DE19947796C2 - Zylinderbuchse mit Spülschlitzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinderbuchse mit Spülschlitzen für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine, insbesondere einen Zweitakt-Großdieselmotor.

Es wurde festgestellt, dass im Betrieb einer Hubkolben- Brennkraftmaschine mit einer Spülschlitze aufweisenden Zylinderbuchse oberhalb der in Richtung der Mittellängsachse der Zylinderbuchse verlaufenden Stege zwischen den Spülschlitzen an der Zylinderinnenwand sich im Laufe der Zeit vertiefende Riefen auftreten.

Eine Erklärung für das Auftreten dieser Riefen ist darin zu sehen, dass am Oberteil des Kolbens sich absetzende, feste Verbrennungsrückstände von den oberen Enden der Spülschlitze abgetragen und unter Druck auf die Zylinderinnenwand aufgetragen werden. Im Bereich zwischen den Spülschlitzen wachsen dagegen die Ablagerungen der Verbrennungsrückstände am Kolben. Erreichen sie eine bestimmt Höhe, so kratzen sie an der Zylinderinnenwand und verursachen dadurch Riefen.

Diesem Nachteil könnte durch Schrägstellen der Spülschlitze entgegengewirkt werden. Schräg gestellte Spülschlitze vermindern jedoch die Belastbarkeit der Zylinderbuchse erheblich.

Das DE-Gm 19 50 026 zeigt eine Zylinderbuchse für eine schlitz­ gesteuerte Brennkraftmaschine, bei der beiderseits einer Mittelebene zwei Reihen von parallelogrammartigen, zu einer Mittelebene spielgelbildlich geneigten Ein- bzw. Auslassschlitzen vorgesehen sind, die jeweils durch zueinander parallele, gegenüber der Mittelebene geneigte Stege begrenzt sind. Mit derartigen Schlitzen versehene Zylinderbuchsen sind, wie oben schon erwähnt ist, keinen hohen Belastungen gewachsen. Im Bereich der Mittelebene ist bei der bekannten Anordnung zwischen den beiden Reihen gleichartiger Schlitze ein hiervon abweichender Mittelschlitz vorgesehen, dessen eine Seitenkante parallel zu den Seitenkanten der Schlitze der einen Reihe und dessen andere Seitenkante parallel zu den Seitenkanten der Schlitze der anderen Reihe verlaufen. Eine nennenswerte Erhöhung der Belastbarkeit der Zy­ linderbuchse wird auch durch diese Konfiguration des Mittelschlit­ zes nicht erreicht, so dass insgesamt von einer vergleichsweise ge­ ringen Belastbarkeit der bekannten Zylinderbuchse auszugehen ist.

Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spülschlitzanordnung für eine Zylinder­ buchse zu schaffen, mit der einerseits der Bildung von Riefen ober­ halb der Spülschlitze entgegengewirkt und andererseits eine hohe Belastbarkeit der Zylinderbuchse sichergestellt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäße dadurch gelöst, dass sämtli­ che Spülschlitze gegenüber der Mittellängsachse der Zylinderbuch­ se und gegeneinander geneigte, trapez- oder dreieckartige Durch­ trittsquerschnitte begrenzende Seitenkanten aufweisen.

Mit diesen Maßnahmen wird die oben genannte Aufgabe auf höchst einfache und kostengünstige Weise gelöst. Die erfindungs­ gemäße Ausbildung der Spülschlitze führt in vorteilhafter Weise bei allen Spülschlitzen zu nach Art eines Fachwerks angeordneten, gegenläufige Stützkräfte übertragenden Zwischenstegen zwischen den Spülschlitzen, was eine hohe Stabilität gewährleistet. Die geneigten Seitenkanten der Spülschlitze bilden zudem Schab­ kanten, welche die festen Verbrennungsrückstände vom Oberteil des Kolbens abschaben. Es können sich daher am Kolben keine größeren Ablagerungen absetzen, die zu einer Riefenbildung führen würden. Außerdem wird hierdurch in vorteilhafter Weise auch eine gleichmäßige Belastung der Kolbenringe über dem ganzen Umfang erreicht. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen gewährleisten daher einen geringen Verschleiß der Kolbenringe. Durch die Schab­ wirkung der Seitenkanten der Spülschlitze können sich nämlich auch oberhalb der Enden der zwischen den Spülschlitzen vorhandenen Stege keine aus aufgepressten Verbrennungsrück­ ständen bestehende Erhebungen bilden. Hierdurch wird zudem sichergestellt, dass auch die Gefahr eines partiellen Durchblasens der Spülluft und damit einer Korrosion der Lauffläche der Zylinder­ buchse ausgeschaltet ist. Die abgeschabten Teilchen werden in vorteilhafter Weise auf dem ganzen Umfang durch die Spülluft weggespült und damit unschädlich gemacht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angege­ ben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.

In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht der Zylinderbuchse teilweise aufgeschnitten,

Fig. 2 eine in eine Ebene abgewickelte Teilansicht der Zylinderbuchse,

Fig. 3 einen Spülschlitz in einer Frontansicht und

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 1.

Hauptanwendungsgebiet der Erfindung sind Zweitaktmotoren, insbesondere Zweitakt-Großdieselmotoren. Der Aufbau und die Wirkungsweise derartiger Motoren sind an sich bekannt und bedürfen daher im vorliegenden Zusammenhang keiner näheren Erläuterung mehr.

Die Fig. 1 zeigt eine Zylinderbuchse 1 und einen darin geführten, mit Kolbenringen 2a versehenen Kolben 2 eines Zweitakt- Großdieselmotors. Die Zylinderbuchse 1 weist im unteren Bereich über dem gesamten Umfang eine Reihe von Spülschlitzen z. B. 3, 4 auf. Durch die Spülschlitze 3, 4 wird in an sich bekannter Weise Spülluft in die Zylinderbuchse 1 eingeblasen, wenn sich der Kolben 2 in der unteren Endlage befindet.

Wie Fig. 2 zeigt, weist der Spülschlitz 3 zwei Seitenkanten 5, 6 auf, die jeweils um den gleichen Winkel α von etwa 15°, aber abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen gegenüber der Mittellängsache A-A der Zylinderbuchse 1 geneigt verlaufen. Die Neigung der Seitenkanten ist zweckmäßig zwischen 10° und 30° zu wählen. Der Spülschlitz 3 endet in einer oberen Begrenzungskante 7 und einer unteren Begrenzungskante 8. Dabei ist hier die waagrechte Erstreckung der unteren Begrenzungskante 8 etwa doppelt so groß wie die entsprechende Erstreckung der oberen Begrenzungskante 7, so dass sich ein trapezförmiger bzw. trapezoider Durchtrittsquerschnitt für die Spülluft ergibt.

Die obere Begrenzungskante kann auch kürzer bemessen werden oder vollständig wegfallen. Dies führt dann zu einem dreieckförmigen bzw. triangloiden Durchtrittsquerschnitt.

Der Spülschlitz 4 weist ebenfalls zwei unter einem Winkel von 2 × α gegeneinander geneigte Seitenkanten 9, 10 und eine untere und eine obere Begrenzungskante 11, 12 auf. Er hat die gleiche Form wie der Spülschlitz 3, ist jedoch um 180° gedreht angeordnet, so dass seine kürzere Begrenzungskante 11 in die gleiche Richtung zeigt wie die länger Begrenzungskante 8 des Spülschlitzes 3. Die weiteren Spülschlitze sind entsprechend angeordnet. Zwischen den Spülschlitzen 3, 4 verbleiben Stege 13, 14, 15. Dabei laufen die Stege, z. B. 13, 14, in Folge der Form der Spülschlitze 3, 4 etwa V- förmig zum oberen Ende der Zylinderbuchse 1 und die Stege 14, 15 etwa V-förmig zu deren unteren Ende aufeinander zu. Die weiteren Stege sind in gleicher Weise angeordnet. Durch diese Neigungen der Stege 13, 14, 15, wird ein Fachwerkeffekt und damit eine hohe Festigkeit der Zylinderbuchse 1 in axialer Richtung und in Umfangsrichtung erreicht.

Die Dicke der Stege 13, 14, 15 und die Länge der Seitenkanten 5, 6, 9, 10 der Spülschlitze 3, 4 ist weiterhin vorteilhaft so gewählt, dass sich die Spülschlitze in Längsrichtung der Zylinderbuchse 1 gesehen überlappen. Die Seitenkanten, die die festen Verbrennungsrückstände vom Kolben 2 abschaben, erstrecken sich daher über seinen gesamten Umfang. Der ganze Kolbenumfang wird daher von Ablagerungen freigehalten, wodurch einer Riefenbildung an der Innenwand der Zylinderbuchse wirksam vorgebeugt ist.

Das gezeigte Ausführungsbeispiel ergibt aber nicht nur eine Vermeidung von Riefen an der Innenwandung der Zylinderbuchse 1. Durch die Schabwirkung der Seitenkanten der Spülschlitze können sich auch oberhalb der Enden der Stege, z. B. 13, 14, 15 zwischen den Spülschlitzen z. B. 3, 4, keine oder nurmehr in geringem Umfang Erhebungen aus durch die Kolbenringe auf der Zylinderinnenwand aufgepressten festen Verbrennungs­ rückständen bilden. Einer ungleichmäßigen Belastung der Kolbenringe ist damit wirksam vorgebeugt.

Weiterhin werden alle Bereiche der Kolbenringe mit Spülluft beaufschlagt, die die abgeschabten Teilchen der festen Verbrennungsrückstände entfernt. In Folge des erreichten weitgehend gleichmäßigen Tragens der Kolbenringe entfällt auch die Gefahr eines Durchblasens der Spülluft in einzelnen Bereichen der Kolbenringe. Ein Durchblasen von Spülluft würde nicht nur zu einem parziellen Fortblasen des Ölfilmes an der Zylinderinnenwand führen sondern auch wegen der Kühlwirkung auch zu Säurebildung und dadurch zu Korrosion an der Zylinderinnenwand führen. Auch dem ist durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wirksam vorgebeugt.

Die Fig. 3 zeigt eine sehr einfache effektive Herstellungsart eines Spülschlitzes 3. Hierzu wird ein Fräser 17 mit dem Durchmesser D verwendet. Mit diesem Fräser kann der gesamte Spülschlitz 3 ausgearbeitet werden. Dabei ist die Erstreckung 18 der kürzeren Begrenzungskante 7 gleich dem Durchmesser des Fräsers 17, während die Erstreckung 19 der unteren Begrenzungskante 8 gleich dem doppelten Durchmesser des Fräsers 17 entspricht.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel laufen, wie Fig. 4 zeigt, alle Mittellängsachsen, z. B. B-B der Spülschlitze, z. B. 3, 4, tangential an einen gedachten Kreis 16 um die Mittellängsachse der Zylinderbuchse 1. Der Durchmesser dieses gedachten Kreises 16 beträgt in etwa 1/3 des Innendurchmessers der Zylinderbuchse 1. Durch diese Maßnahme wird eine alle Umfangsbereiche der Innenwandung der Zylinderbuchse 1 mit gleicher Intensität beaufschlagende Spülluftströmung erreicht.

Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr stehen dem Fachmann eine Reihe von Möglichkeiten zur Verfügung, um den allgemeinen Gedanken der Erfindung an die Verhältnisse des Einzelfalls anzupassen.

Claims (8)

1. Zylinderbuchse mit Spülschlitzen (3, 4) für eine Hubkolben- Brennkraftmaschine, insbesondere einen Zweitakt- Großdieselmotor, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Spülschlitze (3, 4) gegenüber der Mittellängsachse der Zylinderbuchse (1) und gegeneinander geneigte, trapez- oder dreieckartige Durchtrittsquerschnitte begrenzende Seiten­ kanten (5, 6; 9, 10) aufweisen.

2. Zylinderbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass die Spülschlitze (3, 4) derart angeordnet sind, dass die längeren waagerechten Begrenzungskanten (8, 12) abwechselnd zur Oberseite und Unterseite der Zylinder­ buchse (1) weisen.

3. Zylinderbuchse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (13, 14, 15) zwischen den die Spülschlitze (3, 4) begrenzenden Seitenkanten (5, 6; 9, 10) um einen Winkel von 10°-30°, vorzugsweise 15°, gegenüber der Mittelsenkrechten der Zylinderbuchse (1) geneigt verlaufend angeordnet sind.

4. Zylinderbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckung der Spülschlitze (3, 4) in Richtung der Mittellängsachse der Zylinderbuchse (1) so groß ist, dass sich die Spülschlitze (3, 4) in Längsrichtung der Zylinderbuchse (1) gesehen überlappen.

5. Zylinderbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die kürzeren, waagrechten Begrenzungskanten (7, 11) höchstens die halbe Erstreckung der längeren, waagrechten Begrenzungskanten (8, 12) aufweisen.

6. Zylinderbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittellängsachsen der Spülschlitze (3, 4) tangential an einen um die Mittellängsachse der Zylinderbuchse (1) gedachten Kreis (16) gerichtet sind.

7. Zylinderbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülschlitze (3, 4) ausgefräst sind und die Erstreckung der kürzeren, waagrechten Begrenzungskanten (7, 11) gleich dem Durchmesser des Fräsers (17) ist.

8. Zylinderbuchse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckung der längeren, waagrechten Begrenzungskante (8, 12) der Spülschlitze (3, 4) zumindest gleich dem Doppelten des Durchmessers des Fräsers (17) ist.