PL63210B1 - - Google Patents

Description

.VII.1967 Niemiecka Republika Federalna Opublikowano: 5.YIL1971 63210 KL 46 i, 3/16 MKP F 02 f, 3/16 Twórca wynalazku: Hans Fischer Wlasciciel patentu: Maschinenfabrik Augsburg-Nurnberg Aktiengesell- schaft, Norymberga (Niemiecka Republika Fede¬ ralna) Sposób chlodzenia tloka silnika spalinowego i urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób chlodzenia tloka silnika spalinowego oraz urzadzenie do stoso¬ wania tego sposobu.Podczas pracy silnika spalinowego tlok, wzgled¬ nie niektóre jego czesci sa poddane dzialaniu go¬ racych gazów spalinowych, co prowadzi do nad¬ miernego i niedopuszczalnego nagrzewania sie tloka wzglednie jego czesci.W celu chlodzenia tloka stosuje sie znany sposób, który polega na wtryskiwaniu oleju chlo¬ dzacego do wnetrza dolnej czesci tloka. Wedlug innego znanego sposobu doprowadza sie olej chlo¬ dzacy pod cisnieniem przez wal korbowy, nastepnie przez korbowód i dalej przez sworzen tlokowy do komory chlodzacej tloka, przy czym tlok ten moze byc wykonany jako jedna czesc lub tez moze byc zlozony z wielu czesci. Wedlug innego jeszcze zna¬ nego sposobu olej chlodzacy jest tloczony do wne¬ trza komory chlodzacej tloka przez dysze dolaczona do osobnego obiegu oleju chlodzacego, przy czym olej chlodzacy, przeplywajac w obiegu zamknietym przez komore chlodzaca tloka, powoduje jego chlo¬ dzenie.W przypadku tloków do silników spalinowych, które maja umieszczona w swej górnej czesci ko¬ more spalania wykonana w ksztalcie kuli lub w ksztalcie cylindrycznego wglebienia, te znane spo¬ soby nie daja mozliwosci odprowadzania ze scianki komory spalania tloka niewielkich ilosci ciepla.Chodzi tu mianowicie o odprowadzanie jedynie ta- 10 20 25 kich ilosci ciepla, aby na sciance wewnetrznej komory spalania mogla sie szybko ustalic wystar¬ czajaco wysoka temperatura pozadana przy zapusz¬ czeniu silnika, zwlaszcza przy niskich temperatu¬ rach, przy biegu luzem, jak równiez przy niewiel¬ kim obciazeniu tego silnika. Zaznaczyc nalezy, ze równoczesnie zwrócona do scianki cylindra zew¬ netrzna scianka tloka, w której sa umieszczone pierscienie tlokowe, powinna miec wystarczajaco niska wartosc temperatury, aby mozliwe bylo po¬ prawne smarowanie scianki cylindra i aby uniknac tworzenia sie nagaru olejowego, który móglby spo¬ wodowac zablokowanie pierscieni w kanalach.Przy stosowaniu znanych sposobów chlodzenia tloka silnika spalinowego paliwo doprowadzone przypadkowo albo tez celowo na scianke komory nie spala sie prawidlowo.Celem wynalazku jest uzyskanie regulacji tem¬ peratur w scianie komory spalania tloka silnika spalinowego, a tym samym i w komorze spalania tloka, uwzgledniajac kazdorazowy stan obciazenia silnika niezaleznie od chlodzenia plaszcza tloka lub samego tloka.Wedlug wynalazku cel ten osiaga sie przez calko¬ wite oddzielenie od siebie dwóch komór chlodza¬ cych i napelnienie kazdej z nich innego rodzaju chlodziwem. Jedno z tych chlodziw stanowi two¬ rzywo topliwe, które przy osiagnieciu swojej tem¬ peratury topnienia przechodzi w stan ciekly i w czasie pracy tloka wykonuje ruch wstrzasowy in- 63 210? (HW tensyfikujacy przenoszenie ciepla. Tworzywo topli- we przejmuje jedynie cieplo, które nalezy odprowa¬ dzic ze sciany komory spalania. Po wyrównaniu szczytów temperatury, wystepujacych miejscowo lub okresowo, tworzywo to oddaje cieplo do drugie¬ go chlodziwa, które sluzy do chlodzenia plaszcza tloka podtrzymujacego pierscienie tlokowe.Drugie chlodziwo wprawia sie w intensywny obieg kolowy. Odprowadzanie ciepla z tloka od¬ bywa sie wylacznie za pomoca tego drugiego chlo¬ dziwa, przy czym na to chlodziwo stosuje sie w zna¬ ny sposób olej silnikowy.Zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku, wew¬ netrzna komore chlodzaca napelnia sie czesciowo materialem przewodzacym cieplo o okreslonej tem¬ peraturze punktu topliwosci. Jako srodek chlodzacy wybiera sie korzystnie metal. Z natury rzeczy po¬ czatkowo ma on postac ciala stalego i przylega do stosunkowo niewielkiej czesci powierzchni komory spalania, oczywiscie tak dlugo, dopóki jest ona zim¬ na, a w tym stanie ma miejsce tylko nieznaczne chlodzenie. Kazdy inny srodek chlodzacy, pozosta¬ jacy w temperaturach otoczenia, w których pracuje silnik, w stanie plynnym wytworzylby zawsze bar¬ dzo intensywne chlodzenie, takze i w tych chwilach, w których jest ono calkowicie niepozadane. Mate¬ rial uzyty jako srodek chlodzacy moze stanowic na przyklad metal Wood'a ,który stanowi stop zlo¬ zony z bizmutu, olowiu i cyny. Temperatura topli¬ wosci tego stopu jest zawarta pomiedzy 180° i 250°C. Zamiast metalu Wood'a mozna uzywac takze sole, których temperatura topliwosci miesci sie w podanych wyzej granicach (np. soda).Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wy¬ nalazku jest w ten sposób wykonane, ze dookola sciany komory spalania ma wewnetrzna komore chlodzenia, która otacza te sciane i zawiera tworzy¬ wo topliwe. Dookola wewnetrznej komory chlodze¬ nia znajduje sie otaczajaca ja zewnetrzna komora chlodzenia. Tazewnetrzna komora znajduje sie wiec miedzy wewnetrzna komora chlodzenia a plaszczem tloka utrzymujacym pierscienie tlokowe.Wewnetrzna komora chlodzenia jest korzystnie zamknieta przez nasunieta na sciane komory spala¬ nia miske, która sluzy jako sciana dzialowa miedzy dwoma komorami. Zewnetrzna komora chlodzenia jest zaopatrzona korzystnie w co najmniej jedna dysze do wtryskiwania silnikowego oleju smaro¬ wego.Przedmiot wynalazku jest dokladniej opisany na przykladzie wykonania w zwiazku z rysunkiem, na którym pokazano tlok w podluznym przekroju osio¬ wym, przy czym lewa i prawa strona przekroju po¬ kazuja dwa rózne przyklady wykonania.Lewa czesc rysunku przedstawia polowe tloka 1 silnika spalinowego, w przekroju podluznym, w wy¬ konaniu wedlug przykladu pierwszego. Tlok ma w swej górnej czesci komore spalania 2 w ksztalcie kuli ze zwezona szyjka 3. Komora spalania jest umieszczona w górnej czesci tloka jako osobny ele¬ ment konstrukcyjny. Scianka 4 komory spalania jest czesciowo otoczona wewnetrzna komora chlodzaca 5, która jest wykonana w materiale tloka. Wew¬ netrzna komora chlodzaca 5 jest wypelniona czes¬ ciowo materialem 6 przewodzacym cieplo, o zada¬ nym uprzednio punkcie topliwosci, zawartym w granicach od 180° do 250°C.Prawa czesc rysunku przedstawia polowe tloka 1 silnika spalinowego w przekroju podluznym w wy- 5 konaniu wedlug przykladu drugiego. Elementy tlo¬ ka przedstawionego na prawej czesci rysunku, od¬ powiadajace elementom tloka z lewej czesci rysun¬ ku, maja takie same oznaczenia cyfrowe. Wew¬ netrzna komora pierscieniowa 5 otaczajaca scianke io 4 komory spalania jest tutaj ze wzgledów konstruk¬ cyjnych zamknieta za pomoca miseczki 7, która jest umieszczona w górnej czesci tloka. Miseczka ta ma zawinieta krawedz 8, która przy wkreceniu komory spalania 2 do górnej czesci tloka zostaje mocno 15 docisnieta do wystepu pierscieniowego 9.Urzadzenie chlodzace pracuje w taki sam sposób w obu opisanych rozwiazaniach konstrukcyjnych.Tak dlugo, dopóki temperatura scianki komory spalania ma wartosc, na przyklad, ponizej 180°C, material 6 przewodzacy cieplo jest w stanie stalym i nie ulegajacy wplywom poruszajacego sie tloka.Podczas pracy silnika pozostaje on w polozeniu przedstawionym na rysunku. Przestrzen wewnetrz¬ nej komory chlodzacej, nie wypelniona materialem 6, tworzy przy tym dobra izolacje cieplna (nieru¬ choma warstwa powietrza), podczas gdy cieplo jest odprowadzane ze scianki 4 komory spalania tylko przez te czesci powierzchni, które sa otoczone po¬ zostajacym jeszcze w stanie stalym materialem 6.Dlatego tez, po zapuszczeniu silnika, scianka ko¬ mory spalania zostaje szybko nagrzana, sposobem wedlug wynalazku, przez gazy spalinowe powsta¬ jace w tej komorze. Skoro jednak tylko tempera¬ tura scianki komory spalania wzrosnie, na przyklad, do 200°C, material 6 przechodzi w faze ciekla, a w wyniku posuwisto-zwrotnego ruchu tloka material ten, bedacy w stanie cieklym, zostaje wstrzasany w jedna i w druga strone. Zjawisko to nosi nazwe chlodzenia wstrzasowego. Material 6, wystepujacy teraz w stanie cieklym, zostaje wyrzucany w góre przy kazdorazowym ruchu powrotnym tloka, do gór¬ nej krawedzi 7 (lewa polowa rysunku), wzglednie do górnej krawedzi 10 (prawa strona rysunku) tak, ze zewnetrzna scianka komory spalania zostaje pod¬ dana odprowadzaniu ciepla równiez w jej górnej czesci. W ten sposób moze byc utrzymana stala wartosc temperatury calej scianki zewnetrznej ko¬ mory spalania, przy czym wybiera sie taka war¬ tosc temperatury tej scianki, która jest najkorzyst¬ niejsza dla pracy silnika spalinowego.Przy zatrzymaniu silnika zbiera sie plynny jesz¬ cze material 6 na dnie wewnetrznej komory chlo¬ dzacej i krzepnie ponownie, skoro tylko jego tem¬ peratura spadnie, na przyklad, ponizej 180°C.Niezaleznie od tego chlodzona jest zewnetrzna komora pierscieniowa 11 umieszczona w górnej cze¬ sci tloka, przy czym chlodzenie tej komory prze¬ prowadza sie w znany sposób, za pomoca oleju silnikowego doprowadzanego z dyszy 12.Za punkt wyjscia przy ustalaniu zakresu tempe- 60 ratur punktu topliwosci materialu 6 przewodzacego cieplo przyjeto zwykle stosowane temperatury scianki komory spalania. Jezeli z jakiegokolwiek powodu ma byc zastosowany w silniku spalinowym proces spalania, przy którym sa dopuszczalne wyz- 65 sze temperatury dla komory spalania, wzglednie 20 25 30 35 40 50 5563 210 6 tez sa wymagane wyzsze temperatury dla scianki, wówczas wprowadza sie do wewnetrznej komory pierscieniowej material odprowadzajacy cieplo, od¬ znaczajacy sie innym zakresem temperatury topli¬ wosci.Korzysc techniczna, jaka przynosi wynalazek, po¬ lega wiec na tym, ze przy stosowaniu sposobu we¬ dlug wynalazku staje sie mozliwe uzyskanie w krót¬ kim czasie mozliwie wysokiej temperatury scianki wewnetrznej komory spalania przy zimnym roz¬ ruchu silnika, przy biegu luzem i przy niepelnym obciazeniu silnika. Równoczesnie unika sie nad¬ miernego rozgrzania zewnetrznej scianki tloka z pierscieniami tlokowymi 13, które slizgaja sie po powierzchni cylindra roboczego. Takie nadmierne rozgrzanie zewnetrznej scianki tloka prowadzi zwy¬ kle do uniemozliwienia bezblednego chlodzenia i smarowania powierzchni tloka.Inne korzysci techniczne, jakie przynosi wynala¬ zek, polegaja na tym, ze przy zwiekszeniu obcia¬ zenia silnika spalinowego, jak równiez przy pel¬ nym jego obciazeniu, ze scianki komory spalania zostaje odprowadzona tak duza ilosc ciepla, ze nig¬ dy nie zostanie przekroczona najwyzsza wartosc dopuszczalnej temperatury dla scianki wewnetrznej komory spalania. Tym samym unika sie krekingu w razie przypadkowego lub tez celowego doprowa¬ dzenia paliwa na scianke komory spalania, co mo¬ globy prowadzic do niepozadanego wzrostu halasu silnika i pogorszenia wydechu wskutek intensywne¬ go tworzenia sie sadzy, natomiast uzyskuje sie wy¬ starczajace chlodzenie i smarowanie zewnetrznej powierzchni tloka.Przy stosowaniu sposobu wedlug wynalazku uni¬ ka sie szybkiego zuzywania sie oleju smarowego przez przegrzewanie na sciance komory spalania, co ma miejsce w znanych sposobach chlodzenia tloka przez odprowadzenie ciepla z goracych jego czesci, bezposrednio za pomoca oleju chlodzacego. PL PL

Claims (8)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób chlodzenia tloka silnika spalinowego, zaopatrzonego w komqre. spalania i dwie komory chlodzenia, znamienny tym, ze dwie komory chlo¬ dzenia oddziela sie calkowicie od siebie i napelnia kazda z niclj innym chlodziwem, przy czym jedno z tych chlodziw stanowi tworzywo topliwe, które po osiagnieciu przez tlok temperatury nieco nizszej od temperatury pracy osiaga swa temperature top¬ nienia, przechodzi w stan ciekly, wykonuje ruchy wstrzasowe wzmagajace przenoszenie ciepla i przej- 5 muje jedynie cieplo odprowadzane ze sciany ko¬ mory spalania, a po wyrównaniu szczytów tempe¬ ratury wystepujacych miejscowo lub okresowo od¬ daje cieplo do drugiego chlodziwa, które uzywa sie do chlodzenia plaszcza tloka utrzymujacego io pierscienie tlokowe.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze drugie chlodziwo wprawia sie w intensywny obieg kolowy i zapobiega przenoszeniu ciepla ze sciany komory spalania do plaszcza* tloka utrzymujacego 15 pierscienie tlokowe.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze odprowadzanie ciepla z tloka odbywa sie wy¬ lacznie za pomoca drugiego chlodziwa, przy czym na to chlodziwo stosuje sie w znany sposób olej 20 silnikowy.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze tworzywo topliwe czesciowo równiez w stanie sta¬ lym styka sie ze sciana komory spalania sluzacej jako element sterujacy. 25

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako tworzywo topliwe stosuje sie metal, korzystnie stop Wood'a.

6. Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug zastrz. 1 — 5, znamienne tym, ze dookola sciany 30 (4) komory spalania tlok ma wewnetrzna komore (5) chlodzenia, a komora (5) otacza sciane (4) i zawiera topliwe tworzywo (6), zas, dookola wew¬ netrznej komory (5) jest wykonana zewnetrzna ko- 3g mora (11) chlodzenia otaczajaca komore (5) i za¬ wierajaca silnikowy olej smarowy, przy czym zew¬ netrzna komora (11) chlodzenia znajduje sie miedzy wewnetrzna komora (5) chlodzenia a plaszczem tloka, utrzymujacym pierscienie tlokowe (13). 40

7. Urzadzenie wedlug zastrz. 6, znamienne tym, ze wewnetrzna komora chlodzenia (5) jest zamk¬ nieta przez nasunieta na sciane (4) komory spalania miske (7), która sluzy jako sciana dzialowa miedzy komorami wewnetrzna (5) i zewnetrzna (11). 45

8. Urzadzenie wedlug zastrz. 6 i 7, znamienne tym, ze zewnetrzna komora (11) chlodzenia jest zao¬ patrzona w umieszczona w znany sposób co naj¬ mniej jedna dysze (12) do wtryskiwania silnikowe¬ go oleju smarowego.KI. 46 i, 3/16 63 210 MKP F 02 f, 3/16 ZG „Ruch", W-wa, zam. 556-71, nakl. 230 egz. PL PL