DE3445227A1

DE3445227A1 - Internal combustion engine with cooled pistons, especially for motor vehicles

Info

Publication number: DE3445227A1
Application number: DE19843445227
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr.-Ing. 3302 Cremlingen Klaue
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-12-12
Filing date: 1984-12-12
Publication date: 1986-06-19

Abstract

Published without abstract.

Description

Brennkraftmaschine mit gekühlten Kolben, insbesondere fürInternal combustion engine with cooled pistons, especially for

Kraftfahrzeuge Bei Motoren hoher spezifischer Leistuiig, besonders bei wirkungsgradverbesserten Lösungen mit isoliertem Brennraum, stellt die inzone des Kolbens ein Wärmeproblem dar. Diesem wird bisher dadurch begegnet, dass mit gerichteten Oelströmen, welche zum Teil in einen Ringhohlraum im Kolben geführt werden, eine Wärmeentlastung vorgenornien wird. Oel zum Schmieren der Zylinderlaufflächen wird noch lange Zeit erforderlich sein, bis Gasschmierungen oder keramische Antifriktions-Reibpaarungen zur Verfügung stehen werden, so dass Oclkühlung zur thermischen Entlastung der Kolben naheliegt. lZei dei eingangs genannten Motoren rcicjjt diese Kiilllullg jedoch nicht aus, um in der Ringzone der Kolben die für einen beschlossenen Schmierfilm auf der Kolbenlauffläche erforderlichen Temperaturverhältnisse zu gewährlcisten.Motor vehicles For engines with high specific power, especially In the case of efficiency-improved solutions with an insulated combustion chamber, the inzone of the piston poses a heat problem. This has hitherto been countered by using directed streams of oil, some of which are led into an annular cavity in the piston heat relief is provided. Oil for lubricating the cylinder sliding surfaces will be necessary for a long time before gas lubrication or ceramic anti-friction friction pairings will be available, so that Oclkühlung for thermal relief of the piston obvious. However, this killing does not apply to the engines mentioned at the beginning in order to create a film of lubricant on the piston in the ring zone of the piston Piston running surface to ensure the required temperature conditions.

Oel ist für eine Wärmeabfuhr schlecht geeignet. Gegenüber Oel weist Wasser eine erheblich höhere Wärmeleitfähigkeit und Temperaturleitzahl sowie gerillgere dynamische Zähigkeit auf, so dass Wasser, von dein ein Liter so viel Wärme wie 14 Liter Oel abführt, für die Wärmeabfuhr hervorragend geeignet ist.Oil is poorly suited for heat dissipation. Opposite oil points Water has a significantly higher thermal conductivity and thermal diffusivity as well as grooved dynamic toughness on, so that water, of your a liter as much heat as 14 Liters of oil dissipates, for which heat dissipation is excellently suited.

Wasser als Kühlmittel der Ringzone von Brennkraftmaschinen zu verwenden, hat sich die Brfindung zur Aufgabe gesetzt.To use water as a coolant in the ring zone of internal combustion engines, has set itself the task of finding.

Bei der Brennkraftmaschine der Erfindung ist der Kolben in für sich bekannter Weise in Kolbenringhöhe mit einem Ringhohlraum ausgeJiistet, welcher derart über gekrümmte Schlauchleitungen mit dem Kühlwasserkreislauf verbunden ist, dass ein Kühlwasserdurchfluss durch den Ringhohlraum erfolgt.In the internal combustion engine of the invention, the piston is in itself in a known manner, at piston ring height, with an annular cavity which is shaped in this way is connected to the cooling water circuit via curved hose lines that cooling water flows through the annular cavity.

Es gibt Kunstgumm@werkstoffe mit Faserarmierungen, welche auch bei holsun Biegewechselbeanspruchungen dauerfest sind.There are synthetic rubber materials with fiber reinforcements, which are also used in holsun are fatigue-resistant.

Beispielsweise halten Gummizahnriemen aus einem glasfaserverstärkten Kunstgummi die Lebensdauer von Personenkraftwagenmotoren aus. Deshalb ist eine Anwendung entsprechend armierter Schlauchleitungen> welche sich mit der Frequenz der Kolben bewegung elastisch verformen, unbedenklich, zumal die mechanische Beanspruchung durch Uebertragung der Zugkräfte wie bei Zahnriemen entfällt. Der Innendruck durch da; Kühlwasser stellt keine namhafte Belastung für den Schlauch dar.For example, hold rubber timing belts made from a glass fiber reinforced one Synthetic rubber extends the life of passenger car engines. Therefore is an application appropriately armored hose lines> which move with the frequency of the pistons Deform movement elastically, harmless, especially since the mechanical stress by transferring the tensile forces as with toothed belts. The internal pressure through there; Cooling water does not pose a significant burden on the hose.

In weiterer Ausbildullg der Erfindung ist der Kolben mit einem Vierkantschlauch> der auf seiner Ober- oder Unterseite oder auf beiden Seiten mit einer Faserbahn verstärkt ist, ausgerüstet.In a further Ausbildullg the invention is the piston with a square tube> the one on its top or bottom or on both sides with a fibrous web is reinforced, equipped.

In noch weiterer Ausbildung der Erfindung wird der rechteckig ausgebildete Wasserschlauch mit zwei zur Zu- und Ableitung des Kühlwassers dienenden Bohrungen ausgerüstet.In yet another embodiment of the invention, the rectangular one is formed Water hose with two holes for supplying and draining the cooling water equipped.

In den Abbildungen sind Ausfüllrungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In Fig. 1 ist der Längsschnitt durch den Zylinder eines Zweitakt-Nutzfahrzeugmotors, in Fig. 2 ein in Fig. 1 mit A-B gekennzeichneter Schnitt durch die Befestigung des Doppelschlauches, welcher in Fig. 3 in vergrössertem Querschnitt veranschaulicht ist, wiedergegeben. In Fig. 4 bis 6 sind Ausführungsbeispiele von Kolben-Ringhohlräumen verschiedener Wasserführungen vereinfacht dargestellt.The figures show exemplary embodiments of the invention. In Fig. 1 is the longitudinal section through the cylinder of a two-stroke commercial vehicle engine, In Fig. 2, a section marked A-B in Fig. 1 through the attachment of the Double hose, which is illustrated in Fig. 3 in an enlarged cross-section is reproduced. 4 through 6 are exemplary embodiments of piston ring cavities different water channels shown in simplified form.

In Fig. 1 ist mit 1 der sich im Zylinder 2 bewegende Kolben, welcher über Kolbenbolzen 11 und Pleuelstange 3 mit der nicht mit dargestellten Kurbelwelle verbunden ist, gekennzeichnet.In Fig. 1, 1 is the piston moving in the cylinder 2, which Via piston pin 11 and connecting rod 3 to the crankshaft, not shown connected is marked.

Den Zylinderkopf bildet eine ebene Keramikplatte 4, in welche zusammen mit einem Kühltrichter 5 die Einspritzdüse 6 gesetzt ist. Letztere sitzt der Bremsraummulde 13 des Kolbens gegenüber. Konzentrisch zur Bremsraummulde ist der Ringliohiraum 14 eingegossen, welcher eine Trennwand 15 aufweist. An dieser in Fig. 2 im Schnitt veranschaulichten Stelle ist der Doppelschlauch 7 am Kolben 1 befestigt, durch den das Kühlwasser durch die Bohrung 71 zu- und die Bohrung 72 abgeführt wird.The cylinder head is formed by a flat ceramic plate 4 in which together the injection nozzle 6 is set with a cooling funnel 5. The latter sits on the brake chamber recess 13 of the piston opposite. The Ringliohi space is concentric to the brake chamber recess 14 poured in, which has a partition 15. At this in Fig. 2 in section illustrated point, the double hose 7 is attached to the piston 1, through the the cooling water is supplied through the bore 71 and the bore 72 is discharged.

Der in Fig. 3 vergrössert im Querschnitt wiedergegebene Schlauch ist als Formteil aus einem Elastomer mit einem eingelegte Glasfaserstrang 73 gepresst, wobei zwei Dorne zum Erzeugen der Bohrungen 71 und 72 in die Form eingelegt werden.The tube shown enlarged in cross section in FIG. 3 is pressed as a molded part from an elastomer with an inserted glass fiber strand 73, two mandrels for producing the bores 71 and 72 are inserted into the mold.

Zuin Befestigen weist der Schlauch an jedem Ende einen Vierkantwulst 74 auf, der von einer zweiteiligen Blechfassung 75 gehalten wird. Letztere wird vom Bügel 76 umfasst, der mittels Schrauben 79 am Kolben 1 bzw. Schrauben 710 am mit den Zylindern 2 zusammengegossenen Kurbelgehäuse 21 befestigt ist. Zum Abdichten sind in Absatzbohrungen der in den Ringhohlraum 14 führenden Bohrungen 16 und 17 Nippel 77 und 78 mit konischen Enden gesetzt, welche beim Ansetzen des Schlauches an der Anschlussstelle die Sohlaucllbohrungen aufweiten, wobei sich die Vierkantwülste im Bügel 76 abstützen. Dadurch erfolgt sowohl die Abdichtung der beiden Wasserleitungen gegeneinander wie nach aussen. Die Befestigungen am Kolben und am Kurbelgehäuse sind gleich ausgebildet. Die Verformung des Schlauches, welcher beim Abwärtsgang des Kolbens im Zylinder durch Wände 22 im Kurbelgehäuse seitwärts geführt wird, ist in seiner Endstellung punktiert wiedergegeben.The hose has a square bead at each end for fastening 74, which is held by a two-part sheet metal frame 75. The latter will includes the bracket 76, which by means of screws 79 on the piston 1 and screws 710 on the with the cylinders 2 cast together crankcase 21 is attached. For sealing are in shoulder bores of the bores 16 and 17 leading into the annular cavity 14 Nipples 77 and 78 set with conical ends, which when attaching the hose At the connection point, widen the base bores, whereby the square beads expand Support in bracket 76. This results in the sealing of the two water pipes against each other as well as externally. The fastenings on the piston and on the crankcase are designed in the same way. The deformation of the hose that occurs when going downhill of the piston in the cylinder is guided sideways through walls 22 in the crankcase, is shown dotted in its end position.

I.n den vereinfachten Darstellungen Fig. 4 bis 6 sind mögliche Wasserführungen im Kolben veranschaulicht. In Fig. 4 ist die beim Ausführungsbeispiel Fig. 1 und 2 angewendete Wasserführung wiedergegeben, wobei die in diesen Abbildungen benutzten Bezugszeichen übernommen sind. Die Wasserzuführung erfolgt in Richtung des Pfeiles 8, die Ableitung in Richtung des Pfeiles 9. Bei der Wasserführung nach Fig. 5 entfällt die Trennwand 15 im Ringhohlraum, dafür sind beidseits des Pleuels getrennte Schläuche 10 und 11 zum Zuführen des Wassers in Richtung des Doppelpfeiles 12 und Ab führen in Richtung des Doppelpfeiles 13 erforderlich. Schliesslich ist in Fig. 6 eine Wasserführung skizziert, bei der das Kühlwasser vermittels der konzentrischen Wand 14 den Kolben-Ringhohlraum um 2 x 3600 durchströmt. Das Wasser wird i Pfeilrichtung 15 zu- und in Pfeilrichtung 16 abgeführt.I. In the simplified representations Fig. 4 to 6 are possible water channels illustrated in the flask. In Fig. 4 is the embodiment of Fig. 1 and 2 applied water flow reproduced, the in these Figures used reference numerals have been adopted. The water supply takes place in the direction of arrow 8, the discharge in the direction of arrow 9. When the water flow According to Fig. 5, the partition 15 is omitted in the annular cavity, but are on both sides of the Connecting rods separate hoses 10 and 11 for supplying the water in the direction of the double arrow 12 and Ab lead in the direction of the double arrow 13 required. Finally is 6 outlines a water flow in which the cooling water by means of the concentric Wall 14 flows through the piston ring cavity by 2 x 3600. The water is in the direction of the arrow 15 supplied and discharged in the direction of arrow 16.

- L e e r s e i t e -- L e r s e i t e -

Claims

Internal combustion engine with cooled pistons, in particular for motor vehicles Internal combustion engine with cooled pistons, in particular for motor vehicles, characterized in that the piston (1) in a manner known per se at piston ring height has an annular cavity (14), which in such a way via curved hose lines (7) is connected to the cooling water circuit that a cooling water flow through the annular cavity (14) takes place.

2) internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the piston (1) with a square tube (7), which is on its top or bottom or equipped with a fiber web (73) on both sides, with the crankcase (21) is connected.

3) internal combustion engine according to claim 1 and 2, characterized in that that the hose (7), which has a rectangular cross-section, is used for supply and discharge of the water serving bores (71 '72) is equipped.