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DE2659100A1 - Kolben fuer einen dieselmotor mit wirbelkammer - Google Patents

Kolben fuer einen dieselmotor mit wirbelkammer

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DE2659100A1
DE2659100A1 DE19762659100 DE2659100A DE2659100A1 DE 2659100 A1 DE2659100 A1 DE 2659100A1 DE 19762659100 DE19762659100 DE 19762659100 DE 2659100 A DE2659100 A DE 2659100A DE 2659100 A1 DE2659100 A1 DE 2659100A1
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piston
depression
face
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combustion chamber
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DE2659100C3 (de
DE2659100B2 (de
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Manfred Ing Grad Nonn
Heinrich Dipl Ing Weitzel
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Adam Opel GmbH
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Description

23. Dezember 1976 Rfd/sch - 5653
Anmelderin: ADAM OPEL AKTIENGESELLSCHAFT, RÜSSELSHEIM (HESSEN)
Kolben für einen Dieselmotor mit Wirbelkammer
Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen Dieselmotor mit Wirbelkammer, in dessen oberer Stirnfläche eine Hauptbrennkammer ausgespart ist, in die der von der Wirbelkammer ausgehende Überströmkanal mündet.
Für die Hauptbrennkammer in der Kolbenstirnfläche sind bereits zahlreiche Formgebungen bekannt (z.B. DT-PS 1 O38 532: DT-OS 25 O3 21s· GB-PS 879 OS-1· GB-PS 1 096 409· GB-PS 780 023). Insbesondere bei Kolben mit einer zum sich mit der Achse des Überströmkanals schneidenden Radius symmetrischen Hauptbrennkammer mit zwei lappenförmigen Mulden und einem sich außen anschließenden Nutteil kommt es häufig zu Beschädigungen des Kolbenbodens und zum Weichwerden des Kolbenwerkstoffes im Bereich des Überströmkanals. Außerdem werden bei mit derartigen Kolben ausgestatteten Dieselmotoren
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gelegentlich starke mechanische Geräusche festgestellt.
Das Ziel der Erfindung besteht somit darin, einen Kolben der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem die offenbar durch starke Hitze im Verbrennungsraum hervorgerufenen Beschädigungen und das Weichwerden des Kolbenwerkstoffes im Bereich des Überströmkanals vermieden werden. Außerdem soll die bei starker Erhitzung feizustellende mechanische Geräuschbildung weitgehend vermieden werden.
Zur lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Kolbenstirnfläche im Bereich des Wirbelkammerbodens, soweit sie nicht durch die Anordnung der Hauptbrennkammer bereits ausgespart ist, eine Einsenkung von wesentlich geringerer Tiefe als die Hauptbrennkainmer aufweist. Die Tiefe der Einsenkung ist dabei überall konstant» Sie beträgt vorzugsweise 1/8 bis Ι/10 und vorzugsweise 1/9 der mittleren Tiefe der Hauptbrennkammer. Aufgrund dieser Ausbildung werden die oben erwähnten Nachteile weitgehend vermieden. Dies ist offenbar darauf zurückzuführen, daß sich durch die starke Hitze im Verbrennungsraum ergebende Durchbiegungen des Wirbelkammerbodens nicht mehr dahingehend auswirken können, daß sich Zylinderkopf und Kolbenstirnfläche im Bereich des Überströmkanals berühren und dadurch gegenseitig verschleißen. Durch die Erfindung·werden also Beschädigungen des Kolbenbodens vermieden, die durch eine Berührung des Kolbensbodens mit dem glühenden Wirbelkammer-Unterteil entstehen können. Außerdem werden, störende Klopfgeräusche beseitigt, die aufgrund der mechanischen Berührung von Kolbenstirnfläche und Zylinderkopf bisher aufgetreten sind» Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Einsenkung wird auch das Weichwerden des Kolbenwerkstoffes infolge der Berührung mit dem glühenden Wirbelkammer-Unterteil und örtliches Ausschmelzen von Werkstoff aus dem Kolbenboden vermiedene Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Einsenkung
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wird das Kolbenspaltmaß in dem kritischen Bereich nur minimal erhöht, so daß das erforderliche Verdichtungsverhältnis praktisch nicht beeinträchtigt wird. Aufgrund der Erfindung kann also trotz eines gerade bei Schnellaufenden Dieselmotoren zur Erzielung eines optimalen Schwarzrauchverhaltens erforderlichen minimalen Spaltmaßes eine Berührung zwischen Kolbenstirnfläche und Zylinderkopf auch bei starker Erhitzung wirksam vermieden werden.
Die Fläche der Einsenkung ist vorzugsweise kleiner als die der Hauptbrennkammer, so daß das Verdichtungsverhältnis kaum verändert wird.
Bevorzugt befindet sich die Einsenkung in der dem Überströmkanal gegenüberliegenden Hälfte der Kolbenstirnfläche.
Da der Überströmkanal sich im allgemeinen im Bereich des Randes der Kolbenstirnfläche -befindet, erstreckt sich die Einsenkung nach einer bevorzugten Ausführungsform bis zum Rand der Kolbenstirnfläche. Zweckmäßig weist die Einsenkung die gleiche Symmetrieachse wie die Hauptbrennkammer auf.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Einsenkung sich vom Rand der Kolbenstirnfläche bis etwa zum halben Radius der Kolbenstirnfläche erstreckt.
Eine insbesondere auch herstellungstechnisch vorteilhafte Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß die Einsenkung eine gekrümmte, vorzugsweise kreisförmige Berandung hat. Der Hittelpunkt der kreisförmigen Berandung liegt dabei bevorzugt nahe dem Rand der Kolbenstirnfläche und zwar im allgemeinen so, daß der Mittelpunkt ötwa um 1/20 des Ko.lbenradius vom Rand der Kolbenstirnfläche entfernt ist.
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Der Mittelpunkt der kreisförmigen Berandung noil dabei auf einem Radius der Kolbenstirnfläche ließen, der unter dem Überströmkanal hindurch verläuft«. Vorzugsweise wird man den Radius wählen, der aich mit der Achse des Überströmkanal schneidet.
Der Radius der kreisförmigen Berandung soll zwischen 30 50 % und vorzugsweise 4-0 % des Radius der Kolöenstirnflache betragen.
Mit besonderem Vorteil wird die Erfindung bei einem Kolben mit einer zum sich mit der Achse des Überströmkanals schneidenden Radius symmetrischen Hauptbrennkammer mit zwei lappenförmigen Mulden und einem sich außen anschließenden Nutteil angewandt. In diesem Fall soll die Einsenkung sich von außen nicht weiter nach innen als bis zu den Mulden erstrecken» Hierdurch wird einerseits bereits eine vollständige Beseitigung der mit der Berührung von"Zylinderkopf und Kolbenstirnfläche zusammenhängenden Nachteile und andererseits eine minimale Herabsetzung des Verdichtungsverhältnisses erreicht. Die Einsenkung ist vorzugsweise 0,2 bis 0,3 mm tief.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise beschrieben: in dieser zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Kolbens,
Fig. 2 einen Schnitt nach Linie H-II in Fig. 1, wobei zusätzlich noch schematisch ein Teil des Zylinderkopfes und die Wirbelkammer dargestellt sind und
Fig. 3 in vergrößertem Maßstab die durch den Kreis III in Fig. 2 bezeichnete Einzeiheit.hinsiehtlieh"des Kolbenbodens.
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Nach, der Zeichnung weist die Stirnfläche 11 eines Dieselmotorkolbens 10 in der einen Hälfte eine Hauptbrennkammer 13 mit zwei symmetrisch zum Radius 16 verlaufenden lappenförmigen Mulden 13a, 13b und einem sich außen anschließenden Nutteil 13c auf. Nach Fig. 2 mündet im Bereich des Nutteils 13c der Überströmkanal 15 der Wirbelkammer 19·
Im Bereich des V/irbelkammerbodens 12 weist die Kolbenstirnfläche 11 eine gleichmäßig tiefe Einsenkung 14- mit einer kreisförmigen Berandung 1? auf, deren Hittelpunkt 18 auf dem Radius 16 in der Nähe des Randes der Kolbenstirnfläche 11 liegt. Die Einsenkung 14 erstreckt sich nach innen nicht ganz bis zum Rand der Mulden 13a, 13b.
Während die Tiefe der Brennkammer etwa 1,8 mm beträgt, liegt die Tiefe der Einsenkung 14 nur bei etwa 0,2 bis 0,3 mm.
Es versteht sich, daß die Einsenkung 14- nur dort vorliegt, wo nicht bereits ein Teil der Hauptbrennkammer 13 angeordnet ist, wie sich das aus der Zeichnung ergibt. Die aus der Zeichnung ersichtlichen Relationen 'zwischen den einzelnen Maßen sind wesentlich für die Erzielung vorteilhafter Ergebnisse.
Aus Fig. 3 ist ersichtlich, wie der Übergang von der Kolbenstirnfläche zu der Einsenkung 14· erfolgt. Während die Berandung 17 als scharfe Kante ausgebildet ist, geht der Boden der Einsenkung 14- stetig in die Kolbenstirnfläche ΛΛ über.
Durch die Anordnung der Einsenkung 14- wird eine Berührung zwischen dem Wirbelkammerboden 12 und der Kolbenstirnfläche 11 wirksam vermieden, ohne daß das Verdichtungsverhältnis merklich beeinträchtigt wird.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    kolben für einen Dieselmotor mit Wirbelkammer, in dessen ν_^y oberer Stirnfläche eine Hauptbrennkammer ausgespart ist, in die der von der Wirbelkammer ausgehende Überströmkanal mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die
    Kolbenstirnfläche (11) im Bereich des Wirbelkammerbodens (12), soweit sie nicht durch die Anordnung der Hauptbrenn kammer (13) bereits ausgespart ist, eine Einsenkung (14-) von wesentlich geringerer Tiefe als die Hauptbrennkammer
    (13) aufweist.
    2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Einsenkung (14-) I/8 bis 1/1O
    und vorzugsweise 1/9 der mittleren Tiefe der Hauptbrennkammer (13) beträgt.
    3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der Einsenkung (14-)
    kleiner ist als die der Hauptbrennkammer (13)·
    4-. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
    gekennzeichnet, daß sich die Einsenkung
    (14) in der dem Überströmkanal (15) gegenüberliegenden
    Hälfte der Kolbenstirnfläche (11) befindet.
    3' Kolben nach Anspruch 4-, dadurch gekennz eichn e it , tlaß <iie Eiaisenkung Ci-4-) sich bis zum Band der
    KolbenstirnfXache (11) erstreckt.
    * Kolben nach Anspruch 4- oder 5> dadurch gek^ennz eich net, daß die Einsenkung (14-) die gleiche Symmetrieachse (16) wie die Hauptbrennkammer (13) aufweist.
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    7. Kolben nach einem der Ansprüche 4- bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsenlcung (14-) sich vom Hand der Kolbenstirnfläche (11) bis etwa zum halben Radius der Kolbenstirnfläche (11) erstreckt.
    8. Kolben nach einem der vorhergehenden /Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsenkung (14-) eine gekrümmte Berandung (17) hat.
    9. Kolben nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Berandung (17) kreisförmig ist.
    10. Kolben nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt (18) der kreisförmigen Berandung (17) nahe dem Rand der Kolbenstirnfläche (11) liegt.
    11. Kolben nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Mittelpunkt (18).etwa um 1/20 des Kolbenradius vom Sand der Kolbenstirnfläche (11) entfernt ist.
    12. Kolben nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt (18) der Berandung (17) auf einem Radius der Kolbenstirnfläche (ΐΌ liegt, der unter dem Überströmkanal (15) hindurch verläuft.
    13- Kolben nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch g e kennz eichnet , daß der Radius der Berandung (17) zwischen 3O und 50 % und vorzugsweise ΆΟ % des Radius der Eolbenstimflache ("!"O beträgt.
    . Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer zum sich mit der Achse des Cberströmianals schneidenden Radius symmetrischen Hauptbrennkammer mit zwei lappenförmigen Mulden und einem sich außen anschließenden Hutteil, dadurch
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    gekennzeichnet, daß die Einsenkung sich von außen nicht weiter nach innen als "bis zu den Mulden (13a, 13ΐ>) erstreckt.
    -15· Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k en η ζ e i c h η e t , daß die Einsenkung (14·) 0,2 bis 0,3 mm tief ist.
    n/. 3 8
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DE2659100B2 DE2659100B2 (de) 1980-09-18
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GB (1) GB1593177A (de)

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