DE102008014859A1 - Piston for internal combustion engine, has pressure recess extending along upper groove surface from mantle surface, in such way that pressure recess ends before groove base in radial direction of piston head towards piston axis - Google Patents
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- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
Abstract
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die Erfindung betrifft einen Kolben mit einer Kolbennut für Verbrennungsmotoren, wobei der Kolben Druckaussparungen im Bereich der Kolbennut aufweist.The The invention relates to a piston with a piston groove for Internal combustion engines, the piston pressure relief in the field having the piston groove.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Neben der Kraftübertragung besteht eine weitere Hauptaufgabe eines Kolbens für Verbrennungsmotoren darin, eine Abdichtung der unter Druck stehenden Verbrennungskammer gegenüber dem Kurbelgehäuse sicher zu stellen. Dazu sind im Stand der Technik Kolben bekannt, die wenigstens eine Kolbennut mit einem darin eingebrachten Kolbenring aufweisen. Sind mehrere Kolbenringe vorhanden, dient insbesondere der obere Kolbenring zur Abdichtung, um ein Austreten von Verbrennungsgasen aus der Verbrennungskammer in das Kurbelgehäuse zu verhindern. Der „obere” Kolbenring bezeichnet hier denjenigen Ring, welcher der Verbrennungskammer am nächsten liegt und unmittelbar mit Verbrennungsgasen in Kontakt kommt.Next The power transmission is another main task a piston for internal combustion engines therein, a seal the pressurized combustion chamber opposite the Secure crankcase. These are in the state of Technique pistons are known which have at least one piston groove with a Having introduced therein piston ring. Are several piston rings present, in particular serves the upper piston ring for sealing, to escape combustion gases from the combustion chamber to prevent in the crankcase. The "upper" piston ring here denotes that ring which is the combustion chamber closest and directly with combustion gases comes into contact.
Trotz der Verwendung von Kolbenringen können durch die Bewegung des Kolbens relativ zum Zylinder Verbrennungsgase in das Kurbelgehäuse gelangen (Blow-by), da der in eine Kolbennut eingebrachte Kolbenring sowohl in axialer als auch in radialer Richtung einen Spielraum aufweist. Ein solches „Leckgas” hat zunächst einen Energieverlust zur Folge. Es verursacht aber auch eine Gefährdung der Kolben-Ringschmierung durch Verdrängung und Verschmutzung des Schmierfilms.In spite of The use of piston rings can by the movement of the piston relative to the cylinder combustion gases in the crankcase reach (Blow-by), since the introduced into a piston groove piston ring both Has a margin in the axial and in the radial direction. Such a "leak gas" has a first Energy loss result. But it also causes a hazard the piston-ring lubrication by displacement and contamination of the lubricating film.
Wenn
der obere Kolbenring zu bestimmten Zeitpunkten an der oberen Nutoberfläche
Um
ein Abheben von der oberen Nutoberfläche und ein Andrücken
auf die untere Nutoberfläche im Verdichtungstakt zu beschleunigen,
weist die
DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kolben mit einer Kolbennut bereit zu stellen, bei dem ein Abheben des darin anzuordnenden Kolbenrings von der oberen Nutoberfläche beschleunigt wird und gleichzeitig eine gute Abdichtung gegen ein Austreten von Verbrennungsgasen aus der Verbrennungskammer in das Kurbelgehäuse und gegen ein Eindringen von Öl aus dem Kurbelgehäuse in die Verbrennungskammer erzielt wird.Of the Invention is therefore based on the object, a piston with a Piston groove to provide, in which a lifting of the order to be arranged Piston ring is accelerated from the upper groove surface and at the same time a good seal against the escape of combustion gases from the combustion chamber into the crankcase and against an ingress of oil from the crankcase in the combustion chamber is achieved.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen folgen aus den Unteransprüchen.The The object is solved by the subject matter of claim 1. Further advantageous embodiments follow from the subclaims.
Danach ist in der Manteloberfläche eines typischerweise zylinderförmigen Kolbenkopfs eines Kolbens wenigstens eine Kolbennut eingebracht, die eine obere Nutoberfläche und einen sich daran anschließenden Nutgrund, der die Nut in radialer Richtung des Kolbenkopfes abschließt, aufweist, wobei sich wenigstens eine Druckaussparung entlang der oberen Nutoberfläche von der Manteloberfläche in im Wesentlichen radialer Richtung des Kolbenkopfes erstreckt. Der Kolben ist dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Druckaussparung in radialer Richtung des Kolbenkopfs in Richtung auf die Kolbenachse vor dem Nutgrund endet. Um ein Abheben des Kolbenrings von der oberen Nutoberfläche, d. h. von derjenigen Nutoberfläche, die der Brennkammer am nächsten liegt, und ein mögliches Andrücken auf eine untere Nutoberfläche zu beschleunigen, steht dem Gasdruck durch die Druckaussparung eine größere Angriffsfläche zur Verfügung. Somit wird der gesamte Ring früher mit Gasdruck belegt. Die Verkürzung der Druckaussparung sorgt dafür, dass das oben beschriebene Problem des „Blow-by” stark verringert wird, ohne den gewünschten Effekt des früheren Lösens von der oberen Nutoberfläche wesentlich zu vermindern. Insbesondere kann gerade zu der Zeit, bei welcher der Ring an der oberen Nutoberfläche anliegt, ein Austreten von Gas und/oder Eindringen von Öl vermieden werden. Durch die verbesserte Druckverteilung auf die Ringflanken bzw. den Ringrücken wird die Ringbewegung gleichmäßiger und somit der Verschleiß reduziert. Ferner wird ein Ölkohleaufbau und Ölverbrauch verringert. Durch Einbringung der Druckbohrungen wird lokal am Umfang verteilt, die Drosselwirkung reduziert. Ferner ergibt sich eine, für den Flankenverschleiß verbesserte Krafteinleitung.Thereafter, in the mantle surface of a typically cylindrical piston head of a piston at least one piston groove is introduced, which has an upper groove surface and an adjoining groove bottom, which closes the groove in the radial direction of the piston head, wherein at least one pressure recess along the upper groove surface of the Mantle surface extends in a substantially radial direction of the piston head. The piston is characterized in that the at least one pressure recess in the radial direction of the piston head ends in the direction of the piston axis in front of the groove bottom. In order to accelerate a lifting of the piston ring from the upper groove surface, ie from the groove surface which is closest to the combustion chamber, and a possible pressing on a lower groove surface, the gas pressure through the pressure recess has a larger engagement surface available. Thus, the entire ring is filled with gas pressure earlier. The shortening of the pressure relief ensures that the "blow-by" problem described above is greatly reduced without significantly reducing the desired effect of earlier release from the upper groove surface. In particular, just at the time at which the ring on the upper Nutoberflä is applied, leakage of gas and / or penetration of oil can be avoided. Due to the improved pressure distribution on the ring flanks or the ring back, the ring movement is more uniform and thus the wear is reduced. Furthermore, oil carbon buildup and oil consumption are reduced. By introducing the pressure holes is distributed locally around the circumference, reduces the throttle effect. Furthermore, there is an improved, for the flank wear force application.
Vorzugsweise ist die zumindest eine Druckaussparung eine Druckbohrung. Gegenüber einem aufwändigen Einfräsen von Druckaussparungen können Druckbohrungen von der Manteloberfläche einfach und mit einer gewünschten und definierten Tiefe eingebracht werden. Eine Verbesserung der Kolbeneigenschaften gemäß der Erfindung kann damit durch einen sehr geringen Arbeitsaufwand erzielt werden.Preferably the at least one pressure relief is a pressure bore. Across from an elaborate milling of pressure reliefs can pressure bores from the mantle surface simply and with a desired and defined depth introduced become. An improvement in the piston properties according to the Invention can thus be achieved by a very small amount of work.
Vorzugsweise ist der Querschnitt der Druckaussparung in Erstreckungsrichtung an der Manteloberfläche maximal, um das Eintreten der unter Druck stehenden Verbrennungsgase in die Druckaussparung zu vereinfachen.Preferably is the cross section of the pressure recess in the extension direction at the mantle surface maximum, to the entry of the under To simplify pressurized combustion gases into the pressure relief.
Vorzugsweise ist die obere Nutoberfläche im Wesentlichen eben und steht senkrecht auf der Manteloberfläche, um Druckaussparungen definiert einbringen zu können und eine definierte und reproduzierbare Druckverteilung auf dem Kolbenring bzw. zwischen den Kolbenringflanken und Nutoberflächen zu erreichen.Preferably the upper groove surface is substantially flat and stands perpendicular to the mantle surface to pressure reliefs defined and to be able to contribute reproducible pressure distribution on the piston ring or between to reach the piston ring flanks and groove surfaces.
Vorzugsweise ist in die Nut ein Kolbenring eingebracht, wobei die zumindest eine Druckaussparung eine Tiefe im Bereich von 0,5 bis 0,9, vorzugsweise etwa 2/3, der Ringwanddicke aufweist. Die Ringwanddicke ist die Differenz der beiden Ringradien. Die obigen Angaben gewährleistet im Bereich der Druckaussparung eine hinreichend gleichmäßige Druckverteilung entlang der oberen Ringflanke. Dabei wird ein beschleunigtes Abheben des Rings von der oberen Nutoberfläche ermöglicht und gleichzeitig verhindert, dass Verbrennungsgase durch die Bohrungen entlang des Nutgrunds und an der unteren Nutoberfläche aus der Verbrennungskammer in das Kurbelgehäuse gelangen können.Preferably is inserted into the groove, a piston ring, wherein the at least one Pressure relief a depth in the range of 0.5 to 0.9, preferably about 2/3, the annular wall thickness. The annular wall thickness is the Difference between the two ring radii. The above information ensures In the area of the pressure relief a sufficiently uniform pressure distribution along the upper ring flank. This is an accelerated takeoff of the ring from the upper groove surface allows and at the same time prevents combustion gases from passing through the holes along the groove bottom and on the lower groove surface get out of the combustion chamber into the crankcase can.
Vorzugsweise sind im Kolben mehr als eine Druckaussparung vorgesehen, um eine ausreichende und gleichmäßige Druckverteilung entlang des Rings zu gewährleisten und das Abheben des Rings zu beschleunigen. Sind mehrere Druckaussparungen vorgesehen, so sind die obigen bevorzugten Ausführungsformen der einen Druckaussparung auch für die mehreren Druckaussparungen bevorzugt.Preferably are provided in the piston more than one pressure relief to one adequate and even pressure distribution along the ring to ensure and the lifting of the Rings to accelerate. Are several pressure reliefs provided, thus, the above preferred embodiments are one Pressure recess also for the multiple pressure reliefs prefers.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF AN EMBODIMENT OF THE INVENTION
In
In
die obere Nutoberfläche
Wenn
sich der in der
Vorzugsweise sind mehrere dieser Druckbohrungen entlang der Kolbennut vorgesehen, um das Abheben weiter zu beschleunigen und eine gleichmäßigere Druckbelastung auf den Ring zu ermöglichen. Die Bewegung des Rings wird dadurch gleichmäßiger, wodurch eine Verformung des Rings und Verschleißerscheinungen reduziert werden können.Preferably if several of these pressure bores are provided along the piston groove, to further accelerate the take-off and a more even To allow pressure on the ring. The movement of the ring becomes more uniform thereby a deformation of the ring and reduced wear can be.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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