DE2801362A1

DE2801362A1 - Kolben fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2801362A1
Application number: DE19782801362
Authority: DE
Inventors: Werner Ing Grad Leicht
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH; MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines GmbH; Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1978-01-13
Filing date: 1978-01-13
Publication date: 1979-07-19

Description

Kolben für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolben mit FlUssigkeitskühlung für eine Brennkraftmaschine entsprechend den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches. Mit einem derart ausgebildeten Kolben wird der Wärmestrom über den Kolbenkörper zum Kühlmittel gedrosselt, so daß sich die im Kühlmittel abzuführende Wärmemenge vermindert. Der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine verbessert sich dadurch, weil die verminderte Wärmeabgabe an das Kühlmittel zu einer hohen mittleren Verbrennungsraumtemperatur führt.
Als Folge davon nimmt auch die Temperatur der Kolbenbodenplatte hohe Werte an, der die bekannten Kolben-Ausführungen nicht gewachsen sind. Insbesondere ergeben sich Schwierigkeiten bei der Standfestigkeit der Befestigungselemente für die Kolbenbodenplatte.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Kolben zu schaffen, bei dem trotz hoher Temperatur der Kolbenbodenplatte und geringer Wärmeabgabe an das Kolbenkühlmittel die Standfestigkeit der Befestigungsmittel der Kolbenbodenplatte nicht beeinträchtigt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches gelöst.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Wärmestrom aus dem sich im Betrieb stark erwärmenden Randbereich der Kolbenbodenplatte in den Kolbenkörper durch die wärmedämmende Beschichtung erheblich vermindert ist, daß die thermische Belastung der im Kolbenkörper angeordneten Kolbenringnuten gering ist, daß durch die Kühlung der Schraubenschäfte ihre Funktion als Schraubensicherung im Betrieb gewährleistet ist und daß durch die Kühlung des Zentrums der Kolbenbodenplatte das Setzen der Schraubenauflagen unter Betriebsbedingungen verhindert wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Ein Kolben mit Flüssigkeitskühlung für eine Brennkraftmaschine ist aus einem Kolbenkörper 11 aus Leichtmetall und einer Kolbenbodenplatte 12 aus hochtemperaturbeständigem Material zusammengebaut. Kolbenkörper 11 und Kolbenbodenplatte 12 sind durch mehrere gleiche, auf einem gemeinsamen, der Kolbenachse nahen Teilkreis angeordnete Schrauben 13 miteinander verbunden, wobei die Schrauben 13 als Sicherung gegen Lösen mit einem Dehnschaft ausgebildet sind. Die Auflageflächen 19 der Kolbenbodenplatte 12 am Kolbenkörper 11 bestehen aus schmalen Ringzonen, die zwischen sich konzentrische, isolierende Hohlräume 25, 26 einschließen. Auf den die Auflageflächen 19 bildenden Stirnflächen des Kolbenkörpers 11 ist eine wärmedämmende Keramikbeschichtung 25 angeordnet, durch die der Wärmestrom in den Kolbenkörper 11 stark vermindert ist.
Die miteinander korrespondierenden Stirnflächen von Kolbenkörper 11 und Kolbenbodenplatte 12 sind mit einer Formdifferenz ausgebildet, die beim Ausführungsbeispiel in einem an Kolbenkörper 11 und Kolbenbodenplatte 12 unterschiedlich großen Höhenversatz 14 der korrespondierenden Stirnflächen besteht. Der Höhenversatz 14 ist am Kolbenkörper 11 um einen geringen Betrag größer als der an der Kolbenbodenplatte 12, so daß zunächst nur der äußere Rand der Kolbenbodenplatte 12 den Kolbenkörper 11 berührt. Erst nach dem Anziehen der Schrauben 13 liegen die korrespondierenden Stirnflächen aneinander an, wobei dann die Kolbenbodenplatte 12 tellerfederartig verspannt ist.
Zur Aufnahme der Schraubenkräfte ist eine Platte 15 konzentrisch zur Kolbenachse an der Unterseite des Kolbenkörpers 11 zentriert angeordnet. Auf diese Weise wird die aus den Schraubenkräften resultierende hohe Flächenbelastung an Gewinde bzw.
Kopfauflage der Schrauben 15 von dem zwischen Kolbenbodenplatte 12 und Platte 15 eingespannten Kolbenkörper 11 ferngehalten.
Im Kolbenkörper 11 ist in der Nähe der Kolbenringnuten 24 ein ringförmiger Kühlkanal 18 angeordnet, dem durch eine nicht dargestellte, im Kurbelgehäuse angeordnete Düse ein flüssiges Kühlmittel über eine Fangöffnung 22 zugeführt wird. Durch eine vom Kühlkanal 18 abzweigende Bohrung 17 wird ein Teilstrom des Kühlmittels zu einer zentralen Kammer 16 geleitet, der den Kolben über Bohrung 27 wieder verläßt. Die Kühlmittelmengen der beiden Teilströme werden durch eine in der Ablauföffnung 20 des ringförmigen Kühlkanals 18 angeordnete Drossel 21 bestimmt. Die im Kolbenkörper 11 angeordneten Durchgangslöcher für die Schrauben 13 stehen mit der zentralen Kammer 16 in Verbindung, so daß die Dehnschäfte der Schrauben 13 mit in den Kühlmitteldurchfluß der Kolbenkühlung einbezogen sind.
Die zentrale Kammer 16 ist zum Zentrum der Kolbenbodenplatte 12 hin nicht wärmeisoliert,-so daß die benachbarten Auflageflächen für die Köpfe der Schrauben 13 gekühlt werden und ein Setzen der Schraubenauflagen unter Betriebsbedingungen verhindert wird.
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Claims

Patentanspruch Kolben mit Flüssigkeitskühlung für eine Brennkraftmaschine, bei dem ein Kühlkanal für die Kolbenkühlung in der Nähe der Kolbenringnuten im Kolbenkörper angeordnet und eine wärmebeständige Kolbenbodenplatte am Kolbenkörper durch Schrauben befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageflächen der Kolbenbodenplatte (12) am Kolbenkörper (11), wie an sich bekannt, aus schmalen konzentrischen Ringzonen bestehen, die zwischen sich konzentrische, isolierende Hohlräume (25, 26) einschließen, daß auf mindestens einer der die Auflageflächen bildenden Stirnflächen (19) von Kolbenbodenplatte (12) und Kolbenkörper (11) eine wärmedämmende Keramikbeschichtung (23) angeordnet ist, und daß das Zentrum der Kolbenbodenplatte im Bereich innerhalb der Schrauben(13) und die Schäfte der Schrauben (13) von einem Teilstrom der Kühlflüsikeit für die Kolbenkühlung direkt gekühlt werden.