DE2446870A1

DE2446870A1 - Kolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2446870A1
Application number: DE19742446870
Authority: DE
Inventors: Gosen Joop Hellingman
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1974-09-26
Filing date: 1974-10-01
Publication date: 1976-04-08
Also published as: JPS5211318A; GB1473058A; AT340719B; DK414875A; DK139111C; IT1042463B; ATA789274A; DK139111B; DE2446870B2; JPS53118908U; CH582307A5

Description

P.4838 Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur/Schweis

Kolbenbrennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Kolbenbrennkraftmaschlne, die einen aus einem Kolbenoberteil, in welchem sich Kolbenringe befinden, und einem Kolbenunterteil mit einer im wesentlichen zylindrischen Aussenfläche bestehenden Kolben aufweist, der in einer Zylinderbüchse beweglich ist.

Aus der CH-PS 342.409 ist es bekannt, bei Kolbenbrennkraftmaschinen, insbesondere Grossdieselmotoren, die Laufflächen der Zylinderbuchsen mit einer rillenförmigen Rauhung zu versehen, wodurch eine Art von OeItaschen für die Aufnahme von Schmieröl entsteht.

Diese bekannten Rillen bewähren sich im Betrieb, indem durch sie ein Fressen der Kolben bzw. der Kolbenringe weitgehend verhindert wird.

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Die Erfindung hat eine Weiterentwicklung der bekannten Kolbenbrennkraftmaschine zum Ziel, durch welche die Wirksamkeit der als Oeltaschen dienenden Umfangsrillen wesentlich verlängert wird.

Die erfindungsgemässe Kolbenbrennkraftmaschine, durch welche dieses Ziel erreicht wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenunterteil an seiner Aussenflache mit Umfangsrillen versehen ist, welche zur Bildung von Oeltaschen dienen.

Durch diese Massnahme wird, wie bereits erwähnt, eine wesentliche Verlängerung der Wirksamkeit der Rillen als Oeltaschen erzielt. Die bekannten Rillen, die sich auf der Lauffläche der Zylinderbüchse befinden, verlieren nämlich ihre Wirksamkeit dadurch, dass sie nach einer gewissen Anzahl von Betriebsstunden durch die Kolbenringe abgenützt werden, so dass eine glatte Fläche entsteht. Wenn die Rillen am Kolbenunterteil ausgebildet sind, entfällt diese Abnützung, so dass die Rillen wesentlich länger erhalten bleiben und wirksam sind.

Vorzugsweise können sich die Umfangsrillen entlang der ganzen axialen Länge des Kolbenunterteiles erstrecken. Dadurch wird eine gute Schmierung des Kolbens entlang seiner ganzen Auflagefläche in der Zylinderbüchse gewährleistet.

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Der zur Zusammenwirkung mit dem Korbenunterteil bestimmte Bereich der Lauffläche der Zylinderbüchse kann dabei im wesentlichen glatt und frei von Rillen sein. Dadurch wird eine Lauffläche erhalten, die gegenüber einer gerillten Fläche eine grössere Tragfläche aufweist und daher bezüglich Abnützung günstiger ist.

Bei einer derartigen Zylinderbüchse kann der obere Bereich der Lauffläche, in welchem sich die Kolbenringe im wesentlichen in der oberen Totpunktstellung des Kolbens befinden, Rillen zur Bildung von Oeltaschen aufweisen. Durch diese Massnahme kann unter Umständen die Schmierung der Auflageflächen der Kolbenringe im Bereich des oberen Totpunktes verbessert werden, was ihre Lebensdauer erhöht und gleichzeitig auch die Abnützung der Wand der Zylinderbüchse in diesem Bereich vermindert. Es versteht sich jedoch, dass auch die Verwendung einer vollständig gerillten Lauffläche der Zylinderbüchse möglich ist.

Bei einer Maschine, 'bei welcher die Rillen am Kolbenunterteil und in der Zylinderbüchse

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schraubenlinienförmig sind, kann vorzugsweise der Steigungssinn der Rille in der Zylinderbüchse dem Steigungssinn der Rillen am Kolbenunterteil entgegengesetzt sein. Dadurch wird eine gegenseitige Abnützung der Rillen ■ in Bereichen, wo sie übereinander laufen, vermindert, da sie wegen der Verschiedenheit des Steigungssinnes nicht ineinander eingreifen können.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.

Es zeigt:

Fig.1 einen Schnitt einer Zylinderbüchse der Kolbenbrennkraftmaschine in ausgebautem Zustand,

Fig.2 eine Ansicht des zur Zylinderbüchse zugehörigen Kolbens,

Fig.3 einen Teilschnitt der Zylinderwand des Kolbens aus der Fig.2 in grösserem Massstab mit der Darstellung des Rillenprofiles und

Fig.4 eine der Fig.3 entsprechende Darstellung eines anderen Rillenprofils.

Die Fig.1 zeigt eine Zylinderbüchse 1 einer Zweitakt-Grossdieselmaschine, z.B. für Schiffsbetrieb» Die Zylinderbüchse 1, in deren Wand in bekannter Weise Auslassöffnungen 2 und Einlassöffnungen 3 ausgebildet sind, hat eine innere Lauffläche 4, entlang welcher der in der Fig.2 dargestellte

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Kolben 5 beweglich ist. Der Kolben 5 enthält einen Kolbenoberteil 6, in welchem in Kolbenringnuten Kolbenringe 7 geführt sind. An den Kolbenoberteil 6 schliesst sich ein Kolbenunterteil 8 an, der eine im wesentlichen zylindrische Aussenfläche 10 (Fig.3) aufweist, deren Aussendurchmesser etwas grosser ist als der Aussendurchmesser des Kolbenoberteiles 6. Der Kolben 5 ist an einer Kolbenstange 11 befestigt, deren anderes Ende in bekannter Weise an einem nicht dargestellten Kreuzkopf befestigt ist.

Wie aus den Fig.2 und 3 hervorgeht, ist die Aussenfläche des Kolbenunterteiles mit Umfangsrillen 12 versehen. Die Umfangsrillen, welche Oeltaschen zur Aufnahme von Schmieröl bilden, sind im vorliegenden Fall schraubenlinienförmig angeordnet, so dass im Prinzip der Kolbenunterteil eine einzige zusammenhängende Rille aufweist. Der Kolbenoberteil 6, welcher die Kolbenringe 7 aufweist und einen etwas kleineren Aussendurchmesser als der Kolbenunterteil 8 aufweist, hat hingegen eine glatte Oberfläche, die frei von Umfangsrillen nach der Art der Rillen 12 ist.

Wie aus der Fig.1 hervorgeht, ist der grösste Teil der Lauffläche 4 der Zylinderbüchse 1 glatt und frei von Rillen nach der Art der Rillen 12. Das bedeutet, dass sich der Kolbenunterteil 8 mit den Rillen 12 im wesentlichen auf einer glatten Lauffläche 4 der Zylinderbuchse 1 bewegt.

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Beim dargestellten Beispiel ist einzig der obere Bereich der Zylinderbüchse 1, in welchen die Kolbenringe 7 in der oberen Totpunktstellung des Kolbens 5 gelangen, mit Rillen 13 nach der Art der Rillen 12 versehen. Die Rillen' 13 sind ebenfalls schraubenlinienförmig ausgebildet und haben einen Steigungssinn, der dem Steigungssinn der Rillen am Kolbenunterteil entgegengesetzt ist.

Bei der erfindungsgemassen Ausbildung der Kolbenbrennkraftmaschine bewegen sich die Rillen des Kolbenunterteiles entlang des glatten Bereiches der Lauffläche A der Zylinderbüchse 1 und erfüllen dabei ihre Aufgabe als Oeltaschen zur Unterstützung der Schmierung. Die Kolbenringe 7, welche bei der bekannten Ausführungsform eine Abnützung der Rillen in der Zylinderbüchse hervorriefen,· bewegen sich im wesentlichen entlang einer glatten Lauffläche, die wesentlich widerstandsfähiger gegen eine Abnützung ist als eine gerillte Fläche.

Die Rillen 13 im oberen Bereich der Zylinderbuchse 1 befinden sich in einem Teil, der in der Nähe der oberen Tötpunktstellung der Kolbenringe 7 liegt. Es besteht hier eine kleinere Gefahr der Abnützung durch die Kolbenringe als Folge ihrer Bewegung. Hingegen ist wegen der hohen auftretenden Temperaturen die Gefahr eines Trockenlaufens der Kolbenringe 7 gross. Diese wird durch die Umfangsrillen 13 gemildert.

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Die Fig.3 zeigt das Profil der Oberfläche des Kolbenunterteils 8 in den Rillen 12. Nach der Fig.3 hat die schraubenlinienförmige Anordnung der Rillen 12 eine Steigung S, die auch aus der Fig.2 ersichtlich ist.Zwischen benachbarten Steigungen der Rille 12 befindet sich ein zylindrischer Abschnitt der ursprünglichen Fläche mit einer axialen Länge L. Die Rille 12 hat des Profil eines Kreisbogens mit einem Radius R.

Bei einer bewährten Ausführungsform wurden folgende Werte der Rillen gewählt:

S =	12	mm
R =	160	mm
L =	4	mm

T= 0,05 mm (Tiefe der Rillen)

Die Werte bezogen sich auf einen Durchmesser der Zylinderbüchse von 900 mm.

Die Fig.4 zeigt eine unsymmetrische Rille 12·, welche eine gegenüber der Achse des Kolbens schräg verlaufende, im wesentlichen ebene Fläche 14 und einen daran anschliessenden bogenförmigen Teil mit einer scharfen Kante 15 aufweist. Bei dieser Ausführungsform wird durch die Kante 15 das an der Zylinderwand haftende OeI abgeschabt und in der Rille 12· gesammelt. Bei einer Bewegung des Kolbens 5 nach unten bilden die Flächen 4 Keile, an welchen eine hydrodynamische Schmierung entsteht.

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Claims

2U6870

Patentansprüche

ni\Kolbenbrennkraftmaschine, die einen aus einem Kolbenoberteil, in welchem sich Kolbenringe befinden, und einem Kolbenunterteil mit einer im wesentlichen zylindrischen Aussenflache bestehenden Kolben aufweist, der in einer Zylinderbüchse beweglich ist, dadurch gekennzeichnet , dass der Kolbenunterteil (8) an seiner Aussenfläßhe mit ümfangsrillen (12, 12') versehen ist, welche zur Bildung von Oltaschen dienen.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ümfangsrillen (12, 12') entlang der ganzen axialen Länge des Kolbenunterteiles (8) erstrecken.
3. Maschine nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass der zur Zusammenwirkung mit dem Kolbenunterteil (8) bestimmte Bereich der Lauffläche (A) der Zylinderbüchse (1) im wesentlichen glatt und frei von Rillen ist.
4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Bereich der Lauffläche der Zylinderbüchse (1), in welchem sich die Kolbenringe (7) im ι esentlichen in der oberen Totpunktstellung des Kolbens (5) befinden, Rillen (13) zur Bildung von Oeltaschen aufweist.

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5. Maschine nach eimern der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher am Kolbeminterteil und in der Zylinderbüchse schraubenlinienförmige Rillen (12, 12', 13) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigungssinn der Rillen (13) in der Zylinderbuchse (1)dem Steigungssinn der Rillen (12, "! 2 ^f) am Kolbenunter teil (B) entgegengesetzt., ist.

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