DE3143306C2

DE3143306C2 - Kolbenbrennkraftmaschine mit einer Kolbenring- und Zylinderlaufflächenanordnung

Info

Publication number: DE3143306C2
Application number: DE3143306A
Authority: DE
Inventors: Ludek Dipl.-Ing. Matzingen Bazil
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1981-10-23
Filing date: 1981-10-31
Publication date: 1984-12-13
Also published as: JPS5877142A; GB2108237B; GB2108237A; DE3143306A1; JPS6236148B2; SU1240367A3; IT1152844B; IT8223531A0

Abstract

Eine Kolbenbrennkraftmaschine mit einem geschlitzten Kolbenring (28, 30) weist in seiner Lauffläche (34) eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut (36, 50) auf. Es ist eine Zylinderlauffläche (16) vorgesehen, welche schräg zur Umfangsrichtung laufende Schmiernuten (18) aufweist. Die im Kolbenring (28, 30) verlaufende Nut (36, 50) ist über wenigstens einen schräg zur Umfangsrichtung verlaufenden Kanal (40, 52) mit der dem Zylinderkopf zugekehrten Seite des Kolbenringes (28, 30) verbunden.

Description

2. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenring (30) ein Ringschloß (44) aufweist und die Nut (50) vor dem Schloß (44) des Kolbenrings (30) endet und Kanäle (52) an den Nutenenden (60,62) einmünden.

Die Erfindung betrifft eine Kolbenbrennkraftmaschine mit einer Kolbenring- und Zylinderlaufflächenanordnung.

Kolbenbrennkraftmaschinen mit Nuten aufweisenden Kolbenringen und Zylinderlaufflächen sind an sich bekannt. Zum Beispiel bei sogenannten gasdichten Kolbenringen dient eine in Umiangsrichtung verlaufende Nut zur Entlastung vom Gasdruck zwecks Senkung des Zylinderverschleißes. Aber auch bei normalen Kolbenringen mit offenem Schloß finden derartige Nuten Anwendung zwecks Verbesserung der Schmiereigenschaften durch eine gewisse Oelspeicherwirkung. In der DE-OS 27 26 660 ist eine Zylinderlauffläche mit geneigt angeordneten Schmiernuten offenbart.

Dieser Stand der Technik weist jedoch den Nachteil auf, daß die Oelverteilung in Umfangsrichtung entlang der im Kolbenring verlaufenden Nut verhältnismäßig schlecht ist. Weiter werden solche Umfangsnuten leicht verstopft durch Zylinderabrieb und Verbrennungsrückstände. Insbesondere bei Schwerölbetrieb führt dies zu verhältnismäßig kurzer Betriebsdauer zwischen den einzelnen Wartungen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kolbenbrennkraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine wesentlich wirkungsvollere Oeiverteiiung in Umfangsrichtung und somit entsprechend verbesserte Laufeigenschaften aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient die Kombination der Maßnahmen gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.

Hierdurch läßt sich erreichen, daß beim Ueberstreichen der Schmiernuten durch den Kolbenring unter Einwirkung des Gasdruckes eine Oelströmung in Umfangsrichtung der im Kolbenring verlaufenden Nut stattfindet. Somit wird nicht nur eine gute Oelverteilung in Umfangsrichtung erreicht, sondern auch eine wirkungsvolle Durchspülung der im Kolbenring verlaufenden Nut zwecks Reinigung von Abrieb und Verbrennungsrückständen erzielt. Zusätzlich dient der Kanal s anstelle der üblichen Bohrungen zum Druckausgleich in Verbindung mit der im Kolbenring verlaufenden Nut.

Zwar ist aus der Publikation »Engineer's Handbook of Piston Rings. Seal Rings. Mechanical Shaft Seals«, 8. Ausgabe. Koppers Cc S. 55 ein Kolbenring offenbart.

welcher eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut mit vertikalen Kanälen aufweist. Dieser Kolbenring hat jedoch nichts mit der Schmierung bzw. Oelverteilung zu tun. sondern die dargestellten vertikalen Kanäle (small channels) dienen ausschließlich dem Druckausgleich (pressure balancing). Ein Fluidum (fluid), welches unter Druck in diese Kanäle hereingelassen wird, bewirkt einen teilweisen Ausgleich des Druckes eines Fluidums, welches auf die den Kanälen entgegengesetzten Seiten des Kolbenrings wiikt. Es handelt sich also um einen rein statischen Vorgang des Druckausgleichs. Demgegenüber ist gemäß der Erfindung eine ausgesprochen dynamische Wirkung gewährleistet, indem durch die Einwirkung des Gasdruckes in den schrägen Kanälen eine Oelströmung in Umfangsrichtung der im Kolbenring verlaufenden Nut bewirkt wird.

Die US-PS 18 06 143 offenbart lediglich im Kolbenring schräg zur Umfangsrichtung verlaufende Nuten, jedoch keine in Umfangsrichtung verlautende Nut. Dieser Stand der Technik ist für die Zwecke der Anmeldung

jo unbrauchbar.

Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 2 zu entnehmen.
Hierdurch läßt sich die Strömung des OeIs in den Schmiernuten mit Hilfe des in Strömungsrichtung wirkenden Gasdruckes wesentlich beschleunigen und eine wirkungsvolle Durchspülung der Nut in ihrer gesamten Länge erreichen.
Die nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt anhand von Ausfjhrungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Zylinder einer Kolbenbrennkraftmaschine mit einem darin befindlichen, mit Kolbenringen versehenen Kolben,

F i g. 2 einen Abschnitt eines der Kolbenringe nach F i g. 1 in vergrößerter Darstellung von vorne, in seiner Ringebene betrachtet,
F i g. 3 einen Grundriß zu F i g. 2,
F i g. 4 einen Abschnitt eines gasdichten Kolbenrings, in mit F i g. 2 analoger Darstellung, und

Fig.5 einen Schnitt gemäß der Linie V-V nach F ig. 4.

Eine Zylinderbüchse 10 (Fig. 1) einer Zweitakt-Großdieselmaschine, z. B. für Schiffsbetrieb, ist in bekannter Weise mit Einlaßöffnungen 12 und Auslaßöffnungen 14 versehen und weist an ihrer inneren Zylinderwand 16 geneigt angeordnete Schmiernuten 18 auf, welche im wesentlichen die gleiche Neigungsrichtung aufweisen und durch Schmierbohrungen 20 mit Schmieröl gespeist werden. In der Zylinderbüchse 10 ist ein Kolben 22 beweglich angeordnet, mit einem Oberteil 24, in welchem in IColbenringnuten Kolbenringe 26 konventioneller Art sowie Kolbenringe 28, 30 mit in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten geführt sind. An den Oberteil 24 schließt sich ein Unterteil 32 an, der eine im wesentlichen zylindrische Außenfläche aufweist, deren Außendurchrnesser etwas geringer ist als der Außendurchmesser des Oberteils 24. Der Kolben 22 ist an

einer nicht dargestellten Kolbenstange befestigt, deren anderes Ende in bekannter Weise an einem nicht dargestellten Kreuzkopf angelenkt ist.

Der Kolbenring 28 (F i g. 2.3) weist in bekannter Weise eine zum Anpressen an die Zylinderwand 16 der ZylinderbOchse 10 bestimmte Lauffläche 34 auf. Außen enthält der Kolbenring in bekannter Weise eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 36 und weist als Schloß einen Schlitz 38 auf. welcher eine Federung und ein Anpressen der Lauffläche 36 an die Zylinderwand ge- ίο staltet.

Erfindungsgemäß ist der Kolbenring 28 mit schräg zur Umfangsrichtung verlaufenden Kanälen 40 versehen, die in die Nut 36 einmünden und welche zur Ebene 42 des Rings unter einem Winkel .-ι verlaufen, der zweckmäßigerweise mehr als ca. 30° beträgt, jedoch kleiner als 90° ist. Die Schrägungsrichtung der Kanäle 40 ist dabei etwa die gleiche wie die Schrägungsrichtung der in der Zylinderlauffläche vorgesehenen Schmiernuten 18. ic

Der gasdichte Kolbenring 30 (Fig.4, 5) weist als Schloß 44 an seinen Enden ineinandergreifende Lappen 46, 48 auf. wie z. B. aus der CH-PS 4 82 954 bekannt ist. Die in Umfangsrichtung verlaufende Nut 50 endet in diesem Falle vor dem Schloß 44, wobei ein Kanal 52 nutenendseitig einmündet.

Für ein Betriebsbeispiel der Kolbenbrennkraftmaschine wird angenommen, daß sich der Kolben 22 unter Einwirkung des Gasdrucks aus seiner oberen Totpunktlage in Richtung zur Kurbelwelle bewegt, wobei gemäß jo F i g. 4 die schematisch dargestellte Schmiernut 18 mit der Umfangsnut 50 koinzidiert. Gemäß Pfeil 54 strömt Gas durch den Kanal 52 bzw. durch die Nut 50, wobei ein Gasteilstrom gemäß Pfeil 56 durch die Schmiernut 18 strömt und die Schmierölströmung durch die Nut js beschleunigt. Gleichzeitig findet eine Durchspülung bzw. Reinigung der Umfangsnut durch den Gasteilstrom gemäß Pfeil 58 statt. Zusätzlich dienen die Kanäle 40, 52 zum Druckausgleich in Verbindung mit der Nut 36,50.

Wie aus F i g. 4 hervorgeht, wird durch die nutenendseitige Einmündung der Kanäle 52 in die Umfangsnut 50 eine Ablagerung von Rückständen in toten Ecken an den Nutenenden 60,62 vermieden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Kolbenbrennkraftmaschine mit einer Kolbenring- und Zylinderlaufflächenanordnung, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Die Zylinderlauffläche (16) enthält entlang ihrer Umfangsrichtung gleichsinnig geneigt angeordnete Schmiernuten (18),

b) in der Lauffläche (34) des Kolbenrings (28, 30) befindet sich eine in Umfangsrichtung verlaufende ölführende Nut (36, 50), die über mindestens einen in der Kolbenringlauffläche (34) liegenden Kanal (40,52) mit der zylinderkopfseitigen Kolbenringfläche (42) kommuniziert,

c) der Kanal (40,52) verläuft schräg zur Umfangsrichtung in die Nut (36,50),

d) von der Zylinderachse aus betrachte! haben die Schmiernuten (18) in der Zylinderlauffläche (16) und der Kanal (40,52) im Kolbenring (28,30) die gleiche Neigungsrichtung.