DE3116475A1 - "kolben fuer eine innenverbrennungs-kraftmaschine" - Google Patents

Description

Kolben für eine Innenverbrennungs-Kraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolben für eine Innen-/verbrennungs-Kraftmaschine, mit einer Krone und einem offenen Kolbenende,.die fest verbunden sind, wobei, die Krone einen

' oberen Teil aus wärmeleitendem Metall und einen Ringträger aus einem Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit aufweist, und mit einer Kühlkammer in dem Kolben, durch die ein Kühlmittel hin-.durchführbar ist, insbesondere einen Dieselmotor.

Im allgemeinen werden die Kolben einer Innenverbrennungs-Kraftmaschine aus festem Aluminium oder festem Gußeisen und neuerdings zunehmend als sogenannte zusammengesetzte Kolben mit einer "Stahl-Krone", die der Verbrennungswärme im Verbrennungsraum ausgesetzt ist, hergestellt. Die Krone ist einteilig mit einem Ringträger ausgebildet, der Kolbenringe aufnimmt, die ein gasdichtes Gleiten im Zylindermantel unter Ölschmierung gestatten. Die zusammengesetzten Kolben enthalten eine Kühlkammer zum Kühlen des Ringträgers der Krone und des dem Verbrennungsraum benachbarten oberen Teils.

Der Ringträger sollte eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, um hinreichend abgekühlt werden zu können, so daß die Ölschmierung wirksam ist, während der obere Teil der Krone weniger, wärme-

leitfähig sein sollte, um die Wärmeübertragung aus dem Brennraum zu den Kolbenringen zu verhindern. Die geringere 'Wärmeleitfähigkeit des oberen Kronenteils würde ferner eine Wärmeisolation ergeben, so daß die Wärmeenergie zur Erhöhung des Wärmewirkungsgrades besser ausgenutzt wird. Ein einteiliger Kolben benötigt daher entgegengesetzte thermische Eigenschaften.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolben der gattungsgemäßen Art anzugeben, dessen Kolbenringe besser gekühlt werden können, um ein Reißen, eine übermäßige Abnutzung, ein Fressen und dergleichen zwischen den Ringen und dem Zylinder-. mantel zu vermeiden, was bei hohen Temperaturen der Fall sein kann..

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der obere Teil der Krone eine geringere Wärmeleitfähigkeit als der Ringträger aufweist und mit dem Ringträger verschweißt ist.·

Nachstehend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel.anhand der. Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teil eines Axialschnitts eines herkömmlichen Kolbens,

Fig. 2 einen Teil eines Axialschnitts eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kolbens und

Fig. 3 einen Querschnitt der Krone des Kolbens nach Fig. 2.■

Der herkömmliche Kolben nach Fig. 1 hat eine Krone 1, die mittels Schrauben 3 an einem offenen Kolbenende 2 befestigt ist. Die Krone 1 ist einteilig mit einem Ringträger 13 ausgebildet, der Kolbenringe 4 aufnimmt. Im Kolben ist eine Kühlkammer 6 ausgebildet, die mit einem Ölkanal im Kolbenbolzen 8 in Verbindung steht. Durch einen ölförderer wird über den Ölkanal Kühlöl in die Kühlkammer 6 geleitet, um den Ringträger 13 usw. abzukühlen. Das Öl strömt dann durch einen Kanal 10, eine mittlere Kammer

12 und eine Öffnung 9, um schließlich in das Kurbelgehäuse/zu fallen.

Die Krone 1 ist im allgemeinen aus Guß- oder Schmiedestahl hergestellt, der gut wärmeleitend ist, so daß die Kolbenringe 4 hinreichend gekühlt werden, und das Kolbenende 2 ist im allgemeinen aus einer Aluminiumlegierung oder Gußeisen hergestellt. Die gut wärmeleitende Krone 1 überträgt jedoch einen großen Teil- der Verbrennungswärme aus dem Brennraum 7 auf die Kolbenring 4, so daß ihre Kühlung verhindert wird.

Der in- den Fig. 2 und 3 dargestellte erfindungsgemäße Kolben { hat eine dem Verbrennungsraum zugekehrte Krone 1 und ein offenes■ Kolbenende 2, an dem die Krone 1 mittels Schrauben 3 befestigt j ist. ' ,

Die Krone 1 hat einen oberen Teil 1a und' einen unteren Teil oder Ringträger .1b,· der Kolbenringe 4 für Schmierung und Gasdichtung zwischen Kolben und Zylinderwand 5 aufnimmt. Die beiden Teile 1a und 1b sind zwar aus verschiedenem Material, jedoch mit gleichem Temperaturausdehnungskoeffizienten hergestellt. Die Teile 1a und 1b sind miteinander verschweißt,vorzugsweise durch Elektronenstrahl- oder lichtbogenschweißung. Der. obere Teil 1a der Krone besteht aus weniger gut Mrärmeleitendem Material mit hoher Hitzebeständigkeit. Der Ringträger 1b ist aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt. Die Teile 1a und 1b können aus Legierungsstahl bestehen.

Im Kolben ist eine ringförmige Kühlkammer 6 ausgebildet, die in die Krone 1 und das offene Kolbenende 2 ragt und durch eine Umfangswand de.s oberen Teils 1a und einen oberen Teil des Ringträgers 1b umgeben ist, um die Teile 1a und 1b zu kühlen.

Wie Fig. 3 am deutlichsten zeigt, besitzt der Ringträger 1b an j seiner Innenseite Rippen 10, die in die Kühlkammer 6 ragen, um das Kühlen des Ringträgers 1b zu erleichtern, insbesondere bei Verbrennungskraftmaschinen mit hoher Leistung. Diese Kühlrippen lassen sich leicht durch Trennung der Teile 1a und' 1b ausbilden. Die anderen Teile des Kolbens können im wesentlichen ebenso wie die des herkömmlichen Kolbens nach Fig. 1 ausgebildet sein.

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Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung des Kolbens wird nur ein geringer Teil der Verbrennungswärme durch den oberen Teil der Krone, der eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweist, so daß er als Wärmeisolator wirkt, in den Ringträger übertragen. Ferner hat der Ringträger eine so hohe Wärmeleitfähigkeit, daß die Kolbenringe hinreichend gekühlt werden und eine gute Ölschmierung der Ringe sichergestellt ist, um den Verschleiß zu verringern.

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Claims (3)

Patentansprüche

1./Kolben für eine Innenverbrennungs-Kraftmaschine, mit einer "~ Krone und einem offenen Kolbenende, die fest verbunden sind, wobei die Krone einen oberen Teil aus wärmeleitendem Metall und einen .Ringträger aus einem Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit aufweist, und mit einer Kühlkammer in dem Kolben, durch die ein Kühlmittel hindurchführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil (1a) der Krone (1) eine geringere Wärmeleitfähigkeit als der Ringträger (1b) aufweist und mit dem Ringträger (1b) verschweißt ist. . ■

2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringträger (1b) in die Kühlkammer ragende Rippen (10) aufweist.

3. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl-kammer (6) teilweise durch den oberen Teil (1a) und teilweise durch den Ringträger (1b) begrenzt ist.