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Schm ierölzuführvorrichtung für Drehkolbenmotor mit Brennstoffeinspritzung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schmierölzufdhrvorrichtung für eine Arbeitskammer
in einem Drehkolbenmotor, der mit Brennstoffeinspritzung arbeitet.
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Für die Brennstoffzuführeinrichtung bei dem bekannten Drehkolbenmotor
wurde allein ein üblicher Vergaser mit einem Venturirohr im Einlaßkanal und einem
Drosselventil stromab des Einlaßkanals verwendet, wobei sehr Brennstoff in der Schwimmerkammer
durch das Venturirohr mittels Unterdrucks angesaugt wird, der durch das Venturirohr
durchströmende luft erzeugt wird, wodurch sich eine Luft-Brennstoff-Mischung
bildet.
Beim Drehkolbenmotor mit einem solchen Vergaser wird Schmieröl üblicherweise an
einer Steile stromauf des Drosselventils und im Bereich verhältnismäßig hoher Strömungsgeschwindigkeit
im Vergaser eingeführt, um die Arbeitskammer des Motors zu schmieren, wobei das
Schmieröl so in der durch den Einlaßkanal strömenden und in die Arbeitskammer des
Motors geförderten Mischung zwecks Schmierung des gleitenden Teils zwischen den
Wandflächen der Arbeitskammer und dem Drehkolben dispergiert wird.
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In der Vergangenheit ergab sich mit einer solchen Schmierölzuführvorrichtung
die Schwierigkeit, daß sie das Schmieröl bei geringem Mengendurchsatz und niedriger
Strömungsgeschwindigkeit der Luft-Brennstoff-Mischung, die besonders im Niedriggeschwindigkeitsbereich
in den Motor eingesaugt wird, in der Mischung nicht wirkungsvoll dispergiert und
sich daher die am Drosselventil und den Wandflächen des Einlaßkanals anhaftende
Ölmenge erhöhte. Die Viskosität des Schmieröls variiert erheblich mit der Atmosphärentemperatur,
und die am Drosselventil und an den Wandflächen anhaftende Menge von Schmieröl erhöht
sich üblicherweise während des Starts des Motors. Durch Anstieg der Temperatur des
Motors wird dieses anhaftende Schmieröl direkt in die Motorarbeitskammer mitgenommen,
und ein Teil des Schmieröls verbrennt, wodurch eine unerwünschte weiße Rauchbildung
im Auspuffgas auftritt.
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Es wurde für den Hubkolbenmotor bereits eine Brennstoffeinspritzungseinrichtung
entwickelt, die zum Einspritzen von Brennstoff unter hohem Druck in den Einlaßkanal
zum Einführen einer Mischung eingerichtet ist, die allen Arbeitsbedingungen des
Motors sehr gut angepaßt ist.
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Auch ist es als Vorteil einer solchen Brennstoffeinspritzeinrichtung
bekannt, daß sie eine große Genauigkeit der Steuerung des Luft-Brennstoff-
Verhältnisses
in der erzeugten Mischung für alle Motorarbeitsbereiche bei einer Geschwindigkeit
von niedrigen zu hohen Werten ermöglicht und daß sich der Brennstoff durch die Einspritzdüse
mit hoher Geschwindigkeit einspritzen läßt. Eine solche Brennstoffeinspritzeinrichtung
bewirkt eine bessere Zerstäubung des Brennstoffs sowie eine vollständige Verbrennung
der Mischung, wenn der Brennstoff auf diese Weise in die Arbeitskammer des Motors
gelangt.
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Falls man eine solche Brennstoffeinspritzeinrichtung mit dem vorstehend
beschriebenen Vorteil auf den Drehkolbenmotor anwendet, ergibt sich ein Problem
bei der Zuführung des Schmieröls zum Schmieren der Arbeitskammer des Drehkolbenmotors.
Üblicherweise wurde, wie oben erwähnt, der Drehkolbenmotor mit einer Auslaßöffnung
zwischen dem Venturirohr im Vergaser und dem Drosselventil stromab des Venturirohrs
versehen, durch welche Öffnung das Schmieröl zur Dispersion in der durch das Einlaßrohr
strömenden Mischung eintritt. Im übrigen haftet der undispergierte Anteil des Schmieröls
an den Wandflächen des Einlaßrohres und wird durch den Brennstoff abgewaschen, der
einem Teil des Venturirohrs zugeführt und nachher in die Motorarbeitskammer eingeführt
wird.
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Wenn nun der Brennstoff vom Einspritzventil zugeführt wird, ordnet
man das Einspritzventil stromab des Dorsselventils an. Daher strömt, wenn die Auslaßöffnung
für Schmieröl wie bisher strom auf des Drosselventils vorgesehen wird, im Einlaßkanal
hier nur Luft, die das an den Wandflächen des Motors haftende Schmieröl während
des Niedriggeschwindigkeits- oder Niedrigtemperaturbetriebs in die Motorarbeitskammer
fördern kann. Deshalb führt, wenn die Auslaßöffnung zur Zuführung des
Schmieröls
stromauf des Drosselventils angeordnet ist, eine solche Anordnung zu einer noch
größeren an den Wandflächen haftenden Schmierölmenge und macht folglich die Schmierölzufuhr
unstabiler als bei der bekannten Anordnung mit einem üblichen Vergaser.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schmierölzuführvorrichtung
für einen Drehkolbenmotor mit Brennstoffeinspritzung zu sc haffen, die von besserer
Wirksamkeit ist und mit der man eine völlige Genauigkeit der Steuerung der Menge
des dem Motor zugeführten Schmieröls erreichen kann, wobei gleichzeitig vor allem
weniger Schmieröl an den Wandflächen des Motors haftet und eine bessere Anpassung
an die verschiedenen Betriebsbereiche des Motors erhältlich ist.
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Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist eine
Schmierölzuführvorrichtung in einem Drehkolbenmotor mit einem im Einlaßkanal des
Motors angeordneten Brennstoffeinspritzventil zum Einspritzen des Brennstoffs mit
hoher Geschwindigkeit, mit dem Kennzeichen, daß eine Schmieröldüse stromab der aus
dem Einspritzventil kommenden Brennstoffstrahlen zum Schmieren einer Arbeitskammer
des Motors angeordnet ist.
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Die Erfindung gibt also eine Einrichtung zum Mischen von Brennstoff
mit einer kleinen Menge von Schmieröl und Zuführen der Mischung zu einer Arbeitskammer
zwecks Schmierung derselben für einen Drehkolbenmotor an, wobei am Einlaßverteilerrohr
eine Brennstoffeinspritzdüse und eine Düse zum Einspritzen von Schmieröl getrennt
vorgesehen sind, das offene Ende der Schmieröleinspritzdüse an einer den von der
Brennstoffeinspritzdüs
e eingespritzten Brennstoffstrahlen ausgesetzten Stelle angeordnet ist und das Schmieröl
in dem Brennstoffnebel dispergiert sowie damit in die Arbeitskammer des Motors eingeführt
wird.
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In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Geschwindigkeitsvektor
des Brennstoffstrahls die Richtung des Schmieröls im wesentlichen in einem spitzen
Winkel schneidet.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
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Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten
Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen! Fig. 1 einen schematischen Schnitt
durch einen Drehkolbenmotor mit der erfindungsgemäßen Schmierölzuführvorrichtung
und Fig. 2 und 3 Querschnitte eines Teils der Schmierölzuführvorrichtung nach zwei
Ausführungsbeispielen.
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Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung erläutert, wobei Fig.
1 ein Schmierölsystem für einen Drehkolbenmotor veranschaulicht. In einem Motorblock
1 sind zwei Arbeitskammern 2 ausgebildet, deren jede einen Drehkolben 3 aufnimmt.
Zwischen dem Kolben 3 und den Innenwänden der Arbeitskammer 2 ist eine Brennstoffbrennkammer
4 vorgesehen. Der Kolben 3 hat in der Mitte eine Innenverzahnung, die in eine längs
des Außenumfangs einer exzentrischen, im Motorblock 1 montierten
Welle
6 ausgebildete Verzahnung eingreift. Die Rotation des Drehkolbens 3 wird so auf
die Welle 6 übertragen. Die Brennkammer 4 ist durch ein Einlaßverteilerrohr 7 an
eine Brennstoffzuführvorrichtung 8 angeschlossen und auch mit einem (nicht dargestellten)
Auspuffverteilerrohr ve bunden.
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Unter dem Motorblock 1 ist eine das Schmieröl enthaltende Ölwanne
9 angeordnet, das durch einen Filtereinsatz 11 in eine Getriebepumpe 12 gesaugt
wird, von wo das Öl durch einen Ölkühler 13 und ein Ölfilter 14 strömt und zu einem
bestimmten gleitenden, zu schmierenden Teil gefördert wird. Der Öl anteil zum Schmieren
der Wandflächen der Motorarbeitskammern 2 wird durch das Ölfilter 14 geleitet, mengenmäßig
durch eine Dosierölpumpe 16 zugeteilt und dann zur Brennstoffzuführvorrichtung 8
gefördert, um den Einlaßkanal zu speisen und durch das Einlaßverteilerrohr 7 in
die Arbeitskammern 2 zu strömen.
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Der genauere Aufbau der Brennstoffzuführvorrichtung 8 nach Fig. 1
ist aus Fig. 2 ersichtlich. Die Brennstoffzuführvorrichtung 8 unfaßt eine Drosselventilanordnung
21 mit einem Drosselventil 19, einen Mischungszylinder 22, ein Brennstoffeinspritzventil
23, das sich zum Mischungszylinder 22 öffnet, eine Schmieröldüse 24, ein Steuergerät
27 für das Brennstoffeinspritzventil 23 und eine Brennstoffpumpe 28 zum Zuführen
des Brennstoffs zum Einspritzventil 23.
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Am oberen Teil der Drosselventilanordnung 21 ist ein Luftreiniger
29 angeschlossen, von wo die Luft durch die Drosselventilanordnung 21, den Einlaßkanal
30 im Mischungszylinder 22 und das Einlaßverteilerrohr 7 bis zur Arbeitskammer 2
des Motors strömt.
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Die Ansaugseite der Brennstoffpumpe 28 ist mit einem Brennstofftank
31 und die Auslaßseite der Pumpe mit dem Einspritzventil 23 verbunden. Weiter ist
an der Auslaßseite ein Rücklauf mit einem Regulator 32 zur Steuerung des Drucks
des Brennstoffs auf konstantem Niveau abgezweigt.
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Die Auslaßöffnung des Einspritzventils 23 ist zum Einspritzen des
Brennstoff in der dem Luftstrom im Einlaßkanal 30 unter spitzen Winkel # tangential
kreuzenden Richtung vorgesehen.Die Schmieröldüse 24 ist mit der Auslaßseite der
Öldosierpumpe 16 verbunden, wobe@ das offene Ende der Düse 24 in einer solchen Lage
angebracht ist, daß es den Brennstoffstrahlen, die aus dem Einspritzventil 23 kommen,
ausgesetzt ist. Der Dosier- oder Abmeßhebel 16a der Öldosierpumpe 16 ist mit der
Öffnungseinstellung des Drosselventils 19 so verbunden, daß die Menge des dosierten
Ols auf mechanischem oder elektrischem Wege entsprechend variiert wird.
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Ein Signal wird im Steuergerät 27 entsprechend der Öffnung des Drosselventils
19 erzeugt, um die Menge des Brennstoff zu regulieren, die vom Einspritzventil 23
je nach der Öffnung des Drosselventils abgegeben wird.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Brennstoff
vom Einspritzventil 23 während des Betriebs des Motors eingespritzt. Von der Schmieröldüse
24 wird das Öl entsprechend der Dosierung durch die Öldosierpumpe 16 eingespritzt.
Das Schmieröl wird so im Brennstoffstrahl verteilt und in die Arbeitskammer 2 mitgeführt.
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Die zur Schmierung der Arbeitskammer erforderliche Schmierölmenge
kann
etwa 1/150 bis 1/200 der Brennstoffmenge sein. Da die Düse 24 ziemlich nah an der
Auslaßöffnung des Einspritzventils 23 angeordnet ist, ist die Strömungsgeschwindigkeit
des an der Düse 24 vorbeistreichenden eingespritzten Brennstoffs hoch genug, um
ein Mitreißen des Schmieröls als feinen Nebels in das Einlaßverteilerrohr 7 zu ermöglichen.
Wenn die Viskosität des Schmieröls etwa bei niedriger Temperatur sehr hoch ist,
kann das Schmieröl nicht vollständig zerstäubt werden, doch da die Düse 24 stets
dem Strom des eingespritzten Brennstoffs ausgesetzt ist, wird das Öl durch den Brennstoff
verdünnt. Folglich wird die Viskosität des Schmieröls verringert, und es läßt sich
dann ohne weiteres zerstäuben. Daher kann ein großer Teil des Schmieröls als Tröpfchen
in das Einlaßverteilerrohr 7 strömen.
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Der Rest des Öls fließt in Form eines Films längs der Wandoberflächen
des Mischungszylinders 22 und des Einlaßverteilerrohrs 7 in die Arbeitskammer 2.
So kann die Menge von an den Wandflächen haftendem Schmieröl viel geringer als bei
der bekannten Vorrichtung sein.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der vom
Einspritzventil 23 abgegebene Brennstoff in den Mischungszylinder 22 unter dem schon
definierten spitzen Winkel e eingespritzt, so daß es erforderlich ist, die Schmieröldüse
24 in diesen Winkel mit entsprechendem Ausmaß vorragen zu lassen. Wenn jedoch die
Düse 24 zu weit nach oben vorragt, verliert das Einspritzventil 23 seine Wirkung
der Zerstäubung des Brennstoffs. Daher soll das Ende der Düse 24 vorzug weise unterhalb
der Mittellinie C-C des Winkels 9 liegen. Das Schmieröl, das die Öldosierpumpe 16
zumißt, wird der Düse 24 intermittierend unter zeitlichen Abständen zugeführt, so
daß das Schmieröl aus der Düse 24 ebenfalls intermittierend austritt. Wenn das Einspritzen
des Schmieröls
durch die Düse 24 mit dem Einspritzen des Brennstoffs
synchron ist, kann das aus der Düse 24 austretende Schmieröl sofort im Brennstoffnebel
verteilt werden, so daß sich das Haften des Öls an den Wandflächen des Motors noch
weit mehr verringern läßt.
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Übliche Kraftfahrzeug motoren haben meistens eine Leistung von 3
über 100 bis 200 PS, die gewöhnlich etwa 100 cm Schmieröl je Stunde zum Schmieren
der Arbeitskammern erfordert. Wenn Öl von der Düse 24 genau so oft wie der Brennstoff
vom Einspritzventil 23 eingespritzt wird, läßt sich die Menge des bei einem Mal
eingeführten ÖIs erheblich verringern. Dies würde es erforderlich machen, die Genauigkeit
der Öldosierpumpe 16 zu steigern. Es ist auch möglich, die Öldosierpumpe 16 derart
arbeiten zu lassen, daß das Öl von der Düse 24 synchron zur Taktfolge der Brennstoffeinspritzung,
z. B. jedoch nur einmal je zehn Einspritzungen, vom Brennstoffeinspritzventil eingespritzt
wird.
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Die Genauigkeit der Dosierung durch die Öldosierpumpe 16 wird nicht
durch die Viskosität des Schmieröls beeinträchtigt, so daß das von der Düse 24 abgegebene
Öl auf der für das Schmieren der Arbeitskammer 2 zu allen Zeiten passendsten Strömungsgeschwindigkeit
gehalten wird. Daher ist es geeignet, eine Schmierung zu bewirken, die von gutem
Wirkungsgrad und ausgezeichneter Anpaßbarkeit sowie mit geringerem Haften von Öl
an den Wandflächen des Motors verbunden ist.
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Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Schmierölzuführvorrichtung,
bei dem stromab des Einspritzventils 23 ein Venturirohr 25 vorgesehen ist, in das
sich die Schmieröldüse 24 öffnet. Hierbei werden die Strahlen von der Öffnung 23
a des Einspritzventils 23 durch das Venturirohr
25 gedrosselt,
wo ein Teil des Brennstoffs in Berührung mit den Innenwänden des Venturirohrs strömt
und das Schmieröl von der Düse 24 ansaugt, deren Öffnung in den Wandoberflächen
des Venturirohrs angebracht ist, und es zusammen in die Arbeitskammer 2 einführt.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel erkennt man, daß das Schmieröl von
der Düse 24 durch Einspritzen des Brennstoffs mit hoher Geschwindigkeit in weitem
Maß zu feinen Öltröpfchen zerkleinert wird, um zusammen mit dem Brennstoff in die
Arbeitskammer 2 zu strömen, wobei ein relativ kleiner Rest des Öls mit dem Brennstoff
längs der Wandflächen des Einlaßverteilerrohrs 7 fließt, um ebenfalls die A rbeitskammer
zu erreichen.
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Dieses Ausführungsbeispiel zeigt eine Anordnung, bei der die Richtungen
des eingespritzten Brennstoffs und der Schm ieröldüse untereinander unter rechten
Winkeln gekreuzt sind, doch es ist möglich, den Winkel oC in Fig. 3 zwischen der
Richtung des eingespritzten Brennstoffs und der Schmieröleintrittsrichtung auch
unter 90 zu halten und dadurch eine Verringerung der Zerstäubung des Brennstoffs
infolge des Vorliegens der Öffnung der Schmieröldüse 24 zu vermeiden.