DE1802483A1 - Light metal pistons for internal combustion engines - Google Patents

Description

Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf einen Leichtmetallkolben für luftverdichtende 3rennkraftniaschinen, welcher in seinem Boden einen eingegossenen Brennraumeinsatz aufweist. Light alloy pistons for internal combustion engines The invention relates on a light metal piston for air-compressing 3rennkraftniaschinen, which has a cast-in combustion chamber insert in its bottom.

Bei direkt einspritzenden, luftverdichtenden Brennkraftmaschinen ist ein Verfahren bekannt, bei dem der Kraftstoff filmartig an der Wand eines kugel- oder topfförmigen, im Kolben angeordneten Brennraumes aufgetragen bzw. aufgespritzt wird. Durch die mit hoher Geschwindigkeit an der Brennraumwand vorbeistreichende Luft wird der Kraftstoff abgelöst und verdampft, bis er durch einen Zündstrahl entflammt.In the case of direct injection, air-compressing internal combustion engines a method is known in which the fuel film-like on the wall of a spherical or cup-shaped combustion chamber arranged in the piston will. By passing the combustion chamber wall at high speed Air, the fuel is detached and evaporated until it ignites by a pilot jet.

Bei diesem Verfahren hat sich gezeigt, daß bei kaltem Motor, bei Leerlauf und bei Teillastbetrieb eine störende Blaurauchbildung, verbunden mit lästigem Geruch, auftritt. Die Ursache dieser Erscheinung ist darin zu sehen, daß die Brennrautnwand die für die Verdampfung des Krat'tstoffes erforderlichte Temperatur, beispielsweise 1500 X, noch nicht erreiciit hat bzw. daß diese bei längerem Leerlauf wieder unterschritten wird.This method has shown that when the engine is cold, when idling and with partial load operation an annoying blue smoke, combined with an annoying smell, occurs. The cause of this phenomenon is to be seen in the fact that the combustion chamber wall the temperature required for evaporation of the fuel, for example 1500 X, has not yet been reached or that it falls below this again after a long period of idling will.

Die genannte Blaurauchbildung tritt auch bei anderen luftverdichtenden Motoren auf, bei denen der Kraftstoff beispielsweise in die Mitte des Brennraumes in die verdichtete Luft eingespritzt wird, weil auch bei diesen Verfahren Kraftetoffteile an die Wand gelangen und dort verdampfen, jedoch nicht in dem Maße wie bei der vorbeschriebenen Art. Um die Blaurauchbildung bei Kaltstart auf ein Minimum zu redusieren und während des Betriebes vollkommen zu beseitigen, muß die Brennraumwand möglichst schnell die vorgeschriebene, Silber der normalen Kolbentemperatur liegende Verdampfungstemperatur erreichen und während des Betriebes beibehalten.The blue smoke formation mentioned also occurs with other air-compressing agents Engines in which the fuel is in the middle of the combustion chamber, for example is injected into the compressed air because fuel parts are also used in this process get to the wall and evaporate there, but not to the same extent as in the case of the above Art. To reduce the formation of blue smoke to a minimum during a cold start and during To completely eliminate the operation, the combustion chamber wall must be removed as quickly as possible the prescribed silver evaporation temperature, which is the normal bulb temperature and maintained during operation.

Eine solche erhöhte Temperatur der Brennraumwand bewirkt aber andererseits eine höhere Wärmeabgabe an den Leiciltmetallkolben, dessen Festigkeitseigenschaften sich durch die Erwärmung verschlechtern. Ferner ist eine erhöhte Temperatur im Kolben schon deshalb unerwünscht, weil dadurch die Gefahr besteht, daß das zwischen dem Zylinder und dem Kolben befindliche Schmieröl verkokt und die Kolbenrine sich in ihren Nuten festsetzen.On the other hand, however, such an increased temperature of the combustion chamber wall has the effect a higher heat dissipation to the Leiciltmetall piston, its strength properties worsen from heating. There is also an increased temperature in the flask if only undesirable because there is a risk that between the The lubricating oil in the cylinder and the piston is coked and the piston crine is in fix their grooves.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen der vorbeschriebenen Bauart zu schaffen, bei dem eine achnelleret höhere und dauerhaftere Erwärmung des. Brennraumeinsatzes bzw. der Brennraumwand ermöglicht wird, ohne daß dabei die Festigkeitseigenschaften des Leichtmetallkolbens beeinträchtigt werden oder daß durch zu hohe Temperaturen am Kolbenmantel ein Verkoken des Schmieröles und dadurch ein Festsetzen der Kolbenringe in den Nuten erfolgt.The object of the present invention is to provide a light metal piston to create for internal combustion engines of the type described above, in which an achnelleret higher and more permanent heating of the combustion chamber insert or the combustion chamber wall is made possible without the strength properties of the light metal piston are impaired or that coking is caused by excessively high temperatures on the piston skirt of the lubricating oil and this causes the piston rings to stick in the grooves.

Nach der Brfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an der dem Brennraum abgewandten Oberfläche des Brennraumeinsatzes eine wärmeisolierende Keramikschicht aufgebracht und susammen mit dem Brennraumeinsatz in den Kolben eingesensen ist Durch die Keramikschicht erfolgt Je nach Stärke und Größe seiner Oberfläche eine mehr oder minder starke Isolierung des Brennraumeinsatzes, es wird daher weniger Wärme abgeführt,@wodurch er schneller seine Solltemperatur erreicht und diese auch bei Leerlauf beibehält. »er Leichtmetallkolben selbst kann durch eine bekannte Kühleinrichtung bei der für ihn günstigsten Temperatur gehalten werden.After the Brfindung the object is achieved in that on the Surface of the combustion chamber insert facing away from the combustion chamber has a heat-insulating ceramic layer applied and seared into the piston together with the combustion chamber insert Depending on the thickness and size of its surface, a more or less strong insulation of the combustion chamber insert, it is therefore less Heat dissipated, @ whereby it reaches its target temperature faster and this too maintains at idle. »The light metal piston itself can be controlled by a known cooling device be kept at the most favorable temperature for him.

Um die Wär@eabfuhr vom Brennraumeinsatz bei verschiedenen Motortypen den jeweiligen Verhältnissen entsprechend steuern zu können, werden in der Keramikschicht Unterbrechungen vorgesehen.About the heat dissipation from the combustion chamber insert in various engine types to be able to control the respective conditions accordingly, are in the ceramic layer Interruptions provided.

Einzelneiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles hervor. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Leichtmetallkolben nach der Erfindung, rig. 2 einen Teil des Leichtmetallkolbens nach Fig. 1 in abgeänderter Form.Individual pages of the invention emerge from the following description of an embodiment shown in the drawings. Show it: Fig. 1 is a longitudinal section through a light metal piston according to the invention, rig. 2 a part of the light metal piston according to FIG. 1 in a modified form.

In Pig. 1 weist der Leichtmetallkolben 1 an seiner Mantelflache Kolbenringnuten 2, 3, 4 und eine über Bohrungen 5 mit dem Içolbeninneren verbundene Ringnut 6 für den Ö1-abstreifring auf. Die Bohrung für den Kolbenbolzen ist mit 7 bezaichnet; Im Kolbenboden 8 ist ein aus einem Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit bestehender Brennraumeinsatz 9 eingegossen, welcher über Stege 1Q mit einem in der oberen Kolbenringnut 2 vorgesehenen Ringträger 11 verbunden ist.In Pig. 1, the light metal piston 1 has piston ring grooves on its outer surface 2, 3, 4 and an annular groove 6 connected to the interior of the piston via bores 5 for Open the oil scraper ring. The hole for the piston pin is marked 7; In the piston head 8 is made of a material with high thermal conductivity Combustion chamber insert 9 cast in, which via webs 1Q with a in the upper piston ring groove 2 provided ring carrier 11 is connected.

Zwischen dem Brennraumeinsatz 9 und dem Leichtmetallkolben 1 ist teilweise eine wärmeisolierende Keramikschicht 12 vorgesehen. Die Keramikschicht 12 wird vor dem Eingießen des Brennraumeineatzes 9 in den Kolben 1 auf der dem Brennraum 13 abgewandten Oberfläche des Brennraumeinsatzes 9 aufgespritzt.Between the combustion chamber insert 9 and the light metal piston 1 is partially a heat insulating ceramic layer 12 is provided. The ceramic layer 12 is in front pouring the combustion chamber insert 9 into the piston 1 on the combustion chamber 13 remote surface of the combustion chamber insert 9 is sprayed on.

In Fig. 2 weiet die Keramikschicht 12 Unterbrechungen 14 auf, so daß die metallische Verbindung zwiechen Kolben 1 und Brennraumeinsatz 9 vergrößert wird und dadurch eine gesteigerte Wärmeabfuhr aus dem Brennraum 13 bzw. der Brennraurnwand 15 erfolgt.In FIG. 2, the ceramic layer 12 has interruptions 14 so that the metallic connection between piston 1 and combustion chamber insert 9 is enlarged and thereby increased heat dissipation from the combustion chamber 13 or the combustion chamber wall 15 takes place.

Claims (2)

P a t e n t a n s p r ü c h eP a t e n t a n s p r ü c h e 1. Leichtmetallkolben für luftverdichtende Brennkraftmaschinen, welcher in seinem Boden einen eingegossenen Brennraumeinsatz aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Brennraum (13) abgewandten Oberfläche des Brennraumeinsatzes (9) eine wärmeisolierende Keramikschicht (12) aufgebracht und zusammen mit dem Brennraumeinsatz (9) in den Kolben (1) eingegossen ist. 1. Light metal pistons for air-compressing internal combustion engines, which has a cast-in combustion chamber insert in its bottom, characterized in that that on the surface of the combustion chamber insert (9) facing away from the combustion chamber (13) a heat-insulating ceramic layer (12) applied and together with the combustion chamber insert (9) is poured into the piston (1). 2. Leichtmetallkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennseichnet, daß die Keramikschicht (12) zur Steuerung des Wärmeverhaltens der Brennraumwand (15) Unterbrechungen (14) aufweist.2. Light metal piston according to claim 1, characterized in that the ceramic layer (12) to control the thermal behavior of the combustion chamber wall (15) Has interruptions (14). L e e r s e i t eL e r s e i t e