DE1041728B

DE1041728B - Leichtmetallkolben fuer Brennkraftmaschinen mit einem besonders vorgeformten und eingegossenen Brennraumkoerper

Info

Publication number: DE1041728B
Application number: DESCH18983A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Kraemer
Original assignee: Karl Schmidt GmbH
Current assignee: Karl Schmidt GmbH
Priority date: 1955-11-05
Filing date: 1955-11-05
Publication date: 1958-10-23

Description

Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen mit einem besonders vorgeformten und eingegossenen Brennraumkörper Die Erfindung bezieht sich auf Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen, deren Brennraum einen besonders vorgeformten Einsatzkörper bildet und beim Gießen des Kolbens in den Boden desselben mit eingegossen wird.
Zur Erzielung eines recht günstigen Brennstoffverbrauches werden die Brennräume bekanntlich verschiedenartig ausgebildet. In der Regel erhalten sie kugelige Form. Diese Gestalt wird vorzugsweise bei Dieselmotorkolben gewählt. Die kugeligen Brennräume können gegebenenfalls aber auch abgeflacht werden und sind dann birnenförmig gestaltet. Die Anfertigung derartiger Brennräume verursacht keine Schwierigkeiten, wenn der Öffnungsquerschnitt am Kolbenboden so groß bemessen ist, daß entweder ein Stahlkern oder auch notfalls ein Sandkern untergebracht werden kann.
Es besteht weiterhin aber auch die Möglichkeit, den Kugelbrennraum aus Blech anzufertigen, ihn also vorzuformen und in den Kolbenboden einzugießen. Eine solche Ausführung hat den Vorteil, daß sie volumenmäßig vor dem Eingießen genau vorbestimmbar ist.
Es wurde nun erkannt, daß die Wandtemperatur solcher Brennräume die Arbeitsweise des Motors ganz wesentlich beeinflußt. Der Verbrauch an Brennstoff und die Art der Verbrennung werden durch die innen. Oberflächentemperatur des Brennraumes maßgebend bestimmt. Die Wandtemperatur der Innenoberfläche des Brennraumkörpers muß so eingestellt werden, daß sie sich zwischen der Bodentemperatur des Kolbens, also der Temperatur des Kolbenwerkstoffes, und einer Temperatur bewegt, die unter Umständen das Zwei-bzw. Dreifache der letzteren ausmacht.
Um den freien Wärmefluß von der stark wärmebeaufschlagten Oberfläche des Brennraumkörpers nach dem Kolbeninneren hin zu hemmen bzw. ganz zu unterbinden, ist es bereits bekannt, einen Luftspalt oder einen wärmeisolierenden Stoff zwischen einem nachträglich in den fertig gegossenen Kolbenkörper eingebrachten Einsatzkörper einerseits und dem Kolbenwerkstoff andererseits vorzusehen. Hierdurch gelingt es aber nicht, verschieden hohe Temperaturen in bestimmten Bereichen auf der Oberfläche des Brennraumes entstehen zu lassen, weil der Spaltraum überall den gleich großen Querschnitt aufweist. Damit ist es aber auch nicht möglich, einen vollkommenen Verbrennungsablauf bei der Verwendung unterschiedlicher Brennstoffe zu erreichen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Wandstärke einer Isolierschicht zwischen dem beim Gießen des Kolbens mit eingegossenen Brennraumkörper und dem Kolbenwerkstoff oder des aus Isolierstoff selbst bestehenden Brennraumkörpers in bestimmten Bereichen verschieden groß bemessen ist. Die Stärke der Isolierschicht ist für den Fall der Verwendung eines aus Metall bestehenden vorgeformten Einsatzkörpers in den Brennraum des Kolbens erfindungsgemäß so zu wählen, daß sie im oberen Teil Null ist, während sie auf der Unterseite des Brennraumkörpers in Richtung der Kolbenlängsachse den größten Wert aufweist und bis zu diesem Betrag von Null aus zunimmt.
Der vorgeformte mit dem Kolben gleichzeitig einzugießende Brennraumkörper kann aus verschiedenen Werkstoffen bestehen. Von den metallischen Werkstoffen wird in der Regel Kupfer zu bevorzugen sein. Es können aber auch andere metallische Werkstoffe Anwendung finden, deren Wärmeleitfähigkeit geringer ist als die des Kolbenwerkstoffes.
Um die erfindungsgemäße Bedingung zu erfüllen, muß zwischen dem metallischen Werkstoff des einzugießenden Brennraumkörpers einerseits und dem Kolbenwerkstoff andererseits am oberen Teil des im Kolbenkörper vorgesehenen Brennraumes eine einwandfreie molekulare Bindung vorhanden sein, damit die Wärme in diesen Bereichen von dem metallischen Brennraumkörper möglichst schnell an den Kolbenwerkstoff abgeleitet wird.
Als Werkstoff für den Brennraumkörper kann aber auch ein keramischer Stoff dienen, der selbst schon eine so kleine Wärmeleitzahl aufweist, wie sie handelsüblich derartige Isoliermittel besitzen. Die Angleichung an die unterschiedliche Temperatur dieses Werkstoffes gegenüber dem des Kolbens ist erfindungsgemäß durch die verschieden große Wandstärke des keramischen Brennraumkörpers in bestimmten Bereichen herbeizuführen. 1aie Zeichnung v eranschaulichtAusführungsbeispiele. Sie zeigt Ouerschnitte durch einen-Kolbenkopf.
Iit1 Boden eines Kolbens a ist eine Aushöhlung b torgesehen, die zur Aufnahme eines Einsatzkörpers c dient. Der letztere ist entsprechend der Darstellung nach Abb. 1 aus einem metallischer: 1Verkstoff, beispielsweise aus Kupfer oder einer Eisenlegierung, hergestellt. Der eigentliche Brennraumkörper c ist gegenüber dem Kolbenwerkstoff in bestimmten Bereichen verschieden stark isoliert. Die Isolierschicht ist in der Abb. 1 mit d bezeichnet. Im oberen Teil, also da, wo die Öffnung im Kolbenboden angebracht ist, befindet :ich kein Isolierstoff. In diesen Bereichen ist der vorgeformte metallische Kugelbrennraumkörper c mit dem metallischen Werkstoff des Kolbens a fest und innig und möglichst molekular verbunden.
Die Abb. 2 veranschaulicht die Anordnung des aus keramischem Werkstoff e bestehenden kugeligen Brennraumeinsatzkörpers, der in die hierfür vorgesehene Ausnehmung bim Boden des Kolbens a mit eingegossen wird. Der Körper e weist verschieden große Wandstärken in verschiedenen Bereichen auf.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen mit einem besonders vorgeformten, bei der Herstellung des Kolbens mit eingegossenem Brennraumkörper, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur auf der Oberfläche des Brennraumkörpers (c, e) infolge einer verschieden großen Bemessung der Wandstärke einer Isolierschicht (d) zwischen dem Brennraumkörper (c) und dem Kolbenwerkstoff oder des aus Isolierstoff selbst bestehenden Brennraumkörpers (e) an den verschiedenen Stellen verschieden groß ist.
2. Leichtmetallkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung eines aus Metall bestehenden vorgeformten Brennraumkörpers (c) die Isolierung (d) zwischen demselben und dem Kolbenwerkstoff am oberen Teil des eingegossenen Brennraumkörpers (c) fortfällt, während sie auf der Unterseite desselben in Richtung der Kolbenlängsachse allmählich wächst.
3. Leichtmetallkolben nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den von der Isolierung freien Stellen eine molekulare Bindung zwischen dem aus einer Eisenlegierung bestehenden, einzugießenden Brennraumkörper (c) und dem Werkstoff des Kolbens besteht.
4. Leichtmetallkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Isolierwerkstoff für den Brennraumkörper (e) in bekannter Weise ein keramischer Werkstoff dient. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 421004, 426 314, 528 244; schweizerische Patentschrift Nr. 285 252; britische Patentschriften Nr. 357 586, 659127.