DE19630215A1 - Schmierölkreislauffreier Verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen schmierölkreislauffreien Verbrennungsmotor mit dem Tribosystem Kolben/Büchsen-Einheit so­ wie gegebenenfalls weiteren Tribosystemen, z. B. Ventiltrieb und Kurbeltrieb.

Ein solcher Verbrennungsmotor ohne gemeinsamen Schmierölkreis­ lauf für die verschiedenen Tribosysteme ist in der Patentschrift US 4 846 051 beschrieben. Beim dortigen Tribosystem Kolben/ Büchsen-Einheit ist der Kolben mittels eines Gasdruckfilms in der Laufbüchse gelagert. Die übrigen Tribosysteme, wie Ventil­ trieb und Kurbeltrieb, beinhalten ölfreie Keramikwälzlager in Verbindung mit einer geeigneten Trockenschmierung, um vollstän­ dig auf Schmieröl verzichten zu können.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines neuartigen schmierölkreislauffreien Verbrennungsmotors der eingangs genannten Art zugrunde, der insbesondere eine sehr vor­ teilhafte Lagerung des Kolbens einer jeweiligen Kolben/Büchsen-Einheit in der zugehörigen Büchse besitzt.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines schmierölkreislauffreien Verbrennungsmotors mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei diesem Motor beinhaltet das Tribosystem Kolben/Büchsen-Einheit ein oder mehrere Wälzlager, mit denen der jeweilige Kolben in der zugehörigen Laufbüchse gelagert ist. Be­ vorzugt ist diese Wälzlagerung so ausgelegt, daß sie keinerlei Schmierung bedarf.

Bei einem nach Anspruch 2 weitergebildeten Verbrennungsmotor er­ folgt die Lagerung des jeweiligen Kolbens in der zugehörigen Laufbüchse über mehrere Linear-Wälzlager, die über den Kolbenum­ fang verteilt, bevorzugt in Querrichtung des Kolbens liegend, angeordnet sind.

Bei einem nach Anspruch 3 weitergebildeten Verbrennungsmotor ist das weitere Tribosystem Ventiltrieb als schmierstoffreie elek­ tromagnetische oder elektrohydraulische Ventilsteuerung oder als geschlossenes Schmiersystem mit Lebensdauerschmierung ausgelegt und bedarf daher über die Motorlebensdauer hinweg keiner wieder­ holten Schmierung.

Bei einem nach Anspruch 4 weitergebildeten Motor ist das weitere Tribosystem Kurbeltrieb so gestaltet, daß auch dieses keiner wiederholten Ölschmierung bedarf.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

Die einzige Figur zeigt einen ausschnittweisen Längs­ schnitt durch einen schmierölkreislauffreien Verbren­ nungsmotor.

In der gezeigten Ansicht des Bereichs eines Zylinders eines Hub­ kolben-Verbrennungsmotors sind die drei Tribosysteme Kolben/ Büchsen-Einheit (1), Ventiltrieb (2) und Kurbeltrieb (3) zu er­ kennen, für die im Gegensatz zu den meisten herkömmlichen Ver­ brennungsmotoren kein gemeinsamer Schmierölkreislauf vorgesehen ist. Die Lagerung der jeweiligen Reibpartner gegeneinander er­ folgt vielmehr separat dergestalt, daß keine wiederholte Schmie­ rung der verschiedenen Lager während der Motorlebensdauer erfor­ derlich ist.

Speziell beinhaltet dazu das Tribosystem Kolben/Büchsen-Einheit (1) mehrere Linear-Wälzlager (4), die bevorzugt in Querrichtung des Kolbens über den Umfang des jeweiligen Kolbens (5) verteilt in entsprechenden Aufnahmen desselben angeordnet sind, wobei je­ des Linear-Wälzlager (4) in einer Längsebene liegt. Während der Kolbenhubbewegung rollt somit jedes Linear-Wälzlager (4) entlang einer Axiallinie an der Innenwandung der zugehörigen Laufbüchse (6) ab. Die Linear-Wälzlager (4) sind bevorzugt als Kugel- oder auch Tonnenlager ausgeführt, die keiner Schmierung bedürfen, und erstrecken sich über eine untere Kolbenhemdhälfte, an die sich eine obere Hälfte (7) mit abdichtenden Kolbenringen anschließt. Bei Bedarf können sie alternativ als Wälzlager mit Kleinstmen­ genschmierung oder Lebensdauerschmierung ausgelegt sein. Anstatt der gezeigten Linear-Wälzlager (4) können zur Lagerung des je­ weiligen Kolbens (5) in der zugehörigen Laufbüchse (6) auch an­ dere Wälzlager vorgesehen sein, die keiner wiederholten Öl­ schmierung bedürfen. In jedem Fall wird durch das oder die Wälz­ lager eine sehr zuverlässige Führung des jeweiligen Kolbens (5) in der zugehörigen Laufbüchse (6) erreicht.

Für das Tribosystem Ventiltrieb (2), das entsprechende Nocken, Stößel und Lager beinhaltet, ist eine elektromagnetische Ventil­ steuerung (8), alternativ eine elektrohydraulische Ventilsteue­ rung, vorgesehen, die keines Schmierstoffes bedarf. Alternativ kann für das Tribosystem Ventiltrieb (2) ein geschlossenes Schmiersystem mit Lebensdauerschmierung bzw. Schmierstoff-Lebens­ dauerfüllung verwendet werden. Ventilführung und Ventil­ sitz sind mit einer Kleinstmengenschmierung versehen. Hierfür dient eine Dosiereinrichtung für das Schmiermittel oder alter­ nativ eine Fettschmierung. Als weitere Alternative ist ein Troc­ kenlauf mit einer Feststoffschmierung oder einer werkstoffseiti­ gen Beschichtung möglich.

Das Hauptlager (9) des Tribosystems Kurbeltrieb (3) ist als Wälzlager mit Lebensdauerschmierung in gekapselter Form ausge­ führt. Alternativ ist auch eine Realisierung als Gleitlager mit eigenem Schmierstoffkreislauf denkbar, wobei neben der Verwen­ dung von öligen Flüssigkeiten einschließlich synthetischer Schmierstoffe auch Dieselkraftstoff einzubeziehen ist. Eine wei­ tere Alternative besteht in der Realisierung als Wälzlager mit einem Ferrofluid-Schmierstoff, der durch begrenzende Permanent­ magnetringe im Lager gehalten wird. Die Lager (10) an Kolbenbol­ zen und Pleuel dieses Kurbeltrieb-Tribosystems (3) sind analog als gekapselte Wälz- oder Gleitlager mit Lebensdauerschmierung oder als Gleitlager mit eigenem Schmierstoffkreislauf ausgebil­ det, wobei neben der Verwendung von öligen Flüssigkeiten ein­ schließlich synthetischer Schmierstoffe auch Dieselkraftstoff einzubeziehen ist.

Zusätzlich sind Nebenaggregate des Motors, wie Pumpe, Filter und Leitungen an den Wegfall eines Schmierölkreislaufes angepaßt und enthalten dazu beispielsweise ein jeweiliges alternatives Schmiermittel oder eine Kleinstmengenschmierung. Gegebenenfalls können einzelne dieser Nebenaggregate durch den Verzicht auf ei­ nen Schmierölkreislauf gänzlich entfallen. Für die Auslegung des Motorkühlmittelkreislaufs ist der durch die Reduzierung der Schmierölmenge gegenüber einem herkömmlichen Verbrennungsmotor veränderte Wärmebedarf zu beachten.

Insgesamt ergibt sich erfindungsgemäß ein schmierölkreislauf­ freier und damit auch ölwechselfreier Motor, bei dem die einzel­ nen Tribosysteme keiner Schmierung bedürfen oder autonome Schmiersysteme beinhalten, wobei zur sicheren und langlebigen Führung des Kolbens einer jeweiligen Kolben/Büchsen-Einheit in seiner zugehörigen Laufbüchse Wälzlager vorgesehen sind. Durch den Wegfall des Schmierölkreislaufs im herkömmlichen Sinne wird der Ölverbrauch deutlich reduziert und damit die Partikel- und HC-Emission im Abgas gesenkt.

Claims (5)

1. Schmierölkreislauffreier Verbrennungsmotor mit

• - wenigstens einem Tribosystem Kolben/Büchsen-Einheit (1),

dadurch gekennzeichnet, daß

• - das Tribosystem Kolben/Büchsen-Einheit (1) ein oder mehrere Wälzlager (4) zur Lagerung des Kolbens (5) in der zugehörigen Laufbüchse (6) beinhaltet.

2. Schmierölkreislauffreier Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß für das Tribosystem Kolben/Büchsen-Einheit (1) mehrere Linear-Wälzlager (4) vorgesehen sind, die im Kolben (5) gleichmäßig über dessen Umfang verteilt und jeweils in einer Längsebene lie­ gend aufgenommen sind.

3. Schmierölkreislauffreier Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß für das weitere Tribosystem Ventiltrieb (2) eine schmierstoff­ freie elektromagnetische oder elektrohydraulische Ventilsteue­ rung (8) oder ein geschlossenes Schmiersystem mit Lebensdauer­ schmierung vorgesehen ist.

4. Schmierölkreislauffreier Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter dadurch gekennzeichnet, daß für das weitere Tribosystem Kurbeltrieb (3) mit dem Hauptlager (9) und den Lagern (10) von Kolbenbolzen und Pleuel Gleit- oder Wälzlager mit Lebensdauerschmierung und/oder Gleitlager mit ei­ genem Schmierstoffkreislauf vorgesehen sind.