DE1800264B2 - Kolben mit kolbenringen fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

'^Kolben mit Kolbenringen nach Anspruch 1, noch ungenügend erfülle^

dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungen- führ, zu "^ 'Ä^XjSionv

ten (11. 11') nur im engeren Bereich des Kolben- Ringnuten und zu ^Όα£™™*™£'£™?_{maa der}

rinostoßes (9) durch örtliche Anfasung (16) einer kolbenringe die »Jugend eme Zerstorun_e

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rinostoßes (9) durch örtliche Anfasung (16) einer kolbenrg J

oder beider Ringnutaußenkanten und/oder einer ,5 Zv' ^»nd j^d« ^ _β^ d bid Kiklbußenkanten Lm das Kolbainn,MaH rn Ab

oder beider Ringnutaußenkanten und/oder ein

oder beider Kompressionskolbennngaußenkanten Abmessungen

(15) zur Ko.benmittelachse (12) hin verlegt sind. ^»^^1^^^^^^ und

damit das Schwingungsverhalten der Kolbenringe zu 30 beeinflussen. Aber diese Maßnahmen ergeben nur eine Dämpfung des Kolbenringflattems, können aber dessen Ursache nicht beseitigen, d J

dessen Ursache nicht beseitig

Die Erfindun, bezieht sich auf einen Kolben mit Aufgabe der Erfindung J «,die Ursache des

Kolbenringen für Brennkraftmaschinen, der in Ring- Kolbennngflatterns zu J«'^™⁵^ nuten Kompressionskolben ringe trägt, wobei jeweils 35 zu beeinflussen, daß es in rn ^zahl berucn beide äußeren Beriihrungskanten zwischen Kolben auftritt, der^außerhalb de"Β« ^⁵^²™¹^ _ac. und Kolbenring durch Anfasungen oder Eindre- Bei der Losung der Jrfmdung wird davor^aus c

hungen einer oder beider Ringnutaußenkanten und' gangen, daß ^,fJ^SJÄ oder einer oder beider Kolbenringaußenkanten zur und der dem ^B^^m[^a^^^l^^tZ-Kolbenmittelachse hin verlegt sind, wodurch sich an 40 jedes Kompressionsko^nng« ein^ ahrend des g den Kolbenrinestößen Gasdurchtritte ergeben, deren samten Arbeitsspiels gleichgerichtctes ^und =-^en"^'; engste Querschnitte durch die Breite der Kolben- großes Druckge alle zu schaffen ist so daß dhc d ringstöße und durch die Abmessungen der Anfasun- Kompress.onskolbenr.ng an eine ^R "gⁿ^^nache ^_ gen oder Eindrehungen bestimmt sind. drückende Kraft stets große 1 als die Results

Bei einer bekannten derartigen Bauart gemäß der 45 rende der ^auftr4^tend,^en _u ^GeS?,"^k'^a„^tep_rf· _H„_{n0 hei der} USA.-Patentschrift 1 532 938 sind durch Anfasungen Zu diesem Zweck besteht ^d'^e f ^rfl"^dunS ^b _ß ^e^

der Kolbenringaußenkanten an allen Kolbenringen eingangs beschriebener,Bauart dann daß du^ Beruh ringförmige ölsammelräume gebildet, durch die das rungskanten ausschließlich ab dem dem Brenn aurn Pumpen von Schmieröl in den Verbrennungsraum zweitnächsten Kompressionskolbenr.ng zur Kolben und damit überhöhter Schmierölverbrauch vermie- 50 mittclachse hin verlegt sind

den werden soll ^Die Erfindung schlagt weiter vor, dali die Berun

Die Kompressionskolbenringe, die den während rungskanten nur im engeren Bereich des Kolbendes Arbeitsspiels unter hohem Druck stehenden nngstoßes durch örthche Anfasung einer oder be d Brennraum gegen das Kurbelgehäuse abdichten, sind Ringnutaußenkanten und «^der ^'"^{er oder}, .^ am Kolbenringstoß geringfügig undicht. Dadurch 55 Kompressionskolbennngaußenkanten zur Kolbenmit baut sich zwischen dem ersten und zweiten Ring so- telachse hin verlegt sind. Kolhenrin«·-

wie auch zwischen den eventuell folgenden mit et- Die erfindungsgemaße Ge staltung,der KoI bennng

was Verzögerung gegenüber dem Druckverlauf im nut- bzw. Kolbennngkanten ergibt auf em.fache Brennraum während des Verdichtungs- und Expan- Weise eine Vergrößerung der Gasdurchtn tsf ache sionshubes ebenfalls ein hoher Druck auf. der bei ge- 60 am Kolbenringstoß. Dadurch wird der Du chfluß wissen Betriebszuständen während des Expansions- durch den jeweils vom B^³"™,⁶"¹^"'⁰^ hubes des Kolbens die Druckhöhe im Brennraum er- Komprcssionskolbcnring vergrößert und damΛ der reicht bzw. teilweise sogar überschreitet. Bei diesen Druckabbau an der jeweiligen _ Unterseite des dem Druckverhältnissen bewirkt dann der Gasdruck im Brennraum näheren Kompress.onsko benr.ngcs bc-Ringraum zwischen zwei Kompressionskolbenringen 6₅ schleunigt. Da nur d.e Gasdurchtnttsflache des dem zusammen mit der Massenträgheit des Ringes und Brennraum benachbarten Kompression ^e"nnges der Reibung zwischen Ring und Zylinder, daß sich und - in geringerem Maße --der_Druck ν or und der dem Brennraum nähere Kompressionskolbenring hinter diesem Kolbenring maßgebend fur die Durch-

flußmenge sind und sich lediglich der Druck hinter sehr kleinen Kolbenringstoß 9 bestimmt. Dabei bediesem Kolbenring ändert, steigt die Durchflußmenge hindern die scharfen Berührungskanten 10 die Gasnur unbedeutend an. I_n jedem Falle ist sie jedoch strömung. Dagegen ist die Gasdurchtrittsfläche 7,8 unvergleichlich geringer als bei auftretendem KoI- durch den zweiten Kompressionskolbenring 6 erfinbennngflattern, denn die Dichtwirkung des dem 5 dungsgemäß vergrößert, indem der zweite Kompres-Brennraum näheren Kompresiionskolbenringes ist sionskolbenring 6 als üblicher Nasenring mit einer durch die Erfindung bei !edem Betriebszustand ge- Eindrehuna 6'"ausgebildet und dessen obere Ringnutwährleistet Sofern das Druckgefälle zwischen zwei außenkante durch eine Anfasung 2' zur Kolbenmit-Ringraumen nicht ausreicht um den vom Brennraum telachse 12 hin zurückversetzt ist.
entfernteren Kolbenring an seiner Unt.rseite in An- io Der Größenunterschied zwischen den Gasdurchlage zu halten, bewirken Massenkraft und Reibung. uiitsflächen 7 und 7. 8 durch den ersten Kompres- A- κ ^{Kolbennn2 in obere} Anlage kommt. Durch sionskolbenring 5 und den zweiten Kompressionskoldie ebenfalls zur Kolbenmittelachse zurückversetzte benrins 6 ist in F i *. 2 erkennbar. Die in der Zeichobere Anlagekante zwischen Kolbenring und KoI- uung in stark übertriebenem Maße gezeichneten Verbennngnut ist auch hierbei eine relativ große Durch- 15 hältnisse. die etwa für einen Kolben 2 in kaltem Zutnttsflache gegeben, die es verhindert/daß sich im stand gelten, nehmen bei Betriebstemperatur solche Ringraum über diesem Kolbenring erhöhter Druck Werte an. daß die Gasdurchtrittsfläche 7, 8 des zweiaufbaut. Somit ist die Anlage des "darüber liesenden ten Kompressionskolbenringes 6 etwa das Zehnfachs Kolbenringes an seiner Unterseite gewährleistet. der Gasdurchtrittsfläche 7 des ersten Kompressions-Auch der in diesem Zustand oben anliegende KoJ- 20 k^benrinees 5 beträgt.

benring behält diese Lage bei. solange das Verhältnis In Fig. 3 ist ein Ausschnitt eines Kompression^-

zwischen Gasdruck und Ringraum und Massenkraft kolbenringes 5 dargestellt, dessen Kompressionskol-

sov.ie Reibung aufrechterhalten bleibt. Fin Flattern benringaußenkanten 15 nur im Bereich des Koltaen-

dieses Kolbenringes ist selbst unter derart ungünsti- nnc-stoik-s 9 mit Anfasunaen 16 versehen sind. Dabei gen Verhaltnissen ausgeschlossen. ~ ₂₅ weben die Anfasungen Ϊ6 am Kolbenringstoß 9 die

Es ist zwar bereits bekannt, einen vom Brennraum größte Breite auf und werden vom Kolbenringstoß 9

aus gesehen zweiten Kolbenring als Nasenring mit aus schmaler, bis sie in den Kompressionskolbenrin<;-

zuruckgesetzter unterer Berührungskante auszubil- außenkanten 15 verlaufen.

den. In diesem Fall tritt jedoch — wie Versuche ge- Der Strömungs\erlauf des Leckgases ist folgender: zeigt haben — ebenfalls das nachteilige Kolbenring- 30 das Gas. das im Brennraum 18 unter hohem Druck flattern auf. denn bei oberer Anlage emes solchen steht, entweicht zu einem sehr geringen Teil während Nasenringes hat dieser die gleiche Dichtigkeit wie der des Kompressions- und Expansionshubes durch die erste Kompressionskolbenring. Das erfindungsge- sehr kleine Gasdurchtrittsfläche 7 des dem Brennmäße Zurücksetzen beider äußerer Berührungskan- raum benachbarten Komprcssionskolbenringes 5 in ten zwischen Kolbenringnut und Kolbenring unter- 35 den Ringraum 13. Dabei bestimmen die Größe der stützt die Wirkung der Erfindung auch noch da- Gasdurchtrittsfläche 7 und der im Brennraum befinddurch. daß der Ringraum zwischen zwei Kolbenrin- liehe Gasdruck sowie der Gasdruck, der sich im eigen vergrößert ist und deshalb der Druck in diesem sten Ringraum 13 aufbaut, die Duichflußmengc. Die Ringraum langsamer als bisher ansteigt. Ein weiterer ^charfenBerührungskanten 10 der ersten Ringnut 3. Vorteil des Zurücksetzens der Berührungskanten ist 40 die die Strömung im Spalt verwirbeln, setzen die darin zu sehen, daß vor und nach dem jeweils nach- Durchflußmenge 'weiter herunter. Das Gas cxpanfolgenden Kolbenring ein Sammel- und Verteilraum dien nach Verlassen der Gasdurchtrittsfläche 7 im vorhanden ist. der das Gas vor der jeweiligen Gas- ersten Rinsraum 13. Das Gas entweicht weiter durch durchtrittsfläche sammelt und dahinter wieder ver- die größere Gasdurchtrittsfläche 7.8 des zweiten teilt. Auch diese Maßnahme trägt zum schnellen 45 Komprcssionskolbenringes 6 in den zweiten Ring-Druckabbau in den Ringräumen bei. raum 17 und aus diesem vor dem ölabstreifring^ In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dar- über die Ringnut 3" und die Ölbohrungen 14 in den gestellt, und zwar zeigt " Kolben 2. Im Ringraum 13 stellt sich ein niedriger F i g. 1 einen Teilschnitt eines Zylinders einer Gasdruck ein. der aus dem Gleichgewicht zwischen Brennkraftmaschine mit Kolben und Kolbenringen. 50 dem Zufluß und dem Abfluß resultiert.

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie H-II in Da die Gasdurchtrittsfläche 7,8 des zweiten Kom-F i g. 1 in vergrößerter Darstellung i<nd pressionskolbenringes 6 etwa die zehnfache Größe Fig. 3 einen Kolbenringausschnitt im Bereich des der Gasdurchtrittsfläche 7 des ersten Kompressions-Ringstoßes in vergrößerter Darstellung. kolbenringes 5 aufweist und hinter dem zweiten Im Zylinder 1 einer Brennkraftmaschine ist ein 55 Komprcssionsko!benring6 nahezu atmosphärischer Kolben 2 angeordnet, der in Ringnuten 3, 3' und 3" Druck besteht, ist ein Druckgefälle nicht nur zwicinen ölabstreifring 4 und zwei Kompressionskolben- sehen dem Brennraum 18 und dem ersten Ringraum ringe 5 und 6 aufnimmt. An jedem Kompressionskol- 13. sondern auch zwischen dem ersten und zweiten benring 5 und 6 ist eine Gasdurchtrittsfläche 7 bzw. 8 Ringraum 13, 18 gegeben. Auch der zweite Komals Undichtstelle vorhanden, die bestimmt ist durch 60 presYionskolbenring^o wird dadurch mit Sicherheit an die Zylinderwand Γ, den Kolbenringstoß 9 und die die Unterseite seiner Ringnut 3' angedrückt. Durch äußere Berührungskante 10 bzw. 11, W von K01- die erfindungsgemäße Ausbildung wird gewährleistet, ben 2 und Kolbenring. Die Gasdurchtrittsfläche 7 des daß beide Kompressionskolbenringe 5,6 während ersten Kompressionskolbenringes 5 ist so klein wie des Arbeitsspiels stets an den Unterseiten ihrer Ringmöglich gehalten und durch das Kolbenspiel von nur 65 nuten 3 und 3' anliegen und nicht ins Flattern komwenigen hundertstel Millimetern und dem ebenfalls men.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. von der unteren Flanke der Kolbenringnut löst und ar die obere Flanke anlegt. Wahrend des Anlage-Patentansprucne: Sctoels entweicht das Gas aus dem Ringraum zwi-

   ,. Kolben mit Kolbenringen für Brennkraftma- sehen den beider^^ÄS"Si dSS

   schinen, der in Ringnuten Kompressionskolben- 5 um den dem B«m n^ _hin ^ _durch ^

   rinee träst, wobei jeweils beide äußeren Beruh- die Ringnu · ™\ _{Rinostoß des} vom Brenn-

   rungskanlen zwischen Kolben und Kolbenringen Gasdurchtntt ^{fiache am} _eif_n^J_{s zum} Kurbelgehäuse

   durch Anfasungen oder Eindrehungen einer oder «um ent «£^ £°£XSf im Ringraunfwieder

   beider Ringnutaußenkanten und/oder einer oder hm Damitbaut.sicft α r ^ Brennraum

   beider Kolbenringaußenkanten zur Kolbenmitte- » artemen Wert «J^"^ ^^ ^_n

   achse hin verlegt sind, wodurch sich an den KoI- bzw. in demι nac ^ _{ähere Kolbenr}in₂

   benringstößen Gasdurchtritte ergeben, deren eng- Ringraum. Der JiB«^ -

   ste Querschnitte durch die Breite der Kolben- w.rd dann ™Druck ml* η ^^ ^

   ringstöße und durch die Abmessungen der Anfa- ^Rin2^ra"^m " ^ed" ^an _Voroano wiederholt sich wäh-

   sunaen oder Eindrehungen bestimmt sind, da- 15 ^nuV^ed α w«niele'mehrfach so daß besonders