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WO2003091562A1 - Gekühlten zweiteiliger kolben - Google Patents

Gekühlten zweiteiliger kolben Download PDF

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WO2003091562A1
WO2003091562A1 PCT/DE2003/002228 DE0302228W WO03091562A1 WO 2003091562 A1 WO2003091562 A1 WO 2003091562A1 DE 0302228 W DE0302228 W DE 0302228W WO 03091562 A1 WO03091562 A1 WO 03091562A1
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recess
skirt
internal combustion
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Valery Bauer
Hanspeter Wieland
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Mahle GmbH
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Mahle GmbH
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    • F02F3/00—Pistons 

Definitions

  • the invention relates to a cooled two-part piston according to the preamble of claim 1.
  • Such a piston is known for example from DE 37 32925 C1.
  • JP 3-8640 U a one-piece piston without liquid cooling is known for a lying internal combustion engine, which is provided on its outside of the shaft with an axially extending recess which is provided with a return bore tion in the cylinder communicates with the crankcase chamber in order to discharge oil stripped from the piston rings.
  • the object of the present invention is therefore to improve an internal combustion engine with a piston according to the preamble of the main claim with at least one cylinder which is horizontally aligned in the installed position of the internal combustion engine in such a way that the start-up smoke and the oil loss are reduced with little effort.
  • Fig. 1 shows a longitudinal section of a piston according to the invention
  • Fig. 2 is a plan view of the piston skirt.
  • the cooled two-part piston 1 for an internal combustion engine arranged horizontally during operation consists of a piston upper part 2 made of steel and a piston skirt 3 made of aluminum, these two parts being connected to one another in an articulated manner by means of a piston pin 4 (pendulum shaft piston).
  • a piston pin 4 pendulum shaft piston
  • the cooling oil ring channel 6 is at least partially covered by collecting pockets 8 on the piston shaft 3 which are attached to the end 7 facing the upper piston part 2.
  • the collecting pockets 8 can also be designed as a circumferential annular space so that they completely cover the cooling oil ring channel 6.
  • a tub-shaped one is on the inside 11 of the piston skirt 2
  • Recess 12 is provided in which this cooling oil collects without being harmful.
  • an oil groove 14 is provided, starting from the upper edge 13 of the piston skirt 3, which opens into the recess 12.
  • the recess 12 should extend in the circumferential direction up to approximately 60 °. The length in the axial direction (piston longitudinal axis) and the depth of the recess 12 is determined according to the desired volume of cooling oil.
  • the circumferential transition of the recess 12 into the inner wall 11 of the piston skirt 3 should be gradual, that is to say stepless.
  • an improvement in the oil consumption and the starting smoke development is achieved in a structurally simple manner in an internal combustion engine with an approximately horizontally extending piston / cylinder axis.

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Abstract

Bei einem gekühlten zweiteiligen Kolben (1) für Verbrennungsmotoren mit einem die Kolbenringnuten und Kolbenbolzennaben enthaltenden Kolbenoberteil (2) und einem mit diesem ausschliesslich über einen Kolbenbolzen (4) gelenkig verbundenen Kolbenschaft (3), wobei einerseits das Kolbenoberteil (2) radial innerhalb des Kolbenringnutbereiches (5) mit einem zum Kolben­schaft (3) hin offenen Kühlölringkanal (6) versehen ist, und andererseits an dem dem Kolbenoberteil (2) zugewandten Ende (7) des Kolbenschaftes (3) Auffangtaschen (8) angebracht sind, die den Kühlölringkanal (6) zumindest teilweise abdecken, soll zur Verhinderung von Startblaurauchentwicklung im unten zu liegenden Bereich des Kolbenschaftes (3) auf dessen Innenseite (11) eine Aussparung (12) zur Aufnahme von Kühlöl vorgesehen sein.

Description

Gekühlter zweiteiliger Kolben
Die Erfindung betrifft einen gekühlten zweiteiligen Kolben nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Kolben ist beispielsweise aus DE 37 32925 C1 bekannt.
Soll nun ein Verbrennungsmotor mit einem derartigen Kolben in etwa horizontaler Einbaulage im Betrieb verwendet werden (z.B. Unterflur-Motor, Boxer-Motor), so besteht die Gefahr, daß insbesondere beim Abstellen des Verbrennungsmotors und im Stand Kühlöl sich im unteren Bereich an der Zylinderwand sammelt und an den Kolbenringen vorbei in den Brennraum gelangt. Hierdurch tritt außer einem unerwünschten Ölverbrauch beim Starten des Verbrennungsmotors eine stärkere Rauchentwicklung (z.B. Blaurauch) auf.
Aus dem Stand der Technik ist bezüglich der Startrauchentwicklung bei einem Verbrennungsmotor mit horizontal angeordnetem Zylinder noch zu verweisen auf die DE 197 08892 C1, bei der bei einem einteiligen Kolben ohne Flüssigkeitskühlung vorgeschlagen wird, eine labyrinthartige Druckausgleichspassage zwischen Brennraum und Kurbelraum auszubilden, wobei die Brennraum abgewandten Kolbenringe jeweils mit Ausnehmungen versehen sind, die den Ringraum zwischen benachbarten Kolbenringen mit dem Grund der jeweiligen Ringnut verbinden.
Außerdem ist aus JP 3-8640 U bei einem liegenden Verbrennungsmotor ein einteiliger Kolben ohne Flüssigkeitskühlung bekannt, der auf seiner Schaftaußenseite mit einer axial verlaufenden Aussparung versehen ist, die mit einer Rückführboh- rung im Zylinder zum Kurbelgehäuseraum in Verbindung steht, um von den Kolbenringen abgestreiftes öl abzuführen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Verbrennungsmotor mit einem Kolben nach der Gattung des Hauptanspruchs mit mindestens einem in Einbaulage des Verbrennungsmotors horizontal ausgerichteten Zylinder so zu verbessern, daß mit geringem Aufwand eine Verringerung des sogenannten Startblaurauches und des Ölverlustes erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Kolbens
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Kolbenschaft.
Der gekühlte zweiteilige Kolben 1 für einen im Betrieb horizontal angeordneten Verbrennungsmotor besteht aus einem Kolbenoberteil 2 aus Stahl und einem Kolbenschaft 3 aus Aluminium, wobei diese beiden Teile über einen Kolbenbolzen 4 gelenkig miteinander verbunden sind (Pendelschaftkolben). In dem Kolbenoberteil 2 ist radial innerhalb des Kolbenringnutbereiches 5 ein zum Kolbenschaft 3 hin offener Kühlölringkanal 6 vorgesehen, in den das Kühlöl vom Kurbelraum aus auf bekannte Weise eingespritzt wird. Der Kühlölringkanal 6 wird von an dem dem Kolbenoberteil 2 zugewandten Ende 7 angebrachten Auffangtaschen 8 am Kolbenschaft 3 zumindest teilweise abgedeckt. Die Auffangtaschen 8 können auch als umlaufender Ringraum ausgebildet sein, sodaß sie den Kühlölringkanal 6 komplett abdecken.
Um zu verhindern, daß beim Abstellen des Motors Kühlöl zwischen Kolbenoberteil 2 und dem oberen Ende 7 des Kolbenschaftes 3 sich an der Zylinderwand (bzw. Zylinderbuchsenwand 9) sammelt und in den Brennraum 10 gelangen kann, ist an der Innenseite 11 des Kolbenschaftes 2 eine wannenförmige Aussparung 12 vorgesehen, in der sich dieses Kühlöl sammelt ohne schädlich zu wirken. Um ein leichteres Abfließen in diese Aussparung 12 zu ermöglichen, ist ausgehend vom oberen Rand 13 des Kolbenschaftes 3 eine ölrille 14 vorgesehen, die in die Aussparung 12 mündet. Die Aussparung 12 soll sich in Umfangsrichtung gesehen bis etwa 60 ° erstrecken. Die Länge in Axialrichtung (Kolbenlängsachse) und die Tiefe der Aussparung 12 wird entsprechend dem gewünschten Aufnahmevolumen an Kühlöl festgelegt. Um schädliche Kanten 15 an der Innenseite 11 des Kolbenschaftes 3 zu vermeiden, soll der umfängliche Übergang der Aussparung 12 in die Innenwand 11 des Kolbenschaftes 3 allmählich, also stufenlos, erfolgen.
Mit einer derartigen Ausführung wird auf konstruktiv einfache Weise bei einem Verbrennungsmotor mit etwa horizontal verlaufender Kolben-/Zylinderachse eine Verbesserung des Ölverbrauchs und der Startrauchentwicklung erreicht.

Claims

Patentansprüche
1. Gekühlter zweiteiliger Kolben (1) für Verbrennungsmotoren mit einem die Kolbenringnuten und Kolbenbolzennaben enthaltenden Kolbenoberteil (2) und einem mit diesem ausschließlich über einen Kolbenbolzen (4) gelenkig verbundenen Kolbenschaft (3), wobei einerseits das Kolbenoberteil (2) radial innerhalb des Kolbenringnutenbereiches (5) mit einem zum Kolbenschaft (3) hin offenen Kühlölringkanal (6) versehen ist, in den das Kühlöl auf beliebige Weise eingeführt und entsprechend abgeführt wird und andererseits an dem dem Kolbenoberteil (2) zugewandten oberen Ende (7) des Kolbenschaftes (3) Auffangtaschen (8) angebracht sind, die den Kühlölringkanal (6) des Kolbenoberteiles (2) zumindest teilweise abdecken, dadurch gekennzeichnet, daß bei etwa horizontaler Anordnung des Verbrennungsmotors (und somit auch des Kolbens (1)) im Betrieb (z. B. Boxer-Motor) im geodätisch unten liegenden Bereich des Kolbenschaftes (3) innen eine wannenförmige Aussparung (12) zur Aufnahme von Kühlöl vorgesehen ist.
2. Kolben nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß vom oberen Rand (13) des Kolbenschaftes (3) ausgehend eine in den Kolbenschaft (3) eingebrachte ölrille (14) zu der Aussparung (12) führt.
3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (12) sich umfänglich über eine Breite bis ca. 60° erstreckt.
4. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (12) umfänglich stufenlos in die Innenwand (11) des Kolbenschaftes (3) übergeht.
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