daher ist es seit langem bekannt am oberen Ende des Zylinderliners in der Nähe des Zylinderdeckels beispielweise Kühlringe vorzusehen, die bevorzugt mit einer Wasserkühlung ausgestattet sind, so dass zumindest ein Teil der entstehenden Wärmebelastungen über den Kühlring vom Zylinderliner wegführbar sind. Zuweilen werden auch einfache Kühlringe vorgesehen, wie zum Beispiel bereits in der US 937,200 gezeigt.Therefore, it has long been known at the upper end of the cylinder liner in the vicinity of the cylinder cover, for example, to provide cooling rings, which are preferably equipped with a water cooling, so that at least a portion of the resulting heat loads on the cooling ring from the cylinder liner are wegführbar. Sometimes simple cooling rings are provided, such as already in the US 937,200 shown.

Dadurch, dass im oberen Bereich des Zylinderliners und damit natürlich auch am Zylinderdeckel der weitaus grösste Teil der im Zylinder erzeugten Wärme anfällt, ist die Temperatur im oberen Bereich des Zylinderliners bei den aus dem Stand der Technik bekannten Zylinderlineranordnungen deutlich höher als im unteren Bereich des Zylinderliners. Das heisst, dass bei den aus dem Stand der Technik bekannten Zylinderlinern entlang der Zylinderachse ein massiver Temperaturgradient in der Zylinderwand der Zylinderliner herrscht. Oder anders ausgedrückt, im oberen Bereich der Wand des Zylinderliners, insbesondere angrenzend an den Zylinderdeckel, ist die Temperatur im Vergleich zu einem wünschenswerten mittleren Temperaturwert zu hoch, während die Temperatur im unteren Bereich des Zylinderliners vergleichsweise zu niedrig ist.The fact that in the upper region of the cylinder liner and thus of course also on the cylinder cover the vast majority of the heat generated in the cylinder, the temperature in the upper region of the cylinder liner in the known from the prior art cylinder liner arrangements is significantly higher than in the lower region of the cylinder liner , This means that in the cylinder liners known from the prior art along the cylinder axis a massive temperature gradient prevails in the cylinder wall of the cylinder liners. In other words, in the upper region of the wall of the cylinder liner, in particular adjacent to the cylinder cover, the temperature is too high compared to a desirable average temperature value, while the temperature in the lower region of the cylinder liner is comparatively low.

Das hat gleich mehrere, ganz verschiedene negative Auswirkungen, die dem Fachmann an sich bestens bekannt sind. Aufgrund der deutlich unterschiedlichen Temperaturen in unterschiedlichen Bereichen der Wand des Zylinderliners kommt es natürlich zu entsprechenden inneren mechanischen Verzerrungen. So dehnt sich zum Beispiel der Zylinderliner im oberen Bereich in der Nähe des Zylinderdeckels radial stärker als im unteren Bereich, wenn keine zusätzlichen Massnahmen getroffen werden. Das heisst, es besteht die Gefahr, dass im Betriebszustand der Hubkolbenbrennkraftmaschine der innere Durchmesser im oberen Bereich grösser ist als im unteren Bereich des Zylinderliners. Das hat nicht nur die an sich bekannten Nachteile für das Kolbenlaufverhalten des Kolbens und somit auch eine erhöhte Reibung zwischen Kolben und Linerlauffläche zur Folge, sonder erzeugt natürlich auch entsprechende inneren Verspannungen im Material des Zylinderliners, sowohl in radialer Richtung als auch in Bezug auf die axiale Richtung entlang der Zylinderachse. Grosse Temperaturgradienten führen natürlich auch zu beschleunigten bzw. zu intensiveren und ungleichmässigen Korrosionsvorgängen innerhalb des Zylinderliners bei den beteiligten Maschinenkomponenten. Ausserdem kann die Bildung schädlicher Säuren und auch z.B. die Kaltkorrosion entsprechend begünstigt bzw. ungünstig beeinflusst werden. Die Liste der vorgenannten schädlichen Wirkungen ist dabei nur beispielhaft zu verstehen und bei weitem nicht abschliessend. Dem Fachmann ist dabei eine Vielzahl weiterer negativer Folgen bestens bekannt.This has several, very different negative effects, which are well known to the skilled person in itself. Because of the clear Different temperatures in different areas of the wall of the cylinder liner, it comes naturally to corresponding internal mechanical distortions. For example, the cylinder liner in the upper area expands more radially in the vicinity of the cylinder cover than in the lower area, if no additional measures are taken. That is, there is a risk that in the operating state of the reciprocating internal combustion engine, the inner diameter in the upper region is greater than in the lower region of the cylinder liner. This not only has the disadvantages known per se for the piston running behavior of the piston and thus also an increased friction between piston and liner running surface, but of course also generates corresponding internal tension in the material of the cylinder liner, both in the radial direction and in relation to the axial Direction along the cylinder axis. Of course, large temperature gradients also lead to accelerated or more intensive and uneven corrosion processes within the cylinder liner in the machine components involved. In addition, the formation of harmful acids and also, for example, the cold corrosion can be favored or influenced unfavorably. The list of the aforementioned harmful effects is only to be understood as an example and by no means exhaustive. The expert is well known a variety of other negative consequences.

Dazu kommt bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen zusätzlich noch das Problem hinzu, dass je nach Ausführungsform für den Zylinderliner und den Zylinderdeckel das gleiche Kühlmedium, zum Beispiel Kühlwasser verwendet wird und oft sogar noch ein zusammenhängender Kühlkreislauf für den Zylinderliner und den Zylinderdeckel vorgesehen ist, so dass es insbesondere über den gemeinsamen Kühlkreislauf zu einem massiven Wärmeaustausch zwischen dem Zylinderliner und dem Zylinderdeckel kommt. In der Praxis heisst das meist, dass es zu einem nicht unerheblichen zusätzlichen Wärmeeintrag aus dem Zylinderliner in den Zylinderdeckel kommt. Das wiederum kann dazu führen, dass das Kühlwasser im Zylinderdeckel so stark erhitzt wird, dass es insbesondere im Zylinderdeckel zu Dampfblasenbildungen im Kühlwasser kommen kann, bzw. dass Dampfblasen, die bereits im Zylinderliner entstanden sind, durch das Kühlsystem bis in den Zylinderdeckel aufsteigen, so dass die Kühlung im Zylinderdeckel verschlechtert wird, was im schlimmsten Fall zu den dem Fachmann bekannten Schäden am Zylinderdeckel selbst bzw. an im Zylinderdeckel vorgesehenen Komponenten wie Einspritzdüsen, Auslassventil, hydraulischen Ventilen und Einrichtungen usw. führen kann, oder doch zumindest die Lebensdauer besagter Komponenten drastisch reduzieren, bzw. die Performance des Motors negativ beeinflussen kann.In addition, with the solutions known from the prior art, there is the additional problem that, depending on the embodiment, the same cooling medium, for example cooling water, is used for the cylinder liner and the cylinder cover, and often even a coherent cooling circuit is provided for the cylinder liner and the cylinder cover is, so that it comes in particular on the common cooling circuit to a massive heat exchange between the cylinder liner and the cylinder cover. In practice, this usually means that there is a significant additional heat input from the cylinder liner in the Cylinder cover is coming. This in turn can lead to the cooling water in the cylinder cover being heated to such an extent that vapor bubbles can form in the cooling water, in particular in the cylinder cover, or vapor bubbles which have already formed in the cylinder liner can rise through the cooling system into the cylinder cover that the cooling in the cylinder cover is deteriorated, which in the worst case can lead to the damage to the cylinder cover itself or to the cylinder cover provided components such as injectors, exhaust valve, hydraulic valves and devices, etc., or at least the lifetime of said components drastically reduce or may adversely affect the performance of the engine.

Somit ist bei den aus dem Stand der Technik bekannten Zylinderlineranordnungen nicht nur eine stark reduzierte Lebensdauer der beteiligten Komponenten wie beispielweise des Zylinderliner selbst, oder zumindest der Lauffläche des Zylinderliners, Kolbenringe, Kolben, Zylinderdeckel und darin vorgesehenen Komponenten wie Einspritzdüsen, Auslassventil, hydraulischen Ventilen und Einrichtungen usw. zu erwarten, sondern es ist auch mit Leistungsverlusten beim Betrieb des Motors zu rechnen, was zu einem erhöhten Treibstoffverbrauch und letztlich alles in allem zu höheren Kosten und einer Verschlechterung der Effizienz beim Betrieb führt.Thus, in the known from the prior art cylinder liner assemblies not only a greatly reduced life of the components involved such as the cylinder liner itself, or at least the running surface of the cylinder liner, piston rings, pistons, cylinder cover and components provided therein such as injectors, exhaust valve, hydraulic valves and Facilities, etc., but it is also expected performance losses in the operation of the engine, which leads to increased fuel consumption and ultimately, all in all, to higher costs and a deterioration in the efficiency of operation.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Zylinderlineranordnung bzw. ein verbessertes Kühlverfahren für eine Zylinderlineranordnung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere für einen längs gespülten langsam laufenden Zweitakt-Grossdieselmotor zur Verfügung zu stellen, so dass die aus dem Stand Technik bekannten Probleme vermieden werden. Im Speziellen die damit auftretenden statischen und dynamischen thermischen Dehnungen besser kontrolliert werden können, wodurch eine höhere Betriebssicherheit der Brennkraftmaschine gewährleistet ist, Wartungsintervalle verlängert werden können, die Lebensdauer des Zylinderliners und weiterer Komponenten deutlich erhöht werden, und somit letztlich die Kosten für den Betrieb des Motors merklich gesenkt werden können.The object of the invention is therefore to provide an improved cylinder liner arrangement or an improved cooling method for a cylinder liner arrangement of a reciprocating internal combustion engine, in particular for a longitudinally purged slow-running two-stroke large diesel engine available, so that the problems known from the prior art are avoided. In particular, the resulting static and dynamic thermal expansions can be better controlled, whereby a higher reliability of the internal combustion engine is ensured, maintenance intervals can be extended, the life of Cylinder liner and other components can be significantly increased, and thus ultimately the cost of operating the engine can be significantly reduced.

Die diese Aufgaben lösenden Gegenstände der Erfindung sind durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 9 gekennzeichnet.The objects of the invention solving these objects are characterized by the features of independent claims 1 and 9.

Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.The dependent claims relate to particularly advantageous embodiments of the invention.

Die Erfindung betrifft somit eine Zylinderlineranordnung für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere längsgespülter Zweitakt Grossdieselmotor, umfassend einen Zylinderliner, in welchem ein Kolben installierbar ist, der im Betriebs- und Einbauzustand zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt derart entlang einer Zylinderachse des Zylinderliners hin- und herbewegbar angeordnet ist, dass eine Oberseite des Kolbens zusammen mit einer Lauffläche des Zylinderliners und einem am Zylinderliner angeordneten Zylinderdeckel einen Brennraum begrenzt. Der Zylinderliner umfasst ein Linerkühlsystem zur Kühlung des Zylinderliners mittels eines Linerkühlfluids, und der Zylinderdeckel umfasst ein Deckelkühlsystem zur Kühlung des Zylinderdeckels mittels eines Deckelkühlfluids. Erfindungsgemäss ist das Linerkühlsystem derart vom Deckelkühlsystem entkoppelt, dass ein Strömungsaustausch zwischen dem Linerkühlfluid und dem Deckelkühlfluid steuerbar oder regelbar ist. Alternativ ist der Strömungsaustausch zwischen dem Linerkühlfluid und dem Deckelkühlfluid verhindert.The invention thus relates to a cylinder liner arrangement for a reciprocating internal combustion engine, in particular longitudinally purged two-stroke large diesel engine, comprising a cylinder liner, in which a piston can be installed, which in the operating and installed state between a top dead center and a bottom dead center so along a cylinder axis of the cylinder liner back and forth is arranged, that an upper side of the piston together with a running surface of the cylinder liner and a cylinder liner arranged on the cylinder cover delimits a combustion chamber. The cylinder liner comprises a liner cooling system for cooling the cylinder liner by means of a liner cooling fluid, and the cylinder cover comprises a lid cooling system for cooling the cylinder cover by means of a lid cooling fluid. According to the invention, the liner cooling system is decoupled from the lid cooling system such that a flow exchange between the liner cooling fluid and the lid cooling fluid can be controlled or regulated. Alternatively, the flow exchange between the liner cooling fluid and the lid cooling fluid is prevented.

Wesentlich für die Erfindung ist es somit, dass für den Zylinderdeckel und für den Zylinderliner jeweils ein eigenes separates Kühlsystem vorgesehen ist, wobei das Linerkühlsystem derart vom Deckelkühlsystem entkoppelt ist, dass ein Strömungsaustausch zwischen dem Linerkühlfluid und dem Deckelkühlfluid steuerbar oder regelbar ist oder verhindert ist. Mit anderen Worten kann ein Strömungsaustausch zwischen dem Linerkühlfluid und dem Deckelkühlfluid mittels einer Steuer- oder Regeleinrichtung gesteuert oder geregelt werden, beispielsweise durch die Anordnung zumindest eines Ventils zwischen dem Linerkühlsystem und dem Deckelkühlsystem; alternativ zur Steuerung oder Regelung kann ein Strömungsaustausch zwischen dem Linerkühlfluid und dem Deckelkühlfluid verhindert werden, beispielsweise durch eine Trenneinrichtung zwischen dem Linerkühlsystem und dem Deckelkühlsystem, wobei durch die Trenneinrichtung keine Fluidverbindung für einen Strömungsaustausch herstellbar ist.It is thus essential for the invention that a separate cooling system is provided in each case for the cylinder cover and for the cylinder liner, wherein the liner cooling system is decoupled from the cover cooling system such that a flow exchange between the liner cooling fluid and the cover cooling fluid is controllable or controllable or prevented. In other words, a flow exchange between the liner cooling fluid and the Cover cooling fluid can be controlled or regulated by means of a control or regulating device, for example by arranging at least one valve between the liner cooling system and the lid cooling system; Alternatively to the control or regulation, a flow exchange between the liner cooling fluid and the lid cooling fluid can be prevented, for example by a separating device between the liner cooling system and the lid cooling system, wherein no fluid connection for a flow exchange can be produced by the separating device.

Dadurch, dass gemäss der vorliegenden Erfindung für den Zylinderdeckel und den Zylinderlinerjeweils ein eigenes separates Kühlsystem vorgesehen ist und in dem Fall, dass ein Strömungsaustausch zwischen dem Linerkühlfluid und dem Deckelkühlfluid verhindert wird, kommt es anders als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen nicht zu einer Durchmischung der Kühlmedien des Deckelkühlsystems und des Linerkühlsystems, also es kommt bei der Erfindung nicht zur Vermischung von Deckelkühlfluid und Linerkühlfluid, weil das Deckelkühlsystem strömungstechnisch vom Linerkühlsystem entkoppelt ist, so dass ein Strömungsaustausch zwischen Deckelkühlsystem und Linerkühlsystem ausgeschlossen ist.Characterized in that according to the present invention for the cylinder cover and the cylinder liner each have its own separate cooling system is provided and in the event that a flow exchange between the Linerkühlfluid and the lid cooling fluid is prevented, unlike the known from the prior art solutions does not occur to a thorough mixing of the cooling media of the lid cooling system and the Linerkühlsystems, so it comes in the invention not for mixing of lid cooling fluid and Linerkühlfluid, because the lid cooling system is fluidically decoupled from the Linerkühlsystem, so that a flow exchange between the lid cooling system and Linerkühlsystem is excluded.

Das hat die positive Konsequenz, dass es bei einer erfindungsgemässen Zylinderlineranordnung nicht mehr zu einem zusätzlichen Wärmeeintrag aus dem Zylinderliner in den Zylinderdeckel durch Strömungsaustausch zwischen dem Deckelkühlsystem und dem Linerkühlsystem kommen kann. Dadurch wird durch die Erfindung insbesondere verhindert, dass das Kühlwasser im Zylinderdeckel so stark erhitzt wird, dass es im Zylinderdeckel zu Dampfblasenbildungen im Kühlwasser kommt, bzw. dass Dampfblasen, die bereits im Zylinderliner entstanden sind, durch das Kühlsystem bis in den Zylinderdeckel aufsteigen könnten, so dass die Kühlung im Zylinderdeckel verschlechtert würde, was im Betriebszustand zu den eingangs erwähnten Schäden führen kann.This has the positive consequence that, in the case of a cylinder liner arrangement according to the invention, there can no longer be any additional heat input from the cylinder liner into the cylinder cover due to flow exchange between the cover cooling system and the liner cooling system. Thus, the invention prevents in particular that the cooling water in the cylinder cover is heated so much that it comes in the cylinder cover to vapor bubbles in the cooling water, or that vapor bubbles that have already formed in the cylinder liner could rise through the cooling system into the cylinder cover, so that the cooling in the cylinder cover would be deteriorated, which can lead to the damage mentioned in the operating condition.

In dem Fall, dass ein Strömungsaustausch zwischen dem Linerkühlfluid und dem Deckelkühlfluid mittels einer Steuer- oder Regeleinrichtung gesteuert oder geregelt werden, kommt es zu einer Durchmischung von Linerkühlfluid und Deckelkühlfluid, wobei insbesondere gleiche Fluide für das Linerkühlfluid und das Deckelkühlfluid verwendet werden. Durch die Steuerung oder Regelung des Strömungsaustauschs kann beispielsweise verhindert werden, dass ein zusätzlicher Wärmeeintrag aus dem Zylinderliner in den Zylinderdeckel stattfindet; zudem kann durch die Steuerung oder Regelung des Strömungsaustauschs der Wärmestrom zwischen dem Zylinderliner und dem Zylinderdeckel eingestellt werden beispielsweise in Abhängigkeit von den herrschenden Temperaturen im Zylinderliner und dem Zylinderdeckel, die ja gegebenenfalls abhängig sind von einem Betriebsmodus der Hubkolbenbrennkraftmaschine.In the case that a flow exchange between the Linerkühlfluid and the lid cooling fluid are controlled or regulated by means of a controller, there is a mixing of liner cooling fluid and lid cooling fluid, in particular equal fluids for the Linerkühlfluid and the lid cooling fluid are used. By controlling the flow exchange can be prevented, for example, that an additional heat input from the cylinder liner takes place in the cylinder cover; In addition, can be adjusted by the control or regulation of the flow exchange, the heat flow between the cylinder liner and the cylinder cover, for example, depending on the prevailing temperatures in the cylinder liner and the cylinder cover, which may be dependent on an operating mode of the reciprocating internal combustion engine.

Um insbesondere den Wärmeübergang zwischen dem Linerkühlsystem und dem Deckelkühlsystem weiter zu reduzieren, kann ein schlecht Wärme leitender Medientrenner derart ausgestaltet und vorgesehen werden, dass ein Strömungsaustausch zwischen dem Linerkühlfluid und dem Deckelkühlfluid verhindert ist, wobei in der Praxis zwischen dem Linerkühlsystem und dem Deckelkühlsystem häufig zusätzlich ein Dichtelement, insbesondere im Bereich des Medientrenners vorgesehen sein kann, so dass z.B. zwischen Zylinderdeckel und Zylinderliner das Innere des Zylinderliners nach aussen hin abdichtet und / oder das Deckelkühlsystem und / oder das Linerkühlsystem gegeneinander oder nach aussen hin abdichtet sind, so dass z.B. das Deckelkühlfluid und / oder das Linerkühlfluid nicht aus seinem Kühlsystem austreten kann.In particular, to further reduce the heat transfer between the liner cooling system and the lid cooling system, a poorly heat conducting media separator may be configured and provided to prevent flow communication between the liner cooling fluid and the lid cooling fluid, in practice often in addition between the liner cooling system and the lid cooling system a sealing element, in particular in the region of the media separator may be provided, so that, for example between the cylinder cover and the cylinder liner seals the interior of the cylinder liner to the outside and / or the cover cooling system and / or the liner cooling system are sealed against each other or to the outside, so that e.g. the lid cooling fluid and / or the liner cooling fluid can not escape from its cooling system.

Der Medientrenner kann insbesondere in einer Ausführungsform derart ausgestaltet sein, dass ein Strömungsaustausch zwischen dem Linerkühlfluid und dem Deckelkühlfluid steuerbar oder regelbar ist. Hierzu kann eine steuerbare oder regelbare Einrichtung wie beispielsweise ein steuerbares oder regelbares Ventil am und/oder im Medientrenner angeordnet sein, um den Strömungsaustausch zu ermöglichen, zu unterbinden oder einzustellen in Abhängigkeit von den Anforderungen wie z.B. den Motorbetriebsparametern. Selbstverständlich kann der Medientrenner ein schlecht Wärme leitender Medientrenner sein, in dem die steuerbare oder regelbare Einrichtung angeordnet ist.In particular, in one embodiment, the media separator can be configured such that a flow exchange between the liner cooling fluid and the lid cooling fluid can be controlled or regulated. For this purpose, a controllable or controllable device such as a controllable or controllable valve may be arranged on and / or in the media separator in order to enable, suppress or adjust the flow exchange depending on the requirements such as the engine operating parameters. Of course, the media separator can be a poorly heat-conducting media separator, in which the controllable or controllable device is arranged.

Insbesondere ist gemäss einer Ausführungsform der Medientrenner als Wärmetauscher ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass ein guter Wärmetransport zwischen Deckelkühlfluid und Linerkühlfluid ermöglicht wird, so dass die Temperaturverteilung im Zylinderliner entlang der Längsachse gleichmässiger wird, d.h. dass ein Temperaturgradient verringert wird.In particular, according to one embodiment, the media separator is designed as a heat exchanger. This has the advantage of allowing good heat transfer between lid cooling fluid and liner cooling fluid so that the temperature distribution in the cylinder liner becomes more uniform along the longitudinal axis, i. that a temperature gradient is reduced.

Vorzugsweise ist der Wärmetauscher zwischen dem Linersammelraum und dem Deckelsammelraum angeordnet.Preferably, the heat exchanger is arranged between the liner collecting space and the lid collecting space.

Der Wärmetauscher kann beispielsweise als eines der folgenden Elemente oder auch als beliebige Kombination aus diesen ausgebildet sein: Platte mit grosser Oberfläche; gewelltes Blech; Rohrsystem; Labyrinthsystem.The heat exchanger may be formed, for example, as one of the following elements or as any combination of these: plate with a large surface area; corrugated metal sheet; Pipe system; Labyrinth system.

Bei einem für die Praxis besonders wichtigen Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Zylinderlineranordnung ist das Linerkühlsystem derart in einer Zylinderwand des Zylinderliners angeordnet, dass das Linerkühlfluid über einen zwischen dem Zylinderdeckel und einem Linerablauf angeordneten Linerzulauf dem Linerkühlsystem zuführbar ist und über den Linerablauf aus dem Linerkühlsystem wieder abführbar ist. Dadurch wird das Linerkühlfluid vom Linerzulauf zunächst in Richtung zum Zylinderdeckel hingeführt, und danach aus Richtung vom Zylinderdeckel zum Linerablauf hin wieder weggeführt.In an exemplary embodiment of a cylinder liner arrangement according to the invention, the liner cooling system is arranged in a cylinder wall of the cylinder liner such that the liner cooling fluid can be fed to the liner cooling system via a liner inlet arranged between the cylinder cover and a liner outlet and can be discharged again via the liner outlet from the liner cooling system. As a result, the liner cooling fluid is first guided by the liner inlet in the direction of the cylinder cover, and then led away again from the direction of the cylinder cover to the liner outlet.

Das hat den überaus vorteilhaften Effekt, dass durch das Linerkühlfluid eine vorgebbare Menge Wärme aus einem oberhalb des Linerzulaufs gelegenen Bereich des Zylinderliners derart in einen unterhalb des Linerzulaufs gelegenen Bereichs des Zylinderliners befördert wird, dass insbesondere ein axialer, je nach konkreter Ausgestaltung auch ein radialer Temperaturgradient im Zylinderliner massiv verringert wird, und so die Temperaturverteilung in der Zylinderwand des Zylinderliners insbesondere in axialer Richtung deutlich homogener wird. Dabei kann im Speziellen auch noch ein Linersammelraum im Zylinderliner vorgesehen sein, der insbesondere in der Nähe des Zylinderdeckels im Zylinderliner angeordnet sein kann, so dass das Linerkühlfluid zunächst dem zwischen dem Linerzulauf und dem Linerablauf angeordneten Linersammelraum zuführbar ist, und danach das Linerkühlfluid vom Linersammelraum über den Linerablauf wieder abgeführt wird. Der Linersammelraum kann dabei unter anderem z.B. als Ausgleichsgefäss dienen oder kann bei der Herstellung des Zylinderliners als Ausgangspunkt für entsprechende Bohrungen in der Wand des Zylinderliners dienen, die dann später zumindest einen Teil des Linerkühlsystems bilden.This has the extremely advantageous effect that due to the liner cooling fluid a specifiable amount of heat is located above the liner inlet Area of the cylinder liner is conveyed in such a lying below the liner inlet region of the cylinder liner, that in particular an axial, depending on the specific embodiment, a radial temperature gradient in the cylinder liner is massively reduced, and so the temperature distribution in the cylinder wall of the cylinder liner, especially in the axial direction significantly homogeneous becomes. In this case, in particular, a liner collection space may also be provided in the cylinder liner, which may be arranged in the cylinder liner, in particular in the vicinity of the cylinder cover, so that the liner cooling fluid can first be supplied to the liner collection space arranged between the liner inlet and the liner outlet, and then the liner cooling fluid from the liner collection space the liner is discharged again. The liner collecting space can serve, inter alia, for example as a compensating vessel or can serve as a starting point for corresponding holes in the wall of the cylinder liner in the production of the cylinder liner, which then later at least form part of the Linerkühlsystems.

Wie eingangs bereits ausführlich beschrieben, fällt im oberen Bereich des Zylinderliners und damit natürlich auch im Bereich des Zylinderdeckels der weitaus grösste Teil der im Zylinder erzeugten Wärme an, so dass die Temperatur im oberen Bereich des Zylinderliners bei den aus dem Stand der Technik bekannten Zylinderlineranordnungen deutlich höher als im unteren Bereich des Zylinderliners ist. Das heisst, dass bei den aus dem Stand der Technik bekannten Zylinderlinern entlang der Zylinderachse ein massiver Temperaturgradient in der Zylinderwand der Zylinderliner herrscht. Oder anders ausgedrückt, im oberen Bereich der Wand des Zylinderliners, insbesondere angrenzend an den Zylinderdeckel, ist die Temperatur im Vergleich zu einem wünschenswerten mittleren Temperaturwert zu hoch, während die Temperatur im unteren Bereich des Zylinderliners vergleichsweise zu niedrig ist.As already described in detail, falls in the upper region of the cylinder liner and thus of course in the cylinder cover by far the largest part of the heat generated in the cylinder, so that the temperature in the upper region of the cylinder liner in the known from the prior art cylinder liner arrangements clearly higher than in the lower part of the cylinder liner. This means that in the cylinder liners known from the prior art along the cylinder axis a massive temperature gradient prevails in the cylinder wall of the cylinder liners. In other words, in the upper region of the wall of the cylinder liner, in particular adjacent to the cylinder cover, the temperature is too high compared to a desirable average temperature value, while the temperature in the lower region of the cylinder liner is comparatively low.

Durch die vorliegende Erfindung wird somit diese schädliche Temperaturverteilung erstmals erfolgreich vermieden, da bei einer erfindungsgemässen Zylinderlineranordnung ein axialer, und je nach konkreter Ausgestaltung sogar ein radialer Temperaturgradient im Zylinderliner massiv verringert wird, und so die Temperaturverteilung in der Zylinderwand des Zylinderliners insbesondere in axialer Richtung deutlich homogener wird.By the present invention, this harmful temperature distribution is thus successfully avoided for the first time, since in an inventive cylinder liner arrangement an axial, and depending on the specific embodiment even a radial temperature gradient in the cylinder liner is massively reduced, and so the temperature distribution in the cylinder wall of the cylinder liner, especially in the axial direction clearly becomes more homogeneous.

Aufgrund der deutlich homogeneren Temperaturverteilung in der Zylinderwand des Zylinderliners kommt es nur noch zu vernachlässigbaren inneren mechanischen Verzerrungen in der Zylinderwand einer erfindungsgemässen Zylinderlineranordnung, weil der Zylinderliner insbesondere auch in Bezug auf die axiale Richtung auf eine gewünschte mittlere Temperatur ausreichend gleichmässig durch das Linerkühlsystem temperiert wird. Daher dehnt sich zum Beispiel der Zylinderliner im oberen Bereich in der Nähe des Zylinderdeckels radial kaum noch stärker als im unteren Bereich, auch ohne das zusätzliche Massnahmen getroffen werden. Das heisst, es besteht bei einer erfindungsgemässen Zylinderlineranordnung kaum noch die Gefahr, dass im Betriebszustand der Hubkolbenbrennkraftmaschine der innere Durchmesser im oberen Bereich grösser ist als im unteren Bereich des Zylinderliners ist. Dadurch werden nicht nur die an sich bekannten Nachteile für das Kolbenlaufverhalten des Kolbens und somit auch eine erhöhte Reibung zwischen Kolben und Linerlauffläche minimiert, sondern es werden natürlich auch die entsprechende inneren Verspannungen im Material des Zylinderliners, sowohl in radialer Richtung als auch in Bezug auf die axiale Richtung entlang der Zylinderachse, auf ein vertretbares Minimum reduziert.Due to the much more homogeneous temperature distribution in the cylinder wall of the cylinder liner, there is only negligible internal mechanical distortions in the cylinder wall of a cylinder liner arrangement according to the invention, because the cylinder liner is tempered sufficiently evenly in relation to the axial direction to a desired average temperature by the liner cooling system. Therefore, for example, the cylinder liner in the upper area in the vicinity of the cylinder cover radially expands barely more than in the lower area, even without additional measures are taken. That is, there is hardly any risk in an inventive cylinder liner arrangement that in the operating state of the reciprocating internal combustion engine, the inner diameter in the upper region is greater than in the lower region of the cylinder liner. This minimizes not only the per se known disadvantages for the piston running behavior of the piston and thus also an increased friction between the piston and the liner running surface, but of course also the corresponding internal tension in the material of the cylinder liner, both in the radial direction and in relation to the axial direction along the cylinder axis, reduced to a reasonable minimum.

Die beschriebenen Verbesserungen des Kühlsystems und Kühlverfahrens im Bereich des Zylinderliners der erfindungsgemässen Zylinderlineranordnung hat selbstverständlich auch direkte positive Auswirkungen auf die Kühlung im Zylinderdeckel, allein schon deshalb, weil der Wärmeeintrag aus dem Zylinderliner in den Zylinderdeckel durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung generell stark reduziert ist.The described improvements of the cooling system and cooling method in the range of the cylinder liner of the inventive cylinder liner arrangement has of course also direct positive effects on the cooling in the cylinder cover, if only because the heat input from the Cylinder liner is generally greatly reduced in the cylinder cover by the inventive embodiment.

Das Deckelkühlsystem ist dabei bevorzugt derart im Zylinderdeckel angeordnet, dass das Deckelkühlfluid über einen Deckelzulauf dem Deckelkühlsystem zuführbar ist und über einen Deckelablauf aus dem Deckelkühlsystem wieder abführbar ist, wobei analog zum Zylinderliner zwischen dem Deckelzulauf und dem Deckelablauf auch ein Deckelsammelraum für das Deckelkühlfluid, insbesondere in der Nähe zum Zylinderliner vorgesehenen sein kann. Der Deckelsammelraum kann dabei unter anderem z.B. als Ausgleichsgefäss dienen oder kann bei der Herstellung des Zylinderdeckels als Ausgangspunkt für entsprechende Bohrungen in der Wand des Zylinderdeckels dienen, die dann später zumindest einen Teil des Deckelkühlsystems bilden.The lid cooling system is preferably arranged in such a way in the cylinder cover that the cover cooling fluid can be supplied to the lid cooling system via a lid inlet and is discharged again from the lid cooling system via a lid outlet, whereby a lid collecting space for the lid cooling fluid, in particular in FIG may be provided close to the cylinder liner. The lid collecting space can, inter alia, e.g. serve as a surge tank or can serve as a starting point for corresponding holes in the wall of the cylinder cover in the production of the cylinder cover, which then later at least form part of the lid cooling system.

Besonders bevorzugt wird das Deckelkühlfluid im Betriebszustand zunächst dem zwischen dem Deckelzulauf und dem Deckelablauf angeordneten Deckelsammelraum zugeführt, und danach wird das Deckelkühlfluid vom Deckelsammelraum über den Deckelablauf wieder abgeführt, wobei das Deckelkühlfluid bevorzugt vom Deckelzulauf zunächst in Richtung zum Zylinderliner hingeführt wird, und danach aus Richtung vom Zylinderliner zum Deckelablauf hin weggeführt wird, wodurch eine besonders gute und homogene Kühlwirkung sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung im Zylinderdeckel erzeugbar ist.In the operating state, the lid cooling fluid is particularly preferably first supplied to the lid collecting space arranged between the lid inlet and the lid outlet, and then the lid cooling fluid is removed again from the lid collecting space via the lid outlet, wherein the lid cooling fluid is preferably led from the lid inlet initially in the direction of the cylinder liner, and then from the direction is led away from the cylinder liner to the cover outlet, whereby a particularly good and homogeneous cooling effect in both the radial direction and in the axial direction in the cylinder cover can be generated.

Als Linerkühlfluid wird dabei besonders bevorzugt ein vom Deckelkühlfluid verschiedenes Kühlfluid verwendet, wobei als Linerkühlfluid bevorzugt ein Öl und / oder als Deckelkühlmittel bevorzugt Wasser verwendet wird.As a liner cooling fluid, a cooling fluid which differs from the cover cooling fluid is particularly preferably used, wherein water is preferably used as the liner cooling fluid, preferably an oil and / or as a cover coolant.

Da Öl im Allgemeinen auf viel höhere Temperaturen erhitzt werden kann als Wasser bevor im Öl eine Öldampfblasenbildung auftritt, wird zur Kühlung des Zylinderliners, wo zum Beispiel insbesondere im oberen Bereich des Zylinderliners durchaus Temperaturen von bis zu 200°C oder sogar noch deutlich mehr auftreten können, ein Öl verwendet, das zum Beispiel auf einem Schiff ohnehin in vielen Varianten und ausreichender Menge zur Verfügung steht. Insbesondere existieren z.B. auf einem Schiff oft auch diverse Öl betriebene Kühlsysteme für diverse andere Einrichtungen, so dass es im Speziellen sogar möglich ist, dass das Linerkühlsystem einfach in ohnehin bestehende Kühlsysteme integriert werden kann. Das Kühlöl kann dem Zylinderliner z.B. bei einer Temperatur von ca. 50°C über den Linerzulauf als Linerkühlfluid dem Linerkühlsystem zugeführt werden, wobei sich das Kühlöl auf seinem Weg in Richtung zum Linerablauf auf ca. 150°C bis 200°C erhitzen kann. Die so hauptsächlich im oberen Bereich des Zylinderliners gesammelte Wärme wird dann in axialer Richtung mehr oder weniger gleichmässig durch das Kühlöl in der Wand des Zylinderliners nach unten verteilt wodurch dieser so mehr oder weniger homogen temperiert wird.Since oil can generally be heated to much higher temperatures than water before an oil vapor bubble formation occurs in the oil, is used for cooling the cylinder liner, where, for example, in particular in the upper region of the Cylinder liner quite temperatures of up to 200 ° C or even significantly more can occur using an oil that is available for example on a ship anyway in many variants and sufficient quantity. In particular, on a ship, for example, there are also various oil-operated cooling systems for various other devices, so that it is even possible in particular that the liner cooling system can be easily integrated into already existing cooling systems. The cooling oil can be supplied to the cylinder liner, for example at a temperature of about 50 ° C via the liner inlet as Linerkühlfluid the Linerkühlsystem, the cooling oil can heat on its way towards the liner outlet to about 150 ° C to 200 ° C. The heat thus collected mainly in the upper region of the cylinder liner is then distributed more or less uniformly in the axial direction by the cooling oil in the wall of the cylinder liner downwards, whereby it is heated more or less homogeneously.

Zur Kühlung des Zylinderdeckels kann bei einer erfindungsgemässen Zylinderanordnung als Deckelkühlfluid problemlos Wasser verwendet werden, da das Deckelkühlfluid bei einer erfindungsgemässen Zylinderlineranordnung viel weniger Wärme aufnehmen muss als bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Zylinderlineranordnung, so dass insbesondere auch keine Dampfblasenbildung in einem erfindungsgemässen Deckekühlsystem befürchtet werden muss, was die Kühlung des Zylinderdeckels massiv verschlechtern würde.In order to cool the cylinder cover, water can be used without problems as a cover cooling fluid in a cylinder arrangement according to the invention since the cover cooling fluid must absorb much less heat in a cylinder liner arrangement according to the invention than in a cylinder liner arrangement known from the prior art, so that in particular no vapor bubble formation in a ceiling cooling system according to the invention is feared must be, which would massively worsen the cooling of the cylinder cover.

Bei einer Ausgestaltung der Zylinderlineranordnung derart, dass ein Strömungsaustausch zwischen dem Linerkühlfluid und dem Deckelkühlfluid steuerbar oder regelbar ist, wird bevorzugt für beide Kühlkreisläufe das gleiche Kühlfluid verwendet.In an embodiment of the cylinder liner arrangement such that a flow exchange between the liner cooling fluid and the cover cooling fluid can be controlled or regulated, the same cooling fluid is preferably used for both cooling circuits.

Ein weitere Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Zylinderlineranordnung für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere längsgespülter Zweitakt Grossdieselmotor, umfassend einen Zylinderliner, in welchem ein Kolben installierbar ist, der im Betriebs- und Einbauzustand zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt derart entlang einer Zylinderachse des Zylinderliners hin- und herbewegbar angeordnet ist, dass eine Oberseite des Kolbens zusammen mit einer Lauffläche des Zylinderliners und einem am Zylinderliner angeordneten Zylinderdeckel einen Brennraum begrenzt. Die Zylinderanordnung umfasst ein Zylinderkühlsystem zur Kühlung des Zylinderliners und zur Kühlung des Zylinderdeckels mittels eines Zylinderkühlfluids. Das Zylinderkühlsystem ist derart ausgestaltet, dass das Zylinderkühlfluid durch einen Einlass in den Zylinderkopf und anschliessend in den Zylinderliner förderbar ist, wobei insbesondere ein Auslass im Zylinderliner angeordnet ist zum Fördern des Zylinderkühlfluids aus der Zylinderlineranordnung. Die Zylinderlineranordnung umfasst erfindungsgemäss einen Gasabscheider, der stromaufwärts des Einlasses angeordnet ist.Another aspect of the present invention relates to a cylinder liner assembly for a reciprocating internal combustion engine, in particular longitudinally purged two-stroke large diesel engine, comprising a cylinder liner, in which a piston is installable, which is arranged in the operating and installed state between a top dead center and a bottom dead center along a cylinder axis of the cylinder liner and herbewegbar that a top of the piston together with a Tread of the cylinder liner and a cylinder liner arranged on the cylinder cover a combustion chamber limited. The cylinder assembly includes a cylinder cooling system for cooling the cylinder liner and for cooling the cylinder cover by means of a cylinder cooling fluid. The cylinder cooling system is configured such that the cylinder cooling fluid can be conveyed through an inlet into the cylinder head and then into the cylinder liner, wherein in particular an outlet in the cylinder liner is arranged for conveying the cylinder cooling fluid out of the cylinder liner arrangement. The cylinder liner arrangement according to the invention comprises a gas separator, which is arranged upstream of the inlet.

Ein zusätzlicher Aspekt der Erfindung betrifft ein Kühlverfahren einer Zylinderlineranordnung für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere längsgespülter Zweitakt Grossdieselmotor, umfassend einen Zylinderliner, in welchem ein Kolben installiert werden kann, der im Betriebs- und Einbauzustand zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt derart entlang einer Zylinderachse des Zylinderliners hin- und herbewegt wird, dass eine Oberseite des Kolbens zusammen mit einer Lauffläche des Zylinderliners und einem am Zylinderliner angeordneten Zylinderdeckel einen Brennraum begrenzt. Die Zylinderanordnung umfasst ein Zylinderkühlsystem zur Kühlung des Zylinderliners und zur Kühlung des Zylinderdeckels mittels eines Zylinderkühlfluids. Das Zylinderkühlsystem ist derart ausgestaltet, dass das Zylinderkühlfluid durch einen Einlass in den Zylinderkopf und anschliessend in den Zylinderliner gefördert wird, wobei insbesondere ein Auslass im Zylinderliner angeordnet ist zum Fördern des Zylinderkühlfluids aus der Zylinderlineranordnung. Die Zylinderlineranordnung umfasst erfindungsgemäss einen Gasabscheider zum Abscheiden von Gas, insbesondere Gasblasen, aus dem Zylinderkühlfluid, wobei der Gasabscheider stromaufwärts des Einlasses angeordnet ist.An additional aspect of the invention relates to a cooling method of a cylinder liner arrangement for a reciprocating internal combustion engine, especially longitudinally purged two-stroke large diesel engine, comprising a cylinder liner, in which a piston can be installed, which in the operating and installation state between a top dead center and a bottom dead center so along a cylinder axis Cylinder liner is reciprocated that an upper surface of the piston together with a running surface of the cylinder liner and a cylinder liner arranged on the cylinder cover limits a combustion chamber. The cylinder assembly includes a cylinder cooling system for cooling the cylinder liner and for cooling the cylinder cover by means of a cylinder cooling fluid. The cylinder cooling system is configured such that the cylinder cooling fluid is delivered through an inlet into the cylinder head and then into the cylinder liner, wherein in particular an outlet is arranged in the cylinder liner for conveying the cylinder cooling fluid out of the cylinder liner assembly. The cylinder liner arrangement comprises according to the invention, a gas separator for separating gas, in particular gas bubbles, from the cylinder cooling fluid, wherein the gas separator is arranged upstream of the inlet.

Dies hat den Vorteil, dass das in den Zylinderkopf geförderte und darin erhitzte Zylinderkühlfluid anschliessend in den Zylinderliner gefördert wird, wodurch entlang der Zylinderachse ein massiver Temperaturgradient in der Zylinderwand der Zylinderliner im Wesentlichen verhindert werden kann. Zudem können Gase im Zylinderkühlfluid, die während des Betriebs der Hubkolbenbrennkraftmaschine im Kühlsystem entstehen können, mittels des Gasabscheiders vom Zylinderkühlfluid im Wesentlichen separiert werden für eine ausreichende und zuverlässige Kühlung der Zylinderlineranordnung. Insbesondere ist dies vorteilhaft während einer Ruhephase zwischen zwei Betriebsphasen, beispielsweise wenn ein Schiff mit einem abgeschalteten Grossdieselmotor im Hafen entladen wird; die Gasblasen im Zylinderkühlsystem können dann während der Ruhephase in Richtung des Zylinderkopfes strömen, wodurch nach dem erneuten Start der Hubkolbenbrennkraftmaschine die Kühlung unter Umständen beinträchtigt wäre, was durch den Gasabscheider aber verhindert werden kann. Zudem ist lediglich ein Kühlsystem notwendig, so dass das Zylinderkühlsystem in der Herstellung und im Betrieb kostengünstig ist.This has the advantage that the cylinder cooling fluid conveyed into the cylinder head and heated therein is subsequently conveyed into the cylinder liner, whereby a massive temperature gradient in the cylinder wall of the cylinder liner can be substantially prevented along the cylinder axis. In addition, gases in the cylinder cooling fluid, which may arise during operation of the reciprocating internal combustion engine in the cooling system, are essentially separated by the gas separator from the cylinder cooling fluid for a sufficient and reliable cooling of the cylinder liner arrangement. In particular, this is advantageous during a rest phase between two operating phases, for example when a ship is unloaded with a switched off large diesel engine in the port; The gas bubbles in the cylinder cooling system can then flow during the rest phase in the direction of the cylinder head, which would be affected by the restart of the reciprocating internal combustion engine, the cooling under certain circumstances, but this can be prevented by the gas separator. In addition, only a cooling system is necessary, so that the cylinder cooling system is inexpensive to manufacture and in operation.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der schematischen Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1: ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Zylinderlineranordnung mit getrennten Kühlkreisläufen;
Fig. 2: ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Zylinderlineranordnung mit einem Wärmetauscher zwischen den Kühlkreisläufen;
Fig. 3: ein Ausführungsbeispiel einer Zylinderlineranordnung mit nur einem Kühlkreislauf.

The invention is explained in more detail below with reference to the schematic drawings:

Fig. 1: an embodiment of an inventive cylinder liner arrangement with separate cooling circuits;
Fig. 2: an embodiment of an inventive cylinder liner arrangement with a heat exchanger between the cooling circuits;
Fig. 3: an embodiment of a cylinder liner arrangement with only one cooling circuit.

In Fig. 1 ist schematisch, und aus Gründen der Übersichtlichkeit nur teilweise im Schnitt, eine erfindungsgemässe Zylinderlineranordnung 1 für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere für einen längs gespülten Zweitakt Grossdieselmotor dargestellt.In Fig. 1 is schematic, and for reasons of clarity only partially in section, an inventive cylinder liner arrangement 1 for a reciprocating internal combustion engine, in particular for a longitudinally purged two-stroke large diesel engine shown.

Dabei ist im Zylinderliner 2 in an sich bekannter Weise ein nicht näher dargestellter Kolben angeordnet, der im Betriebs- und Einbauzustand zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt derart entlang einer Zylinderachse A des Zylinderliners 2 hin- und herbewegbar angeordnet ist, dass eine Oberseite des Kolbens zusammen mit einer Lauffläche 21 des Zylinderliners 2 und einem am Zylinderliner 2 angeordneten Zylinderdeckel 3 einen Brennraum 4 begrenzt.In this case, a piston not shown in detail is arranged in the cylinder liner 2 in known manner, which is in the operating and installed state between a top dead center and a bottom dead center along a cylinder axis A of the cylinder liner 2 back and forth arranged that a top of the Piston together with a running surface 21 of the cylinder liner 2 and a cylinder liner 2 arranged on the cylinder cover 3 a combustion chamber 4 limited.

Der Zylinderliner 2 umfasst ein Linerkühlsystem 200 zur Kühlung des Zylinderliners 2 mittels eines Linerkühlfluids 201, das im vorliegenden Beispiel ein Kühlöl ist, und der Zylinderdeckel 3 umfasst ein Deckelkühlsystem 300 zur Kühlung des Zylinderdeckels 3 mittels eines Deckelkühlfluids 301, das im vorliegenden Beispiel der Fig. 1 Kühlwasser ist. Gemäss der Erfindung ist das Linerkühlsystem 200 dabei derart vom Deckelkühlsystem 300 entkoppelt, dass ein Strömungsaustausch zwischen dem Linerkühlfluid 201 und dem Deckelkühlfluid 301 verhindert ist.The cylinder liner 2 comprises a liner cooling system 200 for cooling the cylinder liner 2 by means of a liner cooling fluid 201, which in the present example is a cooling oil, and the cylinder cover 3 comprises a cover cooling system 300 for cooling the cylinder cover 3 by means of a cover cooling fluid 301, which in the present example Fig. 1 Cooling water is. According to the invention, the liner cooling system 200 is decoupled from the lid cooling system 300 such that a flow exchange between the liner cooling fluid 201 and the lid cooling fluid 301 is prevented.

Wie der Fig. 1 deutlich zu entnehmen ist, ist das Linerkühlsystem 200 derart in einer Zylinderwand 22 des Zylinderliners 2 angeordnet, dass das Linerkühlfluid 201 über einen zwischen dem Zylinderdeckel 3 und einem Linerablauf 211 angeordneten Linerzulauf 210 dem Linerkühlsystem 200 zuführbar und über den Linerablauf 211 aus dem Linerkühlsystem 200 wieder abführbar ist. Linerzulauf 210 und Linerablauf 211 sind dabei in an sich bekannter Weise an ein äusseres, an sich beliebig gestaltetes Kühlsystem strömungstechnisch angeschlossen.Again Fig. 1 can be clearly seen, the Linerkühlsystem 200 is arranged in such a cylinder wall 22 of the cylinder liner 2, that the Linerkühlfluid 201 via a arranged between the cylinder cover 3 and a liner outlet 211 liner inlet 210 to the Linerkühlsystem 200 and over the Linerablauf 211 from the Linerkühlsystem 200 again is deductible. Liner inlet 210 and liner outlet 211 are in in itself known manner to an external, in itself arbitrarily designed cooling system fluidly connected.

Das vom Linerkühlsystem 200 strömungstechnisch entkoppelte Deckelkühlsystem 300 ist erfindungsgemäss derart im Zylinderdeckel 3 vorgesehen, dass das Deckelkühlfluid 301 über einen Deckelzulauf 310 dem Deckelkühlsystem 300 zuführbar ist und über einen Deckelablauf 311 aus dem Deckelkühlsystem 300 wieder abführbar ist.The lid cooling system 300 fluidically decoupled from the liner cooling system 200 is provided according to the invention in the cylinder cover 3 such that the cover cooling fluid 301 can be supplied to the lid cooling system 300 via a lid feed 310 and can be discharged again from the lid cooling system 300 via a lid outlet 311.

Dabei ist sowohl zwischen dem Linerzulauf 210 und dem Linerablauf 211 ein Linersammelraum 220 für das Linerkühlfluid 201 vorgesehen, als auch zwischen dem Deckelzulauf 310 und dem Deckelablauf 311 ein Deckelsammelraum 320 für das Deckelkühlfluid 301 vorgesehenen. Der Deckelsammelraum 320 und / oder der Linersammelraum 220 haben im Beispiel der Fig. 1 dabei unter anderem eine Funktion als Ausgleichsgefäss für die Kühlfluide und dienten bei der Herstellung des Zylinderdeckels 3 bzw. des Zylinderliners 2 als Ausgangspunkt für entsprechende Bohrungen, die mittels eines geeigneten Bohrwerkzeugs in die Wand des Zylinderdeckels 3 bzw. des Zylinderliners 2 eingebracht wurden, so dass durch diese Bohrungen sehr einfach und kostengünstig zumindest einen Teil des Deckelkühlsystems 300 bzw. des Linerkühlsystems 200 gebildet werden konnte. Es versteht sich dabei selbstverständlich, dass das Deckelkühlsystem 300 und / oder das Linerkühlsystem 200 auch durch jegliche andere geeignete und an sich bekannte Technologie im Zylinderdeckel 3 bzw. im Zylinderliner 2 hergestellt werden kann.In this case, a liner collection chamber 220 is provided for the liner cooling fluid 201 both between the liner inlet 210 and the liner outlet 211, and a lid collecting space 320 for the lid cooling fluid 301 is also provided between the lid inlet 310 and the lid outlet 311. The lid collecting space 320 and / or the liner collecting space 220 have in the example of Fig. 1 Here, inter alia, a function as a compensating vessel for the cooling fluids and served in the production of the cylinder cover 3 and the cylinder liner 2 as a starting point for corresponding holes, which were introduced by means of a suitable drilling tool in the wall of the cylinder cover 3 and the cylinder liner 2, so that At least part of the lid cooling system 300 or the liner cooling system 200 could be formed very easily and inexpensively through these bores. It goes without saying that the lid cooling system 300 and / or the liner cooling system 200 can also be produced by any other suitable technology known per se in the cylinder cover 3 or in the cylinder liner 2.

Bei dem speziellen Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist zwischen dem Linersammelraum 220 des Linerkühlsystems 200 und dem Deckelsammelraum 320 des Deckelkühlsystems 300 ein Medientrenner 5 derart ausgestaltet und vorgesehen ist, dass ein Strömungsaustausch zwischen dem Linerkühlfluid 201 und dem Deckelkühlfluid 301 verhindert ist und ein Wärmeaustausch minimiert wird. Zusätzlich ist dabei zwischen dem Linerkühlsystem 200 und dem Deckelkühlsystem 300 zur Abdichtung noch ein Dichtelement 6 im Bereich des Medientrenners 5 vorgesehen.In the particular embodiment of Fig. 1 is between the liner collecting space 220 of the Linerkühlsystems 200 and the lid collecting space 320 of the lid cooling system 300, a media separator 5 designed and provided such that a flow exchange between the Linerkühlfluid 201 and the lid cooling fluid 301 is prevented and a heat exchange is minimized. In addition, a sealing element 6 in the region of the media separator 5 is provided between the liner cooling system 200 and the lid cooling system 300 for sealing.

Beim speziellen Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist zusätzlich in an sich bekannter Weise ein Spannring 7 vorgesehen, der zusätzlich eine Dehnung des Zylinderliners 2 in radialer Richtung begrenzen helfen kann.In the special embodiment of the Fig. 1 In addition, a clamping ring 7 is provided in a conventional manner, which can additionally help limit an expansion of the cylinder liner 2 in the radial direction.

Es versteht sich von selbst, dass auch jegliche geeignete Kombination erfindungsgemässer Ausführungsbeispiele, sowie einfache, dem Fachmann naheliegende Fortbildungen der Erfindung, auch wenn diese in der vorliegenden Anmeldung nicht explizit beschrieben sind, von der vorliegenden Erfindung abgedeckt sind. Wesentlich für die Erfindung ist, dass die vorgeschlagenen Massnahmen letztlich dazu führen, dass der Zylinderliner im Betriebszustand thermisch möglichst gleichmässig belastet wird, um die eingangs beschriebenen schädlichen Wirkungen zu vermeiden.In Figur 2 ist schematisch, und aus Gründen der Übersichtlichkeit nur teilweise im Schnitt, eine erfindungsgemässe Zylinderlineranordnung 1 für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere für einen längs gespülten Zweitakt Grossdieselmotor mit einem Wärmetaucher dargestellt.It goes without saying that any suitable combination of embodiments according to the invention and simple further developments of the invention which are obvious to the person skilled in the art, even if they are not explicitly described in the present application, are covered by the present invention. Essential to the invention is that the proposed measures ultimately lead to the cylinder liner is thermally stressed in the operating state as uniform as possible in order to avoid the harmful effects described above FIG. 2 is schematic, and for reasons of clarity only partially in section, an inventive cylinder liner arrangement 1 for a reciprocating internal combustion engine, in particular for a longitudinally purged two-stroke large diesel engine with a heat exchanger shown.

Von hier an und im Folgenden bedeuten gleiche Referenzzeichen gleiche Merkmale in allen Figuren.From here on and below, like reference characters indicate like features throughout the figures.

Die Zylinderlineranordnung 1 gemäss Figur 2 entspricht im Wesentlichen der Zylinderlineranordnung gemäss Figur 1. Im Unterschied zur Figur 1 ist der Medientrenner 5 als Wärmetauscher ausgebildet und zwischen dem Deckelsammelraum 320 und dem Linersammelraum 220 angeordnet. Der Wärmetauscher ist als gewelltes Blech ausgebildet. Eventuell notwendige Dichtelemente zwischen dem Linerkühlsystems 200 und dem Deckelkühlsystem 300 sind hier nicht dargestellt.The cylinder liner arrangement 1 according to FIG. 2 corresponds essentially to the cylinder liner arrangement according to FIG. 1 , In contrast to FIG. 1 the media separator 5 is designed as a heat exchanger and arranged between the lid collecting space 320 and the liner collecting space 220. The heat exchanger is designed as a corrugated metal sheet. Any necessary sealing elements between the Linerkühlsystems 200 and the lid cooling system 300 are not shown here.

Zudem ist im Medientrenner 5 ein steuerbares oder regelbares Ventil 8 angeordnet, um einen Strömungsaustausch zwischen dem Linerkühlsystem 200 und dem Deckelkühlsystem 300 zu ermöglichen. Selbstverständlich kann der als Wärmetauscher ausgebildete Medientrenner 5 auch ohne ein derartiges steuerbares oder regelbares Ventil ausgebildet sein.In addition, a controllable or controllable valve 8 is arranged in the media separator 5 in order to allow a flow exchange between the liner cooling system 200 and the lid cooling system 300. Of course, the designed as a heat exchanger media separator 5 may be formed without such a controllable or controllable valve.

In Figur 3 ist schematisch, und aus Gründen der Übersichtlichkeit nur teilweise im Schnitt, eine Zylinderlineranordnung 1 mit nur einem Kühlkreislauf für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere für einen längs gespülten Zweitakt Grossdieselmotor mit einem Wärmetaucher dargestellt.In FIG. 3 is schematic, and for reasons of clarity only partially in section, a cylinder liner arrangement 1 with only one cooling circuit for a reciprocating internal combustion engine, in particular for a longitudinally purged two-stroke large diesel engine with a heat exchanger shown.

Die Zylinderlineranordnung 1 umfasst ein Zylinderkühlsystem 400 zur Kühlung des Zylinderliners 2 und zur Kühlung des Zylinderdeckels 3 mittels eines Zylinderkühlfluids 401. Das Zylinderkühlfluid 401 wird durch einen im Zylinderdeckel 3 angeordneten Einlass 11 dem Zylinderkühlsystem 400 zugeführt. Anschliessend strömt das Zylinderkühlfluid 401 in einen Zylindersammelraum 420, der teilweise im Zylinderdeckel 3 und teilweise im Zylinderliner 2 angeordnet ist. Anschliessend strömt das Zylinderkühlfluid 401 zu einem im Zylinderliner angeordneten Auslass 12 und wird somit aus der Zylinderanordnung 1 gefördert.The cylinder liner arrangement 1 comprises a cylinder cooling system 400 for cooling the cylinder liner 2 and for cooling the cylinder cover 3 by means of a cylinder cooling fluid 401. The cylinder cooling fluid 401 is supplied to the cylinder cooling system 400 through an inlet 11 arranged in the cylinder cover 3. Subsequently, the cylinder cooling fluid 401 flows into a cylinder collecting space 420, which is partially arranged in the cylinder cover 3 and partly in the cylinder liner 2. Subsequently, the cylinder cooling fluid 401 flows to an outlet 12 arranged in the cylinder liner and is thus conveyed out of the cylinder arrangement 1.

Stromaufwärts des Einlasses 11 ist ein als Ventil ausgebildeter Gasabscheider 10 angeordnet. Mittels des Gasabscheiders 10 ist es möglich, sich im Zylinderkühlfluid 401 bildende Gase bzw. Gasblasen aus dem Zylinderkühlsystem 400 abzuführen zur Gewährleistung eines zuverlässigen Betriebs des Zylinderkühlsystems 400.Upstream of the inlet 11, a gas separator 10 designed as a valve is arranged. By means of the gas separator 10, it is possible for gas or gas bubbles forming in the cylinder cooling fluid 401 to be removed from the cylinder cooling system 400 in order to ensure reliable operation of the cylinder cooling system 400.

Claims

Cylinder liner arrangement for a reciprocating internal combustion engine, in particular longitudinally purged two-stroke large diesel engine comprising a cylinder liner (2) in which a piston can be installed, which in the operating and installation state between a top dead center and a bottom dead center along a cylinder axis (A) of the cylinder liner (2) is arranged reciprocally that an upper side of the piston together with a running surface (21) of the cylinder liner (2) and a cylinder liner (2) arranged cylinder cover (3) limits a combustion chamber (4), and the cylinder liner (2) Liner cooling system (200) for cooling the cylinder liner (2) by means of a Linerkühlfluids (201), and the cylinder cover (3) comprises a lid cooling system (300) for cooling the cylinder cover (3) by means of a lid cooling fluid (301), characterized in that the Liner cooling system (200) is decoupled from the lid cooling system (300), that a flow exchange between the Linerk ühlfluid (201) and the lid cooling fluid (301) is controllable or controllable, or that the flow exchange between the Linerkühlfluid (201) and the lid cooling fluid (301) is prevented.

Cylinder liner arrangement according to claim 1, wherein the liner cooling system (200) is arranged in a cylinder wall (22) of the cylinder liner (2), that the liner cooling fluid (201) via a between the cylinder cover (3) and a liner outlet (211) arranged liner inlet (210 ) the Linerkühlsystem (200) can be fed and over the liner outlet (211) from the liner cooling system (200) can be discharged again.

Cylinder liner arrangement according to one of claims 1 or 2, wherein the lid cooling system (300) is arranged in the cylinder cover (3), that the lid cooling fluid (301) via a lid inlet (310) to the lid cooling system (300) can be fed, and a cover outlet (311 ) is again discharged from the lid cooling system (300).

Cylinder liner arrangement according to one of the preceding claims, wherein a liner collection space (220) for the liner cooling fluid (201) is provided between the liner inlet (210) and the liner outlet (211).

Cylinder liner arrangement according to one of the preceding claims, wherein between the lid inlet (310) and the lid outlet (311) is provided a lid collecting space (320) for the lid cooling fluid (301).

Cylinder liner arrangement according to one of the preceding claims, wherein between the liner cooling system (200) and the lid cooling system (300) a media separator (5) is configured and provided such that a flow exchange between the liner cooling fluid (201) and the lid cooling fluid (301) can be controlled or regulated , or wherein the flow exchange between the liner cooling fluid (201) and the lid cooling fluid (301) is prevented.

Cylinder liner arrangement according to one of the preceding claims, wherein between the liner cooling system (200) and the lid cooling system (300) a sealing element (6), in particular in the region of the media separator (5) is provided.

Cylinder liner arrangement according to one of the preceding claims, wherein the media separator (5) is designed as a heat exchanger.

Cooling method for cooling a cylinder liner arrangement (1) for a Hubkolbenbrennkraftmaschine, in particular longitudinally flushed two-stroke large diesel engine, wherein the cylinder assembly (1) comprises a cylinder liner (2), in which a piston can be installed, in the operating and installation state between a top dead center and a Bottom dead center is reciprocated along such a cylinder axis (A) of the cylinder liner (2) that a top of the piston together with a running surface (21) of the cylinder liner (2) and a cylinder liner (2) arranged on the cylinder cover (3) A cylinder cooling system (200) for cooling the cylinder liner (2) by means of a Linerkühlfluids (201) is provided on the cylinder liner (2), and on the cylinder cover (3) a lid cooling system (300) for cooling the cylinder cover (3 ) is provided by means of a lid cooling fluid (301), characterized in that the liner cooling system (200) from the Deckelküh System (300) is decoupled that a flow exchange between the liner cooling fluid (201) and the lid cooling fluid (301) is controlled or the flow exchange between the liner cooling fluid (201) and the lid cooling fluid (301) is prevented.

Cooling method according to claim 9, wherein the liner cooling system (200) is arranged in a cylinder wall (22) of the cylinder liner (2), that the liner cooling fluid (201) via a between the cylinder cover (3) and a liner outlet (211) arranged liner inlet (210 ) can be supplied to the liner cooling system (200), and can be discharged again via the liner outlet (211) from the liner cooling system (200).

Cooling method according to claim 9 or 10, wherein the liner cooling fluid from the liner inlet (210) is initially guided towards the cylinder cover (3), and then away from the direction of the cylinder cover (3) to the liner outlet (211) out, in particular the Linerkühlfluid (201 ) is first supplied to a between the liner inlet (210) and the liner outlet (211) arranged liner collecting space (220) and then the liner cooling fluid (201) from the liner collecting space (220) via the liner outlet (211) is discharged.

Cooling method according to one of claims 9 to 11, wherein the lid cooling system (300) is arranged in the cylinder cover (3) such that the lid cooling fluid (301) is fed to the lid cooling system (300) via a lid feed (310) and via a lid outlet (311). is again removed from the lid cooling system (300), wherein the lid cooling fluid (301) is preferably led from the lid inlet (310) in the direction of the cylinder liner (2), and then away from the direction of the cylinder liner (2) to the lid outlet (311) out ,

The cooling method according to any one of claims 9 to 12, wherein the lid cooling fluid (301) is first supplied to a lid collecting space (320) disposed between the lid inlet (310) and the lid outlet (311), and then the lid cooling fluid (301) is transferred from the lid collecting space (320) the lid outlet (311) is discharged again.

Cooling method according to one of claims 9 to 13, wherein with the aid of the liner cooling fluid (201) heat from a region of the cylinder liner (2) located above the liner inlet (201) in such a region below the liner inlet (201) located region of the cylinder liner (2) that an axial and / or a radial temperature gradient in the cylinder liner (2) is reduced.

Cooling method according to one of claims 9 to 14, wherein as the liner cooling fluid (210) a cooling fluid different from the cover cooling fluid (310) is used, and as the liner cooling fluid (210) preferably an oil and / or as a lid coolant (301) preferably water is used.