DE597221C

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Publication number: DE597221C
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Leichtmetallkolben kommen für Dieselmotoren erst zur Verwendung, seitdem die Drehzahlen dieser Motoren derart gesteigert sind, daß die bei Verwendung von schweren Graugußkolben auftretenden Massenkräfte nicht mehr beherrscht werden ,können. Im Gegensatz zu Vergasermaschinen ist die bessere Wärmeleitfähigkeit der Leichtmetalle dabei störend, weil ja zur Selbstzündung des Brennstoff-Luft (iemisches eine Temperatur von gewisser beträchtlicher Höhe erforderlich ist.Light alloy pistons have only been used for diesel engines since the speeds These engines are so increased that the use of heavy cast iron pistons occurring inertia forces can no longer be controlled. In contrast to The better thermal conductivity of the light metals is annoying because of the carburettor machines yes, for the self-ignition of the fuel-air (iemix a temperature of a certain considerable Height is required.

Dabei wird jedoch die in der Nähe der Einspritzstelle erforderliche sehr hohe Temperatur dem Kolbenboden bereits gefährlich, weil die heute zur Verfügung stehenden Leichtmetalle bei solch hohen Temperaturen durchweg bereits in ihren Festigkeitseigenschaften derart nachlassen, daß Durchbrennen befürchtet werden muß.In doing so, however, the very high temperature required in the vicinity of the injection point becomes the piston crown already dangerous because of the light metals available today at such high temperatures, their strength properties decrease to such an extent that that burnout must be feared.

Gemäß der Erfindung ist es jedoch gelungen, die für die Selbstzündung des Gemisches erforderliche hohe Temperatur aufrechtzuerhalten, ohne daß sie dem Leichtmetallkolben gefährlich wird. Zu diesem Zweck wird in der mittleren Zone des Kolbenbodens eine Platte aus Schwermetall von guten Festigkeitseigenschaften bei hohen Temperaturen und von gleichem oder annähernd gleichem Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das Leichtmetall des Kolbens selbst angeordnet, und zwar fest mit dem Kolbenboden verbunden, zweckmäßig in ihn eingegossen. Diese Platte wird vorteilhaft nach Art einer Krone gestaltet, derart, daß Vorsprünge oder Arme in das Leichtmetall des Kolbenbodens hineingreifen, und sie wird durch in dem Kolbenboden eingebettete Arme mit einem ebenfalls aus Schwermetall bestehenden ringförmigen Kolbenringträger verbunden.According to the invention, however, it has been possible to achieve that which is necessary for the spontaneous ignition of the mixture Maintain high temperature without endangering the light metal piston will. For this purpose, a plate made of heavy metal is placed in the middle zone of the piston crown of good strength properties at high temperatures and of the same or approximately the same coefficient of thermal expansion arranged like the light metal of the piston itself, firmly attached to the piston crown connected, appropriately poured into it. This plate is advantageously designed in the manner of a crown, in such a way that projections or arms reach into the light metal of the piston crown and it will go through Arms embedded in the piston crown with an annular one also made of heavy metal Piston ring carrier connected.

In dieser Anordnung schützt die Platte das Leichtmetall des Kolbenbodens an der am meisten gefährdeten Stelle vor Überhitzung. Obwohl die Schwermetallplatte geringere Wärmeleitfähigkeit besitzt als das Leichtmetall des Kolbenkörpers, tritt keine Wärmestauung zwischen Platte und Kolbenboden auf, da die innige Berührung zwischen Platte und Kolben eine gute Wärmeabführung bewirkt, und zwar bei allen Betriebstemperaturen, weil dem Werkstoff der Platte annähernd der gleiche Wärmeausdehnungskoeffizient gegeben worden ist, den auch das Leichtmetall des Kolbens besitzt.In this arrangement, the plate protects the light metal of the piston crown on the am most vulnerable area from overheating. Although the heavy metal plate is lower Has thermal conductivity than the light metal of the piston body, no heat build-up occurs between the plate and the piston crown, as the intimate contact between the plate and the piston causes good heat dissipation, at all operating temperatures, because of the material the plate has been given approximately the same coefficient of thermal expansion as also has the light metal of the piston.

Ferner macht die Anwendung dieser Platte es möglich, am Kolbenboden eine beliebige Betriebstemperatur zu schaffen, die zwischen derjenigen liegt, die bei einem Graugußkolben, und derjenigen, die bei einem einfachen Leichtmetallkolben auftreten würde, je nachdem man die Dicke der Platte wählt. Dies ist von außerordentlicher Bedeutung, da je nach Kolbendurchmesser, Höchstdrehzahl und verwendetem Brennstoff (Gasöl, Teeröl u. dgl.) die Kolbenbodentemperatur verschieden sein muß. Ist dieFurthermore, the use of this plate makes it possible to use any one on the piston crown To create an operating temperature that lies between that of a gray cast iron piston, and those that would occur with a simple light alloy piston, depending on one chooses the thickness of the plate. This is extremely important because, depending on the piston diameter, Maximum speed and fuel used (gas oil, tar oil, etc.) the piston crown temperature must be different. Is the

*) Von dein Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) Your patent seeker stated as the inventor:

Dr.-Ing. Erich Koch in Stuttgart.Dr.-Ing. Erich Koch in Stuttgart.

Temperatur zu niedrig, so daß Selbstzündung nicht oder nur schwer auftritt, so kann man die Bodenplatte verhältnismäßig dick halten. Ist die Temperatur zu hoch, so daß bei reinem Leichtmetallboden schon die Gefahr des Durchbrennens erreicht wird, so kann man die Bodenplatte verhältnismäßig dünn machen, so daß eine rasche Abgabe an den dicken Leichtmetallboden stattfindet.Temperature too low so that self-ignition does not occur or occurs only with difficulty, so you can keep the base plate relatively thick. If the temperature is too high, so that with pure Light metal floor already the risk of burning through is reached, so you can remove the base plate make it relatively thin, so that a quick release to the thick light metal base takes place.

Man hat schon vorgeschlagen, in den Boden eines Graugußkolbens eine Schutzplatte aus einem gegen hohe Temperaturen unempfindlichen, schwer oxydierbaren Metall von gleicher Wärmeausdehnung wie der Kolbenkörper. einzufügen. Sofern man für Leichtmetallkolben solche Schutzplatten vorgesehen hat, bemüht man sich, die ungleiche Wärmeausdehnung zuzulassen, ihre nachteilige Wirkung jedoch dadurch unschädlich zu machen, daß man in einen Zwischenraum zwischen Kolbenkörper und Schutzplatte ein leicht schmelzbares und beim Betrieb der Maschine flüssig werdendes Metall einfüllt.It has already been proposed to make a protective plate in the bottom of a gray cast iron piston a metal of the same kind that is insensitive to high temperatures and difficult to oxidize Thermal expansion like the piston body. to insert. Unless you go for light alloy pistons has provided such protective plates, efforts are made to allow the uneven thermal expansion, To make their disadvantageous effect harmless, however, that one is in a space between the piston body and protective plate an easily fusible and liquid when the machine is in operation Metal fills.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung dargestellt, die einen aus dem Kolben ausgeschnittenen Sektor in schaubildlicher Darstellung zeigt.An embodiment of the subject invention is shown in the drawing, which shows a sector cut out of the piston in a diagrammatic representation.

Der Kolbenboden α besteht wie der Kolben selbst aus Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung. In der mittleren Zone des Kolbenbodens ist eine Platte b von den obenerwähnten Eigenschaften eingefügt, und zwar vorzugsweise eingegossen.Like the piston itself, the piston crown α consists of light metal or a light metal alloy. In the middle zone of the piston crown, a plate b with the properties mentioned above is inserted, preferably cast.

Als Schwermetall für die Schutzplatte stehen mehrere Grauguß- und Bronzelegierungen zur Verfügung, z. B. Grauguß mit etwa 3°/₀ Gesamtkohlenstoff, Nickel etwa 12%, Kupfer etwa 5%, Mangan etwa i°/₀, Silicium etwa 2%, Chrom etwa 1,5%.Several gray cast iron and bronze alloys are available as heavy metals for the protective plate. B. cast iron with about 3 ° / ₀ Total carbon, nickel, about 12%, about 5% copper, manganese about i ° / _0, silicon about 2% chromium is about 1.5%.

Vorsprünge, Arme oder Zacken c der Platte b greifen in das Metall des Kolbenbodens α hinab. Zwecks besonders guter Wärmeabführung ist die Platte b mittels Arme d mit einem ebenfalls aus Schwermetall bestehenden Kranz e verbunden, der in entsprechender Ausdrehung einen oder mehrere Kolbenringe aufnimmt.Projections, arms or prongs c of the plate b reach down into the metal of the piston head α . For the purpose of particularly good heat dissipation, the plate b is connected by means of arms d to a ring e , which is also made of heavy metal and accommodates one or more piston rings in a corresponding recess.

Claims

Claim:

Light metal piston with a protective plate made of heavy metal in the piston crown, in particular for diesel engines, characterized in that the protective plate (b) consists of a material with the same or approximately the same coefficient of thermal expansion as light metal, firmly connected to the piston crown or cast into it and supported by arms (d) is connected to a ring (s) , also made of heavy metal, which accommodates one or more piston rings.

For this purpose ι sheet of drawings