DE2542803C2

DE2542803C2 - Verbrennungsmotor mit liegenden Zylindern, und Kolben für derartige Motoren

Info

Publication number: DE2542803C2
Application number: DE2542803A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Automobiles Citroen SA
Current assignee: Automobiles Citroen SA
Priority date: 1974-10-09
Filing date: 1975-09-25
Publication date: 1986-04-30
Also published as: IT1056283B; SE7510777L; ES441099A1; AR209324A1; DE2542803A1; US4041924A; FR2287584B1; FR2287584A1; GB1514760A; SE423256B

Description

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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine der Im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art. Sie betrifft Im besonderen Verbrennungsmotoren mit Zylindern, deren zylindrischen Umfangswand vollständig geschlossen Ist, d. h. also keine Einlaß- oder Auslaßschlitze aufweist. Derartige Verbrennungsmotoren arbeiten Im allgemeinen Im Viertakt, Die Erfindung ist jedoch auch auf Zweitaktmotoren anwendbar.

Man hat festgestellt, daß bei derartigen liegenden Motoren mehr als bei Motoren mit anderer Zylinderanordnung beim Anlassen eine Rauchwolke entsteht. Diese 1st darauf zurückzführen, daß bei stehendem Motor öl in den Verbrennungsraum gelangt und bei den ersten Umläufen des Motors mit verbrennt.

Es ist bereits eine Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art bekannt, bei der in den Wänden der die Kolbenringe aufnehmenden Ringnuten Aussparungen vorgesehen sind, welche jeweils die beiderseits des Kolbenringes befindlichen Ringräume über den Grund der Ringnut miteinander verbinden (FR-PS S 91 104). Die Aussparungen sind im unteren Mantelbereich des Kolbens angeordnet und sollen bewirken, daß in den Brennraum gelangendes öl über diese Passagen aus dem Brennraum entlang der Kolbenwand in Richtung zum kurbelwellenseltigen Kolbenende transportiert und über in der Kolbenwand ausgebildete Bohrungen ins Kolbeninnere und sodann In das Kurbelwellengehäuse geführt wird.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß die beim Anlassen des Motors entstehende Rauchwolke vorwiegend durch öl verursacht wird, welches durch den beloi Abkühlen des Motors nach dem Abstellen Im Brennraum entstehenden Unterdruck angesaugt wird und sich Im Brennraum sammelt. Dieser Effekt wird bei einer Anordnung gemäß der bekannten Konstruktion noch verstärkt, da bei dieser die Passagen ausgerechnet In dem Mantelbereich des Kolbens ausgebildet sind. In dem sich bei stehendem Motor das Öl sammelt.

Es 1st auch schon eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der die die beiderseits des Kobenringes liegenden Ringräume verbindenden Passagen nicht nur Im unteren Mantelbereich des Kolbens angeordnet, sondern über den ganzen Umfang verteilt (GB-PS 4 11 426) sind. Bei dieser Konstruktion sind die Aussparung«, nur bei der dem Brennraum nahen Ringnut ausgeführt, nicht jedoch bei der zweiten, dem Kurbelwellengehäuse nahen Ringnut. Eine Abführung von Öl aus dem Brennraum in das Kurbelwellengehäuse ist deshalb bei dieser Konstruktion nicht möglich und auch nicht beabsichtigt. Die durch die Aussparungen geschaffenen Passagen sollen vielmehr zu einer besseren Umverteilung auf beide Seiten des Kolbenringes und damit zu einer besseren Schmierung beitragen.

Es Ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, daß ein Übertritt von Öl aus dem Zylinderraum In den Brennraum nach dem Abstellen der Maschine und damit die Entstehung von Rauchwolken beim Anlassen der Maschine vermieden werden.

Diese Aufgabe Ist erfindungsgemäß durch die Im Kennzeichen des Anspruches 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Wegen der Anordnung der Aussparungen oberhalb einer die Zylinderachse enthaltenden Horizontalebene Ist sichergestellt, daß öl, welches sich Im unteren Bereich des liegenden Zylinders sammelt, nicht durch die von den Aussparungen gebildeten Passagen treten kann. Diese Passagen haben vielmehr nur die Aufgabe, einen Ausgleich des In der Brennkammer sich einstellenden Unterdruckes mit dem Im Kurbelwellengehäuse bestehenden Atmosphärendruck zu ermöglichen. Auf diese Welse wird die Bildung eines Unterdruckes Im Brennraum und ein Ansaugen von Öl In den Brennraum vermieden. Der Querschnitt der Passagen Ist so klein

gewählt, daß diese ähnlich wie Labyrinthdichtungen einen allmählichen Druckausgleich zwischen dem Brennraum und dem Kurbelwellengehäuse ermöglichen, den schnellen Druckaufbau im Brennraum während des Betriebes der Maschine jedoch nicht behindern.

Die Öffnungen In der Kolbenwand sind erfindungsgemäß am Nutengrund der von der Brennkammer am weitesten entfernt gelegenen Ölringnut ausgebildet, so daß die zum Ausgleich des Unterdruckes im Brennraum dienende Luft aus dem ölfrelen Kolbeninneren angesaugt wird.

Um sicherzustellen, daß nicht unmittelbar nach dem Abstellen der Maschine noch in den Ringnuten nach unten fließendes Öl mit der Ausgleichsluft angesaugt wird, 1st vorgesehen, daß die Ringnuten des Kolbens an is Ihren Nutenwänden Ober einen Winkelbereich, der größer als 180° ist, keine Aussparung aufweisen, mit anderen Worten, daß die Aussparungen mehr oder weniger im oberen Umfangsbereich der Ringnuten ausgebildet sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die an den beiden Nutenwänden derse'ben Nut vorgesehenen Aussparungen einander gegenüberliegend angeordnet sind, daß jede Aussparung einen kreisbogenförmigen Querschnitt besitzt und daß die einander gegen-Oberliegenden Aussparungen in den gleichen Kreisumfang eingeschrieben sind. Auf diese Welse lassen sich je zwei gegenüberliegende Aussparungen In einfacher Weise durch einen einzigen Bohrvorgang mit einem Bohrer, welcher geringfügig größer Ist als die Breite der Ringnut ist, herstellen. Die Aussparungen von zwei aufeinanderfolgenden Ringnuten sind erflndungsgemäß In Umfangsrlchtung gegeneinander versetzt, so daß der vorne erwähnte Labyrintheffekt noch vergrößert wird.

Die größte Abmessung einer jeden Aussparung in Richtung der Zylinderachse beträgt höchstens 0,2 mm. Es hat sich gezeigt, daß bei derartig ausgebildeten Aussparungen der Labyrintheffekt ausreicht, um während des Betriebes der Maschine einen Druckverlust im Brennraum zu verhindern, andererseits aber einen Druckausgleich nach dem Abstellen der Maschine zu ermöglichen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und Im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 in einer schematischen Schnittansicht einen Zylinder und einen Kolben einer Brennkraftmaschine mit liegendem Zylinder, wobei der Kolben längs der Linie I-l der Flg. 2 geschnitten Ist;

Flg. 2 eine Draufsicht auf den in Fig. 1 dargestellten Kolben, ohne Kolbenringe.

Die Brennkraftmaschine nach Flg. 1 enthält wenigstens einen mit ein« hin- und hergehenden Bewegung in einem Zylinder 2 gleitenden Kolben 1. Der Kolben 1 ist mit drei Ringnuten 3, 4, 5 mit Rechteckquerschnitt versehen, deren jede einen Kolbenring mit etwa Rechteckquerschnitt 6, 7, 8 aufnimmt.

Hierdurch entstehen Ringräume e,, ei, et und e, beiderseits eines jeden Kolbenrings zwischen dem Kolben I und dem Zylinder 2.

Die Achse A des Zylinders 2 liegt etwa waagerecht. Ein Ende la des Zylinders Ist als Brennkammer C ausgebildet. Genauer ausgedrückt Ist, wie in Flg. 1 dargestellt, das Ende la durch einen teilweise dargestellten Zylinderkopf 9 abgeschlossen, In welchem Ventile 10 für den Einlaß und der*- Auslaß der Gase vorgesehen sind.
Das andere Ende Ib des Zylinders 2 mündet In ein (nicht sichtbares) Gehäuse zur Aufnahme einer die Schmierung des Motors bewirkenden Atmosphäre, z. L. ein Kurbelwellengehäuse.

Die Ringnuten 3,4, S folgen aufeinander in einem von der Brennkammer C zu dem Gehäuse gehenden Sinn.

Die von der Brennkammer C am weitesten entfernte Ringnut 5 1st mit dem Ölabstreifring 8 versehen. Dieser Abstreifring 8 tritt mit einem geringen Spiel zwischen die ebenen, querllegenden Flächen Sa. Sb der Nut 5. In dem Ölabstreifring 8 sind in der üblichen Welse Kanäle Π vorgesehen, damit das von diesem Ring abgestreifte Öl zu dem Grund der Nut 5 abfließen kann. In dem Grund der Nut S sind Öffnungen 12 vorgesehen, um diese mit dem Innenraum D des Kolbens 1 in Verbindung zu setzen, welcher mit dem Gehäuse in Verbindung steht.

Die beiden der Brennkammer C näherliegenden Nuten 3 und 4 nehmen Kolbenringe 6 und 7 mit vollem Rechteckquerschnitt auf, weiche die Abdichtung zwischen der zylindrischen Wand des Kolbens 1 νά dem Zylinder 2 bewirken sollen. Die Kolbenringe 6 ure* 7 werden in üblicher Welse durch elastische Schlitzringe gebildet, welche mit geringem Spiel zwischen die ebenen, querliegenden Flächen 3a, 3b und Aa. Ab der Nuten 3 und 4 treten. Die Kolbenringe 6 und 7 sind in den Zylinder 2 mit einer geringen Vorspannung eingesetzt, so daß die äußere Umfangsfläche dieser Ringe sich gegen die Wand des Zylinders 2 legt. Das Maß des Eintretens der Kolbenringe in die Nuten 3 und 4 ist in Fig. 1 durch A dargestellt. Zwischen dem Grund der Nut und der zylindrischen Innenfläche der Kolbenringe 6 und 7 Ist ein Spiel j vorhanden. Der der Brennkammer C am nächsten liegende Kolbenring 6 wird im allgemeinen »Rückschlagring« genannt, während der Zwischenring 7 den Abdichtungsring bildet.

Ferner Ist zwischen dem Ölabstreifring 8 und dem Grund seiner Nut ein Spiel vorhanden, welches gleich dem Spiel / ist.

Bei jeder der Nuten 3, 4 ermöglichen Durchlaßmittel M\ mit kleinem Querschnitt die Herstellung einer ständig.η Verbindung des Grundes der Nut 3, 4 mit den Ringräumen e, und e₂ bei der Nut 3 bzw. e₂ und e_} bei der Nut 4, welche beiderseits des der betreffenden Nut zugeordneten Kolbenringes 6, 7 liegen. Für die .Wut 5 sind zweite Durchlaßmittel M₁ mit kleinem Querschnitt vorgesehen, welche eine ständige Verbindung des Grundes dieser Nut mit wenigstens dem Ringraum ey herstellen, welcher in bezug auf den Ölabstreifring auf der Seite aer Brennkammer C liegt.

Diese ersten und zweiten Durchlaßmittel M, und Mi liegen oberhalb der unteren Zone E des Zylinders, In welcher sich im Stillstand des Motors flüssiges SchmlermltW ansammeln kann.

Die ersten Durchlaßmittel M, umfassen für jede Nut 3 und 4 an jeder Nu; cn wand 3a, 3b und Aa, 4ö wenigstens eine mit 15,16 (Nut 3) bzw. 13,14 (Nut 4) bezeichneten Aussparung.

Die zweiten Durchlaßmittel Mi mit kleinem Querschnitt umfassen wenigstens an der auf der Seite der Brennkammer C liegenden Nutenwand Sa der Nut S eine Aussparung 17.

Jede dieser Aussparungen 13 bis 17 mündet an der Außenfläche des Kolbens 1 und erstreckt sich in Richtung auf den Grund der Nut über eine Höhe, welche wenigstens gleich der Höhe h Ist.

Diese Aussparungen 13 bis 17 liegen über der durch die Achse A des Kolbens gehenden waagerechten Ebene. Die Zone dieser Einschnitte Ist der unteren Zone E diametral entgegengesetzt.

Die an jeder Nutenwand 4α, Ab der Nut 4 vorgesehenen Aussparungen 13 und 14 sind vorzugsweise einander gegenüber angeordnet. Jede Aussparung hat, wie aus Flg. 2 hervorgeht, einen Querschnitt In Form eines Kreisabschnitts. Die durch die Querschnitte der einander gegenüberliegenden Aussparungen 13 und 14 gebildeten Kreisabschnitte sind zweckmäßig in den gleichen Kreisumfang eingeschrieben. Die Aussparungen 13 und 14 können daher unmittelbar durch einen einzigen Bearbeitungsvorgang hergestellt werden, z. B. mittels eines Bohrers, dessen Durchmesser größer als die Breite der Nut 4 Ist. Die Einrührung des Bohrers In die Nut erzeugt eine den Aussparungen 13 und 14 entsprechende Matertalentfernung.

Die obigen Merkmale sind auch auf die Aussparungen IS 15 und 16 anwendbar.

Die Aussparung 17 hat ebenfalls einen Querschnitt In Form eines Kreisabschnitts.

Die Abmessung / (Fig. 2) der Aussparungen In der Achse des Zylinders beträgt höchstens 0,2 mm.

Wie deutlich aus Fig. 2 hervorgeht, sind die Aussparungen von zwei aufeinanderfolgenden Nuten In der Querrichtung, d. h. In der Umfangsrlchtung der Nuten, gegeneinander versetzt.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Brennkraftmaschine, umfassend mindestens einen mit Im wesentlichen waagerechter Zylinder- s achse angeordneten Zylinder, dessen eines Ende eine Brennkammer bildet, wahrend das andere Ende in ein Kurbelgehäuse zur Aufnahme eines Schmiermittels mündet, und einen In dem Zylinder hin- und herbewegbaren Kolben mit mindestens zwei Ringnuten, in denen jeweils ein Kolbenring mit wenigstens annähernd rechteckfOrmigem Querschnitt angeordnet ist, so daß Ringräume beiderseits eines jeden Kolbenringes zwischen dem Kolben und dem Zylinder entstehen, wobei die von der Brennkammer am weitesten IS entfernte Ringnut mit einem ölabstreifring versehen Ist und wobei jede Ringnut mit Ausnahme der den ölabstrelfrtr> <? aufnehmenden Ringnut an beiden Nutenwärnäsa und die zur Aufnahme des ölabstrelfrtnges bestimmte Ringnut wenigstens an der der Brennkammer nahen Nutenwand mindestens eine Aussparung aufweisen, die jeweils an der Außenumfangsfläche des Kolbens mündet und sich in Richtung des Nutengrundes über eine Höhe erstreckt, die mindestens gleich der Eintauchtiefe des jeweiligen Kolbenringes in die Ringnut Ist, so daß die Aussparungen zwischen dem jeweiligen Nutengrund und den von dem jeweiligen Kolbenring begrenzten Ringräumen eine standige Verbindung herstellen, die über öffnungen In der Kolbenwand mit dem Innenraum des Kolben; und damit dem Kurbelgehäuse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (13,14,15,16, 'T) nur oberhalb einer die Zylinderachse (-4) enthaltenen Horizontalebene, vorzugsweise In einem Winkelbereich von weniger ais 180°, angeordnet sind, und daß die öffnungen (12) in der Kolbenwand am Nutengrund der von der Brennkammer am weitesten entfernt gelegenen ölrlngnut (5) ausgebildet sind.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an den beiden Nutenwändea (3a. 36; Aa. Ab) derselben Nut (3. 4) vorgesehenen Aussparungen (15,16; 13,14) einander gegenüberliegend angeordnet sind, daß jede Aussparung (13, 14,

15. 16. 17) einen kreisbogenförmigen Querschnitt besitzt und daß die einander gegenüberliegenden Aussparungen (13, 14, IS, 16) in den gleichen Kreisumfang eingeschrieben sind.

3. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche

1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (IS, 16; 13, 14) von zwei aufeinanderfolgenden Ringnuten (3, 4) In Umfangsrlchtung gegeneinander versetzt sind.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die größte Abmessung (/) einer jeden Aussparung (13, 14, IS,

16. 17) In Richtung der Zylinderachse (A) höchstens 0.2 mm betragt.