DE832360C

DE832360C - Internal combustion engine

Info

Publication number: DE832360C
Application number: DEST2023A
Authority: DE
Inventors: Edward George Grinham; Henry George Webster
Original assignee: Standard Motor Co Ltd
Current assignee: Standard Motor Co Ltd
Priority date: 1949-10-21
Filing date: 1950-08-22
Publication date: 1952-02-25

Description

Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf Brennkraftmaschinen. Insbesondere betrifft die Erfindung Brennkraftmaschinen mit Eigenzündung, bei denen das obere Ende der Zylinderbohrung auf der einen Seite mit einer seitlichen Erweiterung verbunden ist, die in der oberen Totpunktstellung des Kolbens einen Teil des Verbrennungsraumes bildet, und bei denen die Kolbenringe in Nuten gelagert sind, die sich sämtlich unterhalb des Teils des Kolbenkopfes befinden, der in der oberen Totpunktstellung im Bereich dieser seitlichen Ausnehmung liegt.Internal combustion engine The invention relates to internal combustion engines. In particular, the invention relates to internal combustion engines with self-ignition, in which the upper end of the cylinder bore on one side with a lateral expansion is connected, which is part of the combustion chamber in the top dead center position of the piston forms, and in which the piston rings are mounted in grooves that are all located below the part of the piston head that is in the top dead center position lies in the area of this lateral recess.

In der vorliegenden Beschreibung ist eine aufrecht stehende Maschine angenommen, deren Verbrennungskammer senkrecht über der Kurbelwelle liegt. Die Ausdrücke oben, unten u. dgl. sind dementsprechend zu verstehen. Wie die Erfinder festgestellt haben, lagert sich an dem Teil der Außenfläche des Kolbenkopfes sehr leicht Kohle ab, der sich über dem obersten Kolbenring befindet, besonders aber an der Stelle, die vor der besagten Ausnehmung einer Brennkraftmaschine mit Eigenzündung liegt; im Laufe der Zeit kommt dieser Teil zum festen Anliegen an die Zylinderwandung und scheuert dadurch an der Arbeitsfläche, auf der die Kolbenringe arbeiten. Bei einigen Brennstoffarten, die einen relativ hohen Prozentsatz an Schwefel haben, kann diese Ablagerung sehr hart sein und zur Beschädigung der Zylinderwand führen; dadurch wiederum werden die Kolbenringe angegriffen und erhalten Schrammen, was einen außergewöhnlich hohen Schmierölverbrauch, Verminderung der Kompression und allgemein eine schlechte Leistung zur Folge hat. Hauptziel der Erfindung ist es, diesen Cbelstand zu beseitigen.In the present specification is an upright machine assumed whose combustion chamber is perpendicular to the crankshaft. The expressions above, below and the like are to be understood accordingly. As the inventors found carbon is very easily deposited on the part of the outer surface of the piston head located above the top piston ring, but especially at the point which is in front of said recess of an internal combustion engine with self-ignition; In the course of time, this part comes to rest firmly against the cylinder wall and This rubs against the work surface on which the piston rings work. With some Types of fuel that have a relatively high percentage of sulfur can do this Deposits can be very hard and damage the cylinder wall; through this in turn, the piston rings are attacked and get scratches, which is extraordinary high oil consumption, reduction in compression and general one results in poor performance. The main aim of the invention is this Cbelstand to eliminate.

Die Erfindung besteht in großen Zügen darin, daß sich der Durchmesser der Zylinderbohrung am oberen Ende (oberhalb des obersten Kolbenringes in der oberen Totpunktstellung des Kolbens) verringert und anschließend wieder erweitert. Der Kolben hat an seinem oberen Ende gleichfalls eine Stufe, die in der oberen Totpunktstellung einen radialgerichteten Spielraum besitzt, der wenigstens so groß wie der normale und vorzugsweise größer ist.The invention consists in broad features that the diameter the cylinder bore at the upper end (above the top piston ring in the upper Dead center position of the piston) and then expanded again. Of the The piston also has a step at its upper end, which is in the top dead center position has a radial clearance that is at least as large as the normal one and is preferably larger.

Die Wendung radialgerichtetes Normalspiel bedeutet, daß das Kolbenspiel von der Größenordnung ist, die gegenwärtig bei Motoren fabrikationsüblich ist. Es hängt von den wahrscheinlich auftretenden Arbeitstemperaturen und von den Werkstoffen ab, die bei der Herstellung von Kolben und Zylinder Verwendung finden.The phrase radial normal play means that the piston play is of the order of magnitude currently customary in engine manufacture. It depends on the likely working temperatures and the materials which are used in the manufacture of pistons and cylinders.

In den schematischen Zeichnungen zeigt Fig. i einen gebrochenen Schnitt durch eine Brennkraftmaschine mit Eigenzündung der beschriebenen Art gemäß der Erfindung. Der Schnitt ist durch die Linie i - t von Fig. 3 gelegt. Das Spiel des Kolbens ist übertrieben dargestellt; Fig. 2 einen gebrochenen Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 3. Der Kolben ist hier weggelassen; Fig. 3 einen Horizontalschnitt in kleinerem Maßstabe, geschnitten nach der Linie 3-3 von Fig. 1 Fig.4 einen gebrochenen Vertikalschnitt einer elektrisch gezündeten Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung. Das Spiel des Kolbens ist wieder übertrieben dargestellt; Fig. 5 eine ähnliche Ansicht einer anderen Art einer Brennkraftmaschine mit Eigenzündung gemäß der Erfindung; Fig. 6 bis i o in Teilschnitten, wie das obere Ende der Bohrung irgendeines der drei gezeigten Motoren wahlweise gebildet sein kann: entweder durch zwei Buchsen oder einerseits durch eine Buchse, andererseits durch den Zylinderblock oder gänzlich durch den letzteren an Stelle der in Fig. i bis 3, in Fig.4 oder in Fig.5 gezeigten Buchse; Fig. i i und 12 abgeänderte Formen, die das obere Ende der Bohrung annehmen kann.In the schematic drawings, FIG. 1 shows a broken section by an internal combustion engine with self-ignition of the type described according to the invention. The section is taken through the line i - t of FIG. 3. The piston play is exaggerated; Fig. 2 is a broken section taken along line 2-2 in Fig. 3. The piston is omitted here; Fig. 3 is a horizontal section on a smaller scale Scale, cut along the line 3-3 of Fig. 1, Fig.4 a broken vertical section an electrically ignited internal combustion engine according to the invention. The game of Piston is again exaggerated; Figure 5 is a similar view of another Type of internal combustion engine with self-ignition according to the invention; Fig. 6 to i o In partial section as the top of the bore of any of the three shown Motors can optionally be formed: either by two sockets or on the one hand through a bushing, on the other hand through the cylinder block or entirely through the the latter in place of the bushing shown in FIGS. 1 to 3, in FIG. 4 or in FIG. 5; Figures i, i and 12 modified shapes that the upper end of the bore may take.

In allen Figuren haben gleiche Teile gleiche Bezugszeichen.In all figures, the same parts have the same reference numerals.

Die Fig. i bis 5 zeigen einen Zylinderblock 21 mit einer Buchse 22 als Laufbahn für einen Kolbes. 23. Der Kolben trägt Kolbenringe, deren oberster mit 2.1 bezeichnet ist. In der oberen Totpunktstellung des Kolbens (wie es in den Fig. 1, 4 und 5 der Fall ist) nähert sich der Kolbenkopf der angrenzenden Zylinderkopffläche bis auf ein Minimum all Spiel.FIGS. 1 to 5 show a cylinder block 21 with a bush 22 as a career for a Kolbes. 23. The piston carries piston rings, the top of which is denoted by 2.1. In the top dead center position of the piston (as shown in the 1, 4 and 5) the piston head approaches the adjacent cylinder head surface all play except for a minimum.

In den Fig. i bis 3 besitzt der Verbrennungsraum eine etwa kugelige Form 26 mit einer in diese hineinragenden Brennstoffeinspritzdüse 27. Die Höhlung ist durch einen Verbindungsgang 28 mit einer Ausnehmung 29 in der Seitenwand des Zylinderblockes verbunden. Diese Ausnehmung mündet durch eine Öffnung 3o im oberen Ende der Buchse in die Zylinderbohrung. In Fig. 4 besteht der Verbrennungsraum aus einem ungefähr halbkugelfiirniigc-ii Hohlraum 126 mit den Ventilen 12- und einer Zündkerze 128. 11) Fig.5 besteht der Verbrennungsraum aus einer ungefähr kugelförmigen Kammer 126- mit einer in diese hineinragenden Bretnistoffcinspritzdüse 129. Die Kammer ist durch einen Verhindungsgang 130 mit einem durch den ausgchöhltc°ti Kolbenkopf gebildeten Raum 131 verbunden.In FIGS. 1 to 3, the combustion chamber has an approximately spherical shape 26 with a fuel injection nozzle 27 protruding into it. The cavity is connected by a connecting passage 28 to a recess 29 in the side wall of the cylinder block. This recess opens into the cylinder bore through an opening 3o in the upper end of the bushing. In Fig. 4 the combustion chamber consists of an approximately hemispherical cavity 126 with the valves 12 and a spark plug 128. 11) Fig. 5 the combustion chamber consists of an approximately spherical chamber 126 with a fuel injection nozzle 129 protruding into it. The chamber is connected by a prevention passage 130 to a space 131 formed by the hollowed out piston head.

In Fig. t bis 5 ist die Buchse mit Preßsitz in die Zylinderbohrung eingebracht. Sie besitzt an ihrem oberen Ende einen nach außen gerichteten Flansch 32, der auf einer ringförmigen, in der Zylinderbohrung vorgesehenen Abstufung 33 ruht.In Fig. T through 5, the socket is press fit into the cylinder bore brought in. It has an outwardly directed flange at its upper end 32, which is on an annular step 33 provided in the cylinder bore rests.

In Fig. i bis 3 ist die Üffnung 3o durch eine Seite des Flanschendes gelegt, um einen Zugang zu der Ausnehmung 29 zu schaffen. Diese Öffnung ist vorzugsweise von ungefähr gleicher Ausdehnung wie die angrenzende Öffnung der Seitenkammer. Dadurch, daß man den Kolben so anordnet, daß er sich der angrenzenden Zylinderkopffläche 25 bis auf ein Minimum an Spielraum nähert (wie es aus mechanischen Erwägungen noch zulässig ist), wird durch die obere Kante der Öffnung, sobald die obere Totpunktstcllting erreicht ist, ein sehr bedeutender Wirbeleffekt erzielt.In Figures i through 3 the opening 3o is through one side of the flange end placed in order to provide access to the recess 29. This opening is preferred of approximately the same size as the adjoining opening of the side chamber. Through this, that one arranges the piston so that it is the adjacent cylinder head surface 25 approaches to a minimum of leeway (as is still the case for mechanical reasons is allowed), is through the top edge of the opening as soon as the top dead center stcllting is achieved, a very significant vortex effect is achieved.

In den Zeichnungen stellt A den normalen Hauptteil der Zylinderbohrung dar, während B den Teil am oberen Ende bezeichnet, der von geringerem Durchmesser ist als der normale. Bei C, ganz dicht über B, ist der Durchmesser der Bohrung wieder normal. Bei D, hat die Bohrung eine konische Form. Der Kolbenkopf ist hei 35 bis dicht über dem obersten Kolbenring 2.1 voll kleinerem Durchmesser.In the drawings, A represents the normal main part of the cylinder bore while B denotes the part at the upper end, that of the smaller diameter is than the normal. At C, very close to B, the diameter of the hole is again normal. At D, the bore has a conical shape. The piston head is hot 35 bis just above the top piston ring 2.1 full of smaller diameter.

Für einen Kolben mit einem Durchmesser von beispielslveise 7,62 crn über den Hauptteil seiner Länge, der aus einer I-eichtinctallegierung von guter Qualität besteht und in einer gu()eiserliel, Buchse von guter Qualität arbeitet. darf die Verringerung des Durchmessers der Bohrung bei B ungefähr o,025 cm betragen, die Verringerung des Durchmessers des Kolbcnkoptes hei 35 etW<t 0,0j3 cm. Wenn ein diametrales Kolbenspiel von etwa o,ot cm über die Hauptl'inge des Kolbens (d. h. bei A) angenommen wird, beträgt das diametrale Kolbenspiel hei B (in der oberen Totpunktstellung) ungefähr 0,o35 cm und bei C ungefähr 0,o63 cm.For a piston with a diameter of, for example, 7.62 cm over the major part of its length, which is made of a I-calibrated octal alloy of good quality Quality consists and works in a gu () eiserliel, socket of good quality. the reduction in the diameter of the hole at B may be approximately 0.025 cm, the reduction in the diameter of the piston head is 35 etW <t 0.03 cm. if a diametrical piston clearance of about 0. ot cm over the main length of the piston (i.e. H. at A) is assumed, the diametrical piston clearance is called B (in the upper Dead center) about 0.035 cm and at C about 0.063 cm.

Wenn der Durchmesser des ollc,i-c » Endes der Buchse bei B um einen grül5e rrn Betrag verringert wird, wird natürlich auch der zugehörige Teil (35) des Kolbenkopfes um denselben Betrag oder nach Wunsch um einen noch gröl.#eren Betrag verringert. Wenn der Kolbenkopf gegenüber dem Teil B des oberen Endes der Zylinderbohrung wesentlich verkleinert ist, kann sein Durchmesser infolge der Kohleablagerungen an seinem l'nifang bis zu einem passenden Durchmesser anwachsen, ohne daß dies irgendwelche ungünstigen Auswirkungen nach sich zieht. Jedes «eitere Anwachsen der Stärke der Kohleablagerung wird dadurch verhindert, daß der Kolbenkopf während seiner Hinulidlierlle\l-egung durch die engste Stelle B des oberen Endes der Zylinderbohrung hindurch muß.If the diameter of the ollc, i-c »end of the socket at B by one larger amount is reduced, of course the associated part (35) of the piston head by the same amount or, if desired, by an even larger amount decreased. When the piston head opposite the part B of the upper end of the cylinder bore is significantly reduced, its diameter may be due to the carbon deposits grow to a suitable diameter at its l'nifang, without this at all has unfavorable effects. Every further increase in the strength of the Carbon deposits are prevented by the fact that the piston head during its emptying by the narrowest point B of the upper end of the cylinder bore must pass through.

Um die Herstellung zu vereinfachen, kann die Buchse aus zwei koaxialen Teilen bestehen (s. Fig. 6), nämlich einem oberen Teil 37 mit dem Teil B, der die Querschnittsverengung bildet, und einem unteren Teil 38. Die Verbindungsfuge 39 zwischen den beiden Teilen befindet sich oberhalb des obersten Kolbenringes in der oberen Totpunktstellung des Kolbens. Aus mechanischen Gründen sollte ein Teil .lo des nach außen gerichteten Flansches noch durch das untere Teil 38 gebildet. werden, sofern die Teile durch Preßsitz befestigt werden.In order to simplify the production, the socket can consist of two coaxial There are parts (see Fig. 6), namely an upper part 37 with the part B, which the Forms cross-sectional constriction, and a lower part 38. The connecting joint 39 between the two parts is located above the top piston ring in the top dead center position of the piston. For mechanical reasons, a part should be .lo of the outwardly directed flange is still formed by the lower part 38. will, provided the parts are attached by an interference fit.

Der innere Teil 38#' der Buchse kann auch an seinem oberen Ende ftanschlos sein und in die Zylinderbohrung eingeschrumpft werden, wie in Fig. 7 gezeigt ist.The inner part 38 # 'of the socket can also be flange-free at its upper end and shrunk into the cylinder bore as shown in FIG. 7.

Nach einer weiteren Abänderung besteht das obere Ende der Bohrung (mit dein Teil B von verringertem Durchmesser) aus einem Stück mit dem Zylinderblock 21 (s. Fig. 8). Der Hauptteil der Bohrung ist wieder durch eine eingeschrumpfte Buchse 38' gebildet.Another modification is the top of the hole (with your part B of reduced diameter) from one piece with the cylinder block 21 (see Fig. 8). The main part of the hole is shrunk back through a Bush 38 'is formed.

Ebenso ist die umgekehrte Anordnung möglich, wie in Fig. 9 dargestellt, d. h. eine Buchse 37 von verringertem Durchmesser in einer erweiterten Bohrung am oberen Ende einer Bohrung von größerem Durchmesser im Zylinderblo--k2i, der im übrigen die Kolbenlaufbahn bildet.The reverse arrangement is also possible, as shown in Fig. 9, d. H. a sleeve 37 of reduced diameter in an enlarged bore on upper end of a bore of larger diameter in the cylinder block, the rest of the forms the piston raceway.

Natürlich besteht auch die in Fig. i o dargestellte Möglichkeit. Keinerlei Buchsen sind notwendig. Die verschiedenen Durchmesser werdni bei der Herstellung des Zylinderblockes 21 durch entsprechende Bearbeitung hergestellt.Of course, there is also the possibility shown in FIG. Not at all Bushings are necessary. The different diameters are made during manufacture of the cylinder block 21 produced by appropriate processing.

Nach Wunsch kann sich der Kolbendurchmesser auch allm:ihlich von der Kopffläche aus bis zu einer Zone bei B verringern, wo der Durchmesser ein Minimum erreicht. Dieser kleinste Durchmesser wird über eine bestimmte Länge beibehalten. Dann strebt er auseinander, um in den Hauptdurdimesser des Bohrungsteils A überzugehen.If desired, the piston diameter can also gradually change from the Reduce head area down to a zone at B where the diameter is a minimum achieved. This smallest diameter is maintained over a certain length. Then he strives apart to merge into the main durometer of the bore part A.

Fig. 12 zeigt eine ähnliche Möglichkeit. Jedoch werden die in den Fig. i bis i o dargestellten Ausführungsformen bevorzugt.Fig. 12 shows a similar possibility. However, those in the Fig. I to i o illustrated embodiments preferred.

Claims

PATEN TANSPRI , t. HE 1st internal combustion engine, characterized in that the cylinder bore above the uppermost piston ring in the top dead center position of the piston has a cross-sectional constriction (B) and above it again a cross-sectional widening (C) and the piston at its upper end has a step (35) of reduced diameter has, which has a radially directed game in the top dead center position, which is at least not smaller and preferably larger than the normal game. z. Internal combustion engine according to claim: hi with a cylinder bore of approximately 7.62 cm, characterized in that the smallest clearance between the cross-sectional constriction (B) and the stepped head end (35) of the piston is approximately 0.038 cm. 3. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the smallest diameter of the retracted part (B) is approximately 0.025 cm smaller than the main diameter of the bore. Cited publications: German patent specification No. 6.f3 37 i.