DK176129B1 - Fremgangsmåde til forstövning af smöreolie i en cylinder i en forbrændingsmotor - Google Patents

Description

DK 176129 B1 i

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til forstøvning af smøreolie i en cylinder i en forbrændingsmotor, navnlig en totakts krydshovedmotor, hvor en pumpe aktiveres periodisk til levering af en dosis af smøreolie 5 til et smørerør, der forbinder en afgang på pumpen med en forstøverventil ved smørestedet, og hvor forstøverventilen åbner for forstøvning af smøreolien ind i cylinderen, når trykket i smørerøret overstiger et forudbestemt åbnetryk.

10 En sådan fremgangsmåde kendes fra WO 00/28194, der beskriver, at en række af forstøverventiler er placeret fordelt rundt langs periferien af en cylinderforing og har dyserne rettet på en sådan måde, at de forstøver smøreolien ind på et tæt ved forstøveren liggende seg-15 ment af cylinder for ingens inderside. Der er anvendt et stort antal forstøvere, såsom 10, for at få smøreolien fordelt over hele foringens periferi.

Med hensyn til leveringen af smøreolie til forstøveren nævnes som et problem i WO 00/28194, at 20 kompressibiliteten af smøreolie i smørerørene gør det vanskeligt at opnå en tidsmæssig korrekt aflevering af smøreolien. Det angives som en betingelse for opnåelse af den tilstræbte forstøvning af smøreolien, at smøreolien ved leveringen overskrider forstøverventilens åb-25 netryk svarende til, hvad der kendes fra sædvanlig brændselsindsprøjtning. Det er ved brændselsindsprøjtning sædvanligt, at oliemængden leveres så hurtigt og i såpas stor mængde, at trykket i olierørene mellem pumpen og forstøveren straks ved den begyndende levering 30 af olie fra brændselspumpen overstiger forstøverens åbnetryk, så at indsprøjtningen starter, hvorefter brænd-selsmængden leveres vedvarende fra pumpen ind i cylinderen i løbet af et tidsrum, der kan være 10-50 gange længere end tidsrummet for opnåelse af åbnetrykket.

I DK 176129 B1 2

Forstøvning af smøreolie ind i en cylinder er endvidere kendt fra japansk offentliggørelsesskrift 7-34837 fra 1995, hvor der i lighed med brændselsindsprøjtning foretages indsprøjtning af smøreolie gennem 5 forstøverventiler placeret i cylinderdækslet. Smøreoliepumpen er her taktsmæssigt koblet til forbrændingsmotorens krumtapaksel, således at der ved hver motoromdrejning leveres smøreolie forstøvet ind på cylinderforingens inderside.

10 Fra ansøgerens danske patent nr. 81275 fra 1954 kendes et smøreoliesystem, hvor leveringen af smøreolie afpasses intermitterende i forhold til motorens omdrejningstal, således at der leveres smøreolie til smørestederne på cylinderforingens inderside eksempelvis for 15 hver, hver anden eller hver tredie motoromdrejning. Med henblik på at opnå en i forhold til stempelbevægelsen tidsmæssig præcis aflevering af smøreolien til smøre-stederne, er der i umiddelbar nærhed af hvert smørested indsat en styret afspærringsventil i smøreledningen.

20 For hver gang, der skal foretages en smøring ved smørestedet, leverer smøreoliepumpen en nøjagtigt doseret smøreoliemængde, der ved lavt tryk tilbageholdes i smørerøret af afspærringsventilen, indtil stemplet befinder sig ud for smørestedet. Ved netop dette tidspunkt 25 aktiveres afspærringsventilen, og smøreolien frigives og løber ud ved smørestedet, hvor stempelringene kan fordele olien i cylinderforingens omkredsretning. For at undgå et trykfald i smøreledningen ved aktiveringen af ventilen, kan der i ledningen være et lille akkumu-30 latorvolumen, hvori olien holdes tryksat ved hjælp af et fjederbelastet stempel. Ved de kendte smøresystemer af denne art leveres smøreolien ved få bars tryk.

I modsætning hertil leveres smøreolien i de førstnævnte smøreoliesysterner med et højere tryk, der mulig-35 gør forstøvning af smøreolien. Det højere tryk giver en DK 176129 B1 3 j række ulemper på forsyningssiden for smøreolien, blandt andet risiko for lækagebestemte variationer i den leverede smøreoliemængde. Disse ulemper forstærkes, når der anvendes et større antal forstøverventiler per cylin-5 der, fordi volumenet i smørerørene så er forholdsmæssigt større i forhold til den leverede smøreoliemængde .

Den foreliggende opfindelse har til formål at anvise en fremgangsmåde, der muliggør pålidelig levering af 10 en forholdsvis lille smøreoliemængde ved højt tryk.

Med henblik herpå er fremgangsmåden ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at forstøverventilen lukkes ved et lavere tryk end sit åbnetryk, at smøreolien leveres fra pumpen via en kontraventil til et volumen 15 mellem kontraventilen og forstøverventilen, hvori smøreolien akkumuleres midlertidigt under fremadskridende trykstigning samtidig med leveringen af smøreolie fra pumpen til volumenet, og at den akkumulerede smøreoliemængde udløses ved at forstøves ud gennem forstø-20 verventilen, når smøreolietrykket i volumenet oversti-. ger forstøverventilens åbnetryk.

Forstøverventilen har højt åbnetryk, og smøreolien leveret fra pumpen kan i volumenet mellem kontraventilen og forstøverventilen tryksættes op til det hø-25 je åbnetryk. Akkumuleringen af smøreolien i volumenet er mulig, fordi smøreolien uundgåeligt indeholder en vis mængde luft, der komprimeres og fremkalder trykstigning i smøreolien samtidig med, at yderligere smøreolie optages i volumenet. Når den akkumulerede smøre-30 oliemængde bliver så stor, at trykket i olien overstiger forstøverventilens åbnetryk, åbner forstøverventilen for forstøvning ind i cylinderen. Den leverede smøreoliemængde i løbet af forstøvningen afhænger af forstøverventilens lukketryk, idet et lavere lukketryk 35 giver en større udladning af smøreolie fra volumenet OK 176129 B1 4 mellem kontraventilen og forstøverventilen end et højere lukketryk. Kontraventilen holder volumenet effektivt afspærret i indfødningsenden, så at smøreolien nødven- <1 digvis må udtømmes gennem forstøverventilen.

5 I en udførelsesform leveres smøreolien i flere do ser fra pumpen via kontraventilen til volumenet, hvori trykket stiger trinvis i takt med leveringen af smøreoliedoser til volumenet, og smøreolien forstøves ud gennem forstøverventilen, når den sidst leverede dosis 10 af smøreolie bringer smøreolietrykket i volumenet op over forstøverventilens åbnetryk. Ved at levere den nødvendige trykopbygning i smøreolien ved hjælp af flere aktiveringer af smørepumpen, kan pumpen have mindre dimensioner og alligevel levere den samlede smøre-15 oliemængde til et fuldt forstøvningsforløb. Pumpen har dermed et mindre lækageareal og følgelig mindre følsomhed over for lækagebestemte trykvariationer. Kontraventilen ved indfødningsenden af det smørerørsvolumen, hvori smøreolien akkumuleres, er stort set lækagefri, 20 og den midlertidige afbrydelse af smøreolieleveringen mellem to aktiveringen af pumpen er problemløs, idet trykket kan opretholdes lang tid med stort overtryk inden i smørerøret. Den trinvise trykopbygning kan eksempelvis strække sig over flere eller mange motoromdrej-25 ninger, inden forstøverventilen åbnes og udløser den gennem flere eller mange pumpeslag akkumulerede smøreoliemængde ved forstøvning ind i cylinderen.

Det er muligt at anvende en smørepumpe, der styres frit i forhold til motorens cyklus, eksempelvis såle-30 des, at pumpen aktiveres en enkelt eller flere gange i hurtig følge i løbet af en enkelt motoromdrejning umiddelbart inden forstøvningen af smøreolie skal finde sted efterfulgt af en pauseperiode, men det foretrækkes, at pumpen aktiveres proportionalt med forbræn-35 dingsmotorens omdrejningstal, dvs. et forudbestemt an- 5 DK 176129 B1 tal aktiveringer i løbet af et forudbestemt antal motoromdrejninger. Den proportionale aktivering giver en nedregulering af den gennemsnitlige smøreoliemaengde per tidsenhed, når motorens belastning falder.

5 Det er hensigtsmæssigt, at pumpen aktiveres fra 2 til 30 gange per forstøvning af smøreolie, fortrinsvis højst 10 gange. Pumpen skal dermed kun levere en lille del af den samlede smøreoliemængde. Ved mere end 30 aktiveringer til levering af den nødvendige oliemængde 10 opnås ingen forbedring af lækageforholdene, og det vil sædvanligvis være ønskeligt at holde antallet af aktiveringer på højst 10.

Af hensyn til at kunne anvende relativt simple pumper foretrækkes, at den individuelle dosis af smøreolie 15 fra pumpen giver en trykstigning i volumenet mellem kontraventilen og forstøverventilen på fra 1 til 10 bar, fortrinsvis 2 til 5 bar. Da der er tale om levering af et begrænset kvantum smøreolie til et på forstøversiden lukket rørvolumen, kan en ukompliceret 20 stempelpumpe anvendes til levering af smøreolien, også når trykket i volumenet er temmelig højt, såsom 60 bar eller mere.

Leveringsforholdene for smøreolien kan variere i afhængighed af motorens belastning. Det foretrækkes, at 25 pumpen for overvindelse af åbnetrykket skal aktiveres flere gange, når forbrændingsmotoren kører ved dellast, end når den kører ved fuldlast. Dette giver mulighed for at acceptere relativt større lækagemængder ved del-last og dermed kan pumpen udformes med grovere to-30 lerancer og dermed længere levetid.

Fremgangsmåden kan fordelagtigt videreudvikles således, at der ved dellast på P % af fuldlast af forbrændingsmotoren leveres en større smøreoliemængde per kWh end P % x smøreoliemængden per kWh ved fuldlast.

35 Smøresystemet kan udformes til automatisk at variere DEC 176129 B1 6 smøreoliemængden på denne måde ved at anvende en forstøverventil, hvis åbnetryk falder med faldende cylindertryk, hvorved udnyttes, at cylindertrykket på et givet tidspunkt af motorcyklussens kompressionsslag er 5 lavere ved dellast end ved fuldlast.

Med henblik på at mindske antallet af forstøverventiler på den enkelte cylinder foretrækkes, at forstøverventilen åbnes ved et tryk, der er forudbestemt til at ligge i intervallet fra 15 til 40 bar over cy-10 1indertrykket på det tidspunkt i motorcyklussen, hvor forstøvningen af smøreolie ind i cylinderen foretages.

Dette overtryk kan frembringe en effektiv forstøvning af smøreolien, og navnlig når trykket er beliggende i intervallet fra 30-40 bar er forstøvningen så kraftig, 15 at smøreolien kan skydes en passende lang afstand hen gennem cylinderrummet og dermed påføre passende jævnt fordelt smøreolie over et fordelagtigt stort udsnit af cylinderforingens inderside.

Medens forstøverventilens åbnetryk styrer intensi-20 teten af forstøvningen af smøreolien kan frekvensen af forstøvningerne og dermed smøreoliemængden per forstøvning styres af forstøverventilens lukketryk.

Selv om modtrykket mod forstøvningen stiger med stigende cylindertryk foretrækkes, at forstøverventilen 25 åbnes, når cylindertrykket er større end 4 0% af forbrændingsmotorens maksimale kompressionstryk. Forstøvningen af smøreolien kan med fordel ske ind på den øverste del af cylinderforingens løbeflade for stempel-ringene, idet belastningen på foringens materiale her 30 er størst. Ved at foretage forstøvningen af smøreolie ind på løbefladen på et relativt sent tidspunkt i det opadgående stempelslag, afkortes tidsrummet fra forstøvningen er foretaget til stempelringene passerer den netop smurte løbeflade. Dette bidrager til at holde 7 DK 176129 B1 smøreolien oppe i toppen af cylinderforingen, hvor smø-rebehovet er størst.

At hensyn til opnåelse af passende smøring ved dellast og for at kompensere for lækagetab ved pump-5 ningen af smøreolien kan smøreoliepumpens leverings-mængde per dosis være regulerbar. Leveringsmængden per dosis kan hensigtsmæssigt forøges, når motoren kører ved dellast, hvilket ved en motor med lavere omdrejningstal ved dellast giver mulighed for at levere den 10 samme smøreoliemængde ved dellast som ved fuldlast ind i volumenet mellem kontraventilen og forstøverventilen på trods af den forøgede lækage som følge af den forøgede leveringstid for dosisen ved dellast.

I en anden udførelsesform forstøves der gennem-15 snitligt per motoromdrejning ved en dellast på P % af fuldlast af forbrændingsmotoren en mindre smøreoliemængde ind i cylinderen end P % x den smøreoliemængde, der gennemsnitligt per motoromdrejning forstøves ind i cylinderen ved fuldlast. Udover at opnå en finfordelt 20 og kraftig forstøvning som følge af trykopbygningen i volumenet mellem kontraventilen og forstøverventilen opnås med denne belastningsafhængige regulering af smø-reoliemængden en omkostningsmæssig fordel i form af nedsat specifikt smøreolieforbrug. Den kraftige for-25 støvning opnået med trykopbygningen i rørvolumenet inden udløsningen af forstøvningen og den passende store mængde smøreolie per forstøver giver en så god fordeling af smøreolien på foringens inderside, at det lavere temperaturniveau på foringens inderside ved del-30 lastdrift kan udnyttes til at anvende mindre smøreolie.

Det er her ikke afgørende om trykopbygningen sker trinvist som følge af flere pumpeaktiveringer med en relativt lille pumpe eller kontinuert ved levering fra en større pumpe.

k__ _____________ DEC 176129 B1 8 I en yderligere udførelsesform leveres med pumpen ved en dellast på P % af fuldlast af forbrændingsmotoren en større smøreoliemængde per kWh end P % x smøreoliemængden per kWh ved fuldlast. Som nævnt oven-5 for kan forstøvning af smøreolien med fordel gøres selvregulerende i sin belastningsafhængige dosering af smøreolien. Det er heller ikke her afgørende, om trykopbygningen sker trinvist som følge af flere pumpeaktiveringer med en relativt lille pumpe eller kontinuert 10 ved levering fra en større pumpe.

Opfindelsen beskrives herefter med henvisning til den stærkt skematiske tegning, hvor fig. 1 viser et sidebillede af en cylinder, fig. 2 en enkelt cylinder med fire forstøverventi- 15 ler, fig. 3 et diagram over et forsyningssystem for cylindersmøreolie, og fig. 4-7 eksempler på smøreforløb.

I de forskellige udførelsesformer beskrevet ne-20 denfor anvendes for enkelheds skyld samme henvisningstal for detaljer af samme art.

En forbrændingsmotor, såsom en totakts krydshoved-motor af typen MC eller en stor firtaktsmotor, der har en cylinderboring på over 22 cm er forsynet med et cy-25 lindersmøresystem. Motoren kan eksempelvis have et cylinderantal beliggende i intervallet fra fire til 28 cylindre. Cylinderboringen kan eksempelvis være beliggende i intervallet fra 22 til 120 cm, fortrinsvis fra 60 til 100 cm. Hver cylinder 1 omfatter en cylinder-30 foring med et cylinderdæksel og et i foringen kørende stempel 8 med stempelringe 9, der glider langs foringens inderside på dennes løbeflade 10.

For at mindske sliddet på såvel stempelringe som cylinderforing skal løbefladen smøres med smøreolie, 35 hvilket sker med flere langs foringens periferi for- 9 DK 176129 B1 delte forstøverventiler 3, der hver omfatter en ventil-nål 11, der er fjederbelastet til anlæg mod et ventilsæde 12. På nedstrømssiden af sædet er der et eller flere forstøverhuller 13, der er boret i de retninger, 5 hvori smøreolien skal indsprøjtes i løbet af forstøvningen. Når forstøverventilen er lukket, er den radialt inden for ventilsædet beliggende spids 14 af ventilnålen påvirket af trykket i cylinderen ved forstøverventilen 3, idet trykket forplanter sig ind gennem forstø-10 verhullerne. Når forstøverventilen står åben er det større areal på hele ventilnålens spids påvirket af trykket i cylinderen, hvilket medfører, at ventilen har højere åbnetryk end lukketryk.

Hver forstøverventil 3 er forbundet med et smørerør 15 4, der via en kontraventil 5 er forbundet til en pumpe 6, der ved aktivering leverer en dosis smøreolie til det rørvolumen 15, der er afgrænset mellem kontraventilen 5 og forstøverventilen 3. Smøreolien leveres ved forpumpetryk til de enkelte pumper 6 gennem ledninger 20 7. I øvrigt fungerer smøresystemet som beskrevet ovenfor.

Cylinderen 1 kan i en totaktsmotor være af længde-skyllet type, hvor der gennem skylleluftporte 16 ved cylinderens nedre ende indføres skylleluft, der på vel-25 kendt vis strømmer i en hvirvelbevægelse (pilen A i fig. 2) op gennem cylinderen, mens en udstødsventil 17 i cylinderens øvre ende står åben samt i løbet af den efterfølgende fyldning af cylinderen.

Som vist i fig. 2 er der flere, her fire forstøver-30 ventiler i cylinderens omkredsretning. Ved at placere forstøverventilerne 3 jævnt fordelt i omkredsretningen opnås den fordel, at ventilerne kan være af ens udformning, idet de hver især skal tilføre cylindersmøreolie til et ensartet område af løbefladen. Det er muligt at 35 placere forstøverventilerne i indbyrdes forskellige ^ _ DK 176129 B1 10 højder i cylinderen, ligesom de også eller alternativt kan være monteret i cylinderdækslet. Antallet af forstøverventiler 3 på cylinderen afhænger af cylinderdiameteren, og normalt vil et antal på B/10 ± 2 være pas-5 sende, hvor B er cylinderboringen i cm.

Det foretrækkes, at hver forstøverventil er tilknyttet én pumpe 6. Der er typisk samlet flere pumper i en enkelt smøreapparat, som ved små motorer kan betjene flere eller alle cylindrene på motoren og ved større 10 motorer kan betjene smørestederne ved en enkelt cylinder. Det er muligt at drive pumpestemplerne ved hjælp af en kamaksel, som er mekanisk eller elektrisk drevet af en elektromotor koblet til kamakslen, hvor aktiveringen i førstnævnte tilfælde er mekanisk tvangsstyret 15 via et kædetræk eller lignende drivforbindelse mellem kamakslen og en drivaksel på motoren og i sidstnævnte tilfælde er elektronisk styret på basis af informationer om motorens gang. Det foretrækkes dog, at pumpestemplerne er drevet af en hydraulisk aktuator på basis 20 af elektroniske styresignaler, eksemplevis en såkaldt Alpha Lubricator af ansøgerens fabrikat. Der kan være et enkelt pumpestempel per aktuator, men det foretrækkes at flere pumpestempler hørende til samme cylinder er drevet i fælles bevægelser af en enkelt aktuator.

25 Et eksempel på et smøresystem er illustreret i fig.

3, hvor en tank 18 indeholder cylindersmøreolie, der eventuelt kan være opvarmet ved hjælp af en ikke nærmere beskrevet varmeindretning 19. I modsætning til al anden smøreolie anvendt i større motoranlæg er cylin-30 dersmøreolien ikke centrifugeret i en separator inden anvendelsen. Cylindersmøreolien er en høj additiv, syreneutraliserende olie, som indeholder calcium-carbonat i en kompleks forbindelse indkapslet i en partikel for at holde calcium-carbonaten svævende i olien. En centrifu-35 gering ville føre til fjernelse af disse partikler fra 11 DK 176129 B1 cylindersmøreolien. En konsekvens af den manglende centrifugering er, at cylindersmøreolien uundgåeligt indeholder fine luftbobler.

En forpumpe 20 pumper smøreolien gennem et filter 5 21 frem til en fødeledning 22, hvorfra en ledning 7 er afgrenet til aktuatoren 25 med pumperne hørende til en enkelt cylinder 1, hvoraf figuren kun viser en enkelt.

En akkumulator 23 er tilsluttet aktuatoren med pumperne for at dæmpe tryksvingninger i forbindelse med fyldning 10 af pumperne. En anden akkumulator 24 dæmper tryksvingninger i ledningen 7. Pumperne 6 styres ved hjælp af en solenoideventil 26, som via en signalledning er forbundet med en elektronisk styreenhed (ikke vist). En tilbagekoblings-sensor 27 tilfører styreenheden oplysning 15 om aktuatorstemplets faktiske aktivering. En returgren 28 leder overskydende smøreolie tilbage til en returledning 29 tilsluttet tanken 18. En trykstyringsenhed 30 regulerer trykket i fødeledningen til en forudbestemt værdi, der eksempelvis kan være beliggende i in-20 tervallet fra 1-60 bar, typisk fra 7-20 bar.

Pumpen 6 kan som vist i fig. 2 være en stempelpumpe, hvilket giver den fordel, at den leverede smøreoliemængde doseres volumetrisk ved hvert pumpeslag, og dette sker ved det forholdsvist lave forpumpetryk, hvor 25 de i praksis forekommende, eventuelle småvariationer i luftindhold i smøreolien ikke har nogen betydende indflydelse på mængden af smøreolie i det pågældende volumen.

Ved hver aktivering doserer pumpen 6 cylindersmøre-30 olie via kontraventilen 5 ind i rørvolumenet 15, der står i direkte forbindelse med et trykkammer 31 i forstøverventilen 3. Når forstøverventilen er lukket er trykkammeret afgrænset af forstøverhuset, ventilsædet 12 og ventilnålen 11, som af en trykfjeder 32 presses i 35 anlæg mod ventilsædet. Trykket i trykkammeret påvirker ^ _____ _____ DK 176129 B1 12 det i trykkammeret fritliggende areal af ventilnålen med en åbnekraft, som er modsatrettet fjederkraften.

Når der ved en enkelt eller flere doseringer fra pumpen 6 er leveret så stor en mængde cylindersmøreolie til 5 trykkammeret, at trykket heri påvirker ventilnålen med en kraft større end fjederkraften, forskydes ventilnålen bort fra ventilsædet og samtidig strømmer den tryksatte smøreolie frem til forstøverhullet eller forstøverhullerne og sprøjtes ind i cylinderen. Når forstø-10 verventilen står åben, virker trykket i trykkammeret 31 på hele ventilnålens tværsnitareal, men i forstøverventilens lukkede stilling virker trykket ikke på det centrale areal, der er afspærret af ventilsædet. Som følge af det større areal i den åbne stilling, kan et 15 tryk mindre end åbnetrykket i trykkammeret 31 overvinde trykkraften fra fjederen 32 og holde ventilnålen i den åbne stilling. Ventilnålen skifter først til lukket stilling i anlæg mod ventilsædet 12, når trykket i trykkammeret er faldet ned under lukketrykket, som er 20 det tryk, hvor kraften fra fjederen 32 overstiger smøreolietrykket på det fulde tværsnitsareal af ventilnålen 11.

Trykfjederen 32 eller en anden kilde til frembringelse af en lukkekraft på ventilnålen 11, såsom et hy-25 drauliktryk i kammeret 33, bestemmer forstøverventilens åbentryk. Fjederkraften eller hydrauliktrykket i kammeret 33 kan være indstillelig for at variere åbnekraften i afhængighed af motorens øjeblikkelige driftsbetingelser.

30 Længden af smørerøret 4 afhænger af afstanden mellem pumpen 6 og forstøverventilen 3. Der er typisk tale om rørlængder i intervallet fra 0,5 til 8 meter, såsom fra 3 til 5 meter, og rørdiameteren vælges fortrinsvis således, at der inden i røret er et passende stort vo-35 lumen til, at den til en enkelt aktivering af forstø- 13 DK 176129 B1 verventilen medgående cylindersmøreoliemængde kan kom-primeres ind i volumenet. Der kan eksempelvis være tale om, at smørerøret 4 har en indre lysning på 5 mm og en længde på 4 m mellem kontraventilen 5 og forstøverven-5 tilen 3, hvilket giver et rørvolumen på 31,4 cm3. Forsøg har vist, at en leveringsmængde på omtrent 0,1 cm3 af cylindersmøreolie til dette volumen medfører en trykstigning på omtrent 5 bar.

Når forbrændingsmotoren startes, vil der først gen-10 nem en række pumpeaktiveringer ske en oppumpning af trykket i volumenet 15 til et niveau svarende til forstøverventilens lukketryk Pc, der eksempelvis kan ligge i intervallet fra 40 til 150 bar, typisk fra 50 til 130 bar. Disse mange aktiveringer kan udføres, inden moto-15 ren sættes i gang eller i løbet af igangsætningen. Ved fortsat levering af cylindersmøreolie fra pumpen 6 vil trykket i volumenet 15 på et tidspunkt overstige forstøverventilens åbnetryk Po, hvorefter smøreolien indsprøjtes, indtil trykket i volumenet falder ned under 20 lukketrykket Pc. Den indsprøjtede smøreoliemængde afhænger således af forskellen mellem forstøverventilens åbne- og lukketryk samt størrelsen af volumenet 15. Det er samtidig klart, at den indsprøjtede smøreoliemængde svarer til den samlede smøreoliemængde leveret af pum-25 pen 6 mellem to aktiveringer af forstøverventilen.

Som følge af den høje pris på cylindersmøreolie er det fordelagtigt at minimere mængden af forbrugt smøreolie per produceret kWh i cylinderen. For at opnå en effektiv smøring i forhold til den forbrugte mængde 30 smøreolie er det ønskeligt at indsprøjte en såpas stor mængde smøreolie per aktivering af forstøverventilen, at olien afleveres på optimal måde til løbefladen. Dette medfører, at det kan være ønskeligt ikke at smøre ved hver motoromdrejning, men derimod kun en gang for 35 et antal af motoromdrejninger, såsom hver anden, tred- L ___ __ 14 DK 1176129 B1 je, fjerde, femte, sjette, syvende eller ottende omdrejning .

I fig. 4 ses et leveringsforløb, hvor pumpen 6 er aktiveret én gang for hver omdrejning af motorens krum-5 tapaksel, eksempelvis fordi pumpen er kamaktiveret af en kamaksel, som er tvangstrukken til drejning proportionalt med drejningen af motorens krumtapaksel. Ved hver aktivering stiger trykket i volumenet 15 trinvis, indtil trykket ved den sidste aktivering overstiger 10 forstøverventilens åbnetryk, hvorefter indsprøjtningen af smøreolie i cylinderen foretages samtidig med, at trykket i volumenet brat falder ned til lukketrykket Pc, hvorefter en ny cyklus med trykopbygning indledes.

I fig. 5 ses et leverings forløb, hvor pumpen 6 er 15 udformet til at give en leveringsmængde per aktivering, der hovedsageligt svarer til leveringsmængden ved hver åbning af forstøverventilen 3. Trykket i volumenet 15 svarer således til lukketrykket Pc under hovedparten af motorens gang, men umiddelbart inden indsprøjtningen af 20 smøreolie skal foretages, aktiveres pumpen 6 til levering af en smøreoliemængde, der bringer trykket i volumenet op over åbnetrykket Po, hvorefter smøreolien indsprøjtes .

Det er muligt med en mindre pumpe 6 at opnå en pas-25 sende kraftig trykstigning inden for samme motorcyklus ved at aktivere pumpen flere gange hurtigt efter hinanden. I fig. 6 ses trykforløbet ved at foretage fire aktiveringer i hurtig følge, hvor den sidste aktivering bringer trykket op over forstøverventilens åbnetryk.

30 Dermed udnyttes fordelen ved at pumpen 6 har lille lækageareal som følge af små pumpedimensioner samtidig med, at leveringsmængden ved aktiveringen er fordelagtigt stor.

Motoren kan eksempelvis have et maksimal kompressi-35 onstryk beliggende i intervallet fra 50 til 140 bar, / 15 DK 176129 B1 fortrinsvis fra 75 til 125 bar. Forstøverventilens åbnetryk kan overstige det aktuelle tryk i cylinderen ud for ventilen på det tidspunkt, hvor indsprøjtningen finder sted, med et indsprøjtningsovertryk, der eksem-5 pelvis er beliggende i intervallet fra 15 til 150 bar, fortrinsvis fra 30 til 70 bar. Det ønskelige overtryk afhænger helt af karakteristikken af indsprøjtningen.

Såfremt det ønskes, at indsprøjtningen sker i form af en meget finfordelt tåge af små smøreoliepartikler, 10 skal overtrykket være relativt højt for opnåelse af den fine forstøvning. Hvis der i stedet ønskes indsprøjtning af større dråber eller mere samlede stråler eller vifter af smøreolie, som med god gennemtrængningskraft kan skydes ind gennem lufthvirvlen i cylinderen og af-15 leveres sikker på løbefladen, også i relativt stor afstand fra forstøverventilen, behøver overtrykket ikke at være helt så stort. Indsprøjtningen af større dråber eller af mere samlede stråler eller vifteformede indsprøjtninger af smøreolien antages at frembringe den 20 mest fordelagtige fordeling af cylindersmøreolien, idet de større dråber som følge af deres større masse er mindre afhængige af bevægelserne i cylindergasserne og mindre følsomme over for variationer i disse bevægelser. Dysegeometrien kan anvendes til at frembringe den 25 ønskede form for indsprøjtning, idet eksempelvis en større diameter i forstøverhullet eller -hullerne giver større dråbestørrelser for samme overtryk, og retningerne på hullerne bestemmer de retninger, hvori smøreolien indsprøjtes.

30 Med den foreliggende opfindelse benævnes leveringen af smøreolie med overtryk gennem forstøverventilen som forstøvning, uanset om cylindersmøreolien indsprøjtes i form af en finfordelt tåge af partikler, som større dråber eller som en stråle-, vifte- eller kugleformet 35 indsprøjtninger af smøreolie.

L_______ 16 DK 176129 B1

Abnetrykket Po afhænger af forstøverventilens placering i cylinderens højderetning. Dette skyldes, at kompressionstrykket i cylinderen stiger i løbet af stemplets opadgående bevægelse. Jo højere oppe i cy-5 lideren, forstøverventilen er monteret, jo høje åbnetryk kræves for opnåelse af det samme overtryk, hvis indsprøjtningen skal ske, inden stemplet i sin op-overgående bevægelse passerer forstøverventilen.

Når forstøverventilen er placeret i den nedre halv-10 del af cylinderen, er åbnetrykket Po stort set upåvirket af kompressionstrykket. Hvis forstøverventilen derimod er placeret højt oppe eller øverst i cylinderen, påvirker det varierende kompressionstryk forstøverventilens åbnetryk, fordi kompressionstrykket forplanter 15 sig ind gennem forstøverhul lerne og påvirker ventilnålens areal inden for ventilsædet med en kraft virkende i åbneretningen.

Dette giver mulighed for at lade kompressionstrykket være den udløsende faktor for indsprøjtningen, 20 hvilket er illustreret i fig. 7. Den øverste punkterede linie viser her åbnetrykket Po's variation i løbet af motorcyklussen, og den trappeformede fuldstregslinie viser trykstigningen i volumenet 15 som følge af leveringen af smøreolie fra pumpen 6. Trykket i volumenet 25 15 ses at være pumpet op til et niveau, som er højere end det laveste åbnetryk Po, hvilket sikrer indsprøjtning af smøreolie, inden stemplet når topdødpunktet (TDC).

Det er uden videre muligt at udforme smørerørene 4 30 med en rørdiameter, der giver et passende volumen 15.

Såfremt der ønskes korte rør, er det naturligvis muligt at tilknytte rørene et særskilt tillægsvolumen, der fortrinsvis er udformet som et fast kammer forbundet med røret eller som en lokal rørudvidelse.

--—_________ ; 17 DK 176129 B1

Forstøverventilens lukketryk Pc kan passende være beliggende i intervallet fra 50 til 96 % af åbnetrykket Po, fortrinsvis fra 75 til 95 % af åbnetrykket. Et lavere lukketryk fører til større doseringsmængder med 5 længere intervaller mellem aktiveringerne af forstøverventilen, og vice versa.

Forstøverventilerne giver mulighed for effektiv retningsbestemmelse af smøreolieindsprøjtningen, hvilket åbner for en række friheder i leveringen i forhold 10 til den traditionelle smøreolielevering ved sivende lavt tryk til et smøreoliespor i cylinderens inderside.

Det er muligt at placere forstøverventilerne i et niveau umiddelbart over skylleluftportene 16 og lade dem sprøjte opad i cylinderen, hvilket muliggør indsprøjt -15 ning ved lavt tryk, uanset om indsprøjtningen sker inden eller efter at stemplet har passeret forstøverventilerne i løbet af kompressionsslaget.

Forstøverventilerne 3 kan også placeres højere oppe i cylinderen, eksempelvis omtrent ved midten af løbe-20 fladen, og strålerne af smøreolie kan så være rettet mod det midterste af foringen eller opad eller nedad mod et højere eller lavere beliggende område af løbe-fladen.

Det er også mulig at placere forstøverventileme 3 25 i den øvre del af foringen, hvor de kan sprøjte smøreolie ind på løbefladen, inden stemplet passerer forstøverventilerne.

Muligheden for retningsbestemt indsprøjtning af cylindersmøreolie giver friheder til at afpasse smøre-30 olieleveringen til cylinderens aktuelle behov. Selv når der i et bestemt niveau af cylinderen er udformet gennemboringer i cylindervæggen for montering af forstøverventilerne, er det muligt at variere på afleveringen af smøreolien på løbefladen ved at dreje ventilerne til L. ____________________ -—__________ OK 1761129 B1 18 at sprøjte smøreolien i andre retninger, såsom mere opad eller nedad.

Det er muligt at kombinere detaljer fra de nævnte udførelsesformer til andre udførelsesformer inden for 5 rammerne af de efterfølgende patentkrav. Det er også muligt at gennemføre flere indsprøjtningsforløb af cylindersmøreolie i en cylinder i løbet af en motorcyklus. Endvidere kan indsprøjtningsforløbene variere med motorens driftsbetingelser, hvilket er bekendt fra ek-10 sempelvis ændring af de leverede smøreoliemængder i afhængighed af motorens belastning eller ved belastnings-ændringer, hvor smørebehovet kan være midlertidigt forhøjet.

15 _ /

Claims (15)

1. Fremgangsmåde til forstøvning af smøreolie i en cylinder (1) i en forbrændingsmotor, navnlig en totakts krydshovedmotor, hvor en pumpe (6) aktiveres periodisk 5 til levering af en dosis af smøreolie til et smørerør (4) , der forbinder en afgang på pumpen med en forstøverventil (3) ved smørestedet, og hvor forstøverventilen åbner for forstøvning af smøreolien ind i cylinderen, når trykket i smørerøret overstiger et forudbe-10 stemt åbnetryk, kendetegnet ved, at forstøverventilen (3) lukkes ved et lavere tryk end sit åbnetryk, at smøreolien leveres fra pumpen (6) via en kontraventil (5) til et volumen (15) mellem kontraventilen og forstøverventilen, hvori smøreolien akkumuleres mid-15 lertidigt under fremadskridende trykstigning samtidig med leveringen af smøreolie fra pumpen til volumenet, og at den akkumulerede smøreolie udløses ved at forstøves ud gennem forstøverventilen (3) , når smøreolietrykket i volumenet (15) overstiger forstøverventilens 20 åbnetryk.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at smøreolien leveres i flere doser fra pumpen (6) via kontraventilen (5) til volumenet (15) , hvori trykket stiger trinvist i takt med leveringen af 25 smøreoliedoser til volumenet, og at smøreolien forstøves ud gennem forstøverventilen (3) , når den sidst leverede dosis af smøreolie bringer smøreolietrykket i volumenet (15) op over forstøverventilens åbnetryk.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, k e n -30 detegnet ved, at pumpen (6) aktiveres proportionalt med forbrændingsmotorens omdrejningstal, såsom aktiveres et forudbestemt antal gange i løbet af et forudbestemt antal motoromdrejninger.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 2 eller 3, k e n -35 detegnet ved, at pumpen (6) aktiveres fra 2 til L _____ DK 176129 B1 30 gange per forstøvning af smøreolie, fortrinsvis højst 10 gange.

5. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-4, kendetegnet ved, at den individuelle dosis af smø- 5 reolie fra pumpen (6) giver en trykstigning i volumenet (15) mellem kontraventilen (5) og forstøverventilen (3) på fra 1 til 10 bar, fortrinsvis 2 til 5 bar.

6. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-5, kendetegnet ved, at pumpen (6) for overvindelse af 10 åbnetrykket skal aktiveres flere gange, når forbrændingsmotoren kører ved dellast, end når den kører ved fuldlast.

7. Fremgangsmåde ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved, at der ved dellast på P % 15 af fuldlast af forbrændingsmotoren leveres en større smøreoliemængde per kWh end P % x smøreoliemængden per kWh ved fuldlast.

8. Fremgangsmåde ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved, at forstøverventilen (3) 2 0 åbnes ved et tryk, der er forudbestemt til at ligge i intervallet fra 15 til 40 bar over cylinder trykket på det tidspunkt i motorcyklussen, hvor forstøvningen af smøreolie ind i cylinderen (1) foretages.

9. Fremgaangsmåde ifølge et af de foregående krav, ; 25 kendetegnet ved, at forstøverventilen (3) 1 åbnes, når cylindertrykket er større end 40% af for brændingsmotorens maksimale kompressionstryk.

10. Fremgangsmåde ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved, at smøreoliepumpens (6) le- 3. veringsmængde per dosis er regulerbar, og at den hen- ; sigtsmæssigt forøges, når motoren kører ved dellast.

11. Fremgangsmåde ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved, at der gennemsnitligt per motoromdrejning ved en dellast på P % af fuldlast af 35 forbrændingsmotoren forstøves en mindre smøreoliemængde / DK 176129 B1 ind i cylinderen (1) end P x den smøreoliemængde, der gennemsnitligt per motoromdrejning forstøves ind i cylinderen ved fuldlast.

12. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-10, 5 kendetegnet ved, at der med pumpen (6) ved en dellast på P % af fuldlast af forbrændingsmotoren leveres en større smøreoliemængde per kWh end P % x smøreoliemængden per kWh ved fuldlast.

13. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-12, 10 kendetegnet ved, at forstøverventilens (3) åbnetryk er indstilleligt.

14. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-13, kendetegnet ved, at forstøverventilens (3) lukketryk er indstilleligt.

15 L___ _______