DE2243230A1 - RING SUPPORT PISTON - Google Patents

Description

Ringträgerkolben Die Erfindung betrifft einen Leichtmetallkolben für Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, dessen erste Ringnut mit einem vollen Ringträger armiert ist. Ring carrier piston The invention relates to a light metal piston for internal combustion engines, in particular diesel engines, the first annular groove thereof is reinforced with a full ring carrier.

Die Lebensdauer, insbesondere von Dieselmotoren, in denen die Kolben unter hohen thermischen und dynamischen Belastungen laufen, wird oft dadurch begrenzt, daß die Ringnuten der Kolben, besonders die Nut für den ersten Ring, stark verschleißen. Ringnuten und Kolbenringverschleiß werden gefördert, wenn 1) der Kolben durch hohe Leistungsanforderungen thermisch und dynamisch hoch belastet wird und damit das Kolbenmaterial im Bereich der Ringnute:lflanken an Härte und Festigkeit verliert.The service life, especially of diesel engines, in which the pistons run under high thermal and dynamic loads is often limited by that the ring grooves of the pistons, especially the groove for the first ring, wear out heavily. Ring grooves and piston ring wear are promoted when 1) the piston through high Performance requirements is thermally and dynamically highly stressed and thus that Piston material in the area of the ring groove: oil flanks lose their hardness and strength.

2) der Kolben, bedingt durch die Motorauslegung, nur eine kurze führende Schaftlänge besitzt und zum Kippen neigt.2) the piston, due to the engine design, only has a short leading one Has shaft length and tends to tip over.

3) infolge mangelnder Schmierung der erste Verdichtungsring trocken in der Nut läuft.3) The first compression ring is dry due to insufficient lubrication runs in the groove.

4) durch ungenügende Filterung vom Motor viel Staubangesaugt wird.4) a lot of dust is sucked in by the motor due to insufficient filtering.

5) starke Rückstände bildender Kraftstoff gefahren wird.5) Driving heavy residue fuel.

Mit zunehmendem Verschleiß vergrößert sich auch das Spiel zwischen Nut und Ring, der Ring verliert seine Führung, er läuft mit seiner Stirnfläche nicht mehr exakt auf der Zylinderlaufbahn, kann sich verkanten und dichtet dadurch gegen die Gase aus dem Verbrennungsraum nicht mehr sicher ab. olverbrauch und Gasdurchlaß wachsen im Laufe der Zeit auf ein nicht mehr vertretbares Maß an. Außerdem besteht die Gefahr, daß der Ring wegen ungenügender Führung in der Ringnut bricht und dadurch Kolben und Zylinderwand zerstört werden.As the wear increases, so does the clearance between Groove and ring, the ring loses its leadership, it does not run with its face more exactly on the Cylinder liner, can tilt and seal as a result, it is no longer safe against the gases from the combustion chamber. oil consumption and gas permeability increase in the course of time to an unacceptable level. There is also the risk that the ring in the ring groove due to insufficient guidance breaks and this destroys the piston and cylinder wall.

Um diesem gefährlichen Verschleiß der Ringnut entgegenzuwirken, werden sogenannte Ringträger in den Kolben eingegossen oder eingepreßt, die aus einem austenitischen Werkstoff, vorzugsweise Gußeisen, bestehen, der bei Betriebstemperatur des Kolbens bedeutend härter und verschleißfester ist als die Leichtmetallegierung des Kolbens.In order to counteract this dangerous wear and tear of the ring groove, so-called ring carrier cast or pressed into the piston, which consists of an austenitic Material, preferably cast iron, exist at the operating temperature of the piston is significantly harder and more wear-resistant than the light metal alloy of the piston.

Darüberhinaus ist es möglich, den Ringträger beim Eingießen in den Kolbenkörper mit Hilfe einer intermetallischen Schicht mit dem Kolbenmaterial fugenlos zu verbinden, wodurch ein guter Kontakt zwischen dem Ringträger und dem Kolbenmaterial erreicht wird (Bensinger W.-D. -u. A. Meier.: Kolben, Pleuel und Kurbelwelle bei schnellaufenden Verbrennungsmotoren, 2. Aufl., Berlin/Göt-tingen/Heidelberg 1961, S. 11).In addition, it is possible to use the ring carrier when pouring into the The piston body is seamless with the piston material by means of an intermetallic layer to connect, creating a good contact between the ring carrier and the piston material is achieved (Bensinger W.-D. -u. A. Meier .: Pistons, connecting rods and crankshaft at high-speed internal combustion engines, 2nd edition, Berlin / Göt-tingen / Heidelberg 1961, P. 11).

Neben der auf diese Weise erzielten GestaltfestigReit der Ringnuten muß der Ringträgerkolben so konstruiert sein, daß eine nach Möglichkeit vollständige Verbrennung des Kraftstoffluftgemisches im Verbrennungsraum stattfindet.In addition to the shape stability of the ring grooves achieved in this way the ring carrier piston must be designed in such a way that it is as complete as possible Combustion of the fuel-air mixture takes place in the combustion chamber.

Nun ist es aber bekannt, daß das in dem Ringspalt zwischen Feuersteg und Zylinderwand vorhandene Kraftstoff-Luft-Gemisch nur partiell umsetzt oder verbrennt und die unverbrannten Bestandteile als Schadstoffe mit dem Abgas an die Luft gelangen.But now it is known that this is in the annular gap between the top land and cylinder wall existing fuel-air mixture only partially converts or burns and the unburned components are released into the air as pollutants with the exhaust gas.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb den Ringträgerkolben so zu gestalten, daß das Volumen des zwischen Feuersteg und Zylinderwand bestehenden Ringspaltes möglichst klein ist, um die in dem Ringspalt vorhandene Kraftstoff-Luft-Gemischmenge so niedrig wie möglich zu halten.The object of the invention is therefore to design the ring carrier piston so that the volume of the existing annular gap between the top land and cylinder wall is as small as possible to the amount of fuel-air mixture present in the annular gap as low as possible.

Das Volumen des Ringspaltes ist abhängig von der Höhe des Feuerstegs, die sich danach bestimmt, daß die durch die Einwirkung der Gas- und Massenkraft sowie der Wärmespannungen erzeugte Beanspruchung ertragen und ein ausreichender Wärmefluß erreicht wird. Da die mathematische Erfassung dieser Einflüsse sich ausgesprochen schwierig gestaltet, erfolgt die Festlegung der Höhe des Feuerstegs nach Erfahrungsregeln, die durch laufende Gestaltfestigkeitsprüfungen unterbaut sind.The volume of the annular gap depends on the height of the top land, which is then determined by the action of gas and inertia as well as the stress generated by the thermal stresses and sufficient Heat flow is achieved. Since the mathematical recording of these influences is pronounced difficult, the height of the top land is determined according to rules of experience, which are supported by ongoing structural strength tests.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Höhe des Feuerstegs in der Weise zu verringern, daß im Bereich des Feuer stegs eines Ringträgerkolbens eine mit einem vollen Ringträger bewehrte Ringnut angebracht ist, der mit dem in der ersten Ringnut des Ringfeldes angeordneten Ringträger über vom Kolbenxrerkstoff umgebene Stege bzw. Rippen verbunden ist.To solve the aforementioned problem, it is proposed according to the invention that to reduce the height of the top land in such a way that land in the area of the fire of a ring carrier piston attached an annular groove reinforced with a full ring carrier is, which with the arranged in the first annular groove of the ring field ring carrier webs or ribs surrounded by the piston material are connected.

Die Stege bzw. Rippen können mit den Ringträgern einteilig gegossen oder mit diesen verschraubt, verschweißt oder -verlötet sein.The webs or ribs can be cast in one piece with the ring carriers or screwed, welded or soldered to these.

Um eine ausreichende Verankerung des im Bereich des Feuersteges angebrachten Ringträgers im Kolbenmaterial zu erzielen, muß der axiale Abstand zwischen den beiden Ringträgern wenigstens der halben Höhe eines Ringträgers. entsprechen.To ensure adequate anchoring of the installed in the area of the top land To achieve ring carrier in the piston material, the axial distance between the two must Ring carriers at least half the height of a ring carrier. correspond.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der im Bereich des Feuersteges befindliche Ringträger an der Feuerstegoberkante angebracht.According to a preferred embodiment of the invention, in the area The ring carrier located on the top land is attached to the top edge of the top land.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielhaft dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.The invention is and is exemplified in the drawing explained in more detail below.

Bei einem Leichtmetallkclben 1 für Dieselmotoren mit herzartiger Bodeenulde 2 ist im Bereich der ersten Ringnut 3 des Ringfeldes ein aus austenitischem Gußeisen bestehender Ringträger 4 eingegossen, der über vom Kolbenmaterial umgebende Stege 5 mit dem an der Oberkante des Feuersteges 6 in der Ringnute 7 angebrachten Ringträger 8 verbunden ist.In the case of a light metal clamp 1 for diesel engines with a heart-shaped bottom depression 2 is an austenitic cast iron in the area of the first ring groove 3 of the ring field existing ring carrier 4 poured in, the webs surrounding the piston material 5 with the ring carrier attached to the upper edge of the top land 6 in the annular groove 7 8 is connected.

Der Abstand 9 zwischen den Ringträgern 4 und 8 beträgt etwa die doppelte Ringträgerhöhe.The distance 9 between the ring carriers 4 and 8 is approximately double Ring carrier height.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß die Höhe des Feuersteges vergleichsweise um 20 bis 50 /% verringert werden kann und dadurch eine bedeutende Verkleinerung des Ringspaltvolumens erreicht und demzufolge eine beachtliche Senkung des Schadstoffanteils im Abgas erzielt wird.The advantage achieved with the invention consists in particular in that the height of the top land can be reduced comparatively by 20 to 50 /% and thereby achieved a significant reduction in the volume of the annular gap and consequently a considerable reduction in the proportion of pollutants in the exhaust gas is achieved.

PatentansprtichePatent claims

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE 1) Leichtmetallkolben für Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, dessen erste Ringnut des Ringfeldes mit einem vollen Ringträger armiert ist, gekennzeichnet durch eine im Bereich des Feuers-teges (6) angebrachte mit einem vollen Ringträger (8) bewehrte Ringnut (7), der über vom Kolbenmaterial umgebende Stege bzw. Rippen (5) mit dem in der ersten Ringnut (3) des Ringfeldes angebrachten Ringträger (4) fest verbunden ist.PATENT CLAIMS 1) Light metal pistons for internal combustion engines, especially diesel engines, the first ring groove of the ring field with a full Ring carrier is reinforced, characterized by one in the area of the fire bar (6) attached with a full ring carrier (8) reinforced ring groove (7), which is covered by the piston material surrounding webs or ribs (5) with the one in the first annular groove (3) of the annular field attached ring carrier (4) is firmly connected. 2) Leichtmetallkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (9) zwischen beiden'Ringträgern (4, 8) wenigs-tens der halben Höhe eines Ringträgers entspricht.2) light metal piston according to claim 1, characterized in that the distance (9) between both ring carriers (4, 8) is at least half the height of one Ring bearer corresponds. 3) Leichtmetallkolben nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekelmzeichnet, daß der Ringträger (8) im Bereich der Feuerstegoberkante angeordnet ist.3) light metal piston according to claim 1 and 2, characterized in that, that the ring carrier (8) is arranged in the area of the top land edge. 4) Leichtmetallkolben nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege bzw. Rippen (5) mit den Ringträgern (4, 8) einteilig gegossen, verschraubt, verschweißt oder verlötet sind.4) light metal piston according to claims 1 to 3, characterized in that that the webs or ribs (5) with the ring carriers (4, 8) cast in one piece, screwed, are welded or soldered. LeerseiteBlank page