EP2199549A1 - Cylinder lubrication device for combustion engine - Google Patents
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- EP2199549A1 EP2199549A1 EP09173759A EP09173759A EP2199549A1 EP 2199549 A1 EP2199549 A1 EP 2199549A1 EP 09173759 A EP09173759 A EP 09173759A EP 09173759 A EP09173759 A EP 09173759A EP 2199549 A1 EP2199549 A1 EP 2199549A1
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- F01M2001/083—Lubricating systems characterised by the provision therein of lubricant jetting means for lubricating cylinders
Definitions
- the invention relates to a cylinder lubricating device, and a reciprocating internal combustion engine, in particular slow-running large diesel engine with a cylinder lubricating device according to the preamble of the independent claim of the respective category.
- the piston lubrication is performed by lubricating means in the reciprocating piston or in the cylinder wall, is applied by the lubricating oil on the tread of the cylinder wall, the friction between the piston and the tread and thus the wear of the tread and to minimize the piston rings.
- treadwear wear less than 0.05 mm for 1000 hours of operation.
- the lubricant delivery rate is about 1.3 g / kWh and less in such engines and should not least be further reduced for cost reasons as possible, while the wear is to be minimized.
- lubrication devices are known in which the lubricating oil is applied to the piston passing through the lubricant opening by a plurality of lubricant openings accommodated in the circumferential direction in the cylinder wall, wherein the lubricant is distributed by the piston rings both in the circumferential direction and in the axial direction.
- the lubricant in this method is not applied over a large area on the running surface of the cylinder wall, but more or less selectively between the piston rings on the side surfaces of the piston.
- One problem is, for example, the always occurring massive pollution of the receiver room with lubricating oil.
- the reason for this is that when the piston on its movement toward bottom dead center passes through the scavenging passages opening into the receiver space, the lubricating oil becomes from the piston ring grooves or from the piston ring package in which a certain amount of lubricating oil is always stored is, blown by the ruling in the piston ring package Kochduck in the form of a lubricating oil cloud in the receiver room.
- the lubricating oil blown into the receiver chamber is of course also at least partially conveyed into the combustion chamber in the suction cycle with the fresh air supplied to the combustion chamber, where it is burned and thus finally lost for any further use.
- the object of the invention is therefore to propose an improved lubricating device for lubricating a running surface of a cylinder of a reciprocating internal combustion engine, by which the problems described above are avoided and in particular the contamination of the receiver with lubricating oil is significantly reduced and preferably still saves lubricating oil and lubrication in the Area of the scavenging slots is improved.
- the invention thus relates to a cylinder lubricating device for lubricating a running surface of a cylinder wall of a cylinder of a reciprocating internal combustion engine, in particular a slow-running two-stroke large diesel engine.
- the cylinder is a piston along the tread between a bottom dead center and a top dead center in an axial direction and arranged to move back and forth.
- scavenging slots are provided at an inlet region of the cylinder, so that fresh air can be supplied to a combustion chamber of the cylinder in the operating state through the scavenging slots.
- a drain opening is provided in the cylinder wall in a region between the scavenging slots and the top dead center, so that lubricating oil can be discharged from the cylinder.
- the oil collected in the oil collection chamber is returned directly from the oil collection chamber through inlet openings on the cylinder surface in the scavenging slots, so that for the first time the tread in the scavenging slots can be optimally and additionally supplied with lubricating oil.
- the contamination of the receiver with lubricating oil is prevented by the invention, it is the lubrication of the tread of the cylinder in the scavenging slots improved and at the same time saves lubricating oil, because the previously lost to the receiver lubricating oil can be used for lubrication.
- a return means for returning lubricating oil is thus provided in a subsystem of the cylinder lubricating device.
- the subsystem can be, for example, the cylinder or the cylinder running surface of the cylinder, or a cleaning and / or recycling device in which the discharged from the cylinder via drain opening lubricating oil is recycled and the lubricating oil circuit is supplied again.
- the subsystem is a disposal container into which the lubricating oil discharged via the discharge opening is discarded because, for example, it can no longer be recirculated into the lubricating oil circuit.
- an oil collecting space communicating with the discharge opening is provided, so that lubricating oil can be supplied from the cylinder to the oil collecting space and can be temporarily stored there.
- the aforementioned return means is particularly preferably an inlet opening provided in the cylinder wall and communicating with the oil collecting space, so that the lubricating oil can be returned from the oil collecting space into the cylinder for lubricating the running surface of the cylinder.
- the oil collection chamber can be an integral part of the cylinder wall of the cylinder, so that outside the cylinder liner no additional and space-consuming oil collection chamber must be provided, in particular, the oil collection chamber can of course be provided alternatively or additionally outside the cylinder.
- the oil collecting space is designed as an annular space completely or partially surrounding the cylinder.
- At least two oil collecting chambers may be provided, which may be offset from each other, for example in the circumferential direction and / or in relation to the axial direction, so that on the one hand effective lubricating oil from the piston ring package of the piston in the oil collecting ring can be collected and on the other hand, the collected lubricating oil again better and larger area can be recirculated by means of the inlet openings on the tread.
- the oil collecting space can also be divided by intermediate walls into a plurality of mutually separated oil space segments, so that are discharged through these individually and possibly in different ways lubricating oil through the drain holes in the individual oil chamber segment can and depending on the position of a specific oil compartment segment specific areas of the cylinder surface can be individually and selectively supplied with lubricating oil from the corresponding oil room segment.
- a pressure valve and / or a check valve can be provided on the oil collecting space, preferably on each oil space segment, so that the amount of lubricating oil which can be returned to the subsystem by the return means, in particular the amount of lubricating oil which can be returned to the cylinder surface, can be set to a predefinable value range, and or so that the can be varied by the return means in the subsystem traceable amount of lubricating oil with respect to the circumferential direction and / or with respect to the axial direction.
- the drain opening and / or the return means, in particular the inlet opening is designed such that a lubricating oil flow rate is adjustable and thus especially an optimal and both time-dependent and location-dependent adjustable lubrication of the tread is possible.
- the invention relates to a reciprocating internal combustion engine, in particular two-stroke large diesel engine with an inventive cylinder lubricating device as described in this document.
- the inventive cylinder arrangement of Fig. 1 is a typical arrangement as it is known per se for longitudinally purged two-stroke large diesel engines from the prior art, apart from the inventive drain opening.
- the cylinder arrangement with the inventive cylinder lubricating device 1 for lubricating a running surface 2 of a cylinder wall 3 comprises a cylinder 4, which is also referred to as a cylinder liner 4, in which a piston 5 between the bottom dead center UT and the top dead center OT along the running surface 2 of the cylinder 4th is arranged in the axial direction A back and forth movable.
- the piston 5 comprises a piston ring packing 50, which is shown here schematically with only two piston rings 51, 52, namely with the combustion chamber 8 closest to the first piston ring 51, which is also referred to as top ring 51, and the second piston ring 52, the Example as oil collection ring 52 according to EP 1 936 245 A1 can be designed.
- the combustion chamber 8 is shown at the top by a cylinder cover 800 with injector 801 and exhaust valve 802, the in Fig. 1 just opened, limited.
- the piston is in a conventional manner via the piston rod 53 with a in Fig. 1 not shown crosshead, from which the reciprocating movement of the piston in the operating state of the large diesel engine is transmitted to the crankshaft, also not shown, of the machine.
- the piston rod 53 is guided through the receiver space 15, which adjoins the cylinder liner 4 at the bottom, and the stuffing box 151, which seals the receiver space 15 against the crankshaft space 16 underneath, so that no fresh air 71, symbolized by the arrow 71, emerges an unillustrated turbocharger under a high pressure, for example, under a pressure of four bar in the Receiver room 15 feeds, can get from the receiver room 15 in the crankshaft space 13.
- a drain opening 9 is provided in the cylinder wall 3 in a region between the scavenging slots 7 and the top dead center OT, so that lubricating oil 10 can be discharged from the cylinder 4.
- the drain opening 9 is provided according to the representation above the receiver space 15 in the vicinity of the scavenging slots.
- Fig. 2 shows a simple specific embodiment of the present invention, in which an annular oil collecting space 13 is provided above the scavenging slots 7 of the cylinder 4.
- the Fig. 3 and Fig. 4 show further training of the example according to Fig. 2 ,
- the cylinder lubricating device 1 for lubricating a running surface 2 of a cylinder wall 3 of a cylinder 4 of a reciprocating internal combustion engine in the present example a slow-running two-stroke large diesel engine, comprises a cylinder 4 in which cylinder 4 a piston 5 along the tread 2 between a bottom dead center UT and an upper one Dead center OT is arranged in an axial direction A back and forth.
- the piston 5 is just above the scavenging slots 7, which at an inlet portion 6 of the cylinder 4 within a in Fig.
- receiver space 15 are provided so that the combustion chamber 8 of the cylinder 4 in the operating state through the scavenging ports 7 fresh air 71 is fed from a likewise not shown for reasons of clarity turbocharger.
- a drain opening 9 is provided in the cylinder wall 3 in a region between the scavenging ports 7 and the top dead center OT so that lubricating oil 10 can be discharged from the cylinder 4.
- the check valve 17 prevents 9, the lubricating oil 10 and the lubricating oil cloud escapes through the opening 9 back into the cylinder.
- the check valve 17 thus blocks the fluid flow from the oil collection chamber 13 back into the cylinder.
- the cloud of lubricating oil 10 then settles in the oil collection chamber 13 in the form of liquid lubricating oil 10 and forms at the bottom of the oil collection chamber 13 under the action of gravity a sump or a lake of lubricating oil 10.
- the so collected in the oil collection chamber 13 lubricating oil 10 is then again for the lubrication of the tread 2 of the cylinder wall 3 is available and is fed back for this purpose by the inlet opening 111 of the tread 2, which forms a subsystem 12 of the cylinder lubricating device 1.
- a check valve 18 is likewise provided, which prevents lubricating oil, part of the lubricating oil cloud or, for example, pressurized gas from passing from the combustion space 8 or from the receiver space 15 through the inlet opening 111 into the oil collecting space 13 through the inlet opening 111 , The check valve 18 thus blocks the fluid flow from the cylinder 4 into the oil collecting space 13.
- a pressure valve 14 with which a predeterminable hydrostatic pressure in the oil collection chamber 13 is adjustable at the oil collection chamber 13, is provided, so that by the return means 11, 111, that is, here through the inlet opening 111 in the subsystem 12, so here on the tread 2 traceable amount of lubricating oil 10 is adjustable to a predeterminable value range.
- deflecting plates 131, 132 are provided as a precaution, which help to prevent this.
- the drain openings 9 and / or the inlet openings 111 are provided in a completely or partially circumferential in the circumferential direction U drain groove 90 and / or in a Zulaufnut 1110 in the cylinder wall 3, wherein the drain groove 90 and / or the Zulaufnut 1110 at the same time as an oil reservoir can serve, in which lubricating oil 10 can be stored for lubrication of the tread 2.
- the drain groove 90 and / or the feed groove 1110 need not necessarily be as in Fig. 2a shown schematically in the form of a zigzag line. The in Fig.
- the plurality of drain openings 9 and / or the plurality of inlet openings 111 can be arranged at varying heights with respect to the axial direction A, so that more sheering oil 10 can be collected from the piston ring package 50, or for example longer can be applied to the passing piston 5 through the inlet openings 111, because the piston 5 on its movement along the tread 2 in the example of Fig. 2a Longer in the sphere of influence of the drain openings 9 and / or the inlet openings 111 dwells than when all drain openings 9 and / or all inlet openings 111 are provided at the same height with respect to the axial direction A.
- the drainage groove 90 and the inlet groove 1110 can be formed by one and the same groove in the cylinder wall 3 or else a separate groove for the drainage groove 90 and the inlet groove 1110 can also be provided in the cylinder wall 3 of the cylinder 4.
- the oil collection chamber 13 may be formed in another embodiment also as an integral part of the cylinder wall 3 of the cylinder 4.
- Such an example is schematically based on Fig. 2a shown.
- a plurality of drain openings 9 and a plurality of inlet openings 111 in the specific embodiment of the Fig. 2 arranged one above the other in the tread 2 with respect to the axial direction A.
- a particular advantage of the variant according to Fig. 2b of course, is that no additional space for the oil collection chamber 13 is claimed, since the oil collection chamber 13 is an integral part of the cylinder wall 3.
- the lubricating oil 10 collected through the discharge opening 9 may be supplied in whole or in part to a lubricating oil processing device 12, which thus likewise forms a subsystem 12 of the inventive cylinder lubricating device 1.
- the lubricating oil treatment device 12 may be, for example, a cleaning device 12, with which the collected lubricating oil 10 is cleaned again and the lubricating oil circuit is then made available again.
- the collected through the drain opening 9 lubricating oil 10 is no longer recyclable, for example because it is too strong is dirty or because no return means 11, 111 is provided, so that the collected through the drain opening 9 lubricating oil 10 is disposed of properly in the case.
- a mudguard 133 provided in the form of a siphon 133 in the oil collection chamber 13 that dirt deposits 100 are retained and so particular can not get into the check valve 18 and can not get on the tread 2, so that clogging of the check valve 18 can be prevented and the harmful dirt is kept away from the tread 2.
- a drain valve 134 is provided with drain cock, so that the dirt 100 from time to time or even continuously and automatically removed from the oil collection chamber 13.
- the inventive cylinder lubricating device 1 in any case has the advantage that the stored in KolberingUn 50 lubricating oil 10 is not blown into the receiver room and this thereby polluted.
- Fig. 5a to 5d is a decompression movement of the piston 5 from a position in which the piston ring packing 50 according to Fig. 5a is still above the drain opening 9, up to a position of the piston 5 according to Fig. 5d represented where the piston 5 is below the scavenging slots 7 in the vicinity of the bottom dead center UT.
- Fig. 5c the piston ring package has now moved further to a position below the inlet opening 111, wherein the cloud of lubricating oil 10 was previously almost completely spent in the oil collection chamber 13.
- Fig. 5c is now under the prevailing in the oil collection chamber 13 hydrostatic pressure or simply under the influence of gravity, the previously collected lubricating oil 10 spent by the inlet opening 111 again on the tread 2, thereby improving the lubrication on the tread 2 in the scavenging slots 7 becomes.
- the pressure in the oil collection chamber 13 builds up only slowly, so that slowly and continuously over a sufficiently long period lubricating oil is fed back through the inlet opening 111 on the tread 2, so that the piston even in the something later on compression stroke can still profit from the oil collected in the oil collection room.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Zylinderschmiervorrichtung, sowie eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere langsam laufenden Grossdieselmotors mit einer Zylinderschmiervorrichtung gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs der jeweiligen Kategorie.The invention relates to a cylinder lubricating device, and a reciprocating internal combustion engine, in particular slow-running large diesel engine with a cylinder lubricating device according to the preamble of the independent claim of the respective category.
Grossdieselmotoren werden häufig als Antriebsaggregate für Schiffe oder auch im stationären Betrieb, z.B. zum Antrieb grosser Generatoren zur Erzeugung elektrischer Energie eingesetzt. Dabei laufen die Motoren in der Regel über beträchtliche Zeiträume im Dauerbetrieb, was hohe Anforderungen an die Betriebssicherheit und die Verfügbarkeit stellt. Daher sind für den Betreiber insbesondere lange Wartungsintervalle, geringer Verschleiss und ein wirtschaftlicher Umgang mit Brenn- und Betriebsstoffen zentrale Kriterien für den Betrieb der Maschinen. Unter anderem ist das Kolbenlaufverhalten solcher grossbohrigen langsam laufenden Dieselmotoren ein bestimmender Faktor für die Länge der Wartungsintervalle, die Verfügbarkeit und über den Schmiermittelverbrauch auch unmittelbar für die Betriebskosten und damit für die Wirtschaftlichkeit. Damit kommt der komplexen Problematik der Schmierung von Grossdieselmotoren eine immer grössere Bedeutung zu.Large diesel engines are often used as drive units for ships or in stationary operation, eg for driving large generators for generating electrical energy. The engines usually run for long periods in continuous operation, which places high demands on the reliability and availability. Therefore, for the operator in particular long maintenance intervals, low wear and an economical handling of fuels and supplies are central criteria for the operation of the machines. Among other things, the piston running behavior of such large-bore slow-running diesel engines is a determining factor for the length of the maintenance intervals, the availability and the lubricant consumption also directly for the operating costs and thus for the economy. With that comes the complex problems of lubrication of large diesel engines are becoming more and more important.
Bei Grossdieselmotoren, jedoch nicht nur bei diesen, erfolgt die Kolbenschmierung durch Schmiereinrichtungen im sich hin und her bewegenden Kolben oder in der Zylinderwand, durch die Schmieröl auf die Lauffläche der Zylinderwand aufgebracht wird, um die Reibung zwischen Kolben und Lauffläche und damit die Abnützung der Lauffläche und der Kolbenringe zu minimieren. So liegt heute bei modernen Motoren, wie z.B. den RTA-Motoren von Wärtsilä, die Abnutzung der Lauffläche bei weniger als 0.05 mm bei einer Betriebsdauer von 1000 Stunden. Die Schmiermittelfördermenge liegt bei solchen Motoren bei ca. 1.3 g/kWh und weniger und soll nicht zuletzt aus Kostengründen möglichst noch weiter reduziert werden, wobei gleichzeitig der Verschleiss minimiert werden soll.In large diesel engines, but not only these, the piston lubrication is performed by lubricating means in the reciprocating piston or in the cylinder wall, is applied by the lubricating oil on the tread of the cylinder wall, the friction between the piston and the tread and thus the wear of the tread and to minimize the piston rings. So today with modern engines, such as Wärtsilä's RTA engines, treadwear wear less than 0.05 mm for 1000 hours of operation. The lubricant delivery rate is about 1.3 g / kWh and less in such engines and should not least be further reduced for cost reasons as possible, while the wear is to be minimized.
Als Schmiersysteme zur Schmierung der Laufflächen sind ganz verschiedene Lösungen bekannt, sowohl was die konkrete Ausführung der Schmiereinrichtungen selbst, als auch was die Verfahren zur Schmierung angeht. So sind Schmiereinrichtungen bekannt, bei denen das Schmieröl durch mehrere Schmiermittelöffnungen, die in Umfangsrichtung in der Zylinderwand untergebracht sind, auf den an der Schmiermittelöffnung vorbeilaufenden Kolben aufgebracht werden, wobei das Schmiermittel durch die Kolbenringe sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung verteilt wird. Das Schmiermittel bei dieser Methode nicht grossflächig auf die Lauffläche der Zylinderwand, sondern mehr oder weniger punktuell zwischen die Kolbenringe auf die Seitenflächen des Kolbens aufgebracht.As lubrication systems for lubricating the treads quite different solutions are known, both in terms of the actual execution of the lubrication devices themselves, as well as the procedures for lubrication. Thus, lubrication devices are known in which the lubricating oil is applied to the piston passing through the lubricant opening by a plurality of lubricant openings accommodated in the circumferential direction in the cylinder wall, wherein the lubricant is distributed by the piston rings both in the circumferential direction and in the axial direction. The lubricant in this method is not applied over a large area on the running surface of the cylinder wall, but more or less selectively between the piston rings on the side surfaces of the piston.
Ganz gleich nach welcher Methode das Schmieröl auf die Gegenlaufpartner aufgebracht wird, gibt es spezielle Probleme im Zusammenhang mit der Zylinderschmierung von Kreuzkopf Grossdieselmotoren, die bis heute ungelöst sind.No matter which method the lubricating oil is applied to the mating partner, there are special problems in connection with the Cylinder lubrication of cross head large diesel engines, which are still unsolved.
Ein Problem ist beispielsweise die grundsätzlich immer auftretende massive Verschmutzung des Receiverraums mit Schmieröl. Der Grund dafür liegt darin, dass wenn der Kolben auf seiner Bewegung in Richtung zum unteren Totpunkt die Spülschlitze, die in den Receiverraum münden, passiert, wird das Schmieröl aus den Kolbenringnuten bzw. aus dem Kolbenringpaket, in dem eine bestimmte Menge an Schmieröl immer gespeichert ist, durch den im Kolbenringpaket herrschenden Überduck in Form einer Schmierölwolke in den Receiverraum geblasen.One problem is, for example, the always occurring massive pollution of the receiver room with lubricating oil. The reason for this is that when the piston on its movement toward bottom dead center passes through the scavenging passages opening into the receiver space, the lubricating oil becomes from the piston ring grooves or from the piston ring package in which a certain amount of lubricating oil is always stored is, blown by the ruling in the piston ring package Überduck in the form of a lubricating oil cloud in the receiver room.
Wie dem Fachmann bekannt ist, läuft der Gasdruck im Brennraum wie in einer Labyrinthdichtung durch das Kolbenringpaket und wird dort gemeinsam mit dem im Kolbenringpaket sich befindenden Schmieröl gespeichert und kann, solange das Kolbenringpaket dichtend an der Lauffläche der Zylinderwand anliegt, praktisch nicht entweichen. Passiert der Kolben auf seiner Dekompressionsbewegung in Richtung zum unteren Totpunkt UT dann die Spülschlitze, so kann der im Kolbenringpaket gespeicherte Gasdruck zusammen mit dem im Kolbenringpaket gespeicherten Schmieröl schlagartig über die Spülschlitze in den Receiverraum in Form einer Schmierölwolke entweichen, wodurch der Receiverraum massiv mit Schmieröl kontaminiert wird.As is known to those skilled in the art, the gas pressure in the combustion chamber as in a labyrinth seal through the piston ring package and stored there together with the located in the piston ring package lubricating oil and, as long as the piston ring package sealingly abuts the tread of the cylinder wall, practically not escape. If the piston passes on its decompression movement in the direction of bottom dead center UT then the scavenging slots, the gas pressure stored in the piston ring package can escape abruptly via the scavenging slots into the receiver space in the form of a lubricating oil cloud together with the lubricating oil stored in the piston ring package, whereby the receiver space massively contaminated with lubricating oil becomes.
Neben der Verschmutzung des Receiverraums an sich, hat dieser Vorgang noch zahlreiche andere negative Auswirkungen. So wird das in den Receiverraum eingeblasene Schmieröl selbstverständlich im Saugtakt mit der Frischluft, die dem Brennraum zugeführt wird, ebenfalls zumindest teilweise in den Brennraum befördert, wo es verbrennt und damit endgültig für jede weitere Verwendung verloren ist.In addition to the pollution of the receiver room itself, this process has many other negative effects. Thus, the lubricating oil blown into the receiver chamber is of course also at least partially conveyed into the combustion chamber in the suction cycle with the fresh air supplied to the combustion chamber, where it is burned and thus finally lost for any further use.
Insbesondere der Verlust von Schmieröl, das sehr teuer ist und erheblich zu den Betriebskosten des Grossdieselmotors beiträgt, sollte möglichst vermieden oder zumindest minimiert werden um Kosten und Rohstoffe zu sparen.In particular, the loss of lubricating oil, which is very expensive and contributes significantly to the operating costs of the large diesel engine should, if possible, be avoided or at least minimized in order to save costs and raw materials.
Ein weiterer Punkt ist die resultierende oft mangelhafte Schmierung im Bereich der Spülschlitze, also oberhalb und unterhalb der Spülschlitze und bei den Spülschlitzen selbst. Hier steht häufig kaum noch Schmiermittel zwischen den Gegenlaufpartnern zur Verfügung, insbesondere auch deswegen, weil das Schmieröl aus den Kolbenringpackungen wie oben beschrieben durch die Spülschlitze ausgeblasen wird.Another issue is the resulting often inadequate lubrication in the scavenging slots, ie above and below the scavenging slots and the scavenging slots themselves. There is often hardly any lubricant between the mating partners available, especially because the lubricating oil from the piston ring packages as above described is blown out through the scavenging slots.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Schmiervorrichtung zum Schmieren einer Lauffläche eines Zylinders einer Hubkolbenbrennkraftmaschine vorzuschlagen, durch die die zuvor geschilderten Probleme vermieden werden und insbesondere die Verschmutzung des Receivers mit Schmieröl deutlich reduziert wird und wobei bevorzugt noch Schmieröl eingespart und die Schmierung im Bereich der Spülschlitze verbessert wird.The object of the invention is therefore to propose an improved lubricating device for lubricating a running surface of a cylinder of a reciprocating internal combustion engine, by which the problems described above are avoided and in particular the contamination of the receiver with lubricating oil is significantly reduced and preferably still saves lubricating oil and lubrication in the Area of the scavenging slots is improved.
Die diese Aufgaben lösenden Gegenstände der Erfindung sind durch die Merkmale der unabhängigen Anspruchs 1 gekennzeichnet.The objects of the invention solving these objects are characterized by the features of independent claim 1.
Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.The dependent claims relate to particularly advantageous embodiments of the invention.
Die Erfindung betrifft somit eine Zylinderschmiervorrichtung zum Schmieren einer Lauffläche einer Zylinderwand eines Zylinders einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere eines langsam laufenden Zweitakt-Grossdieselmotors. Im Zylinder ist ein Kolben entlang der Lauffläche zwischen einem unteren Totpunkt und einem oberen Totpunkt in einer axialen Richtung hin- und herbewegbar angeordnet. Dabei sind an einem Einlassbereich des Zylinders Spülschlitze vorgesehen, so dass einem Brennraum des Zylinders im Betriebszustand durch die Spülschlitze Frischluft zuführbar ist. Erfindungsgemäss ist in der Zylinderwand in einem Bereich zwischen den Spülschlitzen und dem oberen Totpunkt eine Ablauföffnung vorgesehen ist, so dass Schmieröl aus dem Zylinder abführbar ist.The invention thus relates to a cylinder lubricating device for lubricating a running surface of a cylinder wall of a cylinder of a reciprocating internal combustion engine, in particular a slow-running two-stroke large diesel engine. In the cylinder is a piston along the tread between a bottom dead center and a top dead center in an axial direction and arranged to move back and forth. In this case, scavenging slots are provided at an inlet region of the cylinder, so that fresh air can be supplied to a combustion chamber of the cylinder in the operating state through the scavenging slots. According to the invention, a drain opening is provided in the cylinder wall in a region between the scavenging slots and the top dead center, so that lubricating oil can be discharged from the cylinder.
Durch die erfindungsgemässen Ablauföffnungen ist es erstmals möglich, ein Verschmutzen des Receivers bzw. des Receiverraums durch Schmieröl, das aus den Kolbenringpackungen unter relativ hohem Druck bisher in Form einer Wolke aus Schmieröl durch die Spülschlitze in den Receiverraum gesprüht wurde, wirksam zu verhindern.By the inventive discharge openings, it is now possible for a fouling of the receiver or the receiver chamber by lubricating oil, which has been sprayed from the piston ring packs under relatively high pressure previously in the form of a cloud of lubricating oil through the scavenging slots in the receiver room to effectively prevent.
Dadurch, dass bevorzugt das durch die Ablauföffnungen aus dem Zylinder austretende Öl abgeführt wird und in einem Ölsammelraum gesammelt wird, kann zusätzlich Schmieröl gespart werden, da das im Ölsammelbehälter gesammelte Schmieröl wieder verwendet werden kann. Dazu kann es zum Beispiel einer Reinigungs- und / oder Recyclingeinrichtung zugeführt werden, in der das durch die Auslauföffnung aus dem Zylinder aufgesammelte Schmieröl wieder gereinigt, aufbereitet und dem Schmierölkreislauf wieder zugeführt wird, in dem es zum Beispiel wieder in einen Frischöltank für Schmieröl zurückbefördert wird.Characterized in that preferably the discharged through the drain holes from the cylinder oil is removed and collected in an oil collection chamber, additional lubricating oil can be saved, since the oil collected in the oil reservoir can be used again. For this purpose, it can be supplied to a cleaning and / or recycling device, for example, in which the lubricating oil collected from the cylinder through the outlet opening is cleaned again, processed and returned to the lubricating oil circuit, in which it is, for example, returned to a fresh oil tank for lubricating oil ,
In einem für die Praxis besonders wichtigen Ausführungsbeispiel wird das im Ölsammelraum gesammelte Schmieröl jedoch direkt aus dem Ölsammelraum durch Zulauföffnungen auf die Zylinderlauffläche im bereich der Spülschlitze zurück verbracht, so dass erstmals auch die Lauffläche im Bereich der Spülschlitze optimal und zusätzlich mit Schmieröl versorgt werden kann. Somit wird durch die Erfindung die Verschmutzung des Receivers mit Schmieröl verhindert, es wird die Schmierung der Lauffläche des Zylinders im Bereich der Spülschlitze verbessert und gleichzeitig Schmieröl eingespart, weil das bisher an den Receiver verlorene Schmieröl zur Schmierung genutzt werden kann.In a particularly important embodiment for practice, however, the oil collected in the oil collection chamber is returned directly from the oil collection chamber through inlet openings on the cylinder surface in the scavenging slots, so that for the first time the tread in the scavenging slots can be optimally and additionally supplied with lubricating oil. Thus, the contamination of the receiver with lubricating oil is prevented by the invention, it is the lubrication of the tread of the cylinder in the scavenging slots improved and at the same time saves lubricating oil, because the previously lost to the receiver lubricating oil can be used for lubrication.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist somit ein Rückführmittel zur Rückführung von Schmieröl in ein Teilsystem der Zylinderschmiervorrichtung vorgesehen. Das Teilsystem kann dabei zum Beispiel der Zylinder bzw. die Zylinderlauffläche des Zylinders sein, oder eine Reinigungs- und / oder Recyclingeinrichtung in der das aus dem Zylinder über Ablauföffnung abgeführte Schmieröl wieder aufbereitet wird und dem Schmierölkreislauf wieder zugeführt wird. Im Speziellen ist es auch möglich, dass das Teilsystem ein Entsorgungsbehälter ist, in den das über die Ablauföffnung abgeführte Schmieröl entsorgt wird, weil es zum Beispiel nicht mehr in den Schmierölkreislauf rezirkuliert werden kann.In a preferred embodiment, a return means for returning lubricating oil is thus provided in a subsystem of the cylinder lubricating device. The subsystem can be, for example, the cylinder or the cylinder running surface of the cylinder, or a cleaning and / or recycling device in which the discharged from the cylinder via drain opening lubricating oil is recycled and the lubricating oil circuit is supplied again. In particular, it is also possible that the subsystem is a disposal container into which the lubricating oil discharged via the discharge opening is discarded because, for example, it can no longer be recirculated into the lubricating oil circuit.
In einem für die Praxis besonders wichtigen Ausführungsbeispiel ist wie bereits erwähnt ein mit der Ablauföffnung kommunizierender Ölsammelraum vorgesehen, so dass Schmieröl aus dem Zylinder dem Ölsammelraum zuführbar ist und in diesem zwischengelagert werden kann.As already mentioned, in an embodiment which is particularly important for practice, an oil collecting space communicating with the discharge opening is provided, so that lubricating oil can be supplied from the cylinder to the oil collecting space and can be temporarily stored there.
Besonders bevorzugt ist dabei das zuvor erwähnte Rückführmittel eine in der Zylinderwand vorgesehene und mit dem Ölsammelraum kommunizierende Zulauföffnung, so dass das Schmieröl aus dem Ölsammelraum in den Zylinder zur Schmierung der Lauffläche des Zylinders zurückführbar ist.In this case, the aforementioned return means is particularly preferably an inlet opening provided in the cylinder wall and communicating with the oil collecting space, so that the lubricating oil can be returned from the oil collecting space into the cylinder for lubricating the running surface of the cylinder.
Insbesondere aus Gründen der Raumersparnis kann der Ölsammelraum ein integraler Bestandteil der Zylinderwand des Zylinders sein, so dass aussen am Zylinderliner kein zusätzlicher und platzraubender Ölsammelraum vorgesehen werden muss, wobei im Speziellen der Ölsammelraum selbstverständlich alternativ oder zusätzlich auch ausserhalb des Zylinders vorgesehen werden kann.In particular, for reasons of space savings, the oil collection chamber can be an integral part of the cylinder wall of the cylinder, so that outside the cylinder liner no additional and space-consuming oil collection chamber must be provided, in particular, the oil collection chamber can of course be provided alternatively or additionally outside the cylinder.
Bevorzugt ist der Ölsammelraum als ein um den Zylinder ganz oder teilweise umlaufender Ringraum ausgestaltet.Preferably, the oil collecting space is designed as an annular space completely or partially surrounding the cylinder.
Dabei können mindestens zwei Ölsammelräume vorgesehen, die zum Beispiel in Umfangsrichtung und / oder in Bezug auf die axiale Richtung zueinander versetzt sein können, so dass einerseits effektiver Schmieröl aus dem Kolbenringpaket des Kolbens im Ölsammelring gesammelt werden kann und anderseits das aufgesammelte Schmieröl wieder besser und grossflächiger mittels der Zulauföffnungen auf die Lauffläche rezirkuliert werden kann.In this case, at least two oil collecting chambers may be provided, which may be offset from each other, for example in the circumferential direction and / or in relation to the axial direction, so that on the one hand effective lubricating oil from the piston ring package of the piston in the oil collecting ring can be collected and on the other hand, the collected lubricating oil again better and larger area can be recirculated by means of the inlet openings on the tread.
Dazu können bevorzugt auch eine Mehrzahl von Zulauföffnungen vorgesehen werden, wobei der Ölsammelraum auch durch Zwischenwände in eine Mehrzahl von gegeneinander abgetrennten Ölraumsegmenten unterteilt sein kann, so dass durch diese einzeln und eventuelle in unterschiedlicher Art und Weise Schmieröl über die Ablauföffnungen in das individuelle Ölraumsegment abgeführt werden kann und auch abhängig von der Position eines bestimmten Ölraumsegments bestimmte Bereiche der Zylinderlauffläche individuell und gezielt mit Schmieröl aus dem entsprechenden Ölraumsegment versorget werden können.For this purpose, preferably a plurality of inlet openings are provided, wherein the oil collecting space can also be divided by intermediate walls into a plurality of mutually separated oil space segments, so that are discharged through these individually and possibly in different ways lubricating oil through the drain holes in the individual oil chamber segment can and depending on the position of a specific oil compartment segment specific areas of the cylinder surface can be individually and selectively supplied with lubricating oil from the corresponding oil room segment.
Dazu kann am Ölsammelraum, bevorzugt an jedem Ölraumsegment ein Druckventil und / oder ein Rückschlagventil vorgesehen werden, so dass die durch das Rückführmittel in das Teilsystem rückführbare Menge an Schmieröl, insbesondere die auf die Zylinderlauffläche rückführbare Menge an Schmieröl auf einen vorgebbaren Wertebereich einstellbar ist, und oder so dass die durch das Rückführmittel in das Teilsystem rückführbare Menge an Schmieröl in Bezug auf die Umfangsrichtung und / oder in Bezug auf die axiale Richtung variierbar ist.For this purpose, a pressure valve and / or a check valve can be provided on the oil collecting space, preferably on each oil space segment, so that the amount of lubricating oil which can be returned to the subsystem by the return means, in particular the amount of lubricating oil which can be returned to the cylinder surface, can be set to a predefinable value range, and or so that the can be varied by the return means in the subsystem traceable amount of lubricating oil with respect to the circumferential direction and / or with respect to the axial direction.
Besonders bevorzugt ist die Ablauföffnung und / oder das Rückführmittel, insbesondere die Zulauföffnung derart ausgestaltet, dass ein Schmieröldurchsatz einstellbar ist und so vor allem eine optimale und sowohl zeitabhängige als auch ortsabhängige einstellbare Schmierung der Lauffläche ermöglicht wird.Particularly preferably, the drain opening and / or the return means, in particular the inlet opening is designed such that a lubricating oil flow rate is adjustable and thus especially an optimal and both time-dependent and location-dependent adjustable lubrication of the tread is possible.
Des weiteren betrifft die Erfindung eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere Zweitakt-Grossdieselmotor mit einer erfindungsgemässen Zylinderschmiervorrichtung wie in dieser Schrift beschrieben.Furthermore, the invention relates to a reciprocating internal combustion engine, in particular two-stroke large diesel engine with an inventive cylinder lubricating device as described in this document.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Zylinderanordnung eines Zweitakt-Grossdieselmotors gemäss der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 2
- ein Ausführungsbeispiel mit einem Ölsammelraum;
- Fig. 2a
- ein Ausführungsbeispiel der
Fig. 2 mit Ablaufnut und Zulaufnut; - Fig. 3
- ein zweites Ausführungsbeispiel gemäss
Fig. 2 ; - Fig. 4
- ein drittes Ausführungsbeispiel gemäss
Fig. 2 ; - Fig. 5a - 5d
- Dekompressionsbewegung des Kolbens in der Nähe der Spülschlitze.
- Fig. 1
- a cylinder assembly of a two-stroke large diesel engine according to the present invention;
- Fig. 2
- an embodiment with an oil collection chamber;
- Fig. 2a
- an embodiment of the
Fig. 2 with drain groove and inlet groove; - Fig. 3
- a second embodiment according to
Fig. 2 ; - Fig. 4
- a third embodiment according to
Fig. 2 ; - Fig. 5a - 5d
- Decompression movement of the piston near the scavenging ports.
Die erfindungsgemässe Zylinderanordnung der
Die Zylinderanordnung mit der erfindungsgemässen Zylinderschmiervorrichtung 1 zum Schmieren einer Lauffläche 2 einer Zylinderwand 3 umfasst einen Zylinder 4, der auch als Zylinderliner 4 bezeichnet wird, in welchem ein Kolben 5 zwischen dem unteren Totpunkt UT und dem oberen Totpunkt OT entlang der Lauffläche 2 des Zylinders 4 in der axialen Richtung A hin- und her bewegbar angeordnet ist. Der Kolben 5 umfasst eine Kolbenringpackung 50, die hier schematisch mit lediglich zwei Kolbenringen 51, 52 dargestellt ist, nämlich mit dem dem Brennraum 8 am nächsten gelegenen ersten Kolbenring 51, der auch als Topring 51 bezeichnet wird, und dem zweiten Kolbenring 52, der zum Beispiel als Ölsammelring 52 gemäss
Der Brennraum 8 ist darstellungsgemäss oben durch einen Zylinderdeckel 800 mit Einspritzdüse 801 und Auslassventil 802, das in
Der Kolben ist in an sich bekannter Weise über die Kolbenstange 53 mit einem in
Im Betriebszustand ist dabei in an sich bekannter Weise dem Brennraum 8 vom Turbolader Frischluft 71 zuführbar, solange sich die Oberseite des Kolbens 5 zischen der unteren Totpunktposition UT und dem darstellungsgemäss oberen Ende der Spülschlitze befindet.In the operating state is in a conventional manner the
Erfindungsgemäss ist in der Zylinderwand 3 in einem Bereich zwischen den Spülschlitzen 7 und dem oberen Totpunkt OT eine Ablauföffnung 9 vorgesehen, so dass Schmieröl 10 aus dem Zylinder 4 abführbar ist. Im Beispiel der
Die Zylinderschmiervorrichtung 1 zum Schmieren einer Lauffläche 2 einer Zylinderwand 3 eines Zylinders 4 einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, im vorliegenden Beispiel eines langsam laufenden Zweitakt-Grossdieselmotors, umfasst einen Zylinder 4 in welchem Zylinder 4 ein Kolben 5 entlang der Lauffläche 2 zwischen einem unteren Totpunkt UT und einem oberen Totpunkt OT in einer axialen Richtung A hin- und herbewegbar angeordnet ist. Wie gut zu erkennen ist, befindet sich der Kolben 5 gerade knapp oberhalb der Spülschlitze 7, die an einem Einlassbereich 6 des Zylinders 4 innerhalb eines in
Obwohl in der Schnittdarstellung der
Wenn der Kolben 5 auf seiner Bewegung in Richtung zum unteren Totpunkt UT die Vielzahl von Ablauföffnung 9 passiert, wird das Schmieröl 10 aus den Kolbenringnuten bzw. aus dem Kolbenringpaket 50, in dem eine bestimmte Menge an Schmieröl 10 gespeichert ist, durch den im Kolbenringpaket herrschenden Überduck in die Ablauföffnung 9 in Form einer Schmierölwolke geblasen.When the
Wie dem Fachmann bekannt ist, läuft der Gasdruck im Brennraum 8 wie in einer Labyrinthdichtung durch das Kolbenringpaket 50 und wird dort gemeinsam mit dem im Kolbenringpaket 50 sich befindenden Schmieröl 10 in gewissem Umfang gespeichert und kann, solange das Kolbenringpaket 50 dichtend an der Lauffläche 2 der Zylinderwand 3 anliegt, praktisch nicht entweichen. Passiert der Kolben 5 auf seiner Dekompressionsbewegung in Richtung zum unteren Totpunkt UT dann die Ablauföffnungen 9, so kann der im Kolbenringpaket gespeicherte Gasdruck zusammen mit dem im Kolbenringpaket 50 gespeicherten Schmieröl schlagartig in die Ablauföffnungen 9 in Form einer Schmierölwolke entweichen.As is known in the art, the gas pressure in the
Das Rückschlagventil 17 verhindert dabei, dass 9 das Schmieröl 10 bzw. die Schmierölwolke durch die Öffnung 9 wieder in den Zylinder zurück entweicht. Das Rückschlagventil 17 sperrt somit den Fluidfluss aus dem Ölsammelraum 13 zurück in den Zylinder.The
Die Wolke aus Schmieröl 10 setzt sich dann im Ölsammelraum 13 in Form von flüssigem Schmieröl 10 ab und bildet am Boden des Ölsammelraums 13 unter Wirkung der Schwerkraft einen Sumpf bzw. einen See aus Schmieröl 10. Das so im Ölsammelraum 13 gesammelte Schmieröl 10 steht dann wieder für die Schmierung der Lauffläche 2 der Zylinderwand 3 zur Verfügung und wird zu diesem Zweck durch die Zulauföffnung 111 der Lauffläche 2, die ein Teilsystem 12 der Zylinderschmiervorrichtung 1 bildet, wieder zugeführt.The cloud of lubricating
Dabei bildet sich durch die bei jedem Expansionshub des Kolbens 5 in den Ölsammelraum 13 eintretende Wolke aus Schmieröl 10 im Inneren des Ölsammelraums ein bestimmter hydrostatischer Druck, mit welchem das im Ölsammelraum 13 gesammelte Schmieröl 10 durch die Zulauföffnung 111 wieder auf die Lauffläche 2 der Zylinderwand 3 rezirkuliert wird. Dadurch wird somit einerseits verhindert, dass die Wolke aus Schmieröl 10 in den Receiverraum entweicht und diesen verschmutzt. Andererseits wird die Schmierung der Lauffläche 2 im unteren Bereich des Zylinders 4, vor allem im Bereich der Spülschlitze 7 entscheidend verbessert.In this case, formed by the at each expansion stroke of the
In der Zulauföffnung 111 ist ebenfalls ein Rückschlagventil 18 vorgesehen, dass verhindert, dass durch die Zulauföffnung 111 Schmieröl, ein Teil der Schmierölwolke oder zum Beispiel unter Druck stehendes Gas aus dem Brennraum 8 oder aus dem Receiverraum 15 durch die Zulausöffnung 111 in den Ölsammelraum 13 gelangt. Das Rückschlagventil 18 sperrt somit den Fluidfluss aus dem Zylinder 4 in den Ölsammelraum 13.In the
Zusätzlich ist am Ölsammelraum 13 noch ein Druckventil 14, mit welchem ein vorgebbarer hydrostatischer Druck im Ölsammelraum 13 einstellbar ist, vorgesehen, so dass die durch das Rückführmittel 11, 111, das heisst hier die durch die Zulauföffnung 111 in das Teilsystem 12, also hier auf die Lauffläche 2 rückführbare Menge an Schmieröl 10 auf einen vorgebbaren Wertebereich einstellbar ist.In addition, a
Um zu verhindern, dass die Wolke aus Schmieröl 10 aus dem Ölsammelraum 13 wieder entweicht, bevor sie sich in Form von flüssigem Schmieröl 10 im Ölsammelraum 13 abgesetzt hat, sind vorsorglich noch Umlenkbleche 131, 132 vorgesehen, die das zu verhindern helfen.In order to prevent the cloud of lubricating
Dabei ist es auch möglich, wie schematisch anhand der
Dabei kann der Ölsammelraum 13 in einem anderen Ausführungsbeispiel auch als ein integraler Bestandteil der Zylinderwand 3 des Zylinders 4 ausgebildet sein. Ein solches Beispiel ist schematisch anhand der
Ein besonderer Vorteil der Variante gemäss
In einem anderen speziellen Ausführungsbeispiel, das in der Zeichnung nicht explizit dargestellt ist, ist es auch möglich, dass das durch die Ablauföffnung 9 gesammelte Schmieröl 10 ganz oder Teilweise einer Schmierölaufbereitungseinrichtung 12 zuführbar ist, die somit ebenfalls ein Teilsystem 12 der erfindungsgemässen Zylinderschmiervorrichtung 1 bildet. Die Schmierölaufbereitungseinrichtung 12 kann zum Beispiel eine Reinigungseinrichtung 12 sein, mit welcher das gesammelte Schmieröl 10 wieder gereinigt wird und dem Schmierölkreislauf anschliessend wieder zur Verfügung gestellt wird.In another specific exemplary embodiment, which is not explicitly illustrated in the drawing, it is also possible for the lubricating
In einem weiteren Ausführungsbeispiel, das ebenfalls in der Zeichnung nicht dargestellt ist, ist das durch die Ablauföffnung 9 gesammelte Schmieröl 10 überhaupt nicht mehr wieder verwertbar, weil es zum Beispiel zu stark verschmutzt ist oder weil kein Rückführmittel 11, 111 vorgesehen ist, so dass das durch die Ablauföffnung 9 gesammelte Schmieröl 10 in dem Fall fachgerecht entsorgt wird.In another embodiment, which is also not shown in the drawing, the collected through the
Anhand der
So ist beim Ausführungsbeispiel der
Beim Beispiel der
An dieser Stelle sei ausdrücklich erwähnt, dass ganz gleich welches der im Rahmen dieser Anmeldung beschriebene oder erwähnte Ausführungsbeispiel realisiert wird, die erfindungsgemässe Zylinderschmiervorrichtung 1 in jedem Fall den Vorteil hat, dass das im Kolberingpaket 50 gespeicherte Schmieröl 10 nicht in den Receiverraum eingeblasen wird und diesen dadurch verschmutzt.It should be expressly mentioned that no matter which of the described or mentioned in the context of this application embodiment is realized, the inventive cylinder lubricating device 1 in any case has the advantage that the stored in
Anhand er
In der postion gemäss
Gemäss
Gemäss
Gemäss
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AK | Designated contracting states |
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