SE528302C2 - Kolv för förbränningsmotor samt förfarande för kontroll av förbränningsrumsstorlek - Google Patents

Description

25 528 302 2 storlek vid höga förbränningsnyck och b1.a. senare användning av sålunda omhän- dertagen energi.

Kort sammanfattning av uppfinningen Ovan angivna syfte åstadkommas medelst en kolv och ett förfarande enligt bifogade patentkrav 1 resp. 10. Ytterligare fördelar uppnås genom vad som specificeras i re- spektive beroende patentkrav.

Kort beskrivning av ritningarna Uppfinning kommer att beskrivas med hänvisning till följande beskrivningsexempel med hänvisning till de bifogade ritningarna, där lika hänvisningsbeteckriingar i möj- ligaste mån hänför sig till lika delar genomgående i vyema.

Fig. 1 visar schematiskt ett axiellt snitt genom en första uttöringsform av en kolv enligt uppfinningen innefattande en avfi ädrad krona, och Fig. 2a och b visar schematiskt axiella snitt genom en andra uttöringsform av en kolv enligt uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsforrner I fig. 1 visas en kolv 1 for en fórbränningsmotor, exempelvis en dieselmotor, inne- fattande en första del i form av en krona 2, anordnad att med sin fria ände 3 vara vänd mot och utgöra en begränsningsyta hos ett ej visat förbränningsrum. Kronan 2 är axiellt begränsat törskjutbar vid en andra del 4, anordnad att ledat anordnas vid en ej visad vevstake. 10 15 20 25 30 528 302 3 Kronan 2 innefattar en från den fria änden 3 vänd och öppen rörformig del 5, vilken invändigt är anordnad att styra och löpa mot en del av den yttre mantelytan 6 hos ett väsentligen rörformigt parti 7 hos den andra delen 4, vilket är anordnat att utbilda ett i riktning mot kronans fria ände öppet utrymme 8.

Ett tjäderpaket 9 innefattar åtminstone ett fjädrande ringformigt tjäderelement 9” men företrädesvis ett flertal sådana, på varandra staplade tjäderelement 9”. Enligt deti tig. I visade utförandet är tjäderpaketet anordnat i utrymmet 8 i den andra kolvdelen 4. Fj äderpaketet 9 är anordnat att positioneras i radiell led medelst dels den inre mantelytan 10 hos det rörforrniga partiet 7 och dels den yttre mantelytan 11 hos ett pelarparti 12 hos kronan 2, vilket pelarparti är anordnat att löpa genom före- fintliga ringforrniga fiäderelements 9' centrumhål 13. F j äderpaketet 9 är vidare an- ordnat att positioneras i axiell led mellan ett första stopparti 14, anordnat invändigt vid den mot sagda fria ände vända delen av det rörformiga partiet 7, och ett andra stopparti 15, anordnat utvändigt vid nämnda pelarpartis 12 från nämnda fria ände vända del 16. Stoppartierna 14, 15 utgörs företrädesvis av ringformiga partier, vilka företrädesvis är infásta medelst gängor, ej visade, vid respektive mantelyta 10, 11.

För verkan mot :tjäderpaketet bl.a. vid inbördes förskjutning av kronan 2 och den andra kolvdelen 4 är fjäderpaketet 9, förutom mellan stoppartierna 14,15, inspänt mellan dels en från det rörformiga partiets 7 inre mantelyta och mot pelarpartiet lö- pande och härvid i riktning från tjäderpaketet sluttande bottenyta 17 och dels en från pelarpartiets yttre mantelyta och mot det rörformiga partiets inre mantelyta löpande och härvid i riktning från fjäderpaketet sluttande och mot tjäderpaketet vänd inre yta 18 hos kronan, såsom visas i fig. 1.

En andra utföringsform av kolv enligt uppfinningen visas i fig. 2 a och b. I detta fall är kronan 2 anordnad att kvarhållas i axiell led vid den andra kolvdelen 4 medelst sagda pelarparti 12, vilket vid sitt från den fria änden 3 vända ändparti 16 är anord- nat att medelst ett stopparti 19, väsentligen motsvarande stoppartiet 15, hakas i den 10 15 20 25 30 528 302 4 andra kolvdelen 4, såsom visas i fig. 2a. Särskilt enligt denna utföringsform är för- spänning av fjäderpaketet 9 möjlig att åstadkomma, varvid fjäderpaketet 'ar förspänt anordnat och varvid pelarpartiets 12 ändparti 16 är anordnat att med stoppartiet 19 hållas tryckt i axiell led mot den andra kolvdelen 4.

Enligt i vissa fall föredragna utföringsforrner är fjäderpaketets fiäderkarakteristik anordnad att påverkas medelst utfommingen av sluttningen hos närrmda bottenyta och/eller hos nämnda inre yta. Enligt ett sådant utförande är sluttningen välvd, ex- empelvis såsom den inre ytan 16 hos kronan 2 i fig. 1, och härvid konvex mot fjä- derpaketet 9 för åstadkommande av en olinjär fjäderkarakteristik.

Funktionen hos kolven liksom förfarandet enligt uppfinningen torde till väsentlig del redan ha framgått av ovanstående beskrivning.

Medelst kronans 2 rörforrniga del 5 och pelarparti 12 styrs kronan medelst såväl den andra kolvdelen 4 och fjäderpaketet 9 vid axiell förskjutning samtidigt som fjäder- paketet hålles i radiell och axiell led och kronan kvarhålles vid den andra kolvdelen 4 med åtminstone ett stopparti, vilket medför en konstruktionen som är enkel att till- verka och montera och som är förhållandevis lätt och okänslig för masskrafter. I den övergripande funktionen ligger avfj ädringen av kronan, vilken avfjädring möjliggör en förstoring av förbränningsrummet genom axiell förskjutning av kronan i riktning mot vevstaken under motverkan av en fjäderkraft från fjäderpaketet.

Vid motorns drift kommer sålunda förbrärmingsgaser, i samband med att start av förbränningen av en bränsle/luftblandning i förbränningsrurnmet, trycka ihop fjä- derpaketet, varvid förbränningsrummets volym ökar. Detta medför att det maximala trycket i förbränningsrummet reduceras. Under motorns arbetstakt kommer kolven förflyttas under det att förbränningsrummets volym ytterligare ökar, samtidigt som ett arbete kan uttages från motorn via en med vevstaken förbunden vevaxel. Alltef- tersom trycket i förbränningsrummet minskar kommer den av fjäderpaketet lagrade 10 15 20 25 30 528 302 5 energin från förbrärmingen att återföras till vevstaken. Uppfmningen medför således att energin från förbränningen kan uttagas under en längre period Och/eller med jämnare kraftpåverkan än om kolven hade varit helt fast förbunden med vevstaken.

Likaså medför íjäderpaketet att vevstaken inte utsätts samma höga tryck i Samband med tändningen, utan trycket från förbränningen kommer att dämpas ut varvid be- lastningen på vevstaken och övriga motorkomponenter kan reduceras. En ytterligare fördel med detta är att ljudet från förbränningen reduceras.

Särskilt vid utföringsforrnen enligt fig. 2 är tjäderpaketet törspännbart inbyggt, var- vid kolven anordnas så att kompressionen är bestämd till en bestämd nivå och så att ytterligare fjädring sker först vid förbränningstryck utöver denna nivå.

Beroende på dimensioneringen av íjäderpaketet är det möjligt att tillåta ijäderpake- tet att höptryckas, helt eller delvis, redan under motorns kompressionsfas, varvid motoms kompressionstörhållande kan dimensioneras genom lämpligt val av antal fjädrar eller fiäderkaraktäristik.

Fjäderpaketets fixeringskonfiguration mellan bottenytan 17 och den inre ytan 18 gör det möjligt att medelst ytomas sluttning och konfiguration påverka fiäderpaketets tjäderkaralderistik eftersom fiäderpaketets anliggning mot respektive yta ändras med ökande deformation av tjäderpalcetet. Enligt vissa utföranden utförs härvid åt- minstone en av ytorna med en välvd och härvid mot tjäderpaketet konvex konfigura- tion íör att åstadkomma en bestämd olinjär tjäderkarakteristik hos tjäderpaketet.

Ovan har uppfirmingen beskrivits i anslutning till olika utföringsforrner och uttö- ringsexempel. Naturligtvis kan fler utföringsfonner liksom mindre förändringar och kompletteringar tänkas utan att den grundläggande uppfinningstanken frångås. Upp- finningen skall således ej anses begränsad till ovan angivna utföringsformer utan kan varieras inom de av bifogade patentkrav angivna ramarna. 528 502 6 Montering är avsedd att företrädesvis ske medelst stoppartier, vilka medverkar till att positionera fjädeipaketet. Dessa fästs enligt beskrivningsexemplet medelst i om- kretsled löpande gängor. Andra sätt kan tänkas, exempelvis baj onettfattning, svets- ning, nitning och andra kända sätt för fastsättning. Vid utförandet enligt fig. 2 er- fordras endast ett stopparti, nämligen det som är anordnat vid pelarpartiet.

Claims (15)

10 20 25 528 302 PATENTKRAV

1. Kolv for törbränningsmotor innefattande en första kolvdel i form av en kro- na anordnad att med sin fria ände vara vänd mot ett förbränningsrllm 0011 fllwfdflad axiellt begränsat och under inverkan av en fiäderkrafi törskjutbar vid en andra del anordnad att fästas vid en vevstake, varvid en från den fria änden (3) Vänd och ÖP' pen väsentligen rörformig del (5) hos kronan (2), anordnad att invändigt Styra °°h löpa mot en yttre mantelyta (6) hos ett väsentligen rörformigt (4) parti (7) 1105 den andra delen (4), vilket parti är anordnat att utbilda ett i riktning mot kronans fria ände öppet utrymme (8), i vilket utrymme ett tjäderpakef (9) innefattande åtminsto' ne ett ringformigt fiäderelement (9°) är anordnat att hållas i radiell och axiell led för utövande av nänmda tjäderkrafi mellan kronan och den andra delen av kolven, känuetecknad av att tjäderpaketet är anordnat att hållas i radiell led mellan dels den andra kolvdelens väsentligen rörfomiiga parti (7) och dels ett pelfllpflffi (12) 1103 kronan, vilket pelarparti är anordnat att löpa genom förefintliga ringformiga ijäder- elements (9°) centrumhål (13).

2. Kolv enligt krav 1, kännetecknad av att ijäderpaketet (9) är anordnat att hållas i axiell led mellan ett första stopparti (14), anordnat invändigt vid det rörfor- miga partiet hos den andra kolvdelen, och ett andra stopparti (15) anordnat utvändigt vid nämnda pelarparti, vilket andra stopparti (15) även är anordnat att medverka till att kvarhålla kronan vid den andra kolvdelen.

3. Kolv enligt krav 2, kännetecknar! av att kronan är anordnad att kvarhållas i axiell led vid den andra kolvdelen medelst sagda pelatpmti, vilket vid Sitt från den fria änden (3) vända ändparti (16) är anordnat att hakas i den andra kolvdelen me- delst ett stopparti (19). 10 20 25 528 302 8

4. Kolv enligt krav 1, 2 eller 3, kännetecknad av att ijäderpaketet är förspänt anordnat, varvid pelarpartiets ändparti (16) hålls tryckt i axiell leå IIIOt den andra kolvdelen.

5. Kolv enligt krav 4, kännetecknad av att törefinflíga St°PPaftí°T (14, 1549) utgörs av ringformiga partier.

6. Kolv enligt något av kraven 1 - 5, kännetecknad av att, för verkan mot tjä- derpaketet, vid inbördes förskjutning av kronan och den andra kolvdelen, törefmns dels en bottenyta (17) hos den andra kolvdelens väsentligen rörforrniga parti Och dels en mot fiäderpaketet vänd inre yta (18) hos kolvkronan, varvid såväl hottenytan som den inre ytan är sluttande anordnade så att fiäderpaketets ariliggïlifig mot hm' tenpartiet respektive den inre ytan ökar med ökande deformation och därmed utövad tjäderkrafl hos ijäderpaketet.

7. Kolv enligt krav 6, kännetecknad av att sagda bottenyta löper från det vä- sentligen rörformiga partiets inre mantelyta mot pelarpartiet och härvid i riktning från fiäderpaketet och av att den mot fiäderpartiet vända inre ytan hos kronan löper från pelarpartiets yttre mantelyta och mot det väsentligen rörformiga partiets inre mantelyta och härvid i riktning från fiäderpaketet.

8. Kolv enligt krav 6 eller 7, kännetecknad av att fiäderpaketets fiäderkarak- terístik är anordnad att påverkas medelst utfornmingen av sluttningen hos nämnda bottenyta och/eller hos nämnda inre yta.

9. Kolv enligt krav 8, kännetecknad av att sluttningen är välvd och härvid konvex mot fiäderpaketet för åstadkommande av en olinj är fiäderkarakteristik. 10 20 25 528 302 9

10. Förfarande för att med en kolv för en fiirbränningsmotor kontrollera tör- bränriingsrumsstorlek genom att anordna en första kolvdel, kolvens krona, axiellt begränsat och under inverkan av en tjäderkrafi förskjutbar vid en andra kolvdel, varvid kronan med sin fria ände är vänd mot iörbränningsrummef, 0011 20mm att anordna kronan med en fiån den fria änden vänd och öppen väsentligen rörfonnig del (5), vilken invändigt styrs och löper mot en yttre mantelyta (6) hos ett väsentli- gen rörformigt parti (7) hos den andra delen (4), vilket parti utbildar ett i riktning mot kronans fiia ände öppet utrymme (8), i vilket ett fiäderpaket (9) innefattande åtminstone ett ringforrnigt fiäderelement (9°) anordnas och hålles i axiell och radiell led för utövande av nämnda fiäderlcrafi mellan kronan och den andra delen av kol- ven kännetecknat av att ijäderpaketet hålles i radiell led mellan dels den andra kolvdelens väsentligen rörforrniga parti (7) och dels ett pelarparti (12) hos kronan, vilket löper genom törefintliga ringformiga fiäderelements (9”) centrumhål (13).

11. ll. Förfarande enligt krav 10, kännetecknat av att kronan hålles förbunden med den andra kolvdelen med i omkretsled invändigt löpande och fiäderpaketet om- givande stoppartier (14, 15) hos den andra kolvdelen respektive kronans pelarparti eller med ett stopparti (19) hos pelarpartiet, vilket stopparti kvarhållande hakar i den andra kolvdelen.

12. Förfarande enligt krav 10 eller ll, kännetecknar av att fiäderpaketet tör- spännes.

13. Förfarande enligt krav 10, ll eller 12, kännetecknat av att fiäderpaketet verkar mot en sluttande yta hos kronan och en sluttande yta hos den andra kolvdelen så att fiäderpaketets anliggning mot respektive yta ökar med ökande deformation och därmed ökande utövad tjäderkraft hos fiäderpaketet. 528 302 10

14. Förfarande enligt krav 13, kännetecknat av att ijäderpaketets tjäderkaralctefi- stik påverkas medelst utformningen hos sluttningen hos åtminstone en av nämnda ytor.

15. Förfarande enligt krav 14, kännetecknat av att en olinjär fjäderkaralcteristik åstadkommes genom välvd och härvid mot fiäderpaketet konvex sluttning.