DE1099797B

DE1099797B - Device for cooling pistons for internal combustion engines

Info

Publication number: DE1099797B
Application number: DED28081A
Authority: DE
Inventors: Eugen Stump
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1958-05-09
Filing date: 1958-05-09
Publication date: 1961-02-16

Description

Einrichtung zum Kühlen von Kolben für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Kühlen von Kolben für Brennkraftmaschinen, wobei innerhalb der Seitenwände und des Bodens des Kolbens nach außen verschlossene gebohrte Kühlmittelkanäle vorgesehen sind, die zur zwangsweisen Führung des Kühlmittels dienen.Device for cooling pistons for internal combustion engines The invention relates to a device for cooling pistons for internal combustion engines, being sealed to the outside within the sidewalls and bottom of the piston drilled coolant channels are provided, which forcibly guide the coolant to serve.

Als Kühlmittel findet gewöhnlich entweder Schmieröl Verwendung, indem der Kolbenkühlkreislauf in den allgemeinen Schmierölkreislauf einbezogen wird oder der Kühlkreislauf des Kolbens wird an das Kühlsystem der wassergekühlten Brennkraftmaschine angeschlossen.As a coolant, either lubricating oil is usually used by the piston cooling circuit is included in the general lubricating oil circuit or the cooling circuit of the piston is connected to the cooling system of the water-cooled internal combustion engine connected.

Bei Flachkolben von Brennkraftmaschinen ist es bekannt, den Kolbenboden mit radialen Bohrungen zu versehen, die nach außen hin durch Gewindestopfen verschlossen sind. Die Kühlflüssigkeit wird hierbei durch innerhalb der Wand des Kolbenschaftes gelegene Kanäle zugeführt und über im Kolbenboden liegende Zentralbohrungen wieder abgeleitet.In the case of flat pistons of internal combustion engines, it is known to use the piston crown to be provided with radial bores, which are closed to the outside by threaded plugs are. The coolant is here through within the wall of the piston skirt channels located and fed back via central bores located in the piston crown derived.

Ferner ist es bekannt, im Innenraum des Kolbens einen besonderen Einsatz vorzusehen, dessen Stirnseite, die -der Kolbenbodenunterseite zugewandt ist, spiralenförmnig ausgebildet ist. Der Zulauf des Kühlmittels erfolgt dabei von unten am Außenende der Spirale, während der Ablauf zentral liegt. Im Zusammenhang mit einer spiralenartigen Führung des Kühlmittels entlang der Unterseite bzw. innerhalb des Kolbenbodens selbst ist es weiter bekannt, in den im Kolbenboden eingearbeiteten Spiralengängen Prallbleche anzuordnen, um .das Kühlmittel zu veranlassen, unter großer Wirbelbildung durch :die Spiralengänge zu fließen, -um damit eine intensive Wärmeaufnahme zu erreichen.It is also known to have a special use in the interior of the piston to be provided whose end face, which faces the underside of the piston crown, is spirally shaped is trained. The coolant is supplied from below at the outer end the spiral, while the process is central. In connection with a spiral-like Guiding of the coolant along the underside or within the piston crown itself it is also known to have baffle plates in the spiral ducts incorporated in the piston crown to arrange in order to cause the coolant to go through with large eddies : to flow the spirals in order to achieve an intensive absorption of heat.

Den bekannten Ausführungsformen von Kolbenkühlungen haftet insbesondere der Nachteil an, daß sie einen großen baulichen Aufwand erfordern, der sich in diesem Umfang für einen Massenartikel aus wirtschaftlichen Gründen nicht vertreten läßt.The known embodiments of piston cooling are particularly liable the disadvantage that they require a great structural effort, which is in this For economic reasons, the size of a mass-produced item cannot be represented.

Die Erfindung hat sich .die Aufgabe gestellt, für Kolben, bei denen zur Bildung des Verbrennungsraumes der mittlere Bereich ihres Bodens eingezogen ist, eine Einrichtung zu schaffen, durch die eine ausreichendeKühlung mit einfachsten Mitteln erzielt wird.The invention has set itself the task for pistons in which The middle area of the floor was drawn in to form the combustion chamber is to create a device through which sufficient cooling with the simplest Funds is achieved.

Zur Lösung -der Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, bei Kolben der vorgenannten Art vom Umfang her in den kreisringförmigen Teil des Kolbenbodens Kreissehnen bildende, miteinander in Verbindung stehende, einzelne Bohrungen anzubringen, die zusammen ein offenes oder geschlossenes Vieleck oder Teile eines Vielecks bilden und nacheinander von Kühlmittel durchflossen sind, das in an sich bekannter Weise durch in,den Seitenwänden des Kolbens verlaufende Leitungen zu- bzw. abgeführt wird. Bei einer Anordnung der einzelnen Bohrungen in Gestalt eines offenes Vielecks liegt gemäß der Erfindung nur an dem einen Ende eine Zuflußleitung und an dem anderen Ende eine Ablaufleitung. Sind die einzelnen Bohrungen zu einem geschlossenen Vieleck vereinigt, so können erfindungsgemäß zwei Zuflußleitungen und zwei Ablaufleitungen vorgesehen werden, die sich einander gegenüberliegen. Bei einer Anordnung der einzelnen Bohrungen derart, daß einzelne Teile eines Vielecks entstehen, ist erfindungsgemäß in den benachbarten Enden zweier Teile eines Vielecks j e eine Zufluß- :bzw. j e eine Ablaufleitung angeordnet.To solve the problem is proposed according to the invention at Piston of the aforementioned type from the circumference in the annular part of the piston head To make connecting individual bores that form circular tendons, which together form an open or closed polygon or parts of a polygon and are flowed through one after the other by coolant in a manner known per se is supplied and discharged through lines running in the side walls of the piston. When the individual bores are arranged in the form of an open polygon according to the invention only at one end an inflow line and at the other End of a drain line. Are the individual holes to form a closed polygon combined, according to the invention, two inflow lines and two outflow lines are provided, which are opposite to each other. With an arrangement of the individual Bores in such a way that individual parts of a polygon arise is according to the invention in the adjacent ends of two parts of a polygon j e an inflow: or. y e arranged a drain line.

Um eine möglichst gleichmäßige Temperatur im Kolbenboden zu erreichen und dadurch Wärmespannungen mit allen ihren nachteiligen Folgen zu vermeiden, wird ferner vorgeschlagen, zwei oder mehrere Kühlkreisläufe im Kolbenboden übereinan.derliegend vorzusehen. Hierbei liegen die Zuflußmündung bzw. die Ablaufmündung des einen Kühlkreislaufes und die Zufluß- bzw. Ablaufmündung des anderen Kühlkreislaufes einander gegenüber. Außerdem sind hierbei -von oben betrachtet - die Vielecke der einzelnen Kühlkreisläufe versetzt zueinander angeordnet in der Weise, daß die Ecken eines Vielecks über oder unter den Seiten des anderen Vielecks sich befinden.In order to achieve as uniform a temperature as possible in the piston crown and thereby avoiding thermal stresses with all their disadvantageous consequences also proposed two or more cooling circuits in the piston crown on top of one another to be provided. Here, the inflow mouth or the outflow mouth of the one cooling circuit are located and the inflow or outflow mouth of the other cooling circuit opposite one another. In addition, viewed from above, the polygons of the individual cooling circuits are shown here arranged offset to one another in such a way that the corners of a polygon over or are under the sides of the other polygon.

Ein weiterer Gedanke der Erfindung besteht darin, von der jeweiligen Zuflußleitung bis zur entsprechenden Ablaufleitung gesehen, die Durchmesser oder die Wandreibung oder -die Ausbildung der wärmeaufnehmenden Oberfläche der einzelnen Bohrungen so zu halten, daß sich eine zumindest annähernd gleichmäßige Temperatur über den gesamten Bereich des Kolbenbodens ergibt. Um letzteres zu erreichen, können, die Durchmesser der einzelnen Bohrungen - von der jeweiligen Zuflußleitung bis zur entsprechenden Ablaufleitung betrachtet - .stetig zunehmen, so daß über die gesamte Ringzone des Kolbens oder des Kolbenbodens mengenmäßig ein annähernd gleichbleibender Wärmeaustausch erfolgt; denn das :anfänglich kältere Kühlmittel -durcheilt die ersten enger gehaltenen Bohrungen schneller, als das dann erwärmte Kühlmittel die nachfolgenden, im Durchmesser weiter ausgebildeten Bohrungen, wodurch das abnehmende Wärmegefälle infolge der Vergrößerung der wärmeabgebenden Oberfläche wieder ausgeglichen wird.Another idea of the invention consists of the respective Inflow line to the corresponding drain line seen, the diameter or the wall friction or the formation of the heat-absorbing surface of the individual To keep the holes so that an at least approximately uniform temperature over the entire area of the piston crown results. To the latter To be able to achieve the diameter of the individual holes - from the respective Inflow line up to the corresponding drainage line considered -. Steadily increase, so that in terms of quantity over the entire ring zone of the piston or the piston crown approximately constant heat exchange takes place; because that: initially colder Coolant - rushes through the first narrower bores faster than it does then if the coolant warmed up the subsequent bores with a wider diameter, whereby the decreasing heat gradient due to the increase in the heat dissipating Surface is leveled again.

Außerdem besteht,die Möglichkeit, die vor der Ablaufmündung gelegenen Bohrungen mit einem Einsatz zu versehen, der ein Steilgewinde aufweist, um die Durchlauflänge und -zeit zu erhöhen.There is also the possibility of those located in front of the outlet mouth To provide bores with an insert that has a high helix thread to the length of the passage and time to increase.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung erfordert einen verhältnismäßig geringen Arbeitsaufwand; denn die einzelnen Bohrungen sind auf denkbar einfachste Weise zu fertigen und nachträglich von -außen zu verschließen, so daß mit geringen Kosten eine gute Wirkung erzielt wind.The manufacture of the device according to the invention requires one relatively low workload; because the individual holes are conceivable easiest way to manufacture and subsequently to close from the outside, so that good effect achieved at low cost wind.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Kolben im Längsschnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in der Fig. 1, Fig.3 eine weitere Ausführungsform einer Kolbenkühlung, Fig.4 eine -dritte Ausführungsform einer Kolbenkühlung, Fig.5 und 6 eine vierte Ausführungsform einer Kolbenkühlung, in zwei verschiedenen senkrecht zueinanderliegenden Schnitten.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. 1 shows a piston in longitudinal section, and FIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1, FIG. 3, a further embodiment of piston cooling, FIG. 4 a third embodiment of piston cooling, FIGS. 5 and 6 a fourth embodiment a piston cooling, in two different perpendicular cuts.

Wie aus den Fig.1 und 2 hervorgeht, sind in der Wand des Kolbenbodens 11 einzelne Kanäle bzw. Bohrungen 12 vorgesehen, die Kreissehnen bilden und ineinanderlaufen. Sie stellen zusammen ein offenes Vieleck dar, an dessen einem Ende die ZUflußleitung 13 und an dessen anderem Ende die Ablaufleitung 14 mündet. Nach außen sind die einzelnen Bohrungen 12 auf beliebige Weise, z. B. durch Stopfen 15 verschlossen. Der Kolbenboden 11 ist in ider Mitte eingezogen zur Bildung .des Brennraumes 16, der in vorliegendem Fall herzförmig gestaltet ist.As can be seen from FIGS. 1 and 2, individual channels or bores 12 are provided in the wall of the piston head 11, which form circular chords and run into one another. Together they represent an open polygon, at one end of which the feed line 13 and at the other end the discharge line 14 opens. To the outside, the individual bores 12 are in any way, for. B. closed by plug 15. The piston crown 11 is drawn in in the middle to form the combustion chamber 16, which in the present case is heart-shaped.

In der Fig. 3 bilden die einzelnen Bohrungen 112 im Kolbenboden 111 ein geschlossenes Vieleck, in ,dem zwei Zuflußleitungen 113 und zwei Ablaufleitungen 114 münden, die einander gegenüberliegen. Dadurch wird über den ganzen Bereich eine gleichmäßigere Wärmeabfuhr bzw. eine ausgeglichenere Kolbenbodentemperatur erreicht.In FIG. 3, the individual bores 112 form in the piston head 111 a closed polygon in which two inflow lines 113 and two outflow lines 114 open, which are opposite each other. This creates a more even heat dissipation or a more balanced piston crown temperature is achieved.

In der Fig.4 ist das Vieleck, das von einzelnen Bohrungen 212 bzw. 212' gebildet wird, an zwei gegenüberliegenden Stellen217 bzw. 217' unterbrochen. An den benachbarten Enden der beiden Vieleckteile 212 bziv. 212' liegt eine Zuflußleitung 213 bzw. 213' und eine Ablaufleitung 214 bzw. 214'. Auch bei diesec Ausbildungsform einer Kolbenkühlung wird eine gleichmäßigere Temperaturverteilung des Kolbenbö= dens erzielt.4 shows the polygon that is formed by individual bores 212 or 212 'is formed, interrupted at two opposite points 217 and 217'. At the adjacent ends of the two polygonal parts 212 bziv. 212 'is an inflow line 213 or 213 'and a drain line 214 or 214'. Even with this form of training piston cooling results in a more even temperature distribution of the piston bö = dens achieved.

In den Fig. 5 und 6 sind zwei einzelne Kühlkreisläufe 312 und 312' übereinanderliegend angeordnet, die beide ein offenes Vieleck bilden,, wobei die Zuflußleitung 313 und idie dazugehörige Ablaufleitung 3,14 eines Kühlkreislaufes 312 der ZufluBLeitung 313' und der dazugehörigen Ablaufleitung 314' gegenüberliegen. Die Kühlströme verlaufen nach den Fig.5 und 6 in gleicher Richtung. Es liegt jedoch durchaus im Rahmender Erfindung, die Zufluß- und Ablaufleitungen so anzuordnen, daß .die Kühlströme gegeneinanderlaufen.5 and 6 are two individual cooling circuits 312 and 312 ' arranged one above the other, both of which form an open polygon, with the Inflow line 313 and the associated drain line 3, 14 of a cooling circuit 312 of the inflow line 313 'and the associated drainage line 314' are opposite. According to FIGS. 5 and 6, the cooling flows run in the same direction. However, it lies quite within the scope of the invention to arrange the inflow and outflow lines so that .the cooling streams run against each other.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for cooling pistons for internal combustion engines, in which drilled coolant channels closed to the outside are provided within the side walls and the bottom, characterized in that pistons with a bottom drawn in in the central area to form the combustion chamber from the circumference into the annular Part of the piston head forming circular chords, interconnected, individual bores are attached, which together form an open or closed polygon or parts of a polygon and are flowed through one after the other by coolant, which in a known manner through lines running in the side walls of the piston - or is discharged.

2. Device according to claim 1, in which the polygon of bores in the piston crown is open, characterized in that that only at one end a feed line (13) and at the other a drain line (14) opens.

3. Device according to claim 1, wherein the polygon of holes in the Piston head is closed, characterized by two opposite each other arranged inflow lines (113) and outflow lines (114).

4. Set up after Claim 1 with parts of bore polygons in the piston crown, characterized in that that in the adjacent ends of two parts of a polygon (212, 212 ') each have an inflow line (213 or 213 ') and each a drain line (214 or 214') is arranged.

5. Establishment according to claims 1 to 4, characterized in that two or more cooling circuits (312 and 312 ') are provided one above the other in the piston crown.

6. Device according to claim 5, characterized in that - viewed from above - the polygons of bores of the individual cooling circuits (312,312 ') are arranged offset from one another in such a way that the corners of one polygon (312) above or below the sides of the other Polygon (312 ') lie.

7. Device according to claim 5 and 6, characterized in that the inflow mouth (313) or the outflow mouth (314) of the one cooling circuit (312) and the inflow mouth (313 ') or the outflow mouth (314 ') of the other cooling circuit (312') are opposite. B.

Device according to claim 1 to 6, characterized in that the individual bores (12, 112, 212, 212 ', 312, 312 ') consist in a manner known per se of blind bores, the outer openings of which subsequently, e.g. B. by plug (15) and / or by welding, are closed.

9. Device according to claim 1 to 8; characterized in that - viewed from the respective inflow conduit to the corresponding outlet line - dieDurchmesseroder wall friction barren the formation of the heat-dissipating upper surface of the individual wells are held so that an approximately uniform Iiolbenbodentemperatur is achieved.

10. Device according to claim 9, characterized in that - of of the respective inflow line to the corresponding drainage line - the Increase the diameter of the successive individual holes. Considered Publications: German Patent No. 686 359.