DE20220664U1 - Engine with separate piston crown - Google Patents
Engine with separate piston crown Download PDFInfo
- Publication number
- DE20220664U1 DE20220664U1 DE20220664U DE20220664U DE20220664U1 DE 20220664 U1 DE20220664 U1 DE 20220664U1 DE 20220664 U DE20220664 U DE 20220664U DE 20220664 U DE20220664 U DE 20220664U DE 20220664 U1 DE20220664 U1 DE 20220664U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- piston
- internal combustion
- combustion engine
- engine according
- crown
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/0015—Multi-part pistons
- F02F3/003—Multi-part pistons the parts being connected by casting, brazing, welding or clamping
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/36—Engines with parts of combustion- or working-chamber walls resiliently yielding under pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
- F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
- F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2251/00—Material properties
- F05C2251/04—Thermal properties
- F05C2251/042—Expansivity
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
Verbrennungsmotor (1) mit wenigstens einem Kolben (14), der in einem Zylinder (2) axial verschiebbar angeordnet ist und der ein Kolbenhemd (33) mit einer Lauffläche (43) und einen Kolbenboden (38) aufweist, wobei der Kolbenboden (38) und das Kolbenhemd (33) jeweils eine Anlagefläche (41, 44) aufweisen, an der sie miteinander permanent in Berührung stehen und die eine Trennfuge (F) bilden,
mit einem Verbindungsmittel (49) zur mechanischen Verbindung zwischen dem Kolbenboden (38) und dem Kolbenhemd (33), dadurch gekennzeichnet,
dass das Verbindungsmittel (49) ein Federmittel ist, das den Kolbenboden (38) und das Kolbenhemd (33) mit ihren Anlageflächen (41, 44) federnd gegeneinander spannt.Internal combustion engine (1) with at least one piston (14) which is axially displaceable in a cylinder (2) and which has a piston skirt (33) with a running surface (43) and a piston crown (38), the piston crown (38) and the piston skirt (33) each have a contact surface (41, 44) on which they are in permanent contact with one another and which form a parting line (F),
with a connecting means (49) for the mechanical connection between the piston crown (38) and the piston skirt (33), characterized in that
that the connecting means (49) is a spring means which resiliently clamps the piston crown (38) and the piston skirt (33) with their contact surfaces (41, 44).
Description
Die Erfindung betrifft einen Motor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung den Kolben des Motors.The invention relates to an engine with the features of the preamble of claim 1. In particular The invention relates to the piston of the engine.
Der Kolben eines Motors hat erheblichen Einfluss auf die Betriebseigenschaften des Motors. Es ist Ziel der gegenwärtigen Entwicklung, Motoren zu schaffen, die hohe Wirkungsgrade, hohe Lebensdauer und geringe Abgasemissionen haben. Dazu werden unterschiedliche Maßnahmen getroffen, die von einer Optimierung der mechanischen Gestaltung des Motors über die Optimierung des Motormanagements bis zu einer Optimierung der Abgasnachbehandlungsanlagen gehen.The piston of an engine has a significant impact on the operating characteristics of the engine. It is the goal of current development To create motors that have high efficiency, long life and have low exhaust emissions. There are different measures taken by optimizing the mechanical design of the Motors over the optimization of the engine management up to an optimization of the Exhaust gas treatment systems go.
Aus der
Aus der
Aus der
Diese Bauform hat einen relativ großen Abstand der Kolbenbodenfläche von den Kolbenringnuten zur Folge, wodurch sich in dem entstehenden Spalt zwischen dem Kolbenmantel und der Lauffläche der Zylinderbuchse oberhalb des ersten Kolbenrings Abgasemissionen bilden können.This design has a relatively large distance the piston crown surface of the piston ring grooves, resulting in the resulting gap between the piston skirt and the running surface of the cylinder liner above the first piston ring can form exhaust emissions.
Aus der
Aus der
Bei dieser Anordnung ergeben sich tiefe Schadspalten als Spalt zwischen der Umfangsfläche des Fassungselements und der Lauffläche. Diese Anordnung ist hinsichtlich der Abgasemission nicht optimal.This arrangement results in deep damage gaps as a gap between the peripheral surface of the Socket element and the tread. This arrangement is not optimal with regard to exhaust gas emissions.
Aus der
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen Verbrennungsmotor zu schaffen, der geringe Abgasemissionen ermöglicht. Darüber hinaus soll ein entsprechender Kolben geschaffen werden.Based on this, it is the task of Invention to create an internal combustion engine that has low exhaust emissions allows. About that a corresponding piston is also to be created.
Diese Aufgabe wird mit einem Verbrennungsmotor gelöst, der die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.This task is done with an internal combustion engine solved, which has the features of claim 1.
Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor weist einen Kolben auf, dessen Kolbenboden durch ein von dem übrigen Kolben gesondertes, im wesentliches scheibenförmiges Element gebildet wird. Der Kolbenboden weist eine Anlagefläche auf, die mit einer Anlagefläche des Kolbenhemds in dauernder Verbindung steht. Die beiden Anlageflächen definieren somit eine geschlossene Trennfuge die dauernd geschlossen bleibt. Die Anlageflächen heben voneinander nicht ab. Zur Herstellung dieser Verbindung dient ein Verbindungsmittel, das die Anlageflächen gegeneinander spannt. Dadurch wird bewirkt, dass die Fuge ständig geschlossen bleibt, andererseits aber Mikrobewegungen parallel zu den Anlageflächen möglich sind. Dies hat erheblichen Einfluss auf die Betriebseigenschaften des Motors. Während der Kolbenboden mit dem Brennraum in Berührung steht und somit relativ hohe Temperaturen annehmen kann, steht das Kolbenhemd mit der Zylinderlauffläche in Berührung und wird von dieser relativ kühl gehalten. Demzufolge ergibt sich eine Temperaturstufung, d.h. die Temperatur des Kolbenbodens ist in der Regel größer als die Temperatur des Kolbenhemds. Die Wärmeausdehnung des Kolbenbodens ist somit auch größer als die des Kolbenhemds. Die federnde Spannung des Kolbenbodens gegen das Kolbenhemd hält den Kolbenboden zwar permanent an dem Kolbenhemd, jedoch kann sich die Anlagefläche des Kolbenbodens gegen die Anlagefläche des Kolbenhemds, bspw. infolge einer Wärmeausdehnung des Kolbenbodens verschieben. Somit kann der Kolbenboden das Kolbenhemd nicht aufweiten, wenn er sich ausdehnt. Der sich daraus ergebende unmittelbare Vorteil ist, dass die Wärmeausdehnung des dem Kolbenboden nahen Teils der Lauffläche des Kolbens nicht mehr von der Temperatur des Kolbenbodens, sondern nur von der niedrigeren Temperatur des Kolbenhemds bestimmt wird.The internal combustion engine according to the invention has a piston, the piston head of which is formed by a separate, essentially disk-shaped element that is separate from the rest of the piston. The piston crown has a contact surface which is in permanent connection with a contact surface of the piston skirt. The two contact surfaces thus define a closed parting line that remains permanently closed. The contact surfaces do not stand out from each other. A connection means that clamps the contact surfaces against each other is used to produce this connection. The effect of this is that the joint remains closed at the same time that, on the other hand, micro movements parallel to the contact surfaces are possible. This has a significant impact on the operating characteristics of the engine. While the piston crown is in contact with the combustion chamber and can therefore reach relatively high temperatures, the piston skirt is in contact with the cylinder running surface and is kept relatively cool by it. This results in a temperature gradation, ie the temperature of the piston crown is usually higher than the temperature of the piston skirt. The thermal expansion of the piston crown is therefore also greater than that of the piston skirt. The resilient tension of the piston crown against the piston skirt keeps the piston crown permanently against the piston skirt Piston shirt, however, the contact surface of the piston head can shift against the contact surface of the piston shirt, for example as a result of thermal expansion of the piston head. Thus, the piston crown cannot widen the piston skirt if it expands. The immediate advantage that results from this is that the thermal expansion of the part of the piston running surface near the piston crown is no longer determined by the temperature of the piston crown, but only by the lower temperature of the piston skirt.
Ein solcher Kolben kommt, wie Experimente gezeigt haben, mit deutlich geringerer Schmierung aus als ein herkömmlicher Kolben. Die fehlende Übertragung der Wärmeausdehnung von dem Kolbenboden auf das Kolbenhemd hat zur Folge, dass der Kolben seine Größe in Betrieb weniger ändert und infolge dessen mit geringerem Einbauspiel auskommt.Such a piston comes, as experiments have shown have significantly less lubrication than a conventional one Piston. The lack of transmission thermal expansion from the piston crown to the piston skirt causes the piston its size in operation less changes and as a result requires less installation play.
Das Federmittel ist vorzugsweise so gestaltet, dass die auf die Anlageflächen ausgeübte Kraft größer ist, als jede bei Betrieb des Motors auftretende und auf den Kolbenboden in Gegenrichtung wirkende Kraft. Dadurch wird ein Abheben der Anlageflächen voneinander verhindert. Außerdem aber ist die von dem Federmittel ausgeübte Kraft immerhin noch so gering, dass die Anlageflächen in Richtung der Trennfuge aufeinander gleiten können, so dass Mikrobewegungen infolge unterschiedlicher Wärmedehnungen möglich sind. Die Haft- und Gleitreibung zwischen den Anlageflächen ist geringer als die durch unterschiedliche radiale Ausdehnung von Kolbenboden und Kolbenhemd entstehende Kraft. Um dies zu erreichen ist das Federmittel vorzugsweise als Flachfeder ausgebildet, die etwa mittig mit der Unterseite des Kolbenbodens verbunden ist. Die beiden Enden der Flachfeder stützen sich an dem Kolbenhemd ab. Die Flachfeder dient als Befestigungselement und gestattet keine nennenswerte Axialbewegung des Kolbenbodens. Die Feder ist insofern hart.The spring means is preferred designed in such a way that the force exerted on the contact surfaces is greater, than any occurring on the engine and on the piston crown force acting in the opposite direction. This makes the contact surfaces stand out from one another prevented. Moreover but the force exerted by the spring means is still so low that the contact surfaces can slide towards each other in the direction of the parting line, so that micro movements due to different thermal expansions possible are. The static and sliding friction between the contact surfaces is less than that due to different radial expansion of the piston crown force and piston shirt. To achieve this, the spring means preferably designed as a flat spring, which is approximately centered with the underside the piston crown is connected. The two ends of the flat spring support off the piston shirt. The flat spring serves as a fastening element and does not allow any significant axial movement of the piston crown. In this respect, the spring is hard.
Die Anlageflächen sind vorzugsweise Konusflächen. Dies hat eine Selbstzentrierung des Kolbenbodens an oder in dem Kolbenhemd zur Folge. Außerdem ergibt sich eine konische Trennfuge. Die Konusflächen sind vorzugsweise so ausgebildet, dass die Trennfuge nicht durch die Lauffläche des Kolbens verläuft, sondern durch seine Stirnfläche, die an den Brennraum grenzt. Die Trennfuge ist dabei ringförmig und vorzugsweise in einem geringen Abstand zu der äußeren Mantelfläche des Kolbens angeordnet. Der Abstand beträgt vorzugsweise etwa 1 mm, so dass die Kolbenstirnfläche in einen schmalen ringförmigen äußeren Bereich noch von dem das Kolbenhemd bildenden Kolbenteil und ansonsten von dem eingesetzten Kolbenboden gebildet wird. Der Abstand zwischen dem äußeren Rand des Kolbenbodens und der Lauffläche ist mindestens so groß, dass auch bei der größten zu erwartenden Ausdehnung des Kolbenbodens keine Berührung zwischen der Lauffläche und dem äußeren Rand des Kolbenbodens auftritt. Dazu genügt ein Abstand im Bereich von 1/2 bis 2 mm. Der Abstand wird jedoch vorzugsweise nicht zu groß gemacht, um die zu dem Kolbenhemd gehörende Stirnfläche, die mit dem Brennraum in Verbindung steht, möglichst gering zuhalten. Beispielsweise wird der den Kolbenboden umgebenden ringförmige Bereich des Kolbenhemdteils vorzugsweise schmaler sein als die Tiefe einer Kolbenringnut.The contact surfaces are preferably conical surfaces. This has a self-centering of the piston crown on or in the piston skirt result. Moreover there is a conical parting line. The conical surfaces are preferably designed such that the parting line does not run through the running surface of the piston, but instead through its face, the borders on the combustion chamber. The parting line is ring-shaped and preferably at a short distance from the outer surface of the Piston arranged. The distance is preferably about 1 mm, so the piston face in a narrow annular outer area still from the piston part forming the piston skirt and otherwise from that used piston crown is formed. The distance between the outer edge of the piston crown and the tread is at least so big that even at the largest too expected expansion of the piston crown no contact between the tread and the outer edge of the piston crown occurs. A distance in the range of is sufficient for this 1/2 to 2 mm. However, the distance is preferably not made too large, the one belonging to the piston shirt End face, which is connected to the combustion chamber should be kept as low as possible. For example becomes the annular region of the piston skirt part surrounding the piston crown preferably be narrower than the depth of a piston ring groove.
Die konische Fuge zwischen Kolbenfuge und Kolbenhemd hat den Vorteil, dass Kolbenringe relativ hoch, d.h nahe an dem brennraumseitigen Ende des Kolbens angeordnet werden können. Etwaige mit dem Brennraum in Verbindung stehende offene Spalten die zur Abgasemission beitragen, werden so mit minimiert. Der Kolben kann wegen der geringeren Radialdehnung mit geringerem Einbauspiel eingebaut werden, was die Abgasemission weiter verbessert. Dieser Aspekt ist insbesondere beim Viertaktmotor von Bedeutung.The conical joint between the piston joints and piston shirt has the advantage that piston rings are relatively high, i.e. be arranged close to the combustion chamber end of the piston can. Any open gaps connected to the combustion chamber that contribute to exhaust emissions are also minimized. The piston can because of the lower radial expansion with less installation clearance be installed, which further improves the exhaust gas emission. This Aspect is particularly important in the four-stroke engine.
Die konischen Anlageflächen des Kolbenbodens und des Kolbenhemds sind vorzugsweise etwa mit einem Winkel von 60° zur Kolbenlängsachse geneigt. Dadurch ist die in Folge der thermischen Ausdehnung des Kolbenbodens auftretende Axialbewegung des Kolbenbodens gegen den sonstigen Kolben ausreichend gering und andererseits wird die radiale Ausdehnbewegung des Kolbenbodens nicht wesentlich auf das Kolbenhemd übertragen. Hier werden Winkel von 45 – 80° zur Kolbenlängsachse als praktikabel angesehen, wobei 60° den derzeit bevorzugten Wert darstellt.The conical contact surfaces of the The piston crown and the piston skirt are preferably about one Angle of 60 ° to piston longitudinal axis inclined. As a result, the thermal expansion of the Axial movement of the piston crown against the piston crown other pistons sufficiently small and on the other hand the radial Expansion movement of the piston head is not significantly transferred to the piston skirt. Here angles of 45 - 80 ° to the piston longitudinal axis are considered viewed practically, with 60 ° den currently represents preferred value.
Die flächige Anlage zwischen Kolbenboden und Kolbenhemd führt ohne Verwendung zusätzlicher Dichtungsmittel zu einer sehr guten und somit ausreichenden Gasdichtigkeit des Kolbens. Außerdem führt die Trennfuge zur Hemmung eines Wärmeübergangs von dem Kolbenboden auf den übrigen Kolben. Das Kolbenhemd, das durch die Berührung mit der Zylinderlauffläche gekühlt ist, kann somit etwas kühler bleiben – der Kolbenboden kann eine etwas höhere Temperatur annehmen als bei einem ungeteilten Kolben. Der flächige Kontakt zwischen dem Kolbenboden und dem Kolbenhemd stellt aber noch immer einen ausreichenden Wärmeübergang sicher, um eine Überhitzung und somit Zerstörung des Kolbenbodens auszuschließen.The flat system between the piston crown and Piston shirt leads without using additional Sealant to a very good and therefore sufficient gas tightness of the piston. Moreover leads the Parting line to inhibit heat transfer from the piston crown to the remaining pistons. The piston shirt, which is cooled by contact with the cylinder surface, can be a bit cooler stay - the Butt plate can be a little higher Assume temperature than with an undivided piston. The area contact between the piston crown and the piston skirt still poses adequate heat transfer sure to overheat and therefore destruction of the piston crown.
Bedarfsweise können der Konuswinkel der Anlagefläche des Kolbenbodens und der Anlagefläche des Kolbenhemds auch unterschiedlich gewählt sein. Dadurch ist es möglich, den Kolbenboden insbesondere in der Außenzone seiner Anlagefläche, mit der entsprechenden Anlagefläche des Kolbenhemds in Berührung zu bringen. Weiter zur Mitte hin entsteht dann ein Abstand, der den Wärmeübergang stärker hemmt. Dies kann vor allem dann Bedeutung haben, wenn der Kolbenboden aus einem anderen Material besteht als der übrige Kolben, bspw. aus einem höher schmelzenden Material wie Titan oder Keramik.If necessary, the cone angle of the contact surface of the piston crown and the contact surface of the piston skirt can also be selected differently. This makes it possible to bring the piston head into contact, in particular in the outer zone of its contact surface, with the corresponding contact surface of the piston skirt. There is a distance further to the center, which more strongly inhibits the heat transfer. This can be particularly important if the piston crown is made of a different material than the rest of the piston, for example of a higher melting material such as titanium or Ke Ramik.
Als bevorzugtes Material für den Kolbenboden eignet sich bei höheren thermischen Kolbenbelastungen beispielsweise Gamma-Titan-Aluminium. Seine geringe Dichte ermöglicht große Motordrehzahlen, seine hohe Temperaturbeständigkeit auch den Einsatz bei thermisch hoch belasteten Motoren.As the preferred material for the piston crown is suitable for higher ones thermal piston loads, for example gamma titanium aluminum. His allows low density size Engine speeds, its high temperature resistance also when used thermally highly loaded motors.
Es ist auch möglich, den Kolbenboden mit einer Beschichtung zu versehen. Z.B, kann die Beschichtung allein an seiner brennraumseitigen Stirnfläche vorgenommen werden. Möglich sind insbesondere Keramikbeschichtungen, Hartstoffbeschichtungen, wärmeisolierende Beschichtungen usw. Dagegen kann das Kolbenhemd unbeschichtet bleiben oder mit einer anderen Beschichtung versehen werden. Z.B, kann dies eine auf die tribologischen Eigenschaften hin ausgewählte Beschichtung (Kohlenstoffbeschichtung o.ä.) sein. Auf diese weise können in unterschiedlichen Beschichtungsprozessen zu erzeugende Beschichtungen an dem Kolbenboden und der Lauffläche des Kolbenhemds ausgebildet werden.It is also possible to use the piston crown to provide a coating. For example, the coating alone be made on its end face on the combustion chamber side. Possible are in particular ceramic coatings, hard material coatings, heat insulating Coatings etc. In contrast, the piston shirt can remain uncoated or be provided with a different coating. For example, this can be a coating selected based on the tribological properties (carbon coating or the like). This way you can Coatings to be produced in different coating processes formed on the piston crown and the tread of the piston skirt become.
Die im Bereich der Kolbenstirn mündente Fuge ist zu dem Brennraum hin beschlossen und stellt kein Reservoir zur Erzeugung von schädlichen Emissionen dar. Die Abdichtung wird durch direkte flächige Berührung der Anlageflächen erreicht. Zusätzlich kann, wenn gewünscht, ein Dichtungsmittel vorgesehen sein. Dieses ist bspw, ein wärmebeständiger, in einer entsprechenden Ringnut untergebrachter Ring. Dieser hindert die Mikrobewegung des Kolbenbodens gegen das Kolbenhemd nicht.The joint opening in the area of the piston end is decided towards the combustion chamber and does not provide a reservoir Generation of harmful emissions The sealing is achieved by direct flat contact of the contact surfaces. additionally can, if desired, a sealant may be provided. For example, this is a heat-resistant ring accommodated in a corresponding ring groove. This prevents the micro-movement of the piston crown against the piston skirt does not.
Der Motor kann als Zweitaktmotor oder als Viertaktmotor ausgebildet sein. In seiner Ausbildung als Zweitaktmotor kann das Kurbelgehäuse als Spülpumpe genutzt werden. Der Motor kann sowohl mit Gemischzuführung als auch mit Kraftstoffeinspritzung und sowohl als selbstgezündeter Motor als auch als fremdgezündeter Motor (Diesel oder Otto) ausgebildet sein. In seiner bevorzugten Ausführungsform ist der Motor ein Zweitaktmotor mit Gemischzuführung durch das Kurbelgehäuse und Gemischschmierung. Es hat sich gezeigt, dass der Motor ohne sonstige Hilfsmaßnahmen mit einem Kraftstoff/Öl-Gemisch von 1:200 unter Volllast stabil läuft, ohne nennenswerte Verschleißerscheinungen zu zeigen. Selbst bei noch geringeren Ölzusätzen (weniger als 1:200) und mehrhundertstündigem Betrieb, befindet sich Öl in ansehnlicher Menge in flüssiger Form in dem Motor. Dies ist auch dann der Fall, wenn die Verdichtung des Motors noch erhöht wird. Auf diese Weise kann der Kraftstoffverbrauch des entsprechenden Zweitaktmotors, gegenüber einem herkömmlichen Serienmotor, merklich gesenkt werden. Die Betriebskosten sinken außerdem infolge des niedrigeren Ölbedarfs. Die Lebensdauer ist in keiner Weise beeinträchtigt, sondern eher noch erhöht.The engine can be used as a two-stroke engine or be designed as a four-stroke engine. In his training as The crankcase can be a two-stroke engine as a flushing pump be used. The engine can be both with mixture supply also with fuel injection and both as a self-ignited engine as well as spark-ignited Engine (Diesel or Otto) be trained. In his preferred embodiment the engine is a two-stroke engine with mixture feed through the crankcase and Mixed lubrication. It has been shown that the engine has no other relief efforts with a fuel / oil mixture from 1: 200 runs stable under full load, without any noticeable signs of wear to show. Even with even lower oil additives (less than 1: 200) and several hundred hours Operation, there is oil in considerable quantities in liquid Shape in the engine. This is also the case when the compression the engine still increased becomes. In this way, the fuel consumption of the corresponding Two-stroke engine, opposite a conventional one Series engine, noticeably reduced. The operating costs decrease Moreover due to the lower oil demand. The lifespan is in no way impaired, but rather increased.
Die Befestigungseinrichtung für den Kolbenboden (z.B. eine scharfkantige Haltefeder, die sich etwa parallel zu dem Kolbenboden erstreckt und mit diesem enge Strömungskanäle begrenzt) kann beim Zweitaktmotor als Ölabscheider wirken. Infolge der hohen Relativgeschwindigkeit zwischen Kolben und Gas im Kurbelgehäuse kann das Befestigungselement zum Niederschlag des Öls aus dem vorhandenen feinen Ölnebel beitragen. Anstelle der Haltefeder können auch andere in dem Kolben vorgesehene, vorzugsweise scharfkantige Elemente als Ölabscheider dienen. Die Haltefeder steht lediglich mit ihren Enden und ihrer Mitte mit dem Kolben in wärmeübertragender Verbindung. Sie kann deshalb relativ kalt bleiben, was die Ölabscheidewirkung unterstützt.The fastening device for the piston crown (e.g. a sharp-edged retaining spring that is approximately parallel to the Piston base extends and with this narrow flow channels limited) can with the two-stroke engine act as an oil separator. As a result of the high relative speed between the piston and the gas in the crankcase can the fastener to precipitate the oil from the existing fine oil mist contribute. Instead of the retaining spring, others can also be in the piston provided, preferably sharp-edged elements as oil separators serve. The retaining spring is only with their ends and their Center with the piston in heat transfer Connection. It can therefore remain relatively cold, which affects the oil separation effect supported.
Infolge des geringen Ölgehalts des zugeführten Benzin-Luftgemischs, ergeben sich Abgase mit sehr geringen Anteilen öliger Kohlenwasserstoffe. Die verbleibenden Abgase können ohne Schwierigkeiten mit Katalysatoren nachbehandelt werden. Der resultierende Zweitaktmotor ist sauber, betriebssicher und effektiv.As a result of the low oil content of the fed Fuel-air mixture, there are exhaust gases with very low proportions of oily hydrocarbons. The remaining exhaust gases can can be treated with catalysts without difficulty. The resulting one Two-stroke engine is clean, reliable and effective.
Die Mantelfläche des Kolbenhemds ist vorzugsweise wie bei einem herkömmlichen Kolben ausgebildet. Sie weicht von der exakten Zylinderform ab, wobei der größte Durchmesser im Bereich des Kolbenbolzen auftritt. Zum Kolbenboden hin und zum unteren Schaftende des Kolbens hin ist der Durchmesser verringert. Außerdem weicht der Querschnitt von der Kreisform ab. Diese Formabweichung von der Zylinderform kann bei dem erfindungsgemäßen Kolben reduziert werden – zumindest soweit sie der Verformung durch Ausdehnung des Kolbenbodens geschuldet war. Diese Vorteile des erfindungsgemäßen Kolbens lassen sich auch bei Einsatz in einem Viertaktmotor nutzen, der hinsichtlich der Schmierung der Lauffläche weniger kritisch ist als ein Zweitaktmotor.The outer surface of the piston shirt is preferred like a conventional one Pistons trained. It differs from the exact cylinder shape, being the largest diameter occurs in the area of the piston pin. Towards the piston crown and down The diameter is reduced towards the end of the piston. It also gives way the cross section from the circular shape. This shape deviation from the Cylindrical shape can be reduced in the piston according to the invention - at least insofar as it is due to the deformation caused by expansion of the piston crown was. These advantages of the piston according to the invention can also be achieved when used in a four-stroke engine, which regarding the Lubrication of the tread is less critical than a two-stroke engine.
Beim Einsatz in einem Viertaktmotor ist es auch möglich, den erfindungsgemäßen Kolben exakt zylindrisch, oder wenigstens weit an die exakte Zylinderform angenähert auszubilden. Die thermische Verformung eines solchen Kolbens ist wegen der fehlenden Radialkraftübertragung zwischen Kolbenboden und Kolbenschaft oder -Hemd weitaus geringer als es bei herkömmlichen Kolben, bei denen der Kolbenboden mit dem Kolbenhemd einstückig verbunden oder eine die Lauffläche bildende Umfangsfläche aufweist. Insbesondere kann das Kolbenhemd einen kreisförmigen Querschnitt erhalten. Die im Querschnitt kreisförmige sowie ansonsten tonnenförmige oder zylindrische Ausbildung des Kolben gestattet weitgehend betriebstemperaturunabhängig verbesserte Laufeigenschaften.When used in a four-stroke engine is it also possible the piston according to the invention exactly cylindrical, or at least far to the exact cylindrical shape approximated train. The thermal deformation of such a piston is because of the lack of radial force transmission between the piston crown and piston skirt or shirt far less than it with conventional Pistons in which the piston crown is integrally connected to the piston skirt or a the tread has circumferential surface forming. In particular, the piston skirt can have a circular cross section. The circular in cross section as well as otherwise barrel-shaped or cylindrical design of the piston allows improved largely independent of operating temperature Running properties.
Wird ein Katalysator zur Abgasreinigung eingesetzt, wird es als vorteilhaft angesehen, diesen in einem Gehäuse unterzubringen, so dass das Abgas den Katalysator zunächst umströmt bevor es ihn durchströmt. Dadurch können Katalysatorelemente mit hoher Zellenzahl verwendet werden, die einen erhöhten Strömungswiderstand aufweisen. Außerdem wird eine gleichmäßige Erwärmung des Katalysators erreicht.Becomes a catalyst for exhaust gas purification used, it is considered advantageous to accommodate it in a housing, so that the exhaust gas first flows around the catalytic converter before it flows through it. Thereby can Catalyst elements with a high number of cells can be used, the one increased flow resistance exhibit. Besides, will even heating of the Catalyst reached.
Es hat sich gezeigt, dass es von großem Vorteil sein kann dem Abgas Luft zuzuführen, bevor es dem Katalysator zugeführt wird. Der Luftanteil kann einige Prozent des Abgasstrom betragen und von einer gesonderten Pumpe eingeführt werden. Die Beimischung in den Abgasstrom mittels Strahlpumpenprinzip ist ebenso möglich. Dadurch kann der Sauerstoffanteil des Abgases erhöht werden, um die Katalysatorwirkung zu verbessern.It has been shown that from great It can be advantageous to supply air to the exhaust gas before it reaches the catalytic converter supplied becomes. The air fraction can amount to a few percent of the exhaust gas flow and be introduced by a separate pump. The admixture into the exhaust gas flow using the jet pump principle is also possible. Thereby the oxygen content of the exhaust gas can be increased to increase the catalytic effect to improve.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:In the drawing, embodiments of the Invention illustrated. Show it:
In
An der gegenüberliegenden Seite ist der
Zylinder
Das Kurbelgehäuse
Von dem Kurbelgehäuse
Das Abgasrohr
Eine Besonderheit des Motors
Der Kolben
Der Kolben ist zweiteilig, d.h. das
Kolbenhemd
Der Kolbenboden
Etwa in der Mitte des Kolbenbodens
Zur Befestigung der Haltefeder
Die Montage geht wie folgt: The assembly goes as follows:
Der Kolbenboden
Der insoweit beschriebene Motor
In Betrieb wird der Motor
Infolge dessen dehnt sich der Kolbenboden
Der Kolbenboden
Das Kolbenhemd ist in Draufsicht
nochmals in
Der Kolbenboden
Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor
Es hat sich gezeigt, dass sich mit
einem Schmiersystem, wie es in
Der Verbrennungsmotor
- 11
- ZweitaktmotorTwo-stroke engine
- 22
- Zylindercylinder
- 33
- Zylinderbuchsecylinder liner
- 44
- Zylinderkopfcylinder head
- 55
- Zündkerzespark plug
- 66
- Kurbelgehäusecrankcase
- 77
- Kurbelwellecrankshaft
- 88th
- Kurbelzapfencrank pin
- 99
- Pleuelpleuel
- 1111
- Lagerungstorage
- 1212
- Pleuelaugeconnecting rod
- 1414
- Kolbenpiston
- 1515
- Lagerungstorage
- 1616
- Kolbenbolzenpiston pin
- 1717
- Membraneinlassmembrane inlet
- 1818
- Überströmkanaloverflow
- 1919
- Überströmschlitztransfer port
- 2121
- Auslassschlitzexhaust port
- 2222
- Abgaskanalexhaust duct
- 2323
- Katalysatoranordnungcatalyst assembly
- 2424
- Gehäusecasing
- 2525
- Abgasrohrexhaust pipe
- 2626
- Gehäusecasing
- 2727
- Katalysatoranordnungcatalyst assembly
- 2828
- Schalldämpfersilencer
- 3131
- Lufteinlassair intake
- 3333
- Kolbenhemdskirt
- 3434
- Querbohrungcross hole
- 35,35,
- Stirnkantefront edge
- 36, 3736 37
- Kolbenringnutpiston ring
- 3838
- Kolbenbodenpiston crown
- 3939
- Stirnflächeface
- 4141
- Anlageflächecontact surface
- 4242
- Planflächeplane surface
- 4343
- Mantelflächelateral surface
- AA
- Abstanddistance
- 4444
- Anlageflächecontact surface
- 4545
- Kanteedge
- 4646
- Planflächeplane surface
- 4747
- Haltezapfenretaining pins
- 4848
- Kopfhead
- 4949
- Haltefederretaining spring
- 5151
- Öffnungopening
- 52,5352.53
- Anlageabschnittcontact section
- 5454
- Innenschulterinner shoulder
- 5555
- Sperrteilblocking part
- 5656
- Öffnungopening
- 57,5857.58
- Vorsprüngeprojections
- 61,6261.62
- Aussparungenrecesses
- 6363
- TaschenBags
- 6464
- Planflächeplane surface
- 6565
- Stegweb
- 66,6766.67
- Sperrschenkelblocking leg
- 68,6968.69
- KurbelwellenhauptlagerMain bearing
- 7171
- Öldosiersystemoil injection system
- 7272
- Öltankoil tank
- 7373
- Öldosierpumpemetering oil pump
- 74,7574.75
- Leitungencables
Claims (39)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE20220664U DE20220664U1 (en) | 2001-03-30 | 2002-04-02 | Engine with separate piston crown |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10116084.4 | 2001-03-30 | ||
DE2001116084 DE10116084A1 (en) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | Engine with separate piston crown |
PCT/DE2002/001183 WO2002079627A1 (en) | 2001-03-30 | 2002-04-02 | Motor comprising a separate piston head |
DE20220664U DE20220664U1 (en) | 2001-03-30 | 2002-04-02 | Engine with separate piston crown |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE20220664U1 true DE20220664U1 (en) | 2003-12-18 |
Family
ID=7679887
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2001116084 Ceased DE10116084A1 (en) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | Engine with separate piston crown |
DE20220664U Expired - Lifetime DE20220664U1 (en) | 2001-03-30 | 2002-04-02 | Engine with separate piston crown |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2001116084 Ceased DE10116084A1 (en) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | Engine with separate piston crown |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (2) | DE10116084A1 (en) |
WO (1) | WO2002079627A1 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10257022A1 (en) * | 2002-12-06 | 2004-06-17 | Mahle Gmbh | Multi-part cooled piston for an internal combustion engine |
DE10307908B4 (en) * | 2003-02-19 | 2005-03-03 | Andreas Mozzi | Multi-part piston |
DE102004058968A1 (en) | 2004-12-08 | 2006-06-14 | Mahle International Gmbh | Two-piece piston for an internal combustion engine |
DE102005060611A1 (en) * | 2005-12-17 | 2007-06-21 | Mahle International Gmbh | Multiple component piston for a combustion engine comprises a fixing device which fixes an inner support element of a piston upper part to an inner support element of the piston lower part |
US8171842B2 (en) | 2007-06-20 | 2012-05-08 | Mahle International Gmbh | Two-piece twist lock piston |
DE102009032912A1 (en) * | 2009-07-14 | 2011-01-20 | Mahle International Gmbh | Multi-part piston for combustion engine, has piston upper part and piston lower part, where piston upper part has holding unit on its sides facing piston lower part |
DE102011106554A1 (en) * | 2011-07-05 | 2013-01-10 | Mahle International Gmbh | Piston for an internal combustion engine and method for its production |
DE102011106556A1 (en) * | 2011-07-05 | 2013-01-10 | Mahle International Gmbh | Piston for an internal combustion engine and method for its production |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT119390B (en) * | 1928-10-06 | 1930-10-10 | Walter Zechlau | Pistons for internal combustion engines. |
US1769646A (en) * | 1929-06-26 | 1930-07-01 | Allen J Patch | Piston |
CH406736A (en) * | 1962-09-11 | 1966-01-31 | Mirrlees National Limited | Pistons for internal combustion engines |
US4404935A (en) * | 1981-04-27 | 1983-09-20 | Kyocera International, Inc. | Ceramic capped piston |
JPS60180969A (en) | 1984-02-28 | 1985-09-14 | 日本碍子株式会社 | Engine part and manufacture |
US4649806A (en) | 1985-04-04 | 1987-03-17 | Ford Motor Company | Composite ceramic/metal piston assembly and method of making |
DE4203384C2 (en) * | 1992-02-06 | 1994-10-20 | Hunger Walter Dr Ing E H | Piston of a piston engine |
US5499572A (en) | 1993-08-26 | 1996-03-19 | Cobble; Daniel L. | Bi-tech piston |
FI102559B1 (en) | 1995-03-09 | 1998-12-31 | Waertsilae Nsd Oy Ab | Internal combustion engine piston unit |
DE19742552C2 (en) * | 1997-09-26 | 1999-02-04 | Andreas Mozzi | Internal combustion engine with piston inlet |
US6155157A (en) | 1998-10-06 | 2000-12-05 | Caterpillar Inc. | Method and apparatus for making a two piece unitary piston |
US6164261A (en) | 1999-02-10 | 2000-12-26 | Caterpillar Inc. | Internal combustion engine piston assembly and method |
SE9903403L (en) * | 1999-09-22 | 2001-03-23 | Electrolux Ab | Two stroke internal combustion engine |
-
2001
- 2001-03-30 DE DE2001116084 patent/DE10116084A1/en not_active Ceased
-
2002
- 2002-04-02 WO PCT/DE2002/001183 patent/WO2002079627A1/en not_active Application Discontinuation
- 2002-04-02 DE DE20220664U patent/DE20220664U1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2002079627A1 (en) | 2002-10-10 |
DE10116084A1 (en) | 2002-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3032253C2 (en) | Internal combustion engine, especially diesel engine | |
DE4042325C2 (en) | Burner cell for an internal combustion engine | |
DE102012111776A1 (en) | Opposed piston engine with annular combustion chamber with side injection | |
DE102016122500A1 (en) | MOTOR PISTON | |
DE20220664U1 (en) | Engine with separate piston crown | |
DE60126626T2 (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH ROTATING CYLINDER VALVE | |
DE69206756T2 (en) | Internal combustion engine with improved cooling circuit | |
DE102017119855A1 (en) | Heat dissipation and combustion properties in an internal combustion engine balancing piston | |
EP1034366B1 (en) | Piston for a piston internal combustion engine | |
DE69301467T2 (en) | GAS INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH Lean Mixture Combustion | |
EP1469174A1 (en) | Reciprocating piston internal combustion engine with gasoline direct injection | |
DE69007225T2 (en) | Engine fuel injection system. | |
EP0390882B1 (en) | Rocking piston machine | |
DE4033843A1 (en) | Combustion system for dual fuel engine | |
DE3632120C2 (en) | Internal combustion engine and in particular a rotary slide device provided for such an internal combustion engine | |
DE69414321T2 (en) | A two-stroke internal combustion engine | |
WO2000070210A1 (en) | Internal combustion engine which produces small amounts of exhaust gas | |
DE69905809T2 (en) | Lubrication system for a piston compressor of a supercharged internal combustion engine | |
DE2162397B2 (en) | Liquid-cooled cylinder head of a reciprocating internal combustion engine | |
DE112021004998T5 (en) | Valve spring holder with integrated lubricating oil trap | |
EP0369461A1 (en) | Internal-combustion engine with at least one rotary valve per cylinder | |
DE3590313T1 (en) | Method for improving the operation of an internal combustion engine with a short working cycle and an internal combustion engine with improved operation with a short working cycle and a simplified structure | |
DE102021108483A1 (en) | PISTON GEOMETRY FOR REDUCED SMOKE AND CYLINDER HEAD COMPONENT TEMPERATURES | |
DE2510556C3 (en) | Pre-chamber internal combustion engine with charge stratification | |
DE3446759C2 (en) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20040129 |
|
R150 | Term of protection extended to 6 years |
Effective date: 20050617 |
|
R151 | Term of protection extended to 8 years |
Effective date: 20080626 |
|
R158 | Lapse of ip right after 8 years |
Effective date: 20101103 |