DE869570C

DE869570C - Kolben fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE869570C
Application number: DE1948869570D
Authority: DE
Inventors: Dietrich Von Dr-Ing Lassberg
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1948-10-01
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1954-03-08

Description

Kolben für Brennkraftmaschinen Es ist bekannt, da13 die Kolben von B:renukraftmaschinen bei. höherer Belastung infolge dien hohen Temperatiuren an dem dem Brennraum zugekehrten Kolbenboden leicht zerstört «-erden; zumindest treten oftmals Schwierigkeiten duirich Festiwierden der obersten Kolbenringe auf. Die unmiittelba.re Wärmieableitung aus dem. Kolben, duirch Flüssigkeitskühlung ergibt erhebliche Nachmeile konstruktiver und verfahrenstechnischer Art. Die Bauart der Kolben selbst wird verwickelter, und die Einächtung des Kühlmittelkneislaufes belastet die Brenm@-kraftmasch:ine nicht nur im Hinblick auf die Herstellungskosten, sondern auch in bezug auf die Betriebssicherheit. Außerdem wird ein verhältnismäßig großer Wärmebetrag der nutzbaren Ver= wertung im Motor bz;w. in der Abgastwrbogruppe entzogen. Eine Kühlung durch Luft ist zwar einfacher, aber in Fällen thermischer Spitzenbelastung nicht ausreichend. Als Abhibfe hat man Leichtm.etaIlkolben einigeführt, die infolge ihrer größeren Wärm,elieitfähiiglaeit und ihrer größeren Wärmeflußquerschnitte den unteren Kolbenringen mehr Wärme zuleiten und so dein oder die obersten Ringe thermisch entlasten. Auch hat man versucht, die obersten Kolbenringe gegen einen zu großem Wärm@ezufluß abzuschi#rmen. Ein weiterer Weg bestand in der Verwendung von besonderen Bodenplatten aus warmfesten Metallien oder anderen feuerfesten Baustoffen, z. B. aufs dien Gruppe der Keramik. Auch hierbei ergaben sich nicht tragbare Schwierigkeiten, die in erster Linie die einwandfreie Befestigung betreffen. Die infolge der hin und hier gehenden Kolbenbewegung entstehenden Massenkräfbe beiwirlaen früher oder später eine Loc erung der Plattenbefestigung und damit -eine vorzeitige Zerstörung oft nicht nur des Kolbens" sondern auch des Zylinders und anderer wichtiger Teile der B.rennkraftmaschine. Es, lag also im Brennkraftmaschinen :au nach wie vor die wichtige Aufgabe vor, einen genügend wärnnedichten Kolben zu schaffen, bei dem gleichzeitig der die Kolbendichtungsringe tragende Mantelteil so kühl gehalten wird, daß ein Festwerden der Kolbenringe nicht eintritt.
Diese Aufgabe wird auch nicht durch die bekannten Leichtmetallkolben gelöst, die aue gesintertem Metallpulvern hergestellt werden. Bei Mischung mit andeiren Pulvern und unter Einhaltung verschiedener Mischungsverhältnisse an verschiedenen Stellen innerhalb dies, gesinterten Kolbens können bei sq hergestellten Leichtmetallkolben wohl ihre Festigkeit und Häxte bis zu :einem gewissen Grade erhöht werden, jedoch werden .die wärmetechnischen Eigenschaften, des Kolbens dadurch nicht berührt.
Erfindungsgemäß -wird die vorstehend geschilderte Aufgabe daduirch gelöst, daß bei einem aus Metallpulver gesinterten Kolben, dem Metallpulver ein keramisches Pulver; welches erhöhte wärmeisolierexide und hitzebeständige Eigenschaften aufweist und gegen Temperaturwechsel unempfindlich ist; derart beigemischt ist, daß der Anteil des keramäsichen Pulvers gegen: dien Kolbenboden hin von o bis ioo0/n zunimmt. Dabei kann der ganze Kolben oder nur der Kolbenoberteil aus einer homogenen, Pulverschicht bestehen. Zweckmäßigerweise wird aber im letzteren Falle das Mischungsverhältnis von reinem keramiischem Pulver an: .der Kolbenoberseite allmählich verlaufend sein;, bis es in einem gewIssenAbständvomVerbrennungsraum in reines Metallpulver übergiegangen ist. Dadurch ist es möglich, den Kolbenoberteil auf einen aus reinem Metall bestehenden Kolbenunterteil aufzaschweißen oder aufzusnntern, ohne daß an der Trennfläche verschiedene Wä,rmeausdehnungskoeffizienten gegeneinander wirken. Ein gemäß der Erfindung hergestellter Kolben weist eine große Hitzebeständigkeit und einen; erheblichen; Widerstand gegen starken Temperakurwerhsel auf.
Ein Kolben nach der Erfindung hat den Vorzug einer gutenWärmeisolation, ohne diel#Tachteile der unmittelbaren Kühlung aufzuweisen.
In der Zeichnung ist ein Kolben nach der Erfindung im Schnitt dargestellt.
Der Kolbenoberteil z besteht aus einer gesinterten Mischung eines wärmeisolierenden hmtzebeständigen Pulvers mit einem Metallpulver. Dabei ist die Mischung dergestalt vorgenommen, daßi an der Kolbenoberseite ganz oder fast reines: (in: der Zeichnung dunkel dargestellt) wärmeisolierendes: Pulver 2 und an der Trennfläche 3 zwischen Kolbenoberteil i und K'olibenuntertOil4 reines Mrtaillpulver vorhanden ist. Der Kolbenoberteil i ist auf das Un'te@rben14 aufgesintert oder aufgeschweißt. Es können jedoch Ober- und Unterteil aus einem einziger» Stuck bestehen, wodurch die Trennfläche 3, die bei der erstgerannten Herstellungsaxt am. fertigen Stück nicht mehr als solche zu sehen ise, verschwindet. Es würde dann der Kolbenunterteil ebenfalls aus gesintertem reinem Metallpulver hergestellt werdien. Der Mischungsverlauf zwischen wärmeisolierendem Pulver 2 und Metallpulver 5 kann sich dann auf eine größere Zone erstrecken, jedoch sollen die Kolbenringe 6 bereits in einem Teil dies Kolbenmantels liegen, der weitgehend von der durch die Verbrennung über dem Kolben entstehenden Wärme durch die aufs wärmeisollerendem Pulver - bestehende Isolierschicht abgeschirmt ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Kolben für Bmennkraftrnaschinen, der aus gesintertem Metallpulver hergestellt ist, wobei dem Metallpulver nach ein anderes Pulver beigemischt und das lvIrischungaverhältnis innerhalb des gesinterten Kolbens, verschieden ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Metalilpwlver en keramisches Pulver, das erhöhte wärme.-.isolierende und hitzebeständige Eigenschaften aufweist und gegen Temperaturwechsel unempfindlich ist, derart beigemischt ist, diaß der Anteil dies keramischen Pulveras gegen dien Kolbenboden hin von: o bis ioo °% zunimmt.
2. Kolben nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet; daß nur der obere Teil des Kolbens mit dem Kolbenbaden aus, gesinterten Pulvern hergestellt und auf den übrigem Kolbenteil aus gegossenem oder geschmiedetem Metall aufgesetzt äst.
3. Kolben nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, d:aß dieÄnderwngdes Mischurngsverhäl:tnis.ses stetig ist.
4. Kolben, nach Anspruch i edier 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Kolbenboden eine Schicht aus reinem keramischem Pulver vorgesehen ist, der sich,- eine Schicht mimt veräxnderlichern Anteil. von metallischem Pwlnrer anschließt, die von einer Schicht aus reinem Metallpulver abgeschlossen wird.
5. Kolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Schicht aus reinem 1,letallpulv er den gleichen oder annähernd gleichen Wärmeausdehnungskoetfizienvten wie der restliche reinmetällische Kolbenunterteil aufweist, auf den der aus sinterungsfähigen Pulvern; aufgebaute Kolbenoberteil au@gesintert oder aufgeschweißt wImd. Angezogene Di,ruickschri:ften: Schweizerisch Patentschrift Nr. 250 11ö.