ITRM20000205A1

ITRM20000205A1 - Motore a combustione interna con basamento.

Info

Publication number: ITRM20000205A1
Application number: IT2000RM000205A
Authority: IT
Inventors: Gerof Frantzheld
Original assignee: Daimler Chrysler Ag
Priority date: 1999-04-20
Filing date: 2000-04-17
Publication date: 2001-10-17
Also published as: DE19917707A1; IT1315904B1; US6196179B1; ITRM20000205A0; FR2792683A1; DE19917707C2

Description

DESCRIZIONE

L'invenzione concerne un motore a combustione interna con un basamento secondo il tipo definito più dettagliatamente nel preambolo della rivendicazione 1.

Nei motori a combustione interna moderni, in particolare nei motori Diesel, è necessario munire una fascia superiore di uno stantuffo di sufficiente gioco affinché, a temperatura di esercizio e in presenza di dilatazione dello stantuffo di alluminio, non si abbia alcun contatto con una superficie di scorrimento del cilindro che cinge lo stantuffo. In questo caso, per fascia superiore di uno stantuffo s'intende la zona tra la fascia elastica disposta più in lato, rivolta al massimo verso la testa cilindri, e la parte terminale superiore dello stantuffo rivolta verso la testa cilindri .

Specialmente quando si impiegano oli sintetici per la lubrificazione del motore a combustione interna si ottiene l'effetto svantaggioso che, durante la combustione dell'olio lubrificante sintetico, si formano residui carboniosi duri che si instaurano in corrispondenza della fascia superiore sullo stantuffo e, infine, vengono a contatto con la superficie di scorrimento del cilindro. Attraverso i movimenti di su e giù dello stantuffo, i residui carboniosi duri da olio possono sfregare sulla superficie di scorrimento del cilindro e distruggere la struttura levigata apportata nella superficie di scorrimento durante la lavorazione della stessa. In questo modo, la superficie di scorrimento del cilindro non presenta più la necessaria struttura superficiale per fare aderire un film di olio lubrificante sufficientemente spesso sulla superficie di scorrimento del cilindro, cosa che provoca un elevato consumo di olio lubrificante e una usura più rapida del cilindro e rispettivamente dello stantuffo.

Per far fronte a ciò, è generalmente noto introdurre un anello cilindrico nella zona della superficie di scorrimento del cilindro rivolta verso la testa cilindri e rispettivamente in una rientranza prevista a questo scopo nella superficie di scorrimento del cilindro. Questo anello cilindrico sporge sulla superficie vera e propria della superficie di scorrimento del cilindro e devia abbondantemente i residui carboniosi nella zona della fascia superiore .

Un tale anello cilindrico è già noto, nel suo principio fondamentale, dalla DE-AS 1 902 502. Il brevetto US 5,553,585 descrive un ulteriore sviluppo complesso di un tale anello.

L'inconveniente di questi anelli cilindrici sta nello spazio d'ingombro richiesto in direzione radiale e nel fabbisogno di spazio a ciò connesso. Ciò deriva dal fatto che l'anello cilindrico, per motivi di lavorazione, non deve avere una parete inferiore ad un determinato spessore minimo per rimanere intrinsecamente stabile e per consentire di essere manipolato durante il montaggio.

Questo spazio d'ingombro necessario è particolarmente critico quando lo spessore della parete dietro la superficie di scorrimento del cilindro è comunque già molto piccola dal momento che, ad esempio, si introduce una camicia cilindro. Poi si ottengono tensioni di materiale molto alte e un effetto di intaglio in questa zona che, a causa della rientranza per l'anello cilindrico, presenta uno spessore della parete della canna cilindro molto sottile.

Pertanto, compito dell'invenzione è quello di realizzare un motore a combustione interna con un anello cilindrico per la conservazione della distanza della fascia superiore di uno stantuffo rispetto ad una superficie di scorrimento del cilindro, laddove l'anello cilindrico è in grado di farcela con un minimo spazio d'ingombro in direzione radiale.

Secondo l'invenzione, questo compito viene risolto con i particolari indicati nella parte caratterizzante della rivendicazione 1.

Siccome l'anello cilindrico è strutturato, secondo l'invenzione, a pezzo unico con la guarnizione della testata, è possibile ridurre drasticamente lo spessore della parete dell'anello cilindrico rispetto alle esecuzioni note. L'anello cilindrico con uno spessore di parete minimo, applicato per formatura al corpo di base della guarnizione della testata, viene tenuto, in questo caso, dal corpo di base della guarnizione della testata.

Giusto attraverso la combinazione a pezzo unico, secondo l'invenzione, della guarnizione della testata e dell'anello cilindrico si è in condizione di realizzare un anello a parete molto sottile. In questo caso, il corpo di base serve alla guarnizione della testata, in primo luogo, da ausilio per la conservazione della forma dell'anello cilindrico e non, in modo primario, da supporto. Il corpo di base della guarnizione della testata provvede, quindi, principalmente ad irrigidire fortemente la forma dell'anello cilindrico applicato per formatura.

In una forma di esecuzione particolarmente vantaggiosa dell'invenzione, le zone del basamento che cingono direttamente la superficie di scorrimento del cilindro e che sono rivolte verso la testa cilindri presentano una rientranza. In questo caso, la superficie di scorrimento del cilindro può essere parte di una canna cilindro in modo che anche la rientranza sia elemento costitutivo della canna cilindro.

Grazie alla rientranza applicata alla zona della canna cilindro rivolta verso la testa cilindri, le zone della guarnizione della testata situate nelle immediate vicinanze dell'anello cilindrico vengono tenute libere dalla pressione applicata dalla testa cilindri.

In questo modo si ottiene il vantaggio che la guarnizione della testata intorno ad ogni cilindro raggiunge un effetto di tenuta soltanto in corrispondenza di un rilievo inserito e che, tra la testa cilindri e il basamento e rispettivamente la canna cilindro, non si ottengono trasmissioni di forze incontrollate. Inoltre si può evitare il pericolo della comparsa di un bloccaggio statisticamente indeterminato tra le zone della testa cilindri e del basamento e rispettivamente della canna cilindro che cingono l'anello cilindrico. In questo modo è possibile controllare 1'introduzione delle forze e il flusso di forze dalla testata al basamento.

Altre forme di esecuzione vantaggiose dell 'invenzione emergono dalle rivendicazioni dipendenti e dagli esempi di esecuzione descritti in seguito con riferimento ai disegni.

L'unica figura rappresentata mostra una sezione lungo un motore a combustione interna, laddove è rappresentata la zona tra uno stantuffo 1, una testata 2 e una canna cilindro 3.

In questo caso, la canna cilindro 3 è eseguita come una cosiddetta canna cilindro 3 sospesa e, nella sua zona rivolta verso la testa cilindri 2, presenta un allargamento 4 che viene a trovarsi su una sporgenza a balcone 5 di una basamento 6. La canna cilindro 3 ~ 1pende 1' con il suo allargamento 4 sulla sporgenza 5 del basamento 6.

Inoltre si nota una guarnizione di testata 7, la quale è disposta tra la testata 2 e il basamento 6 e rispettivamente la zona della canna cilindro 3 rivolta verso la testa cilindri 2. La guarnizione 7 della testata presenta, in questo caso, un rilievo di tenuta 8, il quale è disposto direttamente sull'allargamento 4 e rispettivamente sulla sporgenza 5 e provvede alla trasmissione di forze in modo statisticamente definito e controllabile e, in particolare, anche ad una tenuta stagna tra la testata 2 e la canna cilindro 3 e rispettivamente il basamento 6.

Nello stantuffo 2 sono inserite più fasce elastiche 9 che rendono stagno lo spazio 10 situato tra lo stantuffo 1 e la testata 2 rispetto allo spazio disposto al di sotto dello stantuffo 1. In questo caso, nell'unica figura allegata è rappresentata soltanto una delle fasce elastiche 9, laddove questa è la cosiddetta prima fascia elastica 9 più vicina alla testata 2.

Quando lo stantuffo 1 si trova nella posizione rappresentata nel punto morto superiore, la zona tra lo stantuffo 1 e la canna cilindro 3 situata tra la prima fascia elastica 9 e la testata 2 viene denominata fascia superiore. Nella costruzione rappresentata, questo spazio della fascia superiore 11 è occupato da un anello cilindrico 12, il quale è realizzato a pezzo unico con la guarnizione 7 della testata. Questo anello cilindrico 12 è disposto in direzione radiale senza gioco in una rientranza 13 prevista a questo scopo nella canna cilindro 3. L'anello cilindrico 12 non si può muovere nella zona della fascia superiore 11 e non può neanche ruotare o addirittura venire a contatto con lo stantuffo 1, dal momento che l'anello cilindrico 12 è fissato, sia in direzione assiale sia in direzione radiale, mediante la guarnizione 7 della testata collegata con esso e mediante la sede priva di gioco, nella rientranza 13.

Quando lo stantuffo 11 si trova nel suo punto morto superiore, l'anello cilindrico 12 si estende, in questo caso, quasi su tutta la zona tra la testata 2 e la posizione della prima fascia elastica 9. In questo modo, lo spazio della fascia superiore il viene riempito quasi completamente e si può impedire abbondantemente la formazione di residui carboniosi come strato duro aderente allo stantuffo 1. La piccola quantità di residui carboniosi che però si forma nello spazio restante nella zona della fascia superiore 11 viene staccata da uno spigolo 15 che sporge sulla superficie di scorrimento 14 del cilindro durante il movimento dello stantuffo 1 nel suo punto morto superiore e, in questo modo, non può deporsi sullo stantuffo. Le restanti particele di residui carboniosi molto fini possono essere inviate poi, tramite un gas di scarico, alla combustione dalla zona della fascia superiore 11 e rispettivamente dello spazio 10 sopra lo stantuffo 1.

Grazie all'esecuzione a pezzo unico della guarnizione 7 della testata e dell'anello cilindrico 12, lo spessore della parete dell'anello cilindrico 12 può essere mantenuto molto piccolo dal momento che la piastra di base della guarnizione 7 della testata funge da ausilio per la conservazione della forma dell'anello cilindrico 12.

Pertanto, la parte della canna cilindro 3 situata tra la sporgenza 5 del basamento 6 e la rientranza 13 nella canna cilindro 3 può essere eseguita in modo comparativamente grande senza aumentare la tensione meccanica nella canna cilindro 3 in una zona critica per il materiale della canna cilindro 3. In questo modo si possono disporre in modo molto ermetico, ad esempio, anche canali diraffreddamento (non rappresentati) tra il basamento 6 e la canna cilindro 3 nella rientranza 13 e rispettivamente nell'allargamento 4, senza che l'effetto di intaglio raggiunga una zona critica.

Per non ottenere uno stato statisticamente indefinito tra la testata 2 e la canna cilindro 3 e rispettivamente il basamento 6, la guarnizione della testata 7 presenta, come già descritto precedentemente, il rilievo 8 e rispettivamente il rilievo di tenuta 8. Inoltre, una superficie 16 della canna cilindro 3 presenta, nella sua zona rivolta verso la testata 2, una rientranza 17. In questo modo, la guarnizione della testata 7 non subisce, nella zona situata sulla rientranza 17, alcuna pressione in modo che un appoggio statisticamente definito e una tenuta stagna hanno luogo soltanto sul rilievo 8 della guarnizione 7 della testata. Oltre all'appoggio statisticamente definito, in questo modo si è anche in condizione di realizzare un'applicazione di forze mirata e controllata dalla testata 2 tramite il rilievo 8 della guarnizione 7 della testata e tramite l'allargamento 4 della canna cilindro 3 sulla sporgenza 5 del basamento 6 e sul basamento 6.

In alternativa, la rientranza 17 può essere realizzata anche a guisa di smusso. Ciò significherebbe che la parte della superficie 16 situata in corrispondenza della rientranza 17 è disposta con

ac un'angolazione diversa da 90° rispetto alla superficie di scorrimento 14 del cilindro. Attraverso questo smusso molto lungo in dilatazione radiale si potrebbe . realizzare pure la rientranza 17.

Naturalmente, l'esecuzione a pezzo unico della guarnizione 7 della testata e dell'anello cilindrico 12 è concepibile anche in tutti gli altri tipi di canno cilindro oppure in superfici di scorrimento 14 del cilindri realizzate direttamente nel basamento 6. A questo scopo, l'esecuzione va modificata solo in misura minima e i vantaggi permangono abbondantemente.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Motore a combustione interna con un basamento e una testa cilindri, laddove tra il basamento e la testa cilindri è disposta una guarnizione di testata e laddove tra uno stantuffo e una superficie di scorrimento del cilindro che cinge lo stantuffo è disposto un anello cilindrico, caratterizzato dal fatto che l'anello cilindrico (12) è realizzato a pezzo unico con la guarnizione (7) della testata.
2. Motore a combustione interna secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'anello cilindrico (12) è disposto senza gioco in una rientranza (13) della superficie di scorrimento (14) del cilindro.
3. Motore a combustione interna secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato dal fatto che le zone del basamento (6) o di una canna cilindro che cingono direttamente il cilindro e sono rivolte verso la testata (2) presentano una rientranza (17).
4. Motore a combustione interna secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato dal fatto che le zone del basamento (6) oppure di una canna cilindro (3) che cingono direttamente il cilindro e sono rivolte verso la testata (2) sono realizzate con un'angolazione diverso da 90° rispetto alla superficie di scorrimento (14) del cilindro. 5. Motore a combustione interna secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che l'anello cilindrico (12) si estende dalla guarnizione (7) della testata fino alla posizione assunta da una fascia elastica (9) disposta più vicina alla testata (2) in un punto morto superiore dello stantuffo (1).
5. Motore a combustione interna secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che l'anello cilindrico (12) sporge, con la sua superficie rivolta verso lo stantuffo (1), almeno parzialmente sulla superficie di scorrimento (14) del cilindro in direzione dello stantuffo (1).
6. Motore a combustione interna secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che l'anello cilindrico (12) presenta uno spessore di parete da 0,5 a 2 mm. 8. Motore a combustione interna secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che l'anello cilindrico (12) è realizzato per deformazione con il materiale della guarnizione (7) della testata.