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Brennkraftmaschine mit Oberschmiereinrichtung Die Erfindung bezieht
sich auf eine Brennkraftmaschine mit Obenschmiereinrichtung, insbesondere für Fahrzeuge,
bei welcher Schmieröl aus einem Vorratsraum durch den Ansaugunterdruck über eine
ein Rückschlagventil enthaltende Verbindung in den Verbrennungsluftstrom gesaugt
wird.
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Es ist bekannt, daß die Kolbenringe, die Laufbüchsen und die Kolben
einer Brennkraftmaschine während des Anlaßvorganges ungenügend geschmiert sind.
Der Grund liegt bekanntlich darin, daß beim Stillsetzen des Motors das an der Zylinderwandung
noch haftende Schmieröl teilweise wieder in das Kurbelgehäuse zurückfließt. Außerdem
wird das Schmieröl nach langem Stillstand des Motors und. bei niedrigen Außentemperaturen
zähflüssig. Wenn nun der kalte Motor wieder angelassen wird, entsteht zwischen dem
Kolben und der Zylinderwandung so lange Trockenreibung, bis die Schmierung durch
Spritzöl oder von der Ölpumpe aus durch die engen Schmierleitungen des Schmiersystems
voll wirksam wird. Die Folge davon ist aber ein Verschleiß der Zylinderwandung.
Außerdem besteht hier die Gefahr, daß sich die Kolbenringe in ihren Nuten festsetzen,
was dann infolge ungenügender oder letzten Endes fehlender Abdichtung zu einem Festfressen
des Kolbens führen würde.
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Bei einer Brennkraftmaschine,beispielsweise einem Dieselmotor, der
mit Aufladung durch einen Abgasturboauflader betrieben wird, können derartige Schwierigkeiten
zusätzlich sogar während des Betriebes, und zwar hauptsächlich in der Kolbenringpartie
auftreten. Während nämlich beim frei ansaugenden Dieselmotor das Anhaften des Schmierölfilmes
durch den beim Ansaughub des Motors im Arbeitszylinder entstehenden Unterdruck begünstigt
wird, tritt bei einem Motor mit Aufladung eine gegenteilige Wirkung insofern auf,
als das Aufladegebläse einen ständigen Überdruck in der Ladeluftleitung und damit
im Arbeitszylinder des Motors erzeugt. Die Folge davon kann sein, daß insbesondere
die Kolbenringpartie trockengeblasen wird, d. h. der Schmierölfilm wird aus den
Kolbenringnuten herausgeblasen. Die Kolbenringe setzen sich infolge fehlender Abdichtung
dann in ihren Nuten fest, was, wie gesagt, zu einem Festfressen des Kolbens im Arbeitszylinder
führen kann. Bei größeren Schiffsmotoren mit Aufladung durch einen Abgasturbolader
wird dieser Nachteil allerdings dadurch vermieden, daß eine besondere Zwangsschmierung
der betreffenden Gleitfläche des Arbeitszylinders von außen her erfolgt. Bei kleineren
Dieselmotoreinheiten, insbesondere bei Fahrzeugdieselmotoren, lassen es dagegen
die Platzverhältnisse nicht zu, ein erforderliches Zusatz-Zwangsschmiersystem unterzubringen.
Außerdem wäre eine derartige Einrichtung im Vergleich zu dem Gesamtpreis des Motors
viel zu teuer. Andererseits ist bei den Brennkraftmaschinen der eingangs genannten
Art der Vorrat für die Obenschmiereinrichtung stets in einem besonderen Öltank enthalten,
der durch eine Leitung mit der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine verbunden ist.
Tank und Leitungsführung sind recht aufwendig und erschweren die Wartung der Maschine.
Auch kann es vorkommen, daß das Öl in ihnen trotz betriebswarmer Maschine so langsam
erwärmt wird, daß die Schmierung nicht mehr oder erst kurze Zeit vor dem Wirksamwerden
des Abgasturboladers einsetzt.
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Die Erfindung zeigt nun eine baulich einfache Lösung, wie auch bei
kleineren Brennkraftmaschinen mit Abgasturboauflader die genannten Nachteile insbesondere
der Anlaßschmierung beseitigt werden können. Erfindungsgemäß wird dies bei einer
Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Brennkraftmaschine
in an sich bekannter Weise durch Abgasturbogebläse aufgeladen ist und daß als Vorratsraum
ein im Ventilsteuerungsraum des Zylinderkopfes angeordneter Spritzölsammelraum dient,
welcher über die genannte Verbindung, die ausschließlich innerhalb des Zylinderkopfes
verläuft, unmittelbar an den Einlaßventilkanal des Zylinderkopfes angeschlossen
ist.
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Hierbei werden für die Schmierung die unterschiedlichen Druckverhältnisse
im Einlaßkanal herangezogen, die bei Betrieb mit einem Abgasturbolader
auftreten.
Beim Anlassen liefert der Abgasturbolader noch keinen Überdruck und es überwiegt
deshalb der Unterdruck im Einlaßkanal, so daß das Rückschlagventil geöffnet ist
und Öl durchtreten läßt, bis infolge der zunehmenden Abgaswärme der Lader seine
Leistung allmählich steigert und schließlich der Druck in der Einlaßleitung positive
Werte annimmt, so daß das Ventil geschlossen wird. Damit ist insbesondere während
der besonders gefährdeten Betriebsperiode während und nach dem Anlassen eine Schmierung
der oberen Kolbenpartien sichergestellt. Die Erfindung besteht nun aber nicht nur
in dem ersten Merkmal, nämlich in der Ausbildung der bekannten Brennkraftmaschine
als durch Abgasturbolader aufgeladene Maschine, sondern außerdem in dem zweiten
von dem ersten untrennbaren Merkmal der besonders einfachen baulichen Ausbildung
des Schmiersystems, indem die ohnehin unmittelbar benachbarten Teile des Zylinderkopfes,
nämlich der Ventilsteuerungsraum, und zwar ein in an sich bekannter Weise in demselben
vorgesehener Spritzölsammelraum einerseits und der Einlaßkanal andererseits über
das eingangs genannte Rückschlagventil miteinander verbunden sind. Auf diese Art
wird eine bereits vorhandene, jedoch für einen anderen Zweck vorgesehene Einrichtung,
nämlich die bei der Schmierung der Kipphebel, der Kipphebelwelle usw. anfallende
Spritzölmenge nutzbringend weiter verwendet. Da bei einem Fahrzeugmotor stets Betriebszustände
auftreten, in denen der Turboauflader praktisch gar nicht auflädt, beispielsweise
bei Talfahrten oder sehr langsamen Fahren in scharfen Kurven oder auch bei Leerlauf
an Haltepunkten, beispielsweise an gesperrten Bahnübergängen, kurz gesagt, bei einer
Drosselung des Motors, entstehen im Einlaßkanal immer wieder Unterdruckperioden,
in denen dann das Zusatzschmieröl angesaugt werden kann, so daß ein Trockenblasen
der Kolbenringpartien und ebenso der Zylinderwandung mit Sicherheit vermieden wird.
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Eine besonders intensive Zusatzschmierung wird erreicht, wenn der
Einlaßkanal aus einem Drallkanal besteht, wodurch bekanntlich eine um die Längsachse
des Arbeitszylinders sich drehende intensive Luftströmung erzeugt wird. Das Zusatzöl
wird dann während eines Saughubes zunächst an die Zylinderwand geschleudert, wobei
von hier aus ein Teil dieses Schmieröles durch Adhäsionswirkung auch an die Kolbenringpartie
gelangt. Wenn nun für die Schmierung sogenannte HD-Öle verwendet werden, das sind
Öle mit besonderen chemischen Zusätzen, durch die Verbrennungsrückstände wie Ruß
und sonstige Ablagerungen aufgelöst werden, kommt als wesentlicher zusätzlicher
Vorteil hinzu, daß dann das an die Zylinderwand und -an die Kolbenringpartien gelangte
HD-Zusatzöl auf die dort abgelagerten Verbrennungsrückstände auflösend einwirkt.
Damit wird insbesondere ein Festbrennen der Kolbenringe mit Sicherheit vermieden.
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In der Zeichnung .sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Teil des Zylinderkopfes
eines. Viertaktmotors mit Einlaßkanal und Einlaßventil; Fig. 2 eine besondere Ausführung
für ein Kegelventil, und Fig. 3 die Anwendung - der Einrichtung bei einem Motor
mit Drallkanal In der Wand 1 des Zylinderkopfes ist nach Fig. 1 über dem Einlaßkanal2
vor dem Einlaßventil3 ein kleiner nach oben offener Behälter 4 angeordnet, in welchem
sich das im Kipphebebaum anfallende Spritzöl ansammelt. An der Auslaufmündung des
Ölbehälters 4 ist ein im Zylinderkopf verschraubtes Rückschlagventil 5 angeschlossen,
dessen Kugel 6 bei atmosphärischem Druck oder bei überdruck im Einlaßkanal unter
dem zusätzlichen, entsprechend eingestellten Druck der Druckfeder 7 gegen den Auslaß
8 des Behälterbodens gedrückt wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der öldurchfluß
zum Einlaßkanal 2 und damit zum Arbeitszylinder gesperrt. Diese Ventilstellung entspricht
den Betriebszuständen Stillstand und Aufladen des Motors. Sobald im Einlaßkanal
2 Unterdruck auftritt, also beim Anlassen des Motors oder wenn infolge noch fehlender
Abgaswärme der Abgasturbolader noch keinen überdruck aufbaut und dadurch der Motorkolben
bei seinem Abwärtsgang Saugunterdruck erzeugt, d. h. immer dann, wenn der Ansaugunterdruck
des Motorkolbens größer ist als der Druck der Aufladeluft in der Ladeluftleitung
kann die Kugel 6 entgegen der Wirkung der Druckfeder 7 von ihrem oberen Sitz 9 abwärts
fallen, bis sie auf den Anschlag 10 auftrifft. Dieser Sitz 9 kann
auch in Anlehnung an den Kugeldurchmesser gewölbt sein, wodurch dann die Schließfläche
größer und somit dichter gehalten werden kann. Nunmehr kann das gesamte Öl durch
die Bodenöffnung 8 in den Kugelkäfigraum 11 und weiter durch die Öffnung 12 in den
Einlaßkanal2 fließen. Von dort aus gelangt das Zusatzöl zusammen mit dem Ansaugluftstrom
durch das beim Ansaughub geöffnete Einlaßventil3 in den Motorzylinder. Da auch ein
Teil der in den Zylinder einströmenden Luft an den Zylinderwänden vorbeistreift,
können sich die Öltröpfchen an der Zylinderwand ansetzen und diese schmieren. An
dem so geschmierten Wandungsteil tritt dann ein Teil des Zusatzöles auf die Kolbenringe
und in die Kolbenringnuten über. Die Kolbenringnuten werden dann so genügend zusätzlich
geschmiert, daß auch die in der Praxis üblicherweise vorkommenden Zeitabschnitte
der Motoraufladung mit Sicherheit überbrückt werden können.
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Fig.2 zeigt ein als Tellerventil 13 ausgebildetes Rückschlagventil.
Hier werden der Ventilteller 14 durch eine Druckfeder 15 gegen seine Sitzfläche
16 gedrückt. Dabei stützt sich diese Feder mit ihrem einen Ende gegen den Boden
einer Bohrung 17 des Tellergehäuses, während das andere Federende an einem an der
Ventilstange 18 befestigten Anschlagring 19 anliegt. In der Offenstellung stützt
sich der Ventilteller auf einem Anschlag 20 ab. Diese Ausbildung des Wechselventils
ist besonders vorteilhaft, denn es kann hier eine Kegelfeder verwendet werden, deren
Federcharakteristik besonders geeignet ist, die Arbeitsweise dieses Ventils für
den hier vorgesehenen Zweck feinfühlig abzustimmen.
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In Fig. 3 sind ein Drallkana121 mit Einlaßventi122 sowie ein Motorzylinder
23 mit einem darin geführten Kolben 24 dargestellt. Das Rückschlagventil 25 mündet
hier an der Stelle 26 in den Drallkanal 21 ein, an der sich der Luftdrall gerade
ausbildet. Auf diese Art wird dann in den Einlaßkanal eingesaugtes Öl vollständig
versprüht, so daß auch der Ölauftrag an der Zylinderwand weitgehend gleichmäßig
gestaltet wird, was sich auf eine entsprechende Schmierung
der
Kolbenringpartien besonders günstig auswirkt.