AT212085B - Kolben für Brennkraftmaschinen mit Querschlitzen im Kolbenboden - Google Patents

Kolben für Brennkraftmaschinen mit Querschlitzen im Kolbenboden

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AT212085B
AT212085B AT725259A AT725259A AT212085B AT 212085 B AT212085 B AT 212085B AT 725259 A AT725259 A AT 725259A AT 725259 A AT725259 A AT 725259A AT 212085 B AT212085 B AT 212085B
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Austria
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piston
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pistons
internal combustion
combustion engines
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AT725259A
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Inventor
Hans Dipl Ing Tomala
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Steyr Daimler Puch Ag
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Description


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  Kolben für Brennkraftmaschinen mit Querschlitzen im Kolbenboden 
Es sind bereits verschiedene Massnahmen zur Beeinflussung des Wärmeflusses im Kolben von Brenn- kraftmaschine bekannt. So wurde im Kolbenkopf eine von der Mittelpartie des Kolbenbodens zum Schaft reichende Wand vorgesehen, die von der Ringzone des Kolbens durch einen ringförmigen Hohlraum ge- trennt ist. Die Wärme soll von dem thermisch am höchsten belasteten Mittelteil des Kolbenbodens über diese Wand zu den kühleren Schaftteilen des Kolbens abgeleitet und die Ringzone durch den Hohlraum ge- gen den Mitteilteil abgeschirmt werden.

   Nun führt die Wand mit voller Stärke aber nur zu den Kolbenbolzenaugen, wogegen sie an den Druckseiten des Kolbens wesentlich dünner ausgebildet und sogar unterbrochen ist, so dass die Wärme vom Mittelteil des Kolbens vornehmlich zu den Kolbenbolzenaugen geleitet wird, wo keine Ableitung in die Zylinderwand stattfindet und wo sich dann ungünstige Schmierverhältnisse für den Kolbenbolzen ergeben. Ausserdem lässt sich die Wand bzw. der ringförmige Hohlraum nur bei gegossenen Kolben, nicht aber auch bei geschmiedeten Kolben, wie sie bei stärker belasteten Maschinen vorwiegend zur Anwendung kommen, ausführen. Bei Kolben mit einer Brennkammer im Kolbenboden ist es ferner bekannt, zwischen der Brennkammer und der Ringzone eine vertikal umlaufende Ringnut einzuarbeiten oder vom Kolbenboden oder vom Kolbeninneren aus geführte   Einze1bohrungen   vorzusehen.

   Diese Ausnehmungen dienen lediglich zum Schutze der Ringzone des Kolbens vor zu starker Erhitzung und bringen den Nachteil mit sich, dass der Wärmeabfluss von der Brennkammerwand zu den übrigen Kolbenteilen beeinträchtigt wird. Dem gleichen Zweck dienen innerhalb der Ringzone des Kolbens ringsum   lau-   fende Einlagen aus schlecht wärmeleitendem Material, die grosse Herstellungsschwierigkeiten mit sich bringen, für geschmiedete Kolben unbrauchbar und hinsichtlich einer gleichmässigen Wärmeverteilung unbefriedigend sind. Schliesslich ist eine Ausführung mit einer über der ersten Kolbenringnut angeordneten, horizontal liegenden Entlastungsringnut, die durch einen umgebördelten Steg abgeschlossen ist, bekanntgeworden.

   Hier soll eine thermische Entlastung des ersten Kolbenringes erreicht werden, wobei aber der Wärmefluss über den ganzen Umfang vom Rand des Kolbenbodens abwärts unterbrochen ist, so dass an den Druckseiten, wo sonst die Wärme an die Zylinderwand hauptsächlich abgegeben wird, der Wärmeab-   fluss   gehemmt ist und, insbesondere bei Diesel-Brennkraftmaschinen mit indirekter Einspritzung, hohe Wärmebelastungen in diesen Kolbenteilen auftreten. Ist der Abschluss der Entlastungsringnut undicht, womit immer gerechnet werden   muss, können   die Verbrennungsgase in die Nut eindringen, was zufolge der Drosselwirkung und der dadurch bedingten hohen Gasgeschwindigkeiten einen grossen Wärmeübergang und damit weitere Zerstörungen bzw. sogar eine zusätzliche Erhitzung der zu schützenden Partien mit sich bringt. 



   Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Mängel und die Schaffung eines Kolbens für Brennkraftmaschinen, bei dem eine gleichmässige Wärmeverteilung bzw. ein guter   Wärmeabfluss   mit geringstem technischem Aufwand gewährleistet ist. 



   Die Erfindung geht von einem Kolben aus, der im Bereich des Kolbenbodens zur Beeinflussung des Wärmeflusses quergeschlitzt ist, und besteht im wesentlichen darin, dass ausschliesslich über den Kolbenbolzenaugen in Blickrichtung der Kolbenachse etwa segmentförmige Querschlitze vorgesehen sind. Bei dieser Ausbildung wird der Wärmefluss von dem thermisch am höchsten belasteten Mittelteil des Kolbenbodens nach den beiden Druckseiten hin nicht geändert, während an den Seiten der Kolbenbolzenaugen der Wärmefluss vom Mittelteil nach unten verstärkt wird. Eine höhere Erwärmung des Teiles über den 

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Schlitzen kann ohne weiteres in Kauf genommen werden, da diese Randzonen von vornherein schwächer belastet sind.

   Die Schlitze können sowohl bei gegossenen als auch bei geschmiedeten Kolben ohne
Schwierigkeit hergestellt werden, und es wird durch sie eine gute Wärmeverteilung über den ganzen Kol- ben ohne Verminderung des notwendigen Wärmeabflusses an den Druckseiten erreicht. 



   In weiterer Abbildung der Erfindung sind die Querschlitze zwischen den beiden obersten Kolbenring- nuten angeordnet. wobei gegebenenfalls die oberste Kolbenringnut in an sich bekannter Weise mit trapezförmigem Querschnitt ausgebildet ist. Die Schlitze sind also durch den obersten Kolbenring gegen das
Brenngas abgedichtet. Die etwaige höhere Wärmebelastung des obersten Kolbenringes kann'dabei durch seinen trapezförmigen Querschnitt ausgeglichen werden. 



   Es hat sich gezeigt, dass sich günstige Verhältnisse ergeben, wenn sich die Querschlitze je über et- wa 1000 des Kolbenumfanges erstrecken. Da der Wärmeabfluss vom Kolben zur Zylinderwand an der Hauptdruckseite am stärksten ist, kann es zweckmässig sein, wenn der am Kolbenumfang gemessene Abstand zwischen den Querschlitzen an dieser Seite, grösser als an der gegenüberliegenden Seite ist. 



   Versuche haben bei einer Schlitzbreite von 2 mm zu günstigen Ergebnissen geführt. Im übrigen ist die Schlitzbreite zur Erreichung des gewünschten Effektes von untergeordneter Bedeutung, da der Wärmeleitkoeffizient der Luft wesentlich schlechter als der des Kolbenwerkstoffes ist und die Wärmeübertragung durch Strahlung bei den auftretenden Temperaturen von etwa 250 bis 3000 C vernachlässigt werden kann. 



  Ein Verkoken der Schlitze kann ohne weiteres durch entsprechende   Kraftstoffzusätze   vermieden werden. zumal die Schlitze ohnehin durch den obersten Kolbenring gegen das Brenngas abgedichtet sind. Eine Beeinträchtigung der Festigkeit des Kolbens durch die Querschlitze ist nicht zu befürchten, da die Schlitze im Bereich des Kolbenbodens angeordnet sind, sich nicht über den ganzen Umfang erstrecken und ein genügend   grosser, voller"   Kolbenquerschnitt verbleibt. 



   In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel dargestellt,   u. zw.   zeigen Fig. 1 einen Kolben im Vertikalschnitt durch die Kolbenbolzenaugen und Fig. 2 den Kolben in ihrer linken Hälfte im Querschnitt nach der Linie   n-II   der Fig. l undin ihrer rechten Hälfte in Draufsicht. 



   Über den Kolbenbolzenaugen 1 des Kolbens 2 sind im Bereich des Kolbenbodens 3 zwei   Querschlit -   ze 4 vorgesehen. Die Querschlitze haben, in Richtung der Kolbenachse gesehen, Segmentform (Fig. 2) und erstrecken sich über etwa 1000 des Kolbenumfanges. Aus Fig.   l   ist zu ersehen, dass die Schlitze 4 zwischen den beiden obersten Kolbenringnuten 5, 6 angeordnet sind, wobei die Nut 5 einen trapezförmigen 'Querschnitt besitzt. An den Druckseiten 7 des Kolbens 2 ist der Wärmefluss vom Rand des Kolbenbodens abwärts nicht unterbrochen. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Kolben für Brennkraftmaschinen, der im Bereich des Kolbenbodens zur Beeinflussung des Wärmeflusses quergeschlitzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ausschliesslich über den Kolbenbolzenaugen   (1)   in Blickrichtung der Kolbenachse etwa segmentförmige Querschlitze (4) vorgesehen sind.

Claims (1)

  1. 2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschlitze (4) zwischen den beiden obersten Kolbenringnuten (5, 6) angeordnet sind, wobei gegebenenfalls die oberste Kolbenringnut (5) in an sich bekannter Weise mit trapezförmigem Querschnitt ausgebildet ist.
    3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Querschlitze (4) je über etwa 1000 des Kolbenumfanges erstrecken.
    4. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der am Kolbenumfang gemessene Abstand zwischen den Querschlitzen (4) an der Hauptdruckseite des Kolbens (2) grösser als an der gegenüberliegenden Seite ist.
AT725259A 1959-10-07 1959-10-07 Kolben für Brennkraftmaschinen mit Querschlitzen im Kolbenboden AT212085B (de)

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