DE102009028390B3 - Piston for internal combustion engine, has connector fixed between ring groove or area between ring grooves and another ring groove and comprising valve i.e. ball valve, that allows gas flow only in direction of latter ring groove - Google Patents
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Abstract
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a piston for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
Auf dem Gebiet der Verbrennungsmotoren ist es bekannt, dass unnötige Emissionen durch Gasverlust entstehen können, der durch das Kolbenringsystem in das Kurbelgehäuse auftritt. Das Kolbenringsystem weist üblicherweise zwei Kompressionsringe und einen Ölring auf und hat die Aufgabe, die im Brennraum entstehenden Verbrennungsgase bestmöglich abzudichten. Dieser Umsetzung sind durch dynamische Ringbewegung und Stoßspiele gewisse Grenzen gesetzt. Zu hohe Drücke in dem Bereich zwischen den Kolbenringen, insbesondere dem ersten (obersten) und dem zweiten Kolbenring, verhindern die zur Abdichtung erforderliche Ringbewegung und führen damit zu erhöhtem Gasfluss in Richtung des Kurbelgehäuses. Wenn die Ringbewegungen durch große Stoßspiele ermöglicht werden, verringert sich zwar der Zwischenringdruck, durch die hohen Stoßspiele treten jedoch ebenfalls Gasfluss in Richtung des Kurbelgehäuses und ”BlowBy” auf.In the field of internal combustion engines, it is known that unnecessary emissions may result from gas loss occurring through the piston ring system into the crankcase. The piston ring system usually has two compression rings and an oil ring and has the task to seal the resulting combustion gases in the combustion chamber as best as possible. This implementation is set by the dynamic ring movement and shock games certain limits. Too high pressures in the area between the piston rings, in particular the first (uppermost) and the second piston ring, prevent the ring movement required for sealing and thus lead to increased gas flow in the direction of the crankcase. If the ring movements are made possible by large shock plays, although the intermediate ring pressure is reduced, due to the high impact play but also occur gas flow in the direction of the crankcase and "BlowBy" on.
Stand der TechnikState of the art
Die
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolben für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, der im Hinblick auf die Reduzierung von BlowBy in Richtung des Kurbelgehäuses verbessert ist.The invention has for its object to provide a piston for an internal combustion engine, which is improved in view of the reduction of blowby in the direction of the crankcase.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch den im Anspruch 1 beschriebenen Kolben.The solution to this problem is achieved by the piston described in claim 1.
Demzufolge weist dieser zumindest zwei Ringnuten, eine erste Ringnut, die am nächsten zu dem Kolbenboden ist, und eine zweite Ringnut, die davon weiter entfernt ist, auf. In diesen sind jeweils Kolbenringe angeordnet. Die erste Ringnut wird nachfolgend auch als oberste Ringnut bezeichnet. Die Kolbenringe sind nachfolgend entsprechend ihrer Anordnung in der ersten oder zweiten Ringnut als erster bzw. zweiter Kolbenring bezeichnet.As a result, it has at least two annular grooves, a first annular groove closest to the piston crown, and a second annular groove farther away therefrom. In these piston rings are arranged respectively. The first annular groove is also referred to below as the uppermost annular groove. The piston rings are hereinafter referred to according to their arrangement in the first or second annular groove as the first and second piston ring.
Der erfindungsgemäße Kolben weist eine Verbindung zwischen der zweiten Ringnut und/oder dem Bereich zwischen den beiden Ringnuten, von einer Stelle radial innerhalb des zweiten Kolbenringes und/oder axial näher zum Kolbenboden gelegen als der zweite Kolbenring, und der ersten Ringnut auf. Der Ausgangspunkt der genannten Verbindung, d. h. radial innerhalb des zweiten Kolbenringes und/oder axial oberhalb des zweiten Kolbenringes kann dahingehend beschrieben werden, dass diese Verbindung geöffnet, d. h. nicht durch den zweiten Kolbenring blockiert sein soll, wenn dieser beispielsweise bei der Bewegung des Kolbens nach oben, um die Verbrennungsgase auszuschieben, an der unteren Nutflanke der zweiten Ringnut anliegt. In dieser Situation herrscht in dem Bereich zwischen den Kolbenringen ein vergleichsweise hoher Druck, der dazu führen kann, dass Verbrennungsgase in unerwünschter Weise in Richtung des Kurbelgehäuses entweichen. Die beschriebene Anordnung des Ausgangspunktes der genannten Verbindung, die zumindest mittelbar in den Brennraum führt, ermöglicht das Abfließen der Verbrennungsgase in diesem Bereich in Richtung des Brennraums. Hierdurch werden die hier herrschenden hohen Drücke entlastet, und BlowBy in Richtung des Kurbelgehäuses wird umfangreich reduziert.The piston according to the invention has a connection between the second annular groove and / or the region between the two annular grooves, from a location radially inward of the second piston ring and / or axially closer to the piston crown than the second piston ring, and the first annular groove. The starting point of said compound, d. H. radially within the second piston ring and / or axially above the second piston ring may be described in that this connection is opened, d. H. should not be blocked by the second piston ring when it rests, for example, during the movement of the piston upwards to expel the combustion gases, at the lower groove edge of the second annular groove. In this situation, a comparatively high pressure prevails in the area between the piston rings, which can lead to combustion gases escaping undesirably in the direction of the crankcase. The described arrangement of the starting point of said compound, which leads at least indirectly into the combustion chamber, allows the combustion gases to flow away in this area in the direction of the combustion chamber. As a result, the high pressures prevailing here are relieved, and BlowBy in the direction of the crankcase is greatly reduced.
Erfindungsgemäß weist die beschriebene Verbindung ein Ventil auf, das einen Gasfluss nur in Richtung der ersten Ringnut zulässt. In anderen als der oben beschriebenen Situation ist es nämlich unerwünscht, es Gasen zu gestatten, in Richtung des zweiten Kolbenringes oder sogar in Richtung des Kurbelgehäuses zu strömen. Deshalb wird der Gasfluss in dieser Richtung, d. h. von dem Brennraum oder dem Bereich der ersten Ringnut nach ”unten” durch das genannte Ventil blockiert. Wie oben beschrieben, wird dieser Gasfluss jedoch in Richtung der ersten Ringnut zugelassen, um die beschriebenen vorteilhaften Effekte zu erreichen.According to the invention, the connection described has a valve which allows a gas flow only in the direction of the first annular groove. Namely, in other than the above-described situation, it is undesirable to allow gases to flow toward the second piston ring or even toward the crankcase. Therefore, the gas flow in this direction, i. H. blocked from the combustion chamber or the region of the first annular groove "down" through said valve. As described above, however, this gas flow is admitted in the direction of the first annular groove in order to achieve the described advantageous effects.
Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kolbens sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.Preferred developments of the piston according to the invention are described in the further claims.
Für das Ventil wird derzeit ein Kugelventil bevorzugt, das insofern als ”vollautomatisch gesteuert” bezeichnet werden kann, als es durch einen hohen Druck im Bereich zwischen den Kolbenringen wunschgemäß geöffnet wird, während es beispielsweise im Rahmen des Verdichtungshubes durch den Brennraumdruck geschlossen wird und verhindert wird, dass Gas in dieser Situation in Richtung der zweiten Ringnut abfließt.For the valve, a ball valve is currently preferred, which can be referred to as "fully automatically controlled" insofar as it is opened by a high pressure in the area between the piston rings as desired, while it is closed, for example, in the compression stroke by the combustion chamber pressure and prevented in that gas flows off in the direction of the second annular groove in this situation.
Die beschriebene Verbindung kann besonders einfach und kurz dadurch gestaltet werden, dass sie in die erste Ringnut an einer Stelle radial innerhalb des ersten Kolbenringes mündet. In der beschriebenen Situation, beispielsweise beim Ausschieben der Verbrennungsgase, liegt der erste Kolbenring an der unteren Nutflanke an, so dass bei der beschriebenen Einmündung der Verbindung radial innerhalb des ersten Kolbenringes durch die Spalte radial innerhalb des Kolbenringes und den Nutengrund sowie an der oberen Nutflanke eine Verbindung zum Brennraum hergestellt wird. The connection described can be designed to be particularly simple and short in that it opens into the first annular groove at a location radially within the first piston ring. In the situation described, for example when expelling the combustion gases, the first piston ring is located on the lower groove flank, so that at the described junction of the connection radially within the first piston ring through the gaps radially inside the piston ring and the groove bottom and at the upper groove flank a Connection to the combustion chamber is made.
Besonders kurz kann die beschriebene Verbindung darüber hinaus in dem Fall gestaltet werden, dass sie in die untere, d. h. die vom Brennraum weiter entfernt liegende Flanke der ersten Ringnut mündet.In addition, the described connection can be designed to be particularly short in the case where it is in the lower, d. H. the flank of the first annular groove further away from the combustion chamber opens.
Dies gilt in gleicher Weise für diejenige bevorzugte Ausführungsform, bei der die beschriebene Verbindung an der oberen, d. h. der näher zum Kolbenboden gelegenen Flanke der zweiten Ringnut beginnt. Alternativ werden besonders gute Eigenschaften für diejenige Ausführungsform erwartet, bei der die Verbindung von dem Bereich zwischen den Kolbenringnuten ausgeht.This applies equally to the preferred embodiment in which the described compound at the top, d. H. the flank of the second annular groove located closer to the piston base begins. Alternatively, particularly good properties are expected for that embodiment in which the connection originates from the region between the piston ring grooves.
Wenn die Verbindung radial innerhalb des zweiten Kolbenringes beginnt, kann sie in vorteilhafter Weise weitgehend axial, d. h. in Richtung der Kolbenachse verlaufend, ausgebildet werden und weist damit eine minimale Länge auf.When the connection begins radially inside the second piston ring, it can advantageously be substantially axially, i. H. extending in the direction of the piston axis, are formed and thus has a minimum length.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Nachfolgend wird eine beispielhaft in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:Hereinafter, an embodiment shown by way of example in the drawings will be explained in more detail. Show it:
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der ErfindungDetailed description of preferred embodiments of the invention
Der in
Erfindungsgemäß ist zwischen der zweiten Ringnut
In
Es sei erwähnt, dass entlang des Umfangs des Kolbens
Insgesamt kann durch die Rückführung der Verbrennungsgase in den Brennraum eine Reduzierung der Spaltweiten vorgenommen werden, so dass Gasfluss in Richtung des Kurbelgehäuses verringert wird und Emissionen reduziert werden.Overall, by the return of the combustion gases into the combustion chamber, a reduction of the gap widths can be made, so that gas flow in the direction of the crankcase is reduced and emissions are reduced.
Claims (6)
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