DE1800264C3 - Kolben mit Kolbenringen für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

'"' _d.,_m ni^hsier.. eiern Brennraurn. nah-^n

ÄraL Der dem Brennraum nähere Kolben:,·, w rd dann vom Druck im Brennraum bzw. na^. ""I veder an die untere Flanke semer ks.v Aing.aum ·; "organe wiederholt sich ■·.:■;:

ⁿ^Ä:trbS^Uermehffach, so daß beso,,.,. d"er%r<te kompressionskolbenring aber aucn c, evcntuJü folaenden Komprcssionskolbennnge im bzw. schwinge» und ihre Aufgabe den ο^r,- , , .,.. -ι-,. Kurbelgehäuse abzudichten. :vi: rai.n. .^u- - _eT-fü!leri7 Dieses Kolbenringfia;;.-. ■■:■ m i'iiverbrauch, Ausschläger: όχ ■

/u ^L-^i:i:'·^; _D._ul..,_brüchen der Komprcs· ^^rld i Zerstörun

3°

Die Erfindung bezieht -ich a,< einen Kolben mit Kolbenringen für Brcnnkraf.maschinen, der in Rmgnuten Kompressionskolbenringe l.Hgt, wobei jewc.ls beide äußeren Beruhrungskanten zwischen Kolben und Kolbenringen durch Anfasungen oder E.ndrehungen einer oder beider Ringnutaußenkanten und/ oder einer oder beider Kolbenringaußenkanten zur Koibenmittelachse hin verleg, sind, wodurch sich an den Kolbenringstößen Gasdurchtritte ergeben, deren encste Querschnitte durch die Breite der Kolbennngstöße und durch die Abmessungen der Anfasungen oder Eindrehungen bestimmt sind. ^S Bei einer bekannten derartigen Bauart gemäß der USA-Patentschrift 1 532 938 sind durch Anfasungen der Kolbenringaußenkanten an allen Kolbenringen ringförmige ülsammclräume gebildet, durch die das Pumpen von Schmieröl in den Verbrennungsraum und damit überhöhter Schmierölverbrauch vermie- so ruvjn
tuhn

'(.TpV ps Kclhennncflaltern zu beheben, ist e- oekanni' die Kolbenringspannung, die Abmessungen und dV i'icwichi «i:r Kolbenringe abzustimmen un,' din-· "dav Schwinauimsverhalten der Kolbenringe πι: beemiiu^en. Ab^r dies. Maßnahmen ergeben nar eine Dampfung des Kolbcnringflattcrns. können aoer desvjn Ursache nicht beseitigen.

Bc, ^ck

₁, „ S„_em Drehzahlbcreich , ^ _r etriebsdrehzah.en liegt.

_{Erfindung wird} davon ausgegr u ^ _näheren

gangen, ^d^™J_a ⁿ _um ^tr _eX_nteren Stirr.ringfläche und der dem Brennraum ^^rl\ -

jedes Kojjprcs.^ kolh.m.ng s mjahr^ ^

samten Arbeitsspiels g^{e c}"b _{d ß}- _{di ien}

großes Druckgefalle '^{u sL}™ ^j^^tf^ _an. Kon,₌onskc_; benr™Sg™ *£*£ ^

druckende Kran .. cii.
rende der auftretenden Ggkraft

Zu Lesern Zweck besteht du. brt«nd mg du eingangs beschrieben cn Bauart dann da^Bd κ Ue rungskanteη -iUSSchheB Jj Jj ^^{m α} zweifachsten Kompre.sionskoiDcnr.n,,

Dre?om_pressionskolben_ge, die den während dcs Arbeitsspiels unter hohem Druck stehenden Brennraum gegen das Kurbelgehäuse abdichten, sind am Kolbenringstoß geringfügig undicht. Dadurch baut sich zwischen dem ersten und zweiten Ring sowie auch zwischen den eventuell folgenden mit et-, was Verzögerung gegenüber dnm Druckverlaul im Brennraum während des Verdichtungs- und Exnansionshubes ebenfal.s ein hoher Druck auf der bei gewissen Betriebszuständen wahrend des Expansionshubes des Kolbens die Druckhöhe im Brennraum errungskanten nur .'

_vor, daß die Beruh- - Be^h d« KoUjen-

s?^^ beider

R.ngnutauiVnkantrn . ""^^_nκ-_intLn ₇ur KoIbcηmit-

Kom_Press_fonskolbenr,ngauß,nkanten zur Kolbenm

telachsc hm verlegt sind Kolbenrine-

^^^"tS -S S "^ Sache nut- bzw. Kolbcnr.ngkantcn.ergib taut»J

Weise emc Vergrößerung,der Gasdu rchtn sfU, he

- Kolbenring^ oß ^f^L^XZrcn durch den jeweilsι voi 11 d Kompress.onskolbennnj^«8™β«' und «, _t

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flußmenge sind und sich lediglich der Druck hinter sehr kleinen Kolbenringstoß9 bestimmt. Dabei bediesem Kolbenring ändert, steigt die Durchflußmenge hindern die scharfen Berührungskanten 10 die Gasnur unbedeutend an. In jedem Falle ist sie jedoch strömuns. Dagegen ist die Gasdurchtritlsfläche 7, S unvergleichlich geringer als bei auftretendem KoI- durch den zweiten Kompressiun.skolbenriiig6 e.finbenrmgriattern, denn die Dichtwirkuna des dem 5 dungsgemäß \ergrößert. indem der zweitß Kotnp: .-· Brennraum näheren Kompressionskolhcnringes ist sionskolbennng 6 ah üblicher Nasenring mit em,r durch die Erfindung bei jedem Betriebszustand ge- Eindrehung (V ausgebildet und dessen obere Riny;i.,twahrleistet. Sofern das Druckgefälle zwischen zwei außenkante durch eine Anfasung 2' zur Koibenr^t-Ringraumen nicht ausreicht, um den vom Brennraum leiachse Ϊ2 liin zurückversetzt ist.
entfernteren Kolbenring an seiner Unterseite in An- ic Der Größenunierschied /wischen den Gasdurchlage zu halten, bewirken Massenkräite und Reibung, trittsfliichcn 7 und 7.8 durch den ersten Kompresdaß der Kolbenring in obere Anläse kommt. Durch sionskolbenrinu5 und den zweiten Kompressionskoldie tbenfalls zur Kolbenmittelachse zurückversetzte benrineo ist in Fig. 2 erkennbar. Die in der Ze; hobere Anlageknmc zwischen Kolbenring und Ko!- nium in stark ubenrienone.ni Maße gezeichneten \ '.T-benringnui ist auch hierbei eine relativ ü ro lie Durch- 15 hälmisse, die etwa für einer: Kolben 2 in kaltem Zutnttsflaehe gegeben, die es verhinderi."daß sich im stand selten, nehmen bei Betriebstemperatur solche Ringraum über diesem Kolbenring erhöhter Druck Werte an, daß die Gasdurchtrittsfläche 7, 8 des zw:iaufbaut. Somit ist die Anlage des darüber lieeenden ten Kompressionskolbenrinr.es 6 etwa das Zehnfache Kolbenringes an seiner Unterseite Gewährleistet. der Gasdur-jhtrittsfläche 7 des ersten Kompressions-Auch der in diesem Zustand oben anliegende K,>ä- 2·. kolbenri:.·.:-■.·, 5 betrat..

K-nring behalt diese Lage bei, solange das" Verhältnis In F i l. 3 ist ein Λυ-..·■ .nt eines Kompressk<ns-

; v.ischen Gasdruck und Rinsraum und Massenkraft Kolbenringes? darlieht, messen Kompressionsk^l-

«owie tvcibung aufrechterhalten blei-π Ein Fiatrern bciiriniiaußenk.ini'jr! If- i-uv im Bereich des Kolben-

clieses: Kolbenringes ist selbst unter derart unsünsti- rinizstoßes 9 mit Anfnsiuit'cn 16 versehen sind. Dabei

!■•-■^Verhältnissen ausgeschlossen, ~ ₂₅ wefsen die Anfasiiii-jcn 16 am Kolbenringstoß 9 die

!■.s ist zwar bereits bekannt, einen vom Brennraum i.:ößte Breite auf und v.erden vom Koihenringsioß 9

!rus.^ gesehen zweiten Kolbenring als Nasenring mit aus schmaler, bis sie ir. den Kompressionskolbenring-

; uruekgesetzter unterer Berührungskante auszubil- außenkanten 15 verlaufen.

cen. In diesem Fall tritt jedoch — wie Versucht ge- Der Strömungerlaiii des Leckgases ist folgender:

ί igt nahen — ebenfalls das nachteilige Kolbenring- 30 das Gas. das im Brenn: aum i8 -.inter hohem Druck

liattern auf. denn bei oberer Anlage eines solchen steht, entweicht zu einen; sehr geringen Teil während

I\:i.-enrmges hai dieser die gleiche Dichtigkeit wie der _ci_cs Kompressions- und Expansionshubcs durch die

tr,te Kompressionskolbenring. Das erfindungsge- sehr kleine Gasdurchtrittstiäche 7 des dem Brcnn-

tiii'Mc Zurücksetzen beider äußerer Berührungs"kar,- raum benachbanen Kompressionsk;>lhenringes5 in

Ion zwischen^ Kolbenringnut und Kolbenring "unter- 35 den Rineraum 13. Dabei bestimmen die Größe der

^utzt die Wirkung der Erfindung auch noch da- Gasdurchtriltsflächc 7 und der im Brennraum befind-

<;ureh, daß der Ringraum zwischen zwei Kolbenrin- liehe Gasdruck sowie der Gasdruck, der sich im er-

j!en vergrößert ist und deshalb der Druck in diesem sten Rinaraum 13 aulbaut, die Durchflußmenge. Die

Ringraum langsamer als bisher ansteigt. Ein weiterer scharfcn^Bcrührungskanten 10 der ersten Ringnut 3,

.'orten des Zurücksetzens der Berührungskanten ist 40 die die Strömung im Spalt verwirbeln, setzen die

«!arm zu sehen, daß vor und nach dem jeweils nach- Durchflußmenue "weiter herunter. Das Gas expan-

lolgendcn kolbenring ein Sammei- und Verteilraurn diert nach Verlassen der Gasdurchtrittsfläche 7 im

vorhanden ist. der das Gas vor der jeweiligen Gas- ersten Ringrai.m 13. Das Gas entweicht weiter durch

«Jurehtnttsflachc sammelt und dahinter wieder vcr- die größere Gasdurchtrittsflächc 7,8 des zweiten

leilt. Auch diese Maßnahme trägt zum schnellen 45 Komprcssionskolbenringeso in den zweiten Ring-

DrucKabbau in den Rmgraumen bei. _raum 17 _unc] _aus dieseni vor dem ölabstreifring 4

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dar- über die Ringnut 3" und die Ölbohrungen 14 in den

gestellt, und zwar zeigt Kolben 2. Im Rinoraum 13 stellt sich"cin niedriger

Iie. 1 einen leilschnitt eines Zylinder- einer Gasdruck ein. der" aus dem Gieichcewich; zwischen

Brennkraftmaschine mit Kolben und Kolbenringen. 50 dem Zufluß >nd dem Abfluß resultiert.

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie ΐΓ-ΙΙ in Da die Gasdurchtrittsfläche 7,8 des zweiten Kom-

Fig.i in vergrößerter Darstellung und pressionskolbenringesfi etwa die zehnfache Größe

Fig. 3 einen Kolbenringausschnitt im Bereich des der Gasdurchtrittsfläche 7 des ersten Kompressions-

Ringstoßcs ip. vergrößerter Darstellung. kolbenringe 5 aufweist und hinter dorn zweiten

Im Zylinder I einer Brennkraftmaschine ist ein 55 Kompressionskolbenring 6 naticzu atmosphärischer Kolben 2 angeordnet, der in Ringnuten 3, 3' und 3" Druck besteht, ist ein Druckgefäß nicht nur zwitinen ölabstreifring und zwei Kompressionskolben- sehen dem Brennraum 18 und dem ersten Ringraum Iingc5 und 6 aufnimmt. An jedem Kompressionskol- 13. sondern auch zwischen dem ersten und zweiten »enringS und 6 ist eine Gasdurchtrittsfläche 7 bzw. 8 Rineraum 13, 18 gegeben. Auch der zweite Komals Undichtstellc vorhanden, die bestimmt ist durch 60 pressionskolbenring6 wird dadurch mit Sicherheit an die Zylinderwand Γ, den Kolbenringstoß 9 und die die Unterseite seiner Ringnut 3' angedrückt. Durch äußere Berührungskante 10 bzw. II, W von KoI- die erfindungsgemäße Ausbildung wird gewährleistet, ben 2 und Kolbenring. Die Gasdurchtrittsfläche 7 des daß beide Kömpressionskolbenringc 5,6 während ersten Komp,essionskolbenringes5 ist so klein wie des Arbeitsstils stets an den Unterseiten ihrer Ringmöglich gehalten und durch das Kolbenspiel von nur 65 nuten 3 und 3' anliegen und nicht ins Flattern komwenigen hundertst-;l Millimetern und dem ebenfalls men.

Hierzu 1 Blatt Zeichnuneen

Claims (1)

Patentansprüche: !. Kolben mit Kolbenringen für Brennkraftmaschinen, der in Ringnuten Kompressionskolbenringe trägt, wobei jeweils beide äußeren Berührungskanten zwischen Kolben und Kolbenringen durch Anfasungen oder Eindrehungen einer oder beider Ringnutaußenkanten und/oder einer oder beider Kolbenringaußenkanten zur Koibenmiltelachse hin verlegt sind, wodurch sich an den Koibenringstößen Gasdurchtritte ergeben, deren engste Querschnitte durch die Breite der Kolbenringstöße und durch die Abmessungen der Anfasungen oder Eindrehungen bestimmt sind, dad i' r c h gekennzeichnet, daß die Bevüir rungskanter. (H. 11') ausschließlich ab dem dem Brennraum (18) zweitnächsten Kompressionskoibenring (6) zur Koibenmittelachse (12) hin verleg; sind. ;=

1. Kolben .nit Kolbenringen nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Berülmmgskanten ill. Π") nur im engeren Bereich des Kolbenringstoi.'.es (9) durch örtliche Anfasung (16) einer oder beider Ring.iutaußenkanten und/oder c'.ner oder beider Kompressionskoibenringaußenkanten (15) zur Koibenmittelachse (11) hin verlegt sind.

von J«r .inicon Flanke dor fo.lKnrmgv.u, IUs₁ und »" ί^ίε.^οΙΐ'.;^Α,"°Γ.;Γη™ *m Ringraun, ™,