SE1050613A1 - Arrangemang i en förbränningsmotor - Google Patents

Description

15 20 25 30 2 För att erhålla god verkningsgrad i forbränningsprocessen samt låga emissionsvärden i avgaserna är forbränningskammarens utformning viktig. Vid utformningen måste flera olika parametrar beaktas for att uppnå önskat resultat. En viktig parameter som är att forbränningskammaren måste vara utformat på sådant sätt att så stor del som möjligt av det tillförda bränslet förbränns i kammaren. För att uppnå detta är det viktigt att volymer sammanhängande med men belägna en sträcka från kammarens centrum minimeras då bränsleluftblandning i dessa volymer tenderar att inte förbrännas på optimalt sätt. I forbränningsmotorer försedda med skrapring ökar tyvärr dessa volymer vilket påverkar verkningsgrad, emissioner samt motoms livslängd negativt. Behov föreligger således för ett arrangemang vilket inte uppvisar dessa nackdelar.

Sammanfattning av uppfinningen Föreliggande uppfinning har till syfte att tillgodose ovan nämnda behov. Syftet uppnås genom ett arrangemang enligt krav 1.

Arrangemanget enligt uppfinningen tillgodoser de ovan beskrivna behoven genom att skrapringtätningen frånskilj er utrymmen mellan skrapringens ände och urtaget i cylindern eller cylinderlocket. Därigenom reduceras volymökningen genom att urtaget för skrapringen separeras från volymen i förbränningskammaren.

Skrapringtätningen är utformad så att den då cylinderlocket monteras för att tillsluta cylindern komprimeras och därigenom på ett tillförlitligt sätt avtätar delar av det utrymme som inrymmer skrapringen. Skrapringtätningar kan anordnas antingen i anslutning till den ena eller andra, alternativt båda axiella ändama av skrapringen beroende på skrapringens, cylinderns och cylinderlockets utformning.

Skrapringtätningar kan antingen anordnas i anslutning till en av skrapringens ändar, eller i anslutning till vardera änden av skrapringen. Uppfinningens effekt beror av hur stor del av de oönskade volymerna som kan avskilj as.

I en utföringsforrn av arrangemanget har skrapringen en huvudsakligen konstant innerradie och dess forsta respektive andra ände är huvudsakligen vinkelräta relativt den 10 15 20 25 30 längsgående axeln. Skrapringen innefattar vidare en ytteryta och i cylindern överensstämmer urtagets forrn med skrapringens ytteryta. Denna utföringsforrn är fördelaktig då skrapringtätningen som placeras mellan skrapringens ände och urtagets kant kommer komprimeras runt hela cylindern och volymen som bildas i urtaget i anslutning till skrapringen separeras från det utrymme som bildar cylindems förbränningskammare.

I en utforingsform av arrangemanget är skrapringtätningen placerad i anslutning till den andra änden av skrapringen vilken är vänd från cylinderlocket och utformad som en elastisk tätningsring placerad mellan urtagets kant angränsande till skrapringens ände och skrapringens ände. Denna utforingsform resulterar i ett förhållandevis enkelt arrangemang som ger en god tätning runt skrapringens hela omkrets så att nackdelar som uppstår i motorer försedda med skrapring därigenom reduceras.

I olika utföringsformer av arrangemanget utgörs skrapringtätningen, eller skrapringtätningarna, av ett elastiskt fibermaterial, ett elastiskt metalliskt material, en metallisk bricka med en fonn som gör den elastisk eller en kemisk substans som härdar och bildar en elastisk tätning. Dessa olika material resulterar i skrapringtätningar som ger god avtätning av volymen som bildas i anslutning till urtaget för skrapringen samt kan tåla de höga temperaturer och tryck som uppstår i samband med samt på grund av förbränningen i cylinderkammaren.

I en utforingsform av arrangemanget är skrapringtätningen placerad i anslutning till den första änden av skrapringen vilken är vänd mot cylinderlocket och utformad som en integrerad del med cylinderlocktätningen. Denna utföringsforrn har fördelen att inte några ytterligare delar tillkommer vilket underlättar tillverkning och montering av arrangemanget. Cylinderlockstätningen utformas så att den skjuter radiellt inåt ovanför skrapringens ände vänd mot cylinderlockstätningen. Tätningen skall dock efter det att den komprimerats vid monteringen inte sträcka sig in i skrapringens inre hålighet.

I en utforingsform av arrangemanget utgörs skrapringtätningen och cylinderlockstätningen av ett metalliskt material vars kant i anslutning till skrapringens andra ände utgörs av en mot skrapringens andra ände vinklad kant som gör den elastisk. 10 l5 20 25 30 4 Den vinklade kanten anligger skrapringens ände och genom sin utformning får den elastiska egenskaper utan att materialet i sig är särskilt elastiskt. Denna utföringsforrn är mycket fördelaktig då cylinderlockstätningen kan utformas i ett material som tillgodoser den önskade tätningen samt är tåligt mot de höga temperaturer och tryck den utsätts för utan att även behöva vara elastiskt för att fungera även som skrapringtätning.

Uppfinningen avser även en förbränningsmotor innefattande åtminstone ett arrangemang enligt någon av ovan beskrivna utföringsforrner.

De olika utföringsforrnema kan självklart kombineras på olika sätt.

Kort figurbeskrivning Uppfinningen beskrivs närmare nedan med hänvisning till ritningama där Fig. l och 2 visar en första utforingsforrn av uppfinningen, Fig.3 visar en andra utföringsforrn av uppfinningen, Fig. 4 respektive 5 visar tvärsnitt av de båda utforingsforrnema enligt Fig.l och 2 respektive Fig. 3 av skrapringtätningama i omonterat tillstånd.

Utförlig beskrivning av uppfinningen Ritningama visar valda delar ingående i en förbränningsmotor i genomskäming.

Arrangemanget är avsett att användas i en förbränningsmotor, exempelvis en dieselmotor, vilken innefattar en eller flera kolvar, ej visade, och vilka kolvar var och en är rörligt anordnade i en cylinder med en längsgående axel A inrymt i ett ej visat motorblock. Cylindrama är lämpligen utfonnade som cylinderfoder vilka är monterade i härför avsedda utrymmen i motorblocket. Altemativt kan cylindrama vara utformade direkt i motorblocket. Med en cylinder avses i den fortsatta beskrivningen det utrymme i vilket en kolv är rörligt anordnad, oberoende av om cylindem utgörs av en integrerad del av motorblocket eller om det är ett i motorblocket monterbart anordnat cylinderfoder. 10 15 20 25 30 5 I Fig. 1 och Fig.2 visas en första utföringsforrn av arrangemanget enligt uppfinningen.

En cylinder 11 sträcker sig från ett ej visat Vevhus och tillsluts i motsatt ände av ett cylinderlock 12. Cylinderlocket 12 inrymmer ett urtag 13 vilket tillsammans med kolvens sida vänd mot cylinderlocket 12 bildar en törbränningskammare i vilken luft och bränsle komprimeras och förbränns så att kolven, med hjälp av den expansion som sker under den explosionsartade förbränningen, förflyttas från cylinderlocket 12 i riktning mot vevhuset där kolvens rörelse överförs till en rotationsrörelse i en vevaxel.

Cylinderlocket inrymmer i anslutning till urtaget 13 en eller flera ventiler 14 samverkande med ventilsäten 15 för styrning av tillförsel av luft till förbränningskammaren samt för evakuering av förbränningsgaser från förbränningskammaren. Om motom innefattar fler cylindrar tillsluts lämpligen dessa av ett cylinderlock för vartdera cylinder.

För att säkerställa att tillslutningen av cylindern är tät är en cylinderlockstätning 16 anordnad mellan cylindern 11 och cylinderlocket 12. Cylinderlocket 12 fästs vanligtvis med någon typ av skruvförband till motorblocket.

I den ände av cylindern 12 som är vänd mot cylinderlocket 13 är en så kallad skrapring 17 anordnad. Skrapringen 17 har en konstant innerradie SR vilken är något mindre än cylindems 11 innerradie CR. Skrapringen 17 kommer därigenom att skrapa mot den ej visade kolvens yttre periferi då denna passerar skrapringen 17, varvid eventuell beläggning på kolven kommer att skapas av. Detta reducerar beläggningen som med tiden beläggs på kolven.

Skrapringen 17 är inrymdi ett härför avsett ringforrnat urtag 18 i cylindern 11 och sträcker sig runt cylinderns inre periferi i anslutning till den ände av cylindem som är vänd mot cylinderlocket. Såväl skrapringens utsida samt urtagets utformning kan variera så länge skrapringen ryms, och kan monteras, i urtaget 18. För att möjliggöra montering av skrapringen i urtaget 18 måste det dock finnas ett visst spel mellan skrapringens yttre periferi och urtaget 18. Detta spel ger upphov till utrymmen som, om de har förbindelse med förbränningskammaren, inverkar negativt på förbränningen i förbränningskammaren. 10 15 20 25 30 Arrangemanget avser att separera dessa utrymmen från förbränningskammaren med hjälp av elastiska tätningar, som anordnas angränsande till skrapringen.

I den utföringsforrn som visas i Fig. 1 och Fig. 2 är skrapringens övre 20 respektive nedre 21 ändytor huvudsakligen vinkelräta relativt axeln A. Urtagets kantyta 19 angränsande mot skrapringens nedre ändyta 21 är även den huvudsakligen vinkelrät relativt axeln A . Mellan skrapringens ändyta 21 och urtagets kantyta 19 är en elastisk tätningsring 23 placerad. Skrapringens (SL) och tätningsringens (TL) sammanlagda axiella längd (SL+TL) är innan montering större än urtagets (UL) och cylinderlockstätningens (CL) sammanlagda axiella längd (UL+CL) så att skrapringen 17 som anligger cylinderlocket 12 efter montering komprimerar tätningsringen 23 så att god tätning erhålls mellan skrapringens ändyta 21 och urtagets kantyta 19. Därigenom avskiljs en volym V innanför skrapringen från förbränningskammaren. För att underlätta montering samt minska risken för att den elastiska tätningsringen hamnar i fel position relativt cylindem och skrapring är det i skrapringens ändyta format en liten fördjupning 24 vilken kvarhåller tätningsringen i önskat läge. Även urtagets kantyta kan förses med spår även om detta ej visas i Fig. 1.

Tätningsringen 23 kan ha olika tvärsnittsform för att anpassas till urtagets respektive skrapringens utformning. Tätningsringen har antingen ett homogent tvärsnitt eller en hålighet inrymd i tätningsringen. Den utforingsform av tätningsring 23 som visas i ett tvärsnitt i Fig.4 är utformad med en dylik hålighet. Dessa parametrar kan användas i syfte att erhålla en skrapringtätning med önskad elasticitet då olika material kräver olika utfornming av tätningsringen. I altemativa utföringsforrner kan denna elasticitet erhållas genom att utforma skrapringtätningen av ett elastiskt fibermaterial, av ett elastiskt metalliskt material, av en metallisk bricka med en form som gör den elastisk eller av en kemisk substans som härdar och bildar en elastisk tätning.

En andra utföringsforrn av arrangemanget visas i Fig. 3. I detta utförande har skrapringtätningen 30 integrerats med cylinderlockstätningen 16 i anslutning till skrapringens 17 övre ände 20. Skrapringtätningen 30 utgörs av en från cylinderlockstätningen 16 utskjutande vinklad kant 31 vilken sträcker sig ned mot 10 15 20 7 skrapringens övre ände 20, så att volymen V som bildas mellan skrapringen, cylindern och den vinklade kanten separeras från förbränningskammaren. Ett tvärsnitt av denna utföringsform av tätningsringen 30 visas i Fig. 5 där den visas i ett omonterat tillstånd.

Cylinderlockstätningar har vanligtvis inte den elasticitet som önskas av skrapringtätningen men den vinklade kanten 31 tillgodoser den önskade elasticiteten i skrapringtätningen 30.

Skrapringens (SL) och den vinklade kantens (TL) sammanlagda axiella längd (SL+TL) innan montering av arrangemanget är större än urtagets (UL) och cylinderlockstätningens (CL) sammanlagda axiella längs (UL+CL) så att cylinderlocket och skrapringen efter montering komprimerar den vinklade kanten (31) så att god tätning erhålls mellan skrapringens övre ände, den vinklade kanten och volymen V i anslutning till skrapringens övre ände varigenom urtaget separeras från den därtill angränsande förbränningskammaren.

De två olika utföringsforrner som visas i Fig. 1 och 2 respektive Fig. 3 kan med fördel kombineras i förbränningsmotom för att uppnå maximal effekt.

Uppfinningen har ovan beskrivits utifrån två exemplifierande utforingsforrner.

Uppfinningen är dock inte begränsad till dessa utan definieras utifrån de medföljande patentkraven. Arrangemanget kan utformas på olika sätt så länge de inre förhållandena mellan de ingående detalj erna stämmer överens sinsemellan.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 PATENTKRAV 1. Arrangemang i en förbränningsmotor innefattande åtminstone en cylinder (11) med en längsgående axel (A), varvid cylindern tillsluts i sin ena ände av ett cylinderlock (12) och en mellan cylindem och cylinderlocket anordnad cylinderlocktätning (16), samt en skrapring (17) med en första axiell ändyta (20) respektive en andra axiell ändyta (21) anordnad i ett urtag (18) runt cylindems inre periferi angränsande mot nämnda cylinderlocktätning, kännetecknat av att skrapringens (17) axiella längd (SL) är mindre än urtagets (18) och cylinderlockstätningens (16) sammanlagda axiella längd (UL+CL) och att det i anslutning till den första (20), eller andra (21) altemativt båda av skrapringens axiella ändytor (20, 21) är anordnat en elastisk skrapringtätning (23, 30) vars axiella längd (TL) i omonterat tillstånd är sådan att tätningens, eller tätningamas, axiella längd (TL) tillsammans med skrapringens (17) axiella längd (SL) överstiger urtagets (18) och cylinderlockstätningens (16) sammanlagda axiella iängd (UL+cL). . Arrangemang enligt krav 1, kännetecknat av att skrapringen (17) har en huvudsakligen konstant innerradie (SR), att dess första respektive andra ändyta (20, 21) är huvudsakligen vinkelräta relativt den längsgående axeln (A) , och en ytteryta, samt att urtagets (18) form överensstämmer med skrapringens (17) ytteryta. . Arrangemang enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att skrapringtätningen (23) är placerad i anslutning till den ände av skrapringen som är vänd från cylinderlocket (12) och utformad som en elastisk tätningsring (23) placerad mellan urtagets kantyta (19) angränsande till skrapringens andra ändyta (21). Arrangemang enligt något av krav 1 till 3, kännetecknat av att skrapringtätningen (23), eller skrapringtåtningama, utgörs av ett elastiskt fibermaterial, ett elastiskt metalliskt material, en metallisk bricka med en form som gör den elastisk eller en kemisk substans som härdar och bildar en elastisk tätning. 10 . Arrangemang enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att skrapringtätningen (30) är placerad i anslutning till den första ändytan (20) av skrapringen (17) vilken är vänd mot cylinderlocket (12) och utformad som en integrerad del med cylinderlockstätningen (1 6). . Arrangemang enligt krav 5, kännetecknat av att skrapringtätningen (30) och cylinderlockstätningen (16) utgörs av ett metalliskt material vars kant (31) i anslutning till skrapringens forsta ände (20) utgörs av en mot skrapringens första ändyta (20) vinklad kant (31) som gör den elastisk. . Förbränningsmotor innefattande åtminstone ett arrangemang enligt något av kraven 1 till 6.