AT500738B1 - Combustion engine with at least one piston moving in a cylinder - Google Patents

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AT500738B1 AT80322004A AT80322004A AT500738B1 AT 500738 B1 AT500738 B1 AT 500738B1 AT 80322004 A AT80322004 A AT 80322004A AT 80322004 A AT80322004 A AT 80322004A AT 500738 B1 AT500738 B1 AT 500738B1
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2 AT 500 738 B12 AT 500 738 B1

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem in einem Zylinder hin- und hergehenden Kolben mit einem Kolbenringbereich mit zumindest einem Kompressionsring, wobei der Kolben zumindest einen ersten Hohlraum zur Aufnahme von zumindest einen Kompressionsring passierenden Gasen aufweist, wobei der Kolbenringbereich des Kolbens über 5 zumindest einen ersten Kanal mit dem ersten Hohlraum verbunden ist, und wobei die Gase über zumindest einem zweiten Kanal aus dem ersten Hohlraum abführbar sind, wobei der zweite Kanal im Bereich des Kolbenhemdes des Kolbens in einer Austrittsöffnung endet.The invention relates to an internal combustion engine having at least one reciprocating piston in a cylinder with a piston ring region having at least one compression ring, the piston having at least a first cavity for receiving gases passing at least one compression ring, the piston ring region of the piston having at least one the first channel is connected to the first cavity, and wherein the gases are discharged via at least one second channel from the first cavity, wherein the second channel terminates in the region of the piston skirt of the piston in an outlet opening.

Aus der US 5,067,453 A ist eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit einem in einem Zylinder hin-io und hergehenden Kolben bekannt, wobei der Kolben eine Blow-By-Passage aufweist, über welche sogenannte Blow-By-Gase, die die Kolbenringe passieren, in das Innere des Kolbens abgeleitet werden. Vom Kolbeninneren können die Gase über Spülkanäle in den Kurbelgehäuseraum zurückströmen, wenn sich der Kolben im oberen Totpunkt befindet. Dadurch soll vermieden werden, dass der Schmierfilm an der Zylinderlaufbahn durch heiße Brenngase vernich-15 tet wird.US Pat. No. 5,067,453 A discloses a two-stroke internal combustion engine with a piston in and out of a cylinder, the piston having a blow-by passage, via which so-called blow-by gases, which pass through the piston rings, into the cylinder Inside the piston are derived. From the interior of the piston, the gases can flow back into the crankcase chamber via flushing channels when the piston is at top dead center. This is to avoid that the lubricating film on the cylinder bore is destroyed by hot fuel gases 15.

Aus der JP 2-215955 A ist eine Brennkraftmaschine mit einem in einem Zylinder hin- und hergehenden Kolben bekannt, welcher vom Kolbenringbereich ausgehende Kanäle aufweist, welche zu einem durch einen hohlen Kolbenbolzen gebildeten Hohlraum führen. Vom Hohlraum 20 geht ein zum an den Brennraum grenzenden Kolbenboden führender weiterer Kanal aus. Die Kolbenringe passierende Blow-By-Gase werden über die Kanäle in das Innere des Kolbenbolzens geleitet und strömen von diesem über den weiteren Kanal zur Oberfläche des Kolbens und zurück in den Brennraum. Allerdings gelangt durch diese Maßnahme ein unkontrolliert hoher Ölstrom in den Brennraum, wodurch die Abgasqualität wesentlich verschlechtert wird. 25JP 2-215955 A discloses an internal combustion engine with a reciprocating piston in a cylinder, which has channels extending from the piston ring region and leading to a cavity formed by a hollow piston pin. From the cavity 20, a further leading to the combustion chamber to the piston head leading further channel. The piston rings passing blow-by gases are passed through the channels in the interior of the piston pin and flow from this via the further channel to the surface of the piston and back into the combustion chamber. However, this measure results in an uncontrolled high flow of oil into the combustion chamber, whereby the exhaust gas quality is significantly deteriorated. 25

Die US 4,111,104 A offenbart eine Brennkraftmaschine mit einem Kolben, welcher einen Hohlraum zur Aufnahme von den Kompressionsring passierenden Gasen aufweist. Der Kolbenring im Bereich des Kolbens ist dabei über einen ersten Kanal mit dem Hohlraum verbunden. Ein zweiter Kanal verbindet den Hohlraum mit einer Austrittsöffnung im Bereich des Kolbenhemdes. 30 Die Blowby-Gase werden auf diese Weise in den Kurbelgehäuseraum geleitet.US 4,111,104 A discloses an internal combustion engine with a piston having a cavity for receiving gases passing through the compression ring. The piston ring in the region of the piston is connected via a first channel with the cavity. A second channel connects the cavity to an outlet opening in the area of the piston skirt. 30 The blowby gases are directed into the crankcase chamber in this way.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und auf möglichst einfache und effektive Weise eine Trennung der die Kolbenringe passierenden Blow-By-Gase vom Ölnebel zu erreichen. 35The object of the invention is to avoid these disadvantages and in the simplest and most effective way to achieve a separation of the piston rings passing blow-by gases from the oil mist. 35

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Austrittsöffnung in zumindest einer Kolbenstellung mit einer zu einem Sammelkanal im Zylindergehäuse führenden Eintrittsöffnung in der Zylinderwand kommuniziert. Der erste Hohlraum kann dabei als ein an den Kolbenringbereich radial nach innen anschließender Ringraum ausgebildet sein. 40According to the invention this is achieved in that the outlet opening communicates in at least one piston position with a leading to a collecting channel in the cylinder housing inlet opening in the cylinder wall. The first cavity may be formed as an annular space radially inwardly adjoining the piston ring area. 40

Die Blow-By-Gase strömen durch den ersten Kanal in den ersten Hohlraum und werden über eine schräg im Wesentlichen in Richtung des Kurbelraumes angeordneten zweiten Kanal zu einer Austrittsöffnung im Bereich des Kolbenhemdes geführt. Bei einer bestimmten Kolbenstellung, beispielsweise im Bereich des unteren Totpunktes kommuniziert die Austrittsöffnung mit 45 einer entsprechenden Eintrittsöffnung in der Zylinderwand des Zylindergehäuses, wodurch die im ersten Hohlraum eingeschlossen Gase in den Sammelkanal strömen können. An den Sammelkanal direkt angeschlossen ist ein Ölabscheidesystem, wo eine weitgehende Abscheidung des Öles aus dem Blow-By-Gas-Nebel erfolgt. Das Schmieröl wird wieder zurück in den Kurbelraum geführt. Um ein Rückströmen der im Sammelkanal enthaltenen Gase in den Zylinder zu so vermeiden und eine Ölabscheidung zu bewirken, ist vorgesehen dass im Bereich der Eintrittsöffnung ein in Richtung des Sammelkanales öffnendes Rückschlagventil angeordnet ist.The blow-by gases flow through the first channel into the first cavity and are guided via an obliquely arranged substantially in the direction of the crank chamber second channel to an outlet opening in the region of the piston skirt. At a certain piston position, for example in the region of bottom dead center, the outlet opening communicates with a corresponding inlet opening in the cylinder wall of the cylinder housing, whereby the gases enclosed in the first cavity can flow into the collecting channel. Connected directly to the collecting channel is an oil separation system, where a substantial separation of the oil from the blow-by-gas mist takes place. The lubricating oil is returned to the crankcase. In order to avoid a backflow of the gases contained in the collecting channel in the cylinder and to effect an oil separation, it is provided that in the region of the inlet opening in the direction of the collecting channel opening check valve is arranged.

In weiterer Ausführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Hohlraum über zumindest einen Verbindungskanal mit einem durch einen hohl ausgebildeten Kolbenbolzen 55 gebildeten zweiten Hohlraum strömungsverbunden ist. Der hohle Kolbenbolzen dient alsIn a further embodiment of the invention it can be provided that the first cavity is flow connected via at least one connecting channel with a second cavity formed by a hollow piston pin 55 formed. The hollow piston pin serves as

Claims (4)

3 AT 500 738 B1 Zusatzvolumen zur Aufnahme der Blow-By-Gase, wodurch relativ große Blow-By-Gas-Volumen innerhalb des Kolbens gesammelt werden können. Dies wirkt sich besonders vorteilhaft auf die Separierung der Blow-By-Gase vom Kurbelraum aus. 5 Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Kolben in einem Längsschnitt zum Kolbenbolzen gemäß der Linie l-l in Fig. 2 und Fig. 2 zeigt den Kolben in einem Schnitt quer zum Kolbenbolzen gemäß der Linie ll-ll in Fig. 1. 10 Ein Kolben 1 ist in einem Zylinder 2 hin- und hergehend gelagert und über einen Kolbenbolzen 3 mit einer nicht weiter dargestellten Pleuelstange zur Kraftübertragung auf eine Kurbelwelle verbunden. Der Kolben 1 weist einen an den Kolbenboden 4 anschließenden Kolbenringbereich 5 mit Nuten 6, 7 und 8 für Kompressionsringe 9, 10 und einen Ölabstreifring 11 auf. Von der Nut 15 7 des unteren Kompressionsringes 10 führt ein erster Kanal 12 zu einem ersten Hohlraum 13, welcher als radial an den Kolbenringbereich 5 anschließender Ringraum 14 ausgebildet ist. Der Ringraum 14 ist über zumindest einen schräg in Richtung des Kurbelraumes führenden zweiten Kanal 15 mit einer Austrittsöffnung 16 im Kolbenhemd 17 verbunden. 20 In das Zylindergehäuse 18 ist ein Sammelkanal 19 eingeformt, welcher von einer Eintrittsöffnung 17 in der Zylinderwand 20 ausgeht. Die Eintrittsöffnung 17 kommuniziert in einer bestimmten Stellung des Kolbens 1, beispielsweise im unteren Totpunkt, mit der Austrittsöffnung 16 im Kolbenhemd 17. Im Strömungsübertritt zwischen der Eintrittsöffnung 17 und dem Sammelkanal 19 ist ein in Richtung des Sammelkanals öffnendes Rückschlagventil 21 angeordnet, durch 25 welches ein Rückströmen von Gasen aus dem Sammelkanal 19 in den Zylinder 2 verhindert wird. Der Sammelkanal 19 steht mit einer nicht weiter dargestellten Kurbelraumentlüftungsleitung oder direkt einem Einlassströmungsweg der Brennkraftmaschine in Verbindung. Blow-By-Gase, welche die Kompressionsringe 9, 10 passieren, gelangen über die ersten Kanä-30 le 12 in den ersten Hohlraum 13 und werden in diesem Ringraum 14 zurückgehalten, bis die Austrittsöffnung 16 sich in gleicher Höhe wie die Eintrittsöffnung 17 befindet. Wenn die Eintrittsöffnung 17 mit der Austrittsöffnung 16 korrespondiert, können die im Ringraum 14 festgehaltenen Gase über das Rückschlagventil 21 in den Sammelraum 19 und weiter in einen nicht weiter dargestellten Einlassströmungsweg geführt werden. 35 Zusätzlich zum ersten Hohlraum 13 kann ein durch den hohlen Kolbenbolzen 3 ausgebildeter zweiter Hohlraum als Zusatzvolumen genutzt werden, in dem der Ringraum 14 über zumindest einen Verbindungskanal 22 mit dem zweiten Hohlraum 23 im inneren des Kolbenbolzens 3 strömungsverbunden ist. Der Kolbenbolzen 3 ist über Deckel 24 stirnseitig gasdicht verschlos-40 sen. Durch die Zwischenspeicherung der Blow-By-Gase im Ringraum 14 und die Abführung der Blow-By-Gase über den zweiten Kanal 15 in den Sammelkanal 19 wird eine besonders gute Trennung der Blow-By-Gase vom Kurbelraum erreicht. Dadurch kann die Intensität der Vermi-45 schung der in den Blow-By-Gasen enthaltenen Öl-Schadstoffen mit dem Schmieröl stark reduziert werden und somit das Ölalterungsverhalten wesentlich verbessert werden. Patentansprüche: 50 1. Brennkraftmaschine mit zumindest einem in einem Zylinder (2) hin- und hergehenden Kolben (1) mit einem Kolbenringbereich (5) mit zumindest einem Kompressionsring (9, 10), wobei der Kolben (1) zumindest einen ersten Hohlraum (13) zur Aufnahme von zumindest einen Kompressionsring (9, 10) passierenden Gasen aufweist, wobei der Kolbenringbe-55 reich (5) des Kolbens (1) über zumindest einen ersten Kanal (12) mit dem ersten Hohlraum AT 500 738 B1 (13) verbunden ist, und wobei die Gase über zumindest einem zweiten Kanal (15) aus dem ersten Hohlraum (13) abführbar sind, wobei der zweite Kanal (15) im Bereich des Kolbenhemdes (17) des Kolbens (1) in einer Austrittsöffnung (16) endet, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (16) in zumindest einer Kolbenstellung mit einer zu einem Sam-s melkanal (19) im Zylindergehäuse (18) führenden Eintrittsöffnung (17) in der Zylinderwand (20) kommuniziert.3 AT 500 738 B1 Additional volume for holding the blow-by gases, allowing relatively large volumes of blow-by gas to be collected within the piston. This has a particularly advantageous effect on the separation of the blow-by gases from the crankcase. 5 The invention will be explained in more detail below with reference to FIGS. Fig. 1 shows a piston according to the invention in a longitudinal section to the piston pin along the line II in Fig. 2 and Fig. 2 shows the piston in a section transverse to the piston pin along the line ll-ll in Fig. 1. 10 A piston 1 is in a cylinder 2 reciprocally mounted and connected via a piston pin 3 with a connecting rod, not shown, for transmitting power to a crankshaft. The piston 1 has a piston ring region 5 adjoining the piston crown 4 with grooves 6, 7 and 8 for compression rings 9, 10 and an oil scraper ring 11. From the groove 15 7 of the lower compression ring 10, a first channel 12 leads to a first cavity 13, which is formed as a radially adjoining the piston ring region 5 annular space 14. The annular space 14 is connected via at least one obliquely leading in the direction of the crank chamber second channel 15 with an outlet opening 16 in the piston skirt 17. In the cylinder housing 18, a collecting channel 19 is formed, which emanates from an inlet opening 17 in the cylinder wall 20. The inlet opening 17 communicates in a specific position of the piston 1, for example at bottom dead center, with the outlet opening 16 in the piston skirt 17. In the flow passage between the inlet opening 17 and the collecting channel 19, a check valve 21 opening in the direction of the collecting channel is arranged, through which a Return flow of gases from the collecting channel 19 into the cylinder 2 is prevented. The collecting channel 19 communicates with a crankcase ventilation line (not shown) or directly with an inlet flow path of the internal combustion engine. Blow-by gases which pass through the compression rings 9, 10 pass through the first channels 12 into the first cavity 13 and are retained in this annular space 14 until the outlet opening 16 is at the same height as the inlet opening 17. If the inlet opening 17 corresponds to the outlet opening 16, the gases trapped in the annular space 14 can be guided via the check valve 21 into the collecting space 19 and further into an inlet flow path (not further illustrated). In addition to the first cavity 13, a second cavity formed by the hollow piston pin 3 can be used as additional volume, in which the annular space 14 is flow-connected via at least one connecting channel 22 to the second cavity 23 in the interior of the piston pin 3. The piston pin 3 is frontally gas-tight verschlos-40 sen over cover 24 sen. By the intermediate storage of the blow-by gases in the annular space 14 and the discharge of the blow-by gases via the second channel 15 into the collecting channel 19, a particularly good separation of the blow-by gases from the crank chamber is achieved. Thereby, the intensity of vermi-45 tion of the oil pollutants contained in the blow-by gases with the lubricating oil can be greatly reduced, and thus the oil aging behavior can be significantly improved. Internal combustion engine having at least one piston (1) reciprocating in a cylinder (2) with a piston ring region (5) having at least one compression ring (9, 10), the piston (1) having at least one first cavity ( 13) for receiving at least one compression ring (9, 10) passing gases, said Kolbenringbe-rich 55 (5) of the piston (1) via at least a first channel (12) with the first cavity AT 500 738 B1 (13) and wherein the gases can be discharged from the first cavity (13) via at least one second channel (15), the second channel (15) being arranged in the region of the piston skirt (17) of the piston (1) in an outlet opening (16). ends, characterized in that the outlet opening (16) communicates in at least one piston position with a leading to a Sam-melkanal (19) in the cylinder housing (18) leading inlet opening (17) in the cylinder wall (20). 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hohlraum (13) als Ringraum (14) ausgebildet ist, welcher vorzugsweise an den Kolbenringbereich (5) io anschließt.2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the first cavity (13) as an annular space (14) is formed, which preferably joins the piston ring area (5) io. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Eintrittsöffnung (17) ein in Richtung des Sammelkanales (19) öffnendes Rückschlagventil (21) angeordnet ist. 153. Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that in the region of the inlet opening (17) in the direction of the collecting channel (19) opening check valve (21) is arranged. 15 4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hohlraum (13) über zumindest einen Verbindungskanal (22) mit einem durch einen hohl ausgebildeten Kolbenbolzen (3) gebildeten zweiten Hohlraum (23) strömungsverbunden ist. 20 Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 25 30 35 40 45 50 554. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first cavity (13) via at least one connecting channel (22) with a through a hollow piston pin formed (3) formed second cavity (23) is fluidly connected. 20 For 1 sheet of drawings 25 30 35 40 45 50 55
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