DE2752633A1

DE2752633A1 - Zylinder fuer eine hubkolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2752633A1
Application number: DE19772752633
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl Ing Tholen
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1977-11-25
Filing date: 1977-11-25
Publication date: 1979-05-31
Also published as: IT7823119V0; IT7828989A0; IT1099419B; SE7811953L; FR2410141A1; GB2009884A; JPS5476712A; ES474300A1

Description

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Unser Zeichen: D 77/78 AG-XP So/Lo

Zylinder für eine HubJcolbenbrenn— kraf tr.ir- .sch.ine

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinder für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine der am zylinderkopf: seitigen Ende im Bereich des Ffeuerstecj-as des Kolbens in der oberen Totpunktlage durch einen eingesetzten Ring im Durchmesser verkleinert ist.

Die angestrebte vollkommene Abdichtung zwischen Kolben und Zylinder hängt in hohem Grade von der Wärmeaur.dehnung und der geometrischen Form beider Teile ab. Die Verwendung von Gußzylindern mit Kolben aus Leichtmetall zwingen zu größeren Spielen im kalten Zustand und au geometrischen Formen, die die Wärmeausdehnung berücksichtigen.

In der Regel werden die Kolben im Bereich ihrer größten Wärmebelastung nämlich am Kolbenboden im Durchmesser kleiner geheilten als im Bex'eich des Schaftes. Bei Betriebswärme wird damit eine weitgehend zylindrische Form bei kleinstem Spiel vom Kolben angestrebt.

Gemäß der DT-OS 15 76 404 wird zusätzlich vorgeschlagen, die geometrische Form des Zylinders so zu ändern, daß im Bereich des Kolbenbodens im oberen Totpunkt der Zylinder im Durchmesser kleiner gehalten wird. Durch diese geometrische Gestaltung von Kolben und Zylinder wird versucht, während des Betriebes über die ganze Zylinderlänge ein möglichst gleiches und enges Spiel zwischen Kolben und Zylinder zu erreichen.

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A''.'j1 !V-'O - f- 18. Nov. 1977

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Erfahrungsgemäß lagern sich je nach Betriebszustand auf dem Kolben ölkohls und Verbrennungsrückstände ab, die zu Kolbenfresr.ern führen können. Besonders exponiert ist hierfür der Feuersteg. Aus diesem Grunde wurde gemäß der DT-PS 1 902 502 der Kolben im Bereich den Feuersteges im Durchmesser abgestuft und in dem oberen Bereich des Zylinders ein Ring eingesetzt. Damit wird die flache für die bevorzugte Ablagerung von Ölkohle und Verbrennungsrückständen gegenüber der Zylinderfläche zurückgesetzt, so daß Ablagerungen bei der Bewegung des Kolbens nicht mehr die Zylindorfläche beschädigen können. Da der Spalt zwischen Feuersteg und dem eingesetzten Ring nicht beliebig groß gewählt werden kann, denn man wird immer bestrebt sein, ein Maximum an Kompressionsvolumen im jeweiligen Brennraum zu vereinigen, können bei einer wachsenden Schichtdicke die schließlich den Ring berührt, Teile der Schicht abgelöst werden und die Zylinderfläche beschädigen.

Die Ursache vieler Kolbenfresser bzw. Kolbenklemmer, bei denen bei extremer überhitzung plötzlich eine jähe Abkühlung des Zylinders erfolgt,-z.B. Talfahrt bei luftgekühlten Zylindern so daß der Kolben nicht rasch genug abkühlt und von dem sich zusammenziehenden Zylinder eingeklemmt wird, ist bei der vorbeschriebenen Ausführung mit eingesetzten» Ring mit achsparallelen Filichen nicht auszuschließen.

Dor Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den oberen Teil des Zylinders thermisch zu entlasten und die Ablagerung von Ölkohle und Verbrennungsrückständen im Bereich des Feuersteges in der oberen Totpunktlage des Kolbens möglichst unschädlich zu machen, so daß Kolbenklemmer oder die Ablösung von Ablagerungen verhindert werden.

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Klöcknor Humtoldi-Dfiitt ΛΟ /ώ, ..,;.·' ~ Υ~ I·⁸· Nov. 1977

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Dieses wird bei einem Zylinder der eingangs genannten Art da~ durch gelöst, daß die Verkleinerung durch eine stetige Verjüngung des Zylindordurchmessers zum Zylinderkopf hin erreicht wird. Durch die stetige Verjüngung, die nach einem weiteren Gedanken auch kegelstumpfförmig sein kann, bewegt sich der Kolben in einigem Abstand von der Zylinderwand und erreicht erst in der obersten Totlage den kleinsten Abstand von der Zylinderwand. Damit wird im Gegensatz zu achsparallelen Flächen, selbst bei wachsender Verkokung des Feuersteges niemals eine Kruste oder Schicht abgeschert oder abgerieben, sondern deren weitere Zunahme dadurch verhindert, daß die senkrecht auf die Flächen gerichtete Bewegungskomponente der sich nähernden Flächen von Kolben und Ring eine DruckKerührung ergibt.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die stetige Verjüngung von einem Durchmesser ausgeht, der gegenüber dem Zylinderdurchmesser abgestuft ist. Dadurch wird der Zylinder im oberen Bereich nicht nennenswert geschwächt, so daß nachträgliche Umkonstruktionen bei entsprechender Ände rung des. Kolbens möglich sind ohne, daß die Zy lind er wand verstärkt werden muß.

Damit der Ring bei unterschiedlicher Wärmedehnung gegenüber dem Zylinder gehalten wird, wird vorgeschlagen, daß der eingesetzte Ring in axialer Richtung durch die Dichtfläche des Zylinderkopfes und eine Ausnehmung im Zylinder axial eingespannt ist. Die Art der Einspannung kann auch dazu benutzt werden, zwischen Ring und Zylinder einen wärmeisolierenden Luftspalt vorzusehen, der den oberen Bereich des Zylinders vor Überhitzung schützt. In diesem Falle sollten die brennraumseitigen Flächen des Ringes mit einem hochhitzebeständigen und/oder wärmeisolierenden Werkstoff beschichtet sein.

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Klöckner-Hü'ttbolfVJ-ut?AG Ai,-,.tVui/.J - /ö - 18. Nov. 1977

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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.

Abb. 1 hin 3 zeigen das Zylinderkopfseitige Ende eines Zylinders mit Kolben im Längsschnitt.

In Abb. 1 ist ein Zylinder 1 einer luftgekühlten Brennkraftmaschine mit Kolben 2 dargestellt, der sich in der oberen Totpunktlage befindet. Im Bereich des Feuersteges 3 des Kolbens 2 ist in die Zylinderwand ein Ring 4 eingesetzt, der mit der Dichtfläche 5 des Zylinders 1 für einen nicht näher dargestellten Zylinderkopf abschließt. Der Ring 4 aus Kugelgraphitguß oder einem hochhitzebeständigen Stahl kann in den Zylinder 1 eingepreßt oder eingeschrumpft sein. Der Innendurchmesser des Ringes 4 verjüngt sich vom Zylinderdurchmesser ausgehend zur Dichtfläche 5 für den Zylinderkopf hin stetig; das entspricht der Mantellinie eines Kegels. In gleicher Weise ist der Kolben 2 geformt. Wie die Abb. la zeigt, ergibt sich damit zwischen dem Feuersteg 3 des Kolbens 2 und der Innenfläche des Ringes 4, solange der Kolben 2 nicht in der oberen Totpunktlage ist, ein genügend großer Abstand, der durch die besonderen Strömungsverhaltnxsse in diesem Spalt Ablagerungen auf dem Feuersteg verhindert.

In Abb. 2 und 2a ist abweichend von Abb. 1 der Ring 4 an seinem größten Innendurchmesser kleiner als der Durchmesser des Zylinders 1. Die so gebildete Stufe 6 im Zylinder 1 bedingt zugleich eine Stufe 7 im Kolben 2 im Bereich des Feuersteges 3. Diese Ausführung beansprucht bei genügender Wandstärke des Ringes 4 weniger Platz im Zylinder 1, so daß dieser an der Außenseite keiner Wandverstärkung bedarf.

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Klöc.knorf!um!»!o1-Dou!zAG Δλ\ ι. .„■ j ......·'' - ^- 18. Nov. 1977

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Die Abb. 3 und 3a zeigen eine Ausführung ähnlich der in Abb. und la dargestellten Ausführung; der Ring 4 ist jedoch an der dem Brennraum zugewandten kegeligen Innenfläche mit einer keramischen wärrneisoli^renden Schicht überzogen. Damit wird von dem thermisch hochbelasteten oberen Zylinderteil die VJärme abgeschirmt. Bei weniger hoch belasteten Brennräumen kann diese Schicht auch aus Chrom sein. Zur \7ärmeisolierung kann jedoch auch zwischen dem Rincj 4 und dem Zylinder 1 ein kleiner Luftspalt vorgesehen werden.

Sofern das Haftvermögen zv/isehen dem Ring 4 und dem Zylinder .durch unterschiedliche Wärmedehnung oder durch einen beabsichtigten Luftspalt nicht ausreichend ist, kann der Ring 4 zwischen der Stufe 6 im Zylinder 1 und der Dichtfläche 5 für den Zylinderkopf durch die Anpreßkraft des nicht näher dargestellten Zylinderkopfes axial verspannt sein.

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Claims

Patentansprüche

Zylinder für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine der am zyJ ind'-rkopf seitigen Ende im Bereich des Feuersteges des KoI-benn in der oberen Totpunktlage, durch einen eingesetzten Ring im Durchmesser verkleinert ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleinerung durch eine stetige Verjüngung des Zylinderdurchinessers zum Zylinderkopf hin erreicht wird.
2. Zylinder nach Anspruch 1,

dsdurch gekennzeichnet, daß die Verjüngung kegelstumpfförmig
3. Zylinder nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stetige Verjüngung von einem Durchmesser ausgeht, der gegenüber dem Zylinderdurchmesser abgestuft ist.
4. Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eingesetzte Ring (4) in axialer Richtung durch die Dichtfläche (5) des Zylinderkopfes und eine Ausnehmung im Zylinder (1) eingespannt ist.
5. Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eingesetzte Ring (4) an den brennraumseitigen Flächen mit einem hochhitzebeständigen und/ oder wllrtneisoliercnden Werkstoff beschichtet ist.

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