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Diese
Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Dieselmotor
mit einem Zylinderblock und einer Zylinderkopfanordnung, wobei der
Zylinderblock und die Zylinderkopfanordnung zumindest einen Zylinder
bilden, ein Schmierölsystem
zum Zuliefern von Schmieröl
an die Stellen des Motors, die Schmierung benötigen, einem Kolben, gleitbar
in dem Zylinder angeordnet, um darin hin- und herzugehen, wobei
der Kolben zumindest einen Kolbenring lagert, der in einer Kolbenringnut
in Gleitkontakt mit einer inneren Umfangsoberfläche einer Zylinderbohrung des
Zylinders angeordnet ist.
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In
Zweitakt- Dieselmotoren wird z. B. das Schmieröl in die Mitte des Lufteinlasssystems
zugeführt,
wo es mit Kraftstoff gemischt wird, bevor es zu dem Motor zugeführt wird,
oder es kann direkt in die Bereiche eingespritzt werden, die eine
Schmierung erfordern, z. B. die Seitenoberflächen der Kolben, die Kurbellager
etc. In jedem Fall wird das Schmieröl mit Kraftstoff und Luft gemischt
und wird mit ihnen verbrannt, aber die Abgase würden unverbranntes Schmieröl enthalten
und besonders die Substanzen, die primär aus diesem unverbrannten
Schmieröl
und Kraftstoff zusammengesetzt sind, werden aus dem Abgas entfernt.
Ein effektiver Weg des Reduzierens dieses Abgases ist die Proportion
(das Mischungsverhältnis)
des Schmieröls
mit dem Kraftstoff zu reduzieren. Zusätzlich sind bisher außerdem Schmieröl- Verbesserungen,
die das Abgas reduzieren, vorgeschlagen worden.
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Das
niedrigere Mischungsverhältnis
neigt jedoch dazu, den Motor gegenüber Festfressen und ähnlichen
Problemen anfällig
zu machen, folglich gibt es Grenzen, um das Mischungsverhältnis abzusenken.
Insbesondere wegen des hohen Kohlenstoffgehalts (Ruß-) in den
Verbrennungsgasen der Zweitakt- Dieselmotoren kann Kohlenstoff,
wenn die Temperatur hoch ist, in dem Bereich zwischen dem Kolben
und der Ringnut abgelagert werden, was leicht dazu führt, dass
der Ring anhaftet, etc.
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Demzufolge
ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Brennkraftmaschine
, wie in dem Oberbegriff des Anspruches 1 angezeigt, zu schaffen,
die eine verbesserte Schmierung des Kolbens und der Kolbenoberflächen gestattet,
um insbesondere den Reibungsverlust zwischen der Innenoberfläche des
Zylinders und / oder des Kolbenringes zu vermindern, so dass die
Motorleistung verbessert wird.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Brennkraftmaschine
entsprechend des Anspruches 1 ausgeführt.
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Dementsprechend
reduzieren die vorerwähnten
Platinschichten rund um die Umfangsoberfläche der Zylinderbohrungen und
die Außenoberfläche der
Kolbenringe die Reibung zwischen beiden Oberflächen und reduzieren die Wahrscheinlichkeit
des Anhaftens der Kolbenringe innerhalb der Zylinderbohrung. Überdies werden
die verschiedenen, durch den gebildeten Kohlenstoff verursachten
Probleme während
des Verbrennungsverfahrens reduziert, wie das Poly- Isobuten, das
in dem Schmieröl
enthalten ist, leicht verbrannt wird und wenig Ruß (Kohlenstoff)
erzeugt.
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Somit
werden betriebliche Probleme mit den Klappenventilen und den Ausgangsventilen
infolge einer Adhäsion
von Kohlenstoffablagerung gehemmt, wenn das Schmieröl dieser
Erfindung leicht verbrannt wird und wenig Kohlenstoff erzeugt, während das
Schmieröl
zu den Kurbelwellenlagern, den Gleitoberflächen und den Kolben zugeführt und
dann in der Kurbelkammer mit der Einlassluft gemischt und dann in
das Innere der Brennkammer zugeführt
wird, in der es mit dem Kraftstoff leicht verbrannt wird.
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Entsprechend
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
weist der Kolben eine Kolbenbolzenbohrung auf, deren Innenoberfläche eine
Plattierung aufweist, die Molybdän-Disulfid enthält. Dies
ist dadurch vorteilhaft, dass sich die Schmierfähigkeit zwischen der Kolbenbolzenbohrung
und einem Kolbenbolzen erhöht.
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Entsprechend
eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispieles
weist die Kolbenringnut auch eine Molybdän- Disulfid- Plattierung auf.
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Entsprechend
eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispieles
ist die Kolbenringnut aus einer Nickelresistenten- Gusseisenlegierung
hergestellt.
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Entsprechend
eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispieles
haben zumindest die Endoberflächen
der Kolbenringnut, die zu einer Kurbelwellenseite am nächsten sind,
eine Oberflächengehärtete Schicht auf
ihrer Endoberfläche,
während
die Kolbenringe, die aus Gusseisen oder rostfreiem Stahl hergestellt
sind, mit den Endoberflächen
der Kolbenringnut und den Oberflächen
der Kolbenringnuten, die zu der Kurbelwelle am nächsten sind, eine Schicht aus
Kunststoff auf ihnen haben.
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Demzufolge
werden Adhäsionen
von Kohlenstoff auf dem Kolbenring reduziert, so dass das Kolbenringanhaften
verhindert wird.
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Entsprechend
eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispieles
ist zumindest eine Spitzenringnutfläche ein nickelresistenter Eisenguss
mit den Kolbenringen, die aus einem Gusseisen oder rostfreiem Stahl hergestellt
sind.
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Entsprechend
eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispieles
weist das Schmierölsystem
eine Schmieröl-
Zuführungsvorrichtung
auf, die eine Schmierölverbrauchs-
Erfassungseinrichtung hat, die vorgesehen ist, eine zeitabgefragte
Erfassung des Schmierölverbrauchs
an den Flächen,
die eine Schmierung in Abhängigkeit
der Motorbetriebsbedingungen erfordern, berechnet, und eine Zusatzeinrichtung,
die den berechneten zeitabgefragten Verbrauch des Schmieröls aufaddiert,
und weist eine Ölzuführungs-
Steuerungseinrichtung auf, die Schmieröl zu den Stellen, die geschmiert
werden sollen, oder zu dem Einlassluftsystem zuführt, wenn eine vorher zugeführte Ölmenge die
berechnete Menge des gesammelten Ölverbrauchs und des Ölschmierungssystems
erreicht.
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Demzufolge
wird die angemessene Menge von Schmieröl zu den Flächen zugeführt, die eine Schmierung erfordern,
um dadurch die Erzeugung von weißem Rauch und Kohlenstoffaufbau
zu reduzieren. Überdies wird
als eine Konsequenz der optimierten Schmierung zwischen dem Zylinder
und dem Kolben / Kolbenringen die Reibung zwischen dem Zylinder
und den Kolbenringen reduziert und die Kolbenringablagerungen werden vermindert.
Das Kolbenringanhaften, das durch die überschüssige Menge von Schmieröl entsteht,
wird ebenso vermieden.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsbeispiele
sind in den weiteren Unteransprüchen
niedergelegt.
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Nachstehend
wird die vorliegende Erfindung in größerer Ausführlichkeit mittels mehrerer
Ausführungsbeispiele
derselben erläutert,
die in den zugehörigen
Zeichnungen dargestellt sind, wobei:
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1 eine Vorderansicht im
Querschnitt einer Brennkraftmaschine entsprechend eines Ausführungsbeispieles
ist,
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2 eine Seitenansicht des
Motors im Querschnitt entsprechend der 1 ist,
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3 eine Draufsicht im Querschnitt
entlang der Linie III – III
des Motors der 1 ist.
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4 eine Draufsicht im Querschnitt
entlang der Linie IV – IV
des Motors der 1 ist.
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5 eine Seitenansicht des
Kolbens im Querschnitt entsprechend der 1 ist,
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6 eine vergrößerte Seitenansicht
im Querschnitt der Kolbenringfläche
des Motors der 1 ist,
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7 eine schematische Seitenansicht
im Querschnitt ist, die ein gesamtes, strukturelles Diagramm der
Schmieröl-
Zuführungsvorrichtung
des Motors der 1 enthält,
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8 eine Seitenansicht im
Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispieles
des Kolbens des Motors der 1 ist,
und
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9 eine vergrößerte Seitenansicht
im Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispieles der Kolbenringfläche des
Motors der 1 ist.
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Die 1 bis 7 werden verwendet, um ein erstes Beispiel
(erstes Ausführungsbeispiel)
in einem Zweitakt- Dieselmotor zu erläutern. 1 ist eine Vorderansicht in Schnittdarstellung
des Motor- Ausführungsbeispieles; 2 ist eine Seitenansicht
in Schnittdarstellung; die 3 und 4 sind Schnittdarstellungen
der 1, jeweils entlang
der Linien III – III
und IV – IV; 5 ist eine Seitenansicht
in Schnittdarstellung eines Kolbens; 6 ist
eine vergrößerte Schnittdarstellung
des Kolbenringbereiches; und 7 ist
ein strukturelles Diagramm der Schmieröl- Zuführungsvorrichtung.
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In
den Figuren repräsentiert
die 1 einen wassergekühlten,
Reihen- Dreizylinder-Dieselmotor.
Das Kurbelgehäuse 3 ist
mit der Bodenarbeitsobertläche 2a des
Zylinderblocks 2 verbunden, und drei Sätze von Kurbelkammern 4 sind
für die
drei Zylinder zwischen dem Boden des Zylinderblocks 2 und
dem Kurbelgehäuse 3 gebildet.
Der Zylinderkopf 5 ist an der Spitzenarbeitsoberfläche 2b des
vorhergehenden Zylinderblocks 2 montiert und wird an Ort
und Stelle durch eine Mehrzahl von Kopfschrauben 6 gehalten.
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Drei
Zylinderbohrungen 2c sind in einer Reihe in dem vorhergehenden
Zylinderblock 2 vorhanden, und die Kolben 7 sind
in jede der Zylinderbohrungen 2c gleitbar eingesetzt. Die
primären
Brennkammern 8 sind in dem Raum gebildet, der durch die
Spitzenoberflächen
des Kolbens 7, die Arbeitsoberfläche 5a des vorhergehenden
Zylinderkopfes 5, die vorhergehende Zylinderbohrung 2c und
die Bodenoberflächen
der nachstehend beschriebenen Zündkerze 21 mit
niedrigem Wärmewert
begrenzt wird. Die kleinen Enden 9a der Pleuelstangen 9 verbinden
mit den vorhergehenden Kolben 7 mittels der Kolbenbolzen 10 und
der Nadellager 11. Die großen Enden 9b der Pleuelstangen 9 sind
mit den Kurbelbolzen 13 der Kurbelwelle 12 durch
Nadellager 14 verbunden.
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Die
vorhergehende Kurbelwelle 12 ist durch Kugellager 46 und
Walzenlager 39 axial gelagert. Die Walzenlager 39,
die die vorhergehende Kurbelwelle 12 zwischen den Zylindern
axial lagern, werden direkt mit Schmieröl durch eine erste Schmierölpumpe 45a versorgt,
was nachstehend beschrieben wird, und die die Zentrifugalkraft verwendet,
um das Öl
durch den Öl-
Einleitungskanal 13a und die Verzweigungskanäle 13b zuzuführen.
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Drei
Sätze von
Einlassluftöffnungen 15a,
die in jede der vorhergehenden Kurbelkammern hindurchgehen, sind
in dem Boden des vorhergehenden Zylinderblocks 2 vorhanden.
Jede der Lufteinlassöffnungen 15a ist
mit einem Lufteinlassverteiler 16a verbunden, der mit allen
Zylindern gemeinsam ist. Zusätzlich
weist jede der Kurbelkammern 4 und der vorhergehende Lufteinlassverteiler Ölbohrungen 51 auf,
die in den Boden jeder Kurbelkammer bei einer Nabe 52 öffnen. Dieser
Aufbau führt
das Öl
zurück,
das sich innerhalb der Kurbelkammern 4 in dem Lufteinlassverteiler
aufbaut.
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Die
Klappenventile 17 sind in allen der vorhergehenden Lufteinlassöffnungen 15a installiert.
Diese Klappenventile 17 sind so gebildet, dass eine Ventilplatte 17c über einer öfffnung 17b in
dem Ventilkörper 17 öffnet oder
schließt.
Bei dem nach- oben Gleiten des vorhergehenden Kolbens 7 veranlasst
der erzeugte negative Druck in der Kurbelkammer 4 das Klappenventil 17 sich
automatisch zu öffnen,
um Luft in die Kurbelkammer 4 einzuleiten, und bei dem
nach- unten Gleiten des Kolbens schließt der positive Druck das Ventil,
um ein zurückblasen
zu verhindern.
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In
dem vorhergehenden Zylinderblock 2 sind auch auf der Seite,
die von den vorhergehenden Lufteinlassöffnungen 15a gegenüberliegt,
Spülluft-
Einstellöffnungen 15b vorhanden,
die in jede der Kurbelkammern hindurchgehen. Die Spülluft- Einstellöffnungen 15b sind
mit einer gemeinsamen Spülkammer 16b verbunden und
die Spülsteuerungsventile
sind in den Öffnungen
an der Verbindung mit der Spülkammer
angeordnet. Wenn sich das Spülsteuerungsventil 16c öffnet, verbindet
die Verbindungsöffnung
die Kurbelkammer 4 mit der Spülkammer 16b, um das
Volumen der Kurbelkammer effektiv zu erhöhen und den Spüldruck zu
vermindern, um dadurch das innere EGR- Gas zu erhöhen und
die Verbrennungstemperatur zu vermindern. Dann, wenn das vorhergehende
Spülsteuerungsventil 16c geschlossen
ist, kehrt die Kurbelkammer in ihr Normalvolumen zurück, um den
primären
Verdichtungsdruck zu erhöhen,
um ein adäquates
Spülen
zu erreichen.
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Zusätzlich ist
ein Paar von Auslassanschlüssen 18 für jeden
Zylinder in der Spitze des vorhergehenden Zylinderblocks 2 gebildet.
Diese Auslassanschlüsse 18 sind
zusammengesetzt aus den Haupt- Auslassanschlüssen 18b, die von der äußeren Öffnungsverbindung
an dem Zylinder für
die Haupt- Auslassöffnungen 18a,
und von einem Paar der Hilfs- Auslassöffnungen 18c, angeordnet
oberhalb der vorhergehenden Haupt-Auslassöffnungen 18a, nach
außen
führen;
wobei sich die vorhergehenden Haupt- Auslassanschlüsse 13b mit
den Hilfs- Auslassanschlüssen
in der Mitte der Auslassanschlüsse 18 vereinen.
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Das Öffnen oder
Schließen
der vorhergehenden Hilfs- Auslassanschlüsse 18d wird durch
eine Auslass- Steuerungsvorrichtung 19 gesteuert. Diese
Auslass- Steuerungsvorrichtung 19 verändert den Auslasszeitpunkt
und das Verdichtungsverhältnis
und ist quer über
den Hilfs- Auslassanschlüssen 18d des
vorhergehenden Zylinderblocks 2 angeordnet. Sie besteht
aus drei Auslassventilen 19a, die die vorhergehenden drei Hilfs-Auslassanschlüsse 18d öffnen oder
schließen,
und aus einer Antriebsvorrichtung 19b, die die Auslassventile 19a,
offen oder geschlossen, antreibt, und dieses sind alle durch jeweilige
Verbindungsteile zusammen verbunden. Die vorerwähnte Antriebsvorrichtung verbindet
eine Pleuelstange mit dem äußeren Enden
der vorhergehenden Auslassventile 19a, und die Antriebswelle
ist mit einem Antriebsmotor mittels eines Zahnradsatzes verbunden.
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Ein
Paar von Hauptspülöffnungen 18e ist
an beiden Enden der vorhergehenden Haupt- Auslassöffnungen 18a in
dem darüber
liegenden Zylinderblock 2 vorhanden und gegenüberliegende
Spülöffnungen 18f sind zu
diesen Haupt- Auslassöffnungen 18a positioniert.
Diese verschiedenen Öffnungen 18e, 18f sind
mit der Kurbelkammer 4 jeder der Zylinder durch Spülanschlüsse in Verbindung.
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Ölbohrungen 2e, 2f,
nämlich
ein Paar pro Zylinder, die Schmieröl zu den Gleitoberflächen des
Kolbens vorsehen, sind auch in dem vorhergehenden Zylinderblock
vorhanden. Beide der Ölbohrungen 2e, 2f gehen durch
den Zylinderblock 2 in rechten Winkeln zu der Kurbelwelle
hindurch, und wenn in die Richtung der Zylinderachse A gesehen (siehe 4), sind sie in die Richtung
der Kurbelwelle auf jeder Seite der Zylinderachse A versetzt. Auch
wenn aus der Richtung der Kurbelwelle gesehen (siehe 1), sind sie zwischen den
Kolbenringen positioniert, wenn die Kolben an ihren unteren Totpunkten
sind. Jede dieser Ölbohrungen 2e, 2f ist mit
einer Schmierölpumpe 45b mittels
eines Ölzuführungskanals 41 verbunden.
Außerdem
ist eine kastenförmige
Vorsprungsnabe 3b rund um den Rand der Bodenwand 3a des
vorhergehenden Kurbelgehäuses 3 vorhanden
und öffnet
sich nach unten. Die Befestigung der kastenförmigen Ausgleichsvorrichtungsabdeckung 26 mit
der Spitze der Öffnung
durch die Nabe 3b bildet die Ausgleichsvorrichtungskammer 27.
Eine Ausgleichswelle 28 ist innerhalb dieser Ausgleichsvorrichtungskammer 27 parallel
zu der Kurbelwelle 12 montiert und beide Enden sind zwischen
den Arbeitsoberflächen
des vorhergehenden Nabenteiles 3b und der Ausgleichsvorrichtungsabdeckung 26 durch
Lager axial gelagert.
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Ein
Ende der vorhergehenden Ausgleichswelle 28 springt nach
außen
der vorerwähnten
Ausgleichsvorrichtungskammer 27 vor und ein Zahnrad 30a,
das mit dem vorspringenden Ende und dem Zahnrad 30b verbunden
ist, treibt die Ausgleichswelle 28 in der Drehung mit derselben
Drehzahl, aber in der entgegengesetzten Richtung wie die vorhergehende
Kurbelwelle 12, an. Diese Zahnräder 30a, 30b sind
in einer Getriebekammer 32, die durch eine Zahnradabdeckung 36 eingeschlossen
sind, angeordnet, die die Endoberfläche des vorhergehenden Zylinderblocks 2,
das Kurbelgehäuse 3 und
die Ausgleichsvorrichtungsabdeckung 26 abdeckt. Durchgangsbohrungen 27a, 27b in
der Spitze und im Boden der Getriebekammer 32 gehen in
der vorhergehenden Ausgleichsvorrichtungskammer 27 hindurch.
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Die
Hilfsverbrennungskammern 22 sind in der Arbeitsoberfläche 5a des
vorhergehenden Zylinderkopfes 5 vorhanden. Diese Hilfsverbrennungskammern 22 sind
aus dem konkaven Bereich 21a der Zündkerze, die in die Zündkerzenhaltebohrungen 20 des
Zylinderkopfes eingesetzt sind, und dem konkaven Bereich 20b in
dem Zylinderkopf 5 zusammengesetzt. Verbindungsbohrungen 21b verbinden
die Hilfsverbrennungskammern 22 mit der primären Brennkammer 8.
Die Bolzen 23, die durch Muttern befestigt werden, halten
die vorhergehenden Zündkerzen 21 an
Ort und Stelle und gehen auch durch die Spitzer oberfläche des
Zylinderkopfes hindurch. Zusätzlich
ist 25a ein Kraftstoffeinspritzungsventil und 25b ist
eine Glühkerze.
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Die
Dieselmotoren, z. B. die in diesem Ausführungsbeispiel, haben keine
Drosselventile, daher gibt es keinen adäquaten Unterdruck für das Bremshauptvakuum 35.
Demzufolge ist eine Unterdruckerzeugungs- Flügelpumpe (Vakuumpumpe) 34b koaxial
mit der Wechselstrommaschine 34a, die durch die Kurbelwelle
angetrieben wird, montiert. Die Flügelpumpe 34b wird
mit Schmieröl
durch separate Schmierölpumpen 45a, 45b versorgt.
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Zusätzlich wird
in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ein Gemisch aus der durch den Bremshauptbehälter 35 eingesaugten
Luft und dem vorhergehenden Schmieröl erzeugt. In dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
funktioniert die Ausgleichsvorrichtungskammer 27 auch als
eine Entlüftungskammer,
die das Schmieröl
von dem vorhergehenden Gemisch separiert. Somit ist der Auslass
der Flügelpumpe 34 mit
der vorhergehenden Getriebekammer 32 durch den Gemischkanal 37 verbunden,
und ein Ölsammelbereich
in der Getriebekammer 32 ist durch einen Ölrückführkanal 38 mit
der vorhergehenden Ölpumpe 36 verbunden.
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Das
von der vorhergehenden Flügelpumpe 34b zugeführte Gemisch
verliert anfänglich
das meiste seines innerhalb der Getriebekammer 32 befindlichen Öls, das
Gemisch mit dem verbleibenden Öl
geht durch die oberste Kanalbohrung 27a in die Aus gleichsvorrichtungskammer 27,
wo sich mehr Öl
separiert und durch die untere Kanalbohrung 27b zu dem Ölsammelbereich
in der Getriebekammer 32 zurückgeführt wird. Die Luft, aus der
das vorhergehende Schmieröl
separiert wurde, kann dann entweder aus der Auslassöffnung 27c durch einen
Entlüftungsschlauch,
der in den Figuren nicht gezeigt ist, in der Lufteinlassverteiler 16a hindurchgeleitet werden,
oder kann in die Atmosphäre
abgegeben werden.
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In
dem Motor des vorliegenden Ausführungsbeispieles
sind die folgenden Konfigurationen verwendet worden, um das Festfressen
zwischen dem Zylinder und dem Kolben zu verhindern, und um das Anhaften
der Kolbenringe etc. zu verhindern.
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Der
vorhergehende Zylinderblock 2 ist ein Aluminiumlegierungsguss,
während
eine Schicht der Chromplattierung 2c' auf der Innenoberfläche der
vorhergehenden Zylinderbohrungen 2c vorhanden ist.
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Die
vorhergehenden Kolben 7 sind entweder aus Aluminiumlegierungsguss-
oder Aluminiumlegierungsschmiedestücken und eine Schicht 7a der
Sn- Plattierung ist auf der äußeren Umfangsoberfläche des Randbereiches
des Kolbens vorhanden. Eine Nickelplattierungsschicht 7b ist
auf der Kronenoberfläche
gebildet. Die Ringnuten 7c und die Kolbenbohrungen 7d der
Kolben haben ihre Innenoberflächen
mit Kashima- Beschichtungsschichten 7e, 7f überzogen
(eine harte Tonbehandlungsschicht, die Molybdän- Disulfid enthält). Eine Ölnut 43 ist
auch in dem Außenumfang
des vorhergehenden Kolbens 7 vorhanden und zu dieser Ölnut 43 aus
den vorhergehenden Ölbohrungen 2e, 2f zugeführtes Schmieröl verbreitet
sich über
die Außenoberfläche des
Kolbens.
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Die
Kolbenringe 50, die in die Ringnuten 7c des vorhergehenden
Kolbens 7 eingesetzt sind, sind aus kugelförmigen-
Graphit- Eisenguss mit einer Schicht 50a von Chromplattierung
auf ihrer äußeren Umfangsoberfläche hergestellt.
Die Endoberflächen
auf der Seite der Kurbelwelle (untere Endoberflächen) sind mit einer Kunststoffbeschichtungsschicht 50b eingesetzt
und die innere Umfangsoberfläche
und die Spitzenendoberfläche
auf der Seite der Brennkammer sind mit einem Phosphatsalzfilm 50c beschichtet.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist die Schmieröl-
Zuführungsvorrichtung 61,
wie in der 7 gezeigt,
an dem Motor 1 montiert. Diese Schmieröl- Zuführungsvorrichtung 61 ist
aus einer ersten Schmieröl-
Zuführungspumpe 45a,
die Schmieröl
zu den Lagerbereichen der vorhergehenden Kurbelwelle 12 schafft,
einer zweiten Schmieröl-
Zuführungspumpe 45b,
die Schmieröl
zu den Gleitoberflächen
in den vorhergehenden Zylindern schafft, und einer ECU 42,
die den Betrieb beider Pumpen 45a, 45b steuert,
zusammen gesetzt. Die 62 ist ein Motordrehzahl- Erfassungssensor
(RPM- Erfassungssensor), der die Drehzahl der Kurbelwelle 12 erfasst, 63 ist
die Kupplung, 64 ist das Getriebe und 65 ist ein
Schmierölbehälter.
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Die
vorhergehenden Schmieröl-
Zuführungspumpen 45a, 45b werden
z. B. durch Schrittmotoren unabhängig
von dem Drehantrieb des Motors angetrieben; sie sind in der Lage
die Menge der Ölabgabe
oder den Zeitpunktabstand zwischen jedem Ölabgabezyklus zu ändern.
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Die
vorhergehende ECU 42 funktioniert als eine Verbrauchsberechnungseinrichtung 42a,
eine Integrationseinrichtung 42b und eine Ölzuführungseinrichtung 42c.
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Die
vorhergehende Verbrauchsberechnungseinrichtung 42a berechnet
die Schätzungen
des Schmierölvolumens
(die erforderliche Volumeneinheit) p, die pro Umdrehung des Motors
durch die vorhergehenden Kurbellager erforderlich sind, und die
Schmierölanforderung
p (die Einheitsanforderung) für
die Gleitoberfläche
der Kolben auf der Grundlage der Betriebsbedingung des Motors, wie
sie auf der Grundlage des Motor-RPM-
Signales c aus dem vorerwähnten
Motordrehzahl- Erfassungssensor (62) (RPM-Erfassungssensor), aus
dem Lastsignal b und dem Motorbetriebszeit- Speichersignal c bestimmt
wird. Das vorerwähnte
Lastsignal b kann auf die Erfassung der Menge des von dem Kraftstoffeinspritzungsventils 25a eingespritzten
Kraftstoffes, oder durch die Größe des Beschleunigerniederdrückens gegründet werden.
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Die
vorhergehende Speichereinrichtung 42b speichert die Summe
der Einheitserfordernisse p, q, die, wie oben beschrieben, über die
Zeit berechnet wurden, um insgesamt die Schmierölanforderungen P, Q zu bestimmen.
Dann werden die ersten und zweiten Schmierölpumpen 45a, 45b durch
die Schrittmotor- Antriebssignale A, B angetrieben, die ausgegeben
werden, bis die Abgabevolumina P',
Q' pro Zyklus erreicht
werden.
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Überdies
enthält
das vorhergehende Schmieröl
Poly- Isobuten, die, während
nur wenig Ruß (Kohlenstoff)
erzeugt wird, leicht verbrannt werden können. Die Zusammensetzung dieses
Schmieröls
beträgt
20 Gewichts -% von Poly- Isobuten, 60 Gewichts- % von Mineralöl, 15 Gewichts-
% von Verdünnungsmittel
(Kerosin) und 5 Gewichts- % von Zusätzen. Es ist möglich Schmieröle zu verwenden,
die für
Zweitakt- Benzinmotoren kommerziell verfügbar sind.
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Als
nächstes
werden die betrieblichen Wirkungen der vorliegenden Erfindung erläutert.
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In
dem Motor 1 des vorliegenden Ausführungsbeispieles wird der Schmieröl- Anforderungsplan
auf der Grundlage der Schmieröl-
Anforderungen p, q für
jede Umdrehung des Motor 1 aufgesucht, um die über die Zeit
gesammelten, momentanen Schmierölanforderungen
zu speichern. Die Abgabe P',
Q' für jede Umdrehung
der Pumpe wird dann fortgesetzt, bis die Summe der erforderlichen
Menge P, Q erreicht ist, um dadurch die angemessene Menge von Schmieröl sicher
zu stellen, die zu dem Bereich zugeführt wird, der geschmiert werden
soll, ohne dass Unzulässigkeiten
in der Schmierung gestattet werden, und um dadurch den Schmierölverbrauch
und die Erzeugung von weißem
Rauch zu ermöglichen,
die reduziert werden sollen.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
betrug die Zusammensetzung des Schmieröls 20 Gewichts -%
von Poly- Isobuten, 60 Gewichts- % von Mineralöl, 15 Gewichts- % von Verdünnungsmittel
(Kerosin) und 5 Gewichts- % von Zusätzen, und dieser Öltyp ist
im Wesentlichen für
die Schmierung in dem Zweitakt- Benzinmotor kommerziell verfügbar; es
wird leicht verbrannt und erzeugt wenig Ruß (Kohlenstoff), um dadurch
die Reduzierung der Kohlenstoffablagerungen in dem Auslasssystem,
die Verhinderung des Anhaltens des Kolbenringes und die Verbesserung
der Sauberkeit der Kolben zu ermöglichen.
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Zusätzlich ist
eine Sn- Plattierungsschicht 7a auf der Krone und den Randumfangsflächen des
Kolbens 7 vorhanden, während
eine Schicht von Nickelplattierung 7b auf der Kronenoberfläche vorhanden
ist, und eine Kashima- Beschichtungsschicht 50b ist an
der Ringnut 7c und der Kolbenbolzenbohrung gebildet, um
dadurch den erhöhten
Reibungswiderstand zwischen dem Kolben und dem Zylinder, Aluminiumablagerungen
an den Kolbenringen und Verfärbungen
oder Verschleiß rund
um das kleine Ende der Pleuelstangen zu vermeiden.
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Tabelle
1 zeigt die Ergebnisse der Experimente, die vorgenommen worden,
um die oben beschriebenen Wirkungen der Konstruktion dieser Erfindung
zu bestätigen.
In diesen Experimenten werden die Spezifikationen, die für den Aufbau
der Zylinder, der Kolben und der Kolbenringe verwendet werden, in
den Spezifikationsspalten der Tabelle 1 gezeigt, während die
Wirksamkeit bei der Verbesserung der Kohlenstoff- Ansammlungssituation
in dem Auslasssystem und beim Verhindern des Kolbenringanhaftens
auch gezeigt wird. Die Bewertungen wurden durch einen Vergleich
der verschiedenen Spezifikationen für den Kolbenring etc. vorgenommen
und werden bezüglich „O", was die Verbesserung
repräsentiert, „A", was eine große Veränderung repräsentiert,
und „X", was eine Verschlechterung
repräsentiert,
gezeigt.
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Die
vorhergehenden Spezifikationen wurden in den Experimenten verwendet:
Die Zylinder waren Aluminiumlegierungsguss mit einer Cr- Plattierung
auf der inneren Bohrungsoberfläche;
alle Zylinder waren dieselben, wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel.
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Die
Kolben waren Aluminiumlegierungsschmiedestücke mit einer Sn- Plattierungsschicht
rund um die äußere Umfangsrandoberfläche, während die
Kronenoberfläche,
die Ringnut und die Kolbenbohrungen, im Gegensatz zu dem vorhergehenden
Ausführungsbeispiel,
gelassen worden, wie sie sind.
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Der
Kolbenring wurde aus kugelförmigen
Graphiteisen hergestellt und die äußere Umfangsoberfläche war
Cr beschichtet, aber andere äußere Oberflächen weisen
Phosphatsalzfilme auf. Die untere Oberfläche wurde einer von dem oben
genannten Ausführungsbeispiel
abweichenden Bearbeitung unterzogen.
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Das
Schmieröl
war dasselbe, wie das in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, das aus 20
Gewichts -% von Poly- Isobuten, 60 Gewichts- % von Mineralöl, 15 Gewichts-
% von Verdünnungsmittel
(Kerosin) und 5 Gewichts- % von Zusätzen besteht.
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Die
Zylinder, Kolben und Kolbenringe mit den vorhergehenden Spezifikationen
wurden als Steuerungen gegen die in der Tabelle 1 zitierten verwendet.
Jede Spezifikation 1 – 6 wurde
einzeln ausgeführt,
um ihre Rolle in irgendeiner Verbesserung, bei einem Mangel an Verbesserung,
oder beim Verschlechtern, verglichen mit den Grundspezifikationen,
zu bewerten.
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Für Nr. 7
wurde zusätzlich
zum Verwenden des oben beschriebenen 2- Takt-Benzinmotor- Schmieröls, das kommerziell verfügbar ist,
wie in den 5 und 6 gezeigt, eine Kombination
der Spezifikationen 1, 2 und 4 – 6 verwendet,
und alle Stücke,
die bewertet wurden, zeigten gegenüber der Grundspezifikation
Verbesserungen.
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Auch
für die
Nr. 8, wo die Kolbenringnuffläche
aus einem nickelresistenten Gusseisen (Spezifikation 3)
hergestellt worden ist, zeigten auch alle Bewertungsstücke Verbesserungen.
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Die 8 und 9 zeigen Modifikationen des Kolbens und
des Kolbenringes, wenn sie mit dem vorhergehenden ersten Ausführungsbeispiel
verglichen werden, und in den Figuren sind die Bezugszeichen zu
den in den 5 und 6 verwendeten identisch.
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Der
in der 8 gezeigte Kolben 7' weist eine
Ringnut aus nickelresistentem Gusseisen auf. Das aus nickelresistentem
Gusseisen geformte Teil 7g, das die Ringnut 7c' in dem Kolben 7' bildet, wird
während
des Kolbengussverfahrens gegossen. Die Kronenoberfläche, die
Kolbenbolzenbohrung und die äußere Randoberfläche des
Kolbens 7' wurden
mit Schichten 7b, 7f und 7a, wie in der 5, beschichtet.
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Das
modifizierte Beispiel des Kolbens 7' wurde mit dem Kolbenring 50 des
vorhergehenden ersten Ausführungsbeispieles
verwendet und ist als Nr. 9 in der obigen Tabelle gezeigt. Wie aus
der Tabelle eindeutig ersichtlich ist, sind in allen Basisbereichen
der Bewertung Verbesserungen aufgetreten.
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Die
Reihe 7' in
der Tabelle 1 zeigt die Bewertung, wenn der Kolbenring 50', der in der
vorerwähnten 9 verwendet wurde, mit dem
Kolben 7 verwendet wurde. In allen Bereichen der Bewertung
fanden Verbesserungen statt.
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Das
oben beschriebene Ausführungsbeispiel
wurde bei Verwendung eines Zweitakt- Dieselmotores beschrieben,
aber die Lehre kann auch auf Viertakt- Dieselmotoren angewandt werden,
um die ähnlichen
Wirkungen, wie oben beschrieben, zu erhalten.
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Wie
oben beschrieben, enthält
das verwendete Schmieröl
20 bis 30 Gew.- % Po-ly-
Isobuten, das leicht verbrannt wird und wenig Ruß erzeugt, und zusätzlich waren
die innere Oberfläche
der Zylinderbohrung und die äußere Oberfläche des
Kolbenringes mit Ni oder Cr plattiert, um den Reibungswiderstand
zwischen dem Zylinder und dem Kolben /den Kolbenringen zu vermindern.
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Zusätzlich zum
Verwenden des Schmieröls,
das Poly- Isobuten enthält,
ist eine oberflächengehärtete Schicht
auf zumindest dem Ende des Kolbenringes, der zu der Kurbelwelle
am nächsten
ist, gebildet, und zusätzlich
ist eine Kunststoffschicht auf der Endoberfläche des Kolbenringes, der der
Kurbelwelle am nächsten ist,
gebildet, um die Adhäsionen
auf den Kolbenringen zu der vorhergehenden Reduzierung der Erzeugung von
Ruß zu
reduzieren.
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Überdies
ist zusätzlich
zu der Verwendung von Schmieröl,
das Poly- Isobuten enthält,
zumindest die Spitzenringnut des Kolbens mit einem nickelresistenten
Eisenguss eingesetzt, der auch die Adhäsion der Kolbenringe reduziert.
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Zusätzlich zu
den in den zwei vorhergehenden Abschnitten beschriebenen Aufbauten
wird eine Ni- oder Cr- Plattierung auf die innere Umfangsoberfläche der
Zylinderbohrung und an der äußeren Umfangsoberfläche des
Kolbenringes angewandt, um dadurch die Adhäsionen an den Kolbenringen
zu reduzieren, und den Reibungswiderstand zwischen dem Zylinder
und dem Kolben / den Kolbenringen zu reduzieren.
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Die
vorerwähnten
oberflächengehärteten Schichten
in diesem Ausführungsbeispiel
verwenden eine Aluminiumsulfatbehandlung, die später beschieben werden soll
(Kashima- Beschichtung) und die Behandlungsschicht kann auch Molybdän- Disulfid,
Kohlenstoff etc. enthalten. Zusätzlich
ist die oben beschrieben Kunststoff- Oberflächenbehandlung eine Beschichtung
von Kunststoff des Fluoren- Typs.
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Weiterhin
ist das kugelförmige
Grafiteisen das optimale Material für die Kolbenringe in diesem
Ausführungsbeispiel,
und in den Fällen,
wenn die äußere Umfangsoberfläche der
Ringe plattiert worden ist, wird ein Elektro- Plattieren von Ni
oder Cr verwendet; für
rostfreie Stahlringe würden
diese durch Ionen- Plattierungsverfahren gebildet (z. B. das physikalische
Dampf- Ablagerungsverfahren).
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Überdies
wird der über
die Zeit abgefragte Verbrauch von Schmieröl addiert und integriert, und,
zu der Zeit, wenn das Integral die vorherige Menge des durch die
Schmierölzuführung gelieferte Ölmenge erreicht, wird
die nächste
Menge des Schmieröls
geliefert, um dadurch das Zuführen
einer angemessenen Menge von Schmieröl ohne einen Ölmangel
in den Bereichen, die geschmiert werden sollen, zu ermöglichen
und um die Erzeugung von weißem
Rauch, die durch überflüssiges Schmieröl verursacht
wird, Kohlenstoffaufbau, Kolbenringanhaften etc. zu vermindern,
um unangemessene Schmierölmengen
am Verursachen erhöhter
Reibung zwischen dem Zylinder und den Kolbenringen und um Ablagerungen,
die an den Kolbenringen gebildet werden, wirksam zu verhindern.
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Wie
oben beschrieben, unterzieht sich durch das Ausgerüstetwerden
mit den Klappenventilen, die in dem Einlasskanal, der zu den Kurbelkammern
führt,
angeordnet werden, und durch die Auslasssteuerungsventile, um den
Auslasszeitpunkt zu verändern,
in die Kurbelkammer gesaugte Luft einer primären Verdichtung und wird dann
in die Brennkammer durch den Spülkanal
eingeleitet.
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Wenn
die in den oben ausgeführten
Abschnitten beschriebenen Strukturen auf eine unter Druck stehende
Kurbelkammer des Zweitakt- Dieselmotors, der mit Klappenventilen
und Auslasssteuerungsventilen ausgerüstet ist, angewandt werden,
können
nicht nur das Kolbenringanhaften, die erhöhte Reibung zwischen den Kolben
und den Zylindern und die Kolbenringablagerungen reduziert werden,
sondern betriebliche Beeinträchtigungen
der Klappenventile und der Auslasssteuerungsventile können ebenfalls
wirksam verhindert werden.
