EP2620607B1

EP2620607B1 - Piston-cylinder unit and method for supplying lubricant to a piston of a piston-cylinder unit for a reciprocating piston combustion engine

Info

Publication number: EP2620607B1
Application number: EP12192495.5A
Authority: EP
Inventors: Konrad Räss
Original assignee: Wartsila NSD Schweiz AG
Current assignee: Wartsila NSD Schweiz AG
Priority date: 2012-01-30
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2032-11-14
Also published as: CN103225527A; KR20130088076A; JP2013155740A; EP2620607A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Einheit für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine insbesondere für einen langsam laufenden Grossdieselmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Schmiermittelversorgung eines Kolbens einer Kolben-Zylinder-Einheit für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine insbesondere für einen langsam laufenden Grossdieselmotor gemäss Anspruch 11.The invention relates to a piston-cylinder unit for a reciprocating internal combustion engine, in particular for a slow-running large diesel engine according to the preamble of claim 1 and a method for supplying lubricant to a piston of a piston-cylinder unit for a reciprocating internal combustion engine, in particular for a slow-running large diesel engine according to claim 11.

Grossdieselmotoren werden häufig als Antriebsaggregate für Schiffe oder auch im stationären Betrieb, beispielsweise zum Antrieb grosser Generatoren zur Erzeugung elektrischer Energie eingesetzt. Solche Maschinen, mit denen sich auch die vorliegende Erfindung befasst, sind z.B. aus der EP 0 204 669 A2 oder der DE 38 39 949 C1 dem Fachmann bestens bekannt. 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 und 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, for example, to drive large generators for generating electrical energy. Such machines, with which the present invention is concerned, are for example from EP 0 204 669 A2 or the DE 38 39 949 C1 well known to the skilled person. 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 and also directly for the operating costs and thus for the economy. Thus, the complex problem of lubrication of large diesel engines is becoming increasingly important.

Bei Grossdieselmotoren, jedoch nicht nur bei diesen, erfolgt die Schmierung eines sich in einem Zylinder, dem so genannten Zylinderliner hin und her bewegenden Kolbens durch Schmiereinrichtungen im Kolben oder in einer Zylinderwand. Dazu wird Schmiermittel, insbesondere Schmieröl eingebracht und damit auf eine Lauffläche der Zylinderwand aufgebracht, um die Reibung zwischen Kolben und Lauffläche und damit die Abnützung der Lauffläche und an einem Kolbenumfang angeordneter 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. 1.0 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 lubrication of a piston moving in a cylinder, the so-called cylinder liner, is effected by lubricating means in the piston or in a cylinder wall. For this purpose, lubricant, in particular lubricating oil introduced and thus applied to a running surface of the cylinder wall to minimize the friction between the piston and the tread and thus the wear of the tread and arranged on a piston circumference piston rings. That's how it is Today, with modern engines, such as Wärtsilä's RTA engines, treadwear wear is less than 0.05mm with 1000 hours of operation. The lubricant delivery rate is about 1.0 g / kWh and less in such engines and should not least be further reduced for cost reasons, while at the same time minimizing wear.

Bei der Schmiermittelversorgung ist die Dosierung des Schmiermittels ein wichtiger Punkt. Die pro Zeit- und Flächeneinheit auf die Lauffläche aufzubringende Menge an Schmiermittel kann im Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine von vielen verschiedenen Parametern abhängig sein. So spielt beispielsweise die chemische Zusammensetzung des verwendeten Treibstoffs, insbesondere dessen Schwefelgehalt eine bedeutende Rolle. Neben der Schmierung des Zylinders, also der Herabsetzung der Reibung zwischen Kolben und Zylinderlauffläche, genauer zwischen den Kolbenringen und der Lauffläche der Zylinderwand, dient das Schmiermittel unter anderem auch zur Neutralisation aggressiver Säuren, insbesondere von schwefelhaltigen Säuren, die beim Verbrennungsvorgang im Brennraum des Motors entstehen. Daher können je nach verwendetem Treibstoff unterschiedliche Sorten von Schmiermittel zum Einsatz kommen, die sich unter anderem in ihrer Neutralisationsfähigkeit, für die der so genannte BN-Wert des Schmiermittels ein Mass ist, unterscheiden. So kann es von Vorteil sein, bei einem hohen Schwefelgehalt im Brennstoff ein Schmiermittel mit einem höheren BN-Wert zu verwenden, als bei einem Brennstoff mit einem niedrigeren Schwefelgehalt, weil ein Schmiermittel mit einem höheren BN-Wert eine stärkere Neutralisationswirkung gegenüber Säuren aufweist. Auch dient das Schmiermittel zum Beispiel als Bindemittel für Wasser, das mit der Spülluft oder auf andere Weise in den Zylinder des Grossdieselmotors gelangen kann.In the lubricant supply, the dosage of the lubricant is an important issue. The quantity of lubricant to be applied to the running surface per unit of time and area may depend on many different parameters during operation of the reciprocating internal combustion engine. For example, the chemical composition of the fuel used, in particular its sulfur content plays an important role. In addition to the lubrication of the cylinder, so the reduction of the friction between the piston and cylinder surface, more precisely between the piston rings and the tread of the cylinder wall, the lubricant is used, inter alia, for the neutralization of aggressive acids, especially sulfur-containing acids that arise during the combustion process in the combustion chamber of the engine , Therefore, depending on the fuel used, different grades of lubricant can be used, which differ, inter alia, in their neutralizability, for which the so-called BN value of the lubricant is a measure. Thus, it may be advantageous to use a lubricant having a higher BN value at a high sulfur content in the fuel than a fuel having a lower sulfur content, because a lubricant having a higher BN value has a stronger acid neutralization effect. The lubricant also serves, for example, as a binding agent for water, which can get into the cylinder of the large diesel engine with the scavenging air or in some other way.

Oft ist es jedoch auch möglich, dass für Treibstoffe unterschiedlicher Qualität die gleiche Schmiermittelsorte verwendet werden muss. In solchen Fällen kann dann beispielsweise durch entsprechende Erhöhung oder Erniedrigung der eingesetzten Menge an Schmiermittel ein höherer oder niedrigerer Säuregehalt in den Verbrennungsprodukten kompensiert werden.Often, however, it is also possible that the same type of lubricant must be used for fuels of different quality. In such cases, then, for example, by appropriate increase or decrease the amount of lubricant used can be compensated for a higher or lower acid content in the combustion products.

Um die von einer bestimmten Schmiermitteldüse zu einem bestimmten Zeitpunkt einzubringende Menge an Schmiermittel zu ermitteln, sind verschiedene Verfahren bekannt. In einfachen Fällen wird die Schmiermittelmenge, eventuell unter Berücksichtigung der Qualität des verwendeten Treibstoffs und des Schmiermittels selbst, in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Hubkolbenbrennkraftmaschine gesteuert, zum Beispiel als Funktion der Last oder der Drehzahl, wobei aufgrund von bereits geleisteten Betriebsstunden auch der Verschleisszustand der Gegenlaufpartner Berücksichtigung finden kann.In order to determine the amount of lubricant to be introduced by a particular lubricant nozzle at a particular time, various methods are known. In simple cases, the amount of lubricant, possibly taking into account the quality of the fuel used and the lubricant itself, controlled depending on the operating state of the reciprocating internal combustion engine, for example as a function of load or speed, due to already performed operating hours and the state of wear of the mating partner into account Can be found.

Neben der Dosierung des Schmiermittels ist auch die Art und Weise, wie das Schmiermittel aufgebracht wird, von Bedeutung. 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.In addition to the dosage of the lubricant and the way in which the lubricant is applied, is important. 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.

So sind Schmiereinrichtungen bekannt, bei denen das Schmiermittel 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. Eine derartige Zylinderschmiervorrichtung wird beispielsweise in der EP 2 199 549 A1 beschrieben.Thus, lubrication devices are known in which the lubricant is applied through a plurality of lubricant openings, which are accommodated in the circumferential direction in the cylinder wall, on the piston passing to the lubricant opening, wherein the lubricant is distributed by the piston rings in both the circumferential direction and in the axial direction. Such a cylinder lubricating device is used for example in the EP 2 199 549 A1 described.

Bei einem anderen Konzept einer Schmiereinrichtung sind im sich bewegenden Kolben mehrere Schmiermitteldüsen untergebracht, über die Schmiermittel auf die Lauffläche gebracht werden kann. Damit ist es grundsätzlich möglich, dass Schmiermittel im Wesentlichen über die gesamte Höhe der Lauffläche an beliebigen Stellen aufgebracht werden kann.Another concept of a lubrication device accommodates a plurality of lubricant nozzles in the moving piston, via which lubricant can be applied to the tread. Thus, it is basically possible that lubricant can be applied substantially anywhere over the entire height of the tread at any point.

Für das Erreichen einer effizienten Schmierung der Kolben-Zylinder-Einheit, ist neben der Schmierölmenge und deren Verteilung auch die Position des Kolbens im Zylinder zum Zeitpunkt der Einbringung von größer Bedeutung.In order to achieve efficient lubrication of the piston-cylinder unit, in addition to the amount of lubricating oil and its distribution, the position of the piston in the cylinder at the time of introduction of greater importance.

Diese Position wird auch durch den so genannten Kurbelwinkel der Kurbelwelle des Motors beschrieben. Insbesondere bei sehr geringen Schmiermittelmengen, die aus den oben genannten Gründen immer geringer werden sollen, ist es wichtig, das Schmiermittel bei der richtigen Kolbenposition innerhalb des Zylinders an die richtigen Stellen am Kolben aufzubringen. Nur dann kann eine möglichst effiziente Ausnutzung der geringen Menge an Schmiermittel gewährleistet werden.This position is also described by the so-called crank angle of the crankshaft of the engine. In particular, with very small amounts of lubricant, which are to be increasingly low for the reasons mentioned above, it is important to apply the lubricant at the correct piston position within the cylinder to the correct locations on the piston. Only then can the most efficient utilization of the small amount of lubricant be guaranteed.

Bei Konzepten von Schmiereinrichtungen mit Schmiermitteldüsen im sich bewegenden Kolben muss das Schmiermittel über lange, aufwändige und deshalb mit Toleranzen behaftete Zuführungen, meist unter Verwendung von Kniehebeln, zu den Schmiermitteldüsen transportiert werden. Ein Ventil zur Dosierung des Schmiermittels kann aus Bauraumgründen und auf Grund der Bedingungen im Zylinder nur außerhalb des Zylinders angeordnet werden. Damit weist eine Zuführleitung zwischen Ventil und Schmiermitteldüsen bei einem Grossdieselmotor eine Länge von mehreren Metern und zudem einen sehr komplizierten Aufbau auf. Die Ansteuerung des Ventils kann zwar sehr exakt erfolgen, aber die Verzögerung zwischen Ansteuerung und tatsächlichem Einbringen des Schmiermittels ist nicht exakt reproduzierbar und kann deshalb nicht genau vorausbestimmt werden. Ausserdem ist über diese lange Zuführleitung nicht gewährleistet, dass die am Ventil angesteuerte Schmiermittelmenge auch tatsächlich an den Schmiermitteldüsen ankommt und eingebracht wird. Daher können der Zeitpunkt und damit die Kolbenposition im Zylinder bei der tatsächlichen Einbringung des Schmiermittels in den Zylinderliner und die eingebrachte Schmiermittelmenge nicht genau eingestellt werden.In the case of concepts of lubricating devices with lubricant nozzles in the moving piston, the lubricant must be transported to the lubricant nozzles over long, complex and therefore tolerated feeds, usually using toggle levers. A valve for metering the lubricant can be arranged for reasons of space and due to the conditions in the cylinder only outside of the cylinder. Thus, a supply line between the valve and lubricant nozzles in a large diesel engine has a length of several meters and also a very complicated structure. Although the control of the valve can be done very accurately, but the delay between control and actual introduction of the lubricant is not exactly reproducible and therefore can not be accurately predetermined. In addition, it is not guaranteed over this long supply that the valve-controlled amount of lubricant actually arrives at the lubricant nozzles and is introduced. Therefore, the timing and thus the piston position in the cylinder can not be accurately adjusted in the actual introduction of the lubricant into the cylinder liner and the amount of lubricant introduced.

Bei Konzepten von Schmiereinrichtungen mit Schmiermittelöffnungen in der Zylinderwand kann der Zeitpunkt der tatsächlichen Einbringung des Schmiermittels recht genau eingestellt werden. Die Zuführung des Schmiermittels zu den Schmiermittelöffnungen ist vergleichsweise einfach, so dass die Zuführung von Schmiermittel hinsichtlich Einbringzeit und Einbringmenge reproduzierbar durchführbar ist. Allerdings besteht bei derartigen Konzepten ein Problem darin, dass sich der Kolben mit meist sehr hoher Geschwindigkeit an den Schmiermittelöffnungen vorbei bewegt. Soll nun das Schmiermittel an eine bestimmte Stelle des Kolbens aufgebracht werden, so ist die dafür zur Verfügung stehende Zeit extrem gering. Sie kann so gering sein, dass die Genauigkeit der Ansteuerungsmöglichkeiten Schmiereinrichtung nicht ausreicht, um das Schmiermittel sicher und reproduzierbar an die vorgesehene Stelle am Kolben aufzubringen.In concepts of lubricating devices with lubricant openings in the cylinder wall, the timing of the actual introduction of the lubricant can be set quite accurately. The supply of the lubricant to the lubricant openings is relatively simple, so that the supply of lubricant with respect to introduction time and introduction amount is reproducible feasible. However, there is Such a problem is that the piston moves at mostly very high speed past the lubricant openings. If now the lubricant to be applied to a specific point of the piston, the time available for this is extremely low. It may be so small that the accuracy of the control possibilities lubrication device is not sufficient to safely and reproducibly apply the lubricant to the intended location on the piston.

In der EP 652426 A1 wird eine Kolben-Zylinder-Einheit für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine in Form eines Zweitakt-Grossdieselmotors beschrieben. Die Kolben-Zylinder-Einheit weist eine Zylinderschmiereinrichtung mit wenigstens einer Schmiermittelöffnung auf. Die Schmiermittelöffnung ist axial so angeordnet, dass sie bei einer OT-Position des Kolbens, in der sich der Kolben im oberen Totpunkt (OT) befindet, zwischen einer Kolbenoberkante und einer Kolbenunterkante positioniert ist.In the EP 652426 A1 a piston-cylinder unit for a reciprocating internal combustion engine in the form of a two-stroke large diesel engine is described. The piston-cylinder unit has a cylinder lubrication device with at least one lubricant opening. The lubricant port is axially positioned to be positioned between a piston top edge and a piston bottom edge at an OT position of the piston in which the piston is at top dead center (TDC).

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Kolben-Zylinder-Einheit für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine und ein Verfahren zur Schmiermittelversorgung eines Kolbens einer Kolben-Zylinder-Einheit für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine vorzuschlagen, welche eine effektive Schmierung des Kolbens ermöglichen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Kolben-Zylinder-Einheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.The object of the invention is in contrast to propose a piston-cylinder unit for a reciprocating internal combustion engine and a method for supplying lubricant to a piston of a piston-cylinder unit for a reciprocating internal combustion engine, which allow effective lubrication of the piston. According to the invention this object is achieved with a piston-cylinder unit having the features of claim 1 and a method having the features of claim 11.

Die erfindungsgemäße Kolben-Zylinder-Einheit weist einen Zylinder in Form eines Zylinderliners auf, in welchem ein Kolben entlang einer Kolbenachse zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt in axialer Richtung hin- und her bewegbar angeordnet ist. Der Kolben weist eine Kolbenoberkante und eine Kolbenunterkante auf, wobei die Kolbenoberkante durch den in Richtung eines Auslassventils obersten Punkt einer Mantelfläche des Kolbens definiert wird. Die Kolbenunterkante wird vom untersten Punkt der Mantelfläche in Richtung eines dem Auslassventil gegenüber liegenden so genannten Kolbenunterseitenraums definiert. Kolben von Großdieselmotoren sind meist zweistückig aufgebaut. Sie weisen eine so genannte Kolbenkrone auf, an der Kolbenringe angeordnet sind. An die Kolbenkrone wird in Richtung Kolbenunterseitenraum ein so genanntes Kolbenhemd angeschraubt. In diesem Fall wird die Kolbenunterkante vom untersten Punkt des Teils des Kolbenhemds definiert. Der obere Totpunkt entspricht dann der axialen Position der Kolbenoberkante, in der der Kolben den geringsten Abstand zum Auslassventil hat. Der untere Totpunkt entspricht dementsprechend der axialen Position der Kolbenoberkante, in der der Kolben den grössten Abstand zum Auslassventil und damit den geringsten Abstand zum Kolbenunterseitenraum hat.The piston-cylinder unit according to the invention has a cylinder in the form of a cylinder liner, in which a piston along a piston axis between a top dead center and a bottom dead center in the axial direction is arranged back and forth movable. The piston has a piston upper edge and a piston lower edge, wherein the piston upper edge is defined by the uppermost point in the direction of an outlet valve of a lateral surface of the piston. The piston lower edge is defined from the lowest point of the lateral surface in the direction of a so-called piston underside space opposite to the outlet valve. Pistons of large diesel engines are usually constructed in two pieces. They have a so-called piston crown on which piston rings are arranged. To the Piston crown is screwed towards the piston bottom space a so-called piston skirt. In this case, the lower edge of the piston is defined from the lowest point of the part of the piston skirt. The top dead center then corresponds to the axial position of the piston top edge, in which the piston has the smallest distance to the outlet valve. The bottom dead center corresponds accordingly to the axial position of the piston top edge, in which the piston has the greatest distance to the outlet valve and thus the smallest distance to the piston bottom side space.

Die erfindungsgemäße Kolben-Zylindereiner weist außerdem eine Zylinderschmiereinrichtung mit wenigstens einer im Zylinderliner angeordneten ersten Schmiermittelöffnung auf. Insbesondere sind an der axialen Position der ersten Schmiermittelöffnung über den Umfang des Zylinderliners gleichmässig verteilt mehrere, beispielsweise sechs bis zehn, insbesondere acht Schmierölöffnungen angeordnet. Die Zylinderschmiereinrichtung ist so ausgeführt, dass über eine Schmiermittelleitung zugeführtes Schmiermittel in den Zylinderliner eingebracht werden kann. Das Schmiermittel ist insbesondere als Schmieröl ausgeführt und kann auch einen Feststoff-Schmierstoff enthalten. Die Schmiermittelöffnungen können so ausgeführt und angeordnet sein, dass das Schmiermittel tangential oder radial in den Zylinderliner eingebracht werden kann. Eine Zylinderinnenwand des Zylinderliners kann insbesondere Nuten aufweisen, in die das Schmiermittel eingebracht werden kann und so eine bessere Verteilung des Schmiermittels ermöglicht wird. Die genannten Nuten können über den gesamten Umfang dieselbe axiale Position aufweisen oder insbesondere ein Zick-Zack-Muster bilden.The inventive piston cylinder also has a cylinder lubrication device with at least one first lubricant opening arranged in the cylinder liner. In particular, a plurality of, for example, six to ten, in particular eight, lubricating oil openings are uniformly distributed over the circumference of the cylinder liner at the axial position of the first lubricant opening. The cylinder lubrication device is designed so that via a lubricant line supplied lubricant can be introduced into the cylinder liner. The lubricant is especially designed as a lubricating oil and may also contain a solid lubricant. The lubricant openings may be designed and arranged so that the lubricant can be introduced tangentially or radially into the cylinder liner. A cylinder inner wall of the cylinder liner may in particular have grooves into which the lubricant can be introduced and thus a better distribution of the lubricant is made possible. Said grooves can have the same axial position over the entire circumference or in particular form a zig-zag pattern.

Die erste Schmiermittelöffnung ist axial so angeordnet, dass sie bei einer OT-Position des Kolbens, in der sich der Kolben im oberen Totpunkt (abgekürzt OT) befindet, zwischen der Kolbenoberkante und der Kolbenunterkante positioniert ist. Die erste Schmiermittelöffnung ist insbesondere axial so positioniert, dass bei der OT-Position des Kolbens der Abstand zwischen der Kolbenoberkante und der Schmiermittelöffnung zwischen 35 % und 65 %, insbesondere 50 % des Abstands zwischen Kolbenoberkante und Kolbenunterkante beträgt.The first lubricant port is axially positioned to be positioned between the piston top edge and the piston bottom edge at an OT position of the piston in which the piston is at top dead center (OT for short). In particular, the first lubricant opening is positioned axially such that at the OT position of the piston, the distance between the piston top edge and the lubricant opening between 35% and 65%, In particular, 50% of the distance between the piston top edge and piston lower edge is.

Im oberen Totpunkt kehrt sich die Bewegungsrichtung des Kolbens um, vor dem oberen Totpunkt bewegt er sich nach oben in Richtung Auslassventil, nach dem oberen Totpunkt bewegt er sich nach unten in Richtung Kolbenunterseitenraum. Der Kolben wird daher zum oberen Totpunkt hin abgebremst und nach dem oberen Totpunkt wieder beschleunigt. Im oberen Totpunkt hat der Kolben damit eine Geschwindigkeit von Null, vor und nach dem oberen Totpunkt nur eine sehr geringe Geschwindigkeit. Die Einbringung des Schmiermittels erfolgt insbesondere dann, wenn sich der Kolben in oder kurz vor der OT-Position befindet. Durch die Anordnung der Schmiermittelöffnung im Zylinderliner und die erfindungsgemäße axiale Positionierung der Schmiermittelöffnung und die damit verbundene sehr geringe oder nicht vorhandene Geschwindigkeit des Kolbens beim Einbringen des Schmiermittels kann eine sehr exakte Menge von Schmiermittel sehr exakt an die gewünschte Position am Kolben aufgebracht werden. Dies ermöglicht, nur eine sehr geringe Menge an Schmiermittel einzubringen, da das Schmiermittel gezielt nur dort aufgebracht werden kann, wo es gebraucht wird und deshalb nur sehr wenig Schmiermittel ungenutzt bleibt.At top dead center, the direction of movement of the piston reverses, before the top dead center, it moves upward in the direction of the exhaust valve, after top dead center, it moves downwards in the direction of the piston bottom space. The piston is therefore braked towards top dead center and accelerated again after top dead center. At top dead center, the piston thus has a speed of zero, before and after top dead center only a very low speed. The introduction of the lubricant takes place in particular when the piston is in or shortly before the TDC position. The arrangement of the lubricant opening in the cylinder liner and the inventive axial positioning of the lubricant opening and the associated very low or non-existent speed of the piston when introducing the lubricant, a very precise amount of lubricant can be applied very accurately to the desired position on the piston. This allows to introduce only a very small amount of lubricant, since the lubricant can be selectively applied only where it is needed and therefore only very little lubricant remains unused.

Erfindungsgemäss weist der Kolben in dem Bereich, in dem die erste Schmiermittelöffnung bei der OT-Position des Kolbens positioniert ist, eine umlaufende Ausnehmung auf. Damit kann das Schmiermittel ohne Behinderung durch den Kolben tangential zum Zylinderliner eingespritzt werden, womit eine besonders effektive Verteilung des Schmiermittels ermöglicht wird.According to the invention, in the area in which the first lubricant opening is positioned at the TDC position of the piston, the piston has a circumferential recess. Thus, the lubricant can be injected tangentially to the cylinder liner without obstruction by the piston, whereby a particularly effective distribution of the lubricant is made possible.

In Ausgestaltung der Erfindung sind an einer Mantelfläche des Kolbens ein oberster, erster Kolbenring, ein so genannter Topring, und zwischen dem ersten Kolbenring und der Kolbenunterkante ausserdem ein zweiter Kolbenring angeordnet. Der Kolben weist zwischen dem ersten Kolbenring und der Kolbenunterkante insbesondere noch mindestens einen dritten Kolbenring auf. Die erste Schmiermittelöffnung ist axial so angeordnet, dass sie bei der OT-Position des Kolbens zwischen zwei benachbarten Kolbenringen, insbesondere zwischen dem ersten und dem darauffolgenden zweiten Kolbenring positioniert ist. Bei einer Einbringung des Schmiermittels zwischen zwei Kolbenringe ergibt sich eine besonders gleichmässige Verteilung des Schmiermittels in axialer und in Umfangsrichtung. Damit kann mit einer geringen Menge an Schmiermittel eine besonders effektive Schmierung erreicht werden. Es hat sich gezeigt, dass sich die besten Ergebnisse dann ergeben, wenn das Schmiermittel zwischen dem ersten und dem darauffolgenden zweiten Kolbenring eingebracht wird.In an embodiment of the invention, a top, first piston ring, a so-called top ring, and between the first piston ring and the piston lower edge, a second piston ring are also arranged on a lateral surface of the piston. In particular, the piston has at least one third piston ring between the first piston ring and the piston lower edge. The first lubricant opening is arranged axially so that it is in the TDC position of the piston between two adjacent piston rings, in particular between the first and the subsequent second piston ring is positioned. With an introduction of the lubricant between two piston rings results in a particularly uniform distribution of the lubricant in the axial and circumferential directions. Thus, a particularly effective lubrication can be achieved with a small amount of lubricant. It has been found that the best results are obtained when the lubricant is introduced between the first and the subsequent second piston ring.

In Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Schmiermittelöffnung axial so angeordnet, dass sie bei der OT-Position des Kolbens zwischen der Kolbenoberkante und dem ersten Kolbenring positioniert ist. Damit kann in der OT-Position des Kolbens oder kurz bevor der Kolben die OT-Position erreicht, das Schmiermittel auf einen Bereich des Kolbens aufgebracht werden, der ohne Behinderung durch einen Kolbenring mit einem oberhalb des Kolbens angeordneten Brennraum verbunden ist. Damit kann das Schmiermittel besonders effektiv bei der Verbrennung des Kraftstoffs entstandene Säuren neutralisieren und so Schädigungen des Zylinderliners und des Kolbens durch die Säuren verhindern.In an embodiment of the invention, the first lubricant opening is arranged axially so that it is positioned at the TDC position of the piston between the piston top edge and the first piston ring. Thus, in the TDC position of the piston or just before the piston reaches the TDC position, the lubricant can be applied to a region of the piston which is connected without obstruction by a piston ring with a combustion chamber arranged above the piston. Thus, the lubricant can neutralize particularly effectively formed during the combustion of the fuel acids and prevent damage to the cylinder liner and the piston by the acids.

In Ausgestaltung der Erfindung ist an der Mantelfläche des Kolbens ein Vorrats-Kolbenring mit einer Ausnehmung zur Aufnahme von Schmiermittel angeordnet ist. Die Ausnehmung ist beispielsweise als eine umlaufende Nut ausgeführt, welche radial nach aussen offen ist. Die Ausnehmung kann Schmiermittel aufnehmen und während der Bewegung des Kolbens und damit des Vorrats-Kolbenrings an die Lauffläche des Zylinderliners abgeben. Der Vorrats-Kolbenring ist insbesondere mit einem Federelement, beispielsweise einer Ringfeder belastet, die den Vorrats-Kolbenring mit einer vorgebbaren Kraft an die Lauffläche des Zylinderliners anpresst. Ausserdem kann sich das Schmiermittel in der Ausnehmung besonders gut über den Umfang des Vorrats-Kolbenrings verteilen. Die erste Schmiermittelöffnung ist axial so angeordnet ist, dass sie bei der OT-Position des Kolbens auf Höhe des Vorrats-Kolbenrings positioniert ist. Damit kann in der OT-Position des Kolbens oder wenn sich der Kolben kurz vor der OT-Position befindet, über die Schmiermittelöffnung Schmiermittel in die Ausnehmung des Vorrats-Kolbenrings gefördert werden. Damit kann eine besonders gute und gleichmässige Verteilung des Schmiermittels auf der Lauffläche sowohl in axialer als auch in Umfangsrichtung erreicht werden.In an embodiment of the invention, a supply piston ring is arranged with a recess for receiving lubricant on the lateral surface of the piston. The recess is designed, for example, as a circumferential groove, which is radially open to the outside. The recess can receive lubricant and deliver during the movement of the piston and thus the supply piston ring to the running surface of the cylinder liner. The reservoir piston ring is in particular loaded with a spring element, for example an annular spring, which presses the reservoir piston ring against the running surface of the cylinder liner with a predeterminable force. In addition, the lubricant in the recess can distribute particularly well over the circumference of the stock piston ring. The first lubricant port is axially located so that it is positioned at the level of the reservoir piston ring at the TDC position of the piston. This can be in the TDC position of the piston or when the piston is just before the TDC position over the lubricant opening lubricant are conveyed into the recess of the stock piston ring. Thus, a particularly good and uniform distribution of the lubricant can be achieved on the tread both in the axial and in the circumferential direction.

In Ausgestaltung der Erfindung weist die Kolben-Zylinder-Einheit eine zweite Schmiermittelöffnung im Zylinderliner auf, welche axial beabstanded von der ersten Schmiermittelöffnung angeordnet ist. Insbesondere sind an derselben axialen Position über den Umfang des Zylinderliners gleichmässig verteilt mehrere, beispielsweise sechs bis zehn, insbesondere acht Schmierölöffnungen angeordnet. Der ersten und zweiten Schmiermittelöffnung kann entweder über eine gemeinsame oder über getrennte Schmiermittelzuführleitungen Schmiermittel zugeführt werden. Bei der Zuführung von Schmiermittel über eine gemeinsame Schmiermittelzuführleitung können über die beiden Schmiermittelöffnungen zu einem Zeitpunkt verschiedene Bereiche des Kolbens bzw. der Zylinderlauffläche mit Schniermittel versorgt werden. Der Aufwand für die Versorgung der Schmiermittelöffnungen ist dabei besonders gering. Sofern die erste und die zweite Schmiermittelöffnung über getrennte und damit auch getrennt mit Schmiermittel beaufschlagte Schmiermittelleitungen versorgt werden, ergibt sich eine besonders flexible Schmiervorrichtung. Durch die Wahl der Zeitpunkte, in denen die Schmiermittelöffnungen mit Schmiermittel versorgt werden, können gezielt bestimmte Bereiche des Kolbens bzw. der Zylinderlauffläche mit Schmiermittel versorgt werden. Es ist auch möglich, den selben Bereich zweimal mit Schmiermittel zu versorgen.In an embodiment of the invention, the piston-cylinder unit has a second lubricant opening in the cylinder liner, which is arranged axially spaced from the first lubricant opening. In particular, a plurality of, for example six to ten, in particular eight lubricating oil openings are uniformly distributed over the circumference of the cylinder liner at the same axial position. The first and second lubricant ports may be supplied with lubricant via either common or separate lubricant supply lines. During the supply of lubricant via a common lubricant supply line, different areas of the piston or the cylinder surface can be supplied with Schniermittel via the two lubricant openings at a time. The cost of supplying the lubricant openings is particularly low. If the first and the second lubricant opening are supplied via separate and thus also separately supplied with lubricant lubricant lines, a particularly flexible lubricating device results. By selecting the times in which the lubricant openings are supplied with lubricant, targeted areas of the piston or the cylinder surface can be supplied with lubricant. It is also possible to lubricate the same area twice.

In Ausgestaltung der Erfindung ist auch die zweite Schmiermittelöffnung axial so angeordnet, dass sie bei der OT-Position des Kolbens zwischen der Kolbenoberkante und der Kolbenunterkante positioniert ist. Damit ergeben sich auch für die zweite Schmiermittelöffnung die für die erste Schmiermittelöffnung genannten Vorteile.In an embodiment of the invention, the second lubricant opening is arranged axially so that it is positioned at the TDC position of the piston between the piston top edge and the piston lower edge. This results in the advantages mentioned for the first lubricant opening also for the second lubricant opening.

In Ausgestaltung der Erfindung sind an den axialen Positionen der ersten und zweiten Schmiermittelöffnungen über einen Umfang des Zylinderliners verteilt und in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt weitere Schmiermittelöffnungen angeordnet. Die Schmierölöffnungen sind dabei insbesondere gleichmässig über den Umfang verteilt. An beiden axialen Positionen sind beispielsweise sechs bis zehn, insbesondere acht Schmierölöffnungen über den Umfang verteilt. Damit ist eine besonders gleichmässige Verteilung des eingebrachten Schmiermittels sowohl in axialer, als auch in Umfangsrichtung gewährleistet.In an embodiment of the invention are distributed at the axial positions of the first and second lubricant openings over a circumference of the cylinder liner and offset in the circumferential direction against each other further lubricant openings. The lubricating oil holes are included especially evenly distributed over the circumference. At both axial positions, for example, six to ten, in particular eight lubricating oil openings are distributed over the circumference. This ensures a particularly uniform distribution of the introduced lubricant both in the axial and in the circumferential direction.

Beim erfindungsgemässen Verfahren zur Schmiermittelversorgung eines Kolbens einer Kolben-Zylinder-Einheit für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine erfolgt eine erste Einbringung eines Schmiermittels in einen Zylinderliner so, dass sich eine erste Einbringöffnung an einer axialen Position zwischen einer Kolbenoberkante und Kolbenunterkante des Kolbens befindet und eine Geschwindigkeit des Kolbens kleiner als 2,5 m/s, insbesondere kleiner als 1 m/s ist. Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer sehr geringen oder nicht vorhandenen Geschwindigkeit des Kolbens beim Einbringen des Schmiermittels kann eine sehr exakte Menge von Schmiermittel sehr exakt an die gewünschte Position am Kolben aufgebracht werden. Dies ermöglicht, nur eine sehr geringe Menge an Schmiermittel einzubringen, da das Schmiermittel gezielt nur dort aufgebracht werden kann, wo es gebraucht wird und deshalb nur sehr wenig Schmiermittel ungenutzt bleibt.In the inventive method for supplying lubricant to a piston of a piston-cylinder unit for a reciprocating internal combustion engine, a first introduction of a lubricant in a cylinder liner is such that a first insertion opening is located at an axial position between a piston top and piston lower edge of the piston and a speed of the piston smaller than 2.5 m / s, in particular less than 1 m / s. When using the method according to the invention at a very low or non-existent speed of the piston when introducing the lubricant, a very precise amount of lubricant can be applied very accurately to the desired position on the piston. This allows to introduce only a very small amount of lubricant, since the lubricant can be selectively applied only where it is needed and therefore only very little lubricant remains unused.

Die Hubkolbenbrennkraftmaschine weist einen Zylinderliner und einen Kolben mit einer Kolbenoberkante und einer Kolbenunterkante auf, wobei der Kolben entlang einer Kolbenachse im Zylinderliner zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt in axialer Richtung hin- und her bewegbar angeordnet ist. Die Hubkolbenbrennkraftmaschine ist insbesondere als ein Zweitakt-Grossdieselmotor ausgeführt. Die Hubkolbenbrennkraftmaschine verfügt über eine Zylinderschmiereinrichtung mit wenigstens einer im Zylinderliner angeordneten ersten Schmiermittelöffnung, welche so ausgeführt ist, dass Schmiermittel in den Zylinderliner eingebracht werden kann.The reciprocating internal combustion engine has a cylinder liner and a piston having a piston top edge and a piston lower edge, wherein the piston is arranged along a piston axis in the cylinder liner between a top dead center and a bottom dead center in the axial direction back and forth movable. The reciprocating internal combustion engine is designed in particular as a two-stroke large diesel engine. The reciprocating internal combustion engine has a cylinder lubrication device with at least one first lubricant opening arranged in the cylinder liner, which is embodied such that lubricant can be introduced into the cylinder liner.

Die Kolbengeschwindigkeit in Abhängigkeit der axialen Position des Kolbens kann entweder gemessen oder auf Grundlage der geometrischen Eigenschaften wie beispielsweise dem Hub aus der gemessenen Drehzahl berechnet werden.The piston speed depending on the axial position of the piston can either be measured or calculated based on geometric characteristics such as the lift from the measured speed.

Die Kolbengeschwindigkeit kann mit folgender Formel bestimmt werden: $v = ω * r * \sin ϕ * (1 + λ \cos ϕ),$

mit

ω = Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle
r = Radius der Kreisbahn, den ein die Kurbelstange aufnehmender Hubzapfen der Kurbelwelle beschreibt (entspricht dem halben Hub des Kolbens)
ϕ = Kurbelwinkel
λ = r / Länge der Kolbenstange

The piston speed can be determined by the following formula:

v = ω * r * \sin φ * (1 + λ \cos φ) .

With

ω = angular velocity of the crankshaft
r = radius of the circular path, which describes a crankshaft crankpin receiving the crank rod (corresponds to the half stroke of the piston)
φ = crank angle
λ = r / length of the piston rod

Auf die Kolbengeschwindigkeit bei der Einbringung des Schmiermittels kann einerseits durch die Wahl des Einbringzeitpunkts Einfluss genommen werden. Allerdings soll die Einbringung dann erfolgen, wenn sich die Einbringöffnung zwischen Kolbenoberkante und Kolbenunterkante befindet. Auf Grund des begrenzten Anstands zwischen Kolbenöberkante und Kolbenunterkante ist die Einflussmöglichkeit über den Einbringzeitpunkt recht gering. Einen viel grösseren Einfluss auf die Kolbengeschwindigkeit beim Einbringen des Schmiermittels hat die axiale Position der Schmiermittelöffnungen. Die Position der Schmiermittelöffnungen im Zylinderliner muss bei der Auslegung und Konstruktion der Kolben-Zylindereinheit festgelegt werden. Die Schmiermittelöffnungen müssen also so positioniert sein, dass die Kolbengeschwindigkeit im relevanten Drehzahlband der Hubkolbenbrennkraftmaschine bei der Einbringung des Schmiermittels in unterhalb der genannten Grenzen liegt. Langsam laufende Grossdieselmotoren weisen beispielsweise eine maximale Drehzahl von ca. 130 U/min auf.On the one hand by the choice of Einbringzeitpunkts influence on the piston speed during the introduction of the lubricant. However, the introduction should take place when the introduction opening between the piston top edge and piston lower edge is located. Due to the limited propriety between Kolbenöberkante and lower edge of the piston influence over the Einbringzeitpunkt is quite low. A much greater influence on the piston speed when introducing the lubricant has the axial position of the lubricant openings. The position of the lubricant openings in the cylinder liner must be determined during the design and construction of the piston-cylinder unit. The lubricant openings must therefore be positioned so that the piston speed is in the relevant speed range of the reciprocating internal combustion engine in the introduction of the lubricant in below said limits. Slow-speed large diesel engines, for example, have a maximum speed of about 130 U / min.

In Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt die erste Einbringung des Schmiermittels in den Zylinderliner so, dass sich die erste Einbringöffnung an einer axialen Position zwischen einem an einer Mantelfläche des Kolbens angeordneten obersten, ersten Kolbenring und einem dem ersten Kolbenring in Richtung Kolbenunterkante benachbarten zweiten Kolbenring befindet. Bei einer Einbringung des Kühlmittels zwischen zwei Kolbenringe ergibt sich eine besonders gleichmässige Verteilung des Schmiermittels in axialer und in Umfangsrichtung. Damit kann mit einer geringen Menge an Schmiermittel eine besonders effektive Schmierung erreicht werden. Es hat sich gezeigt, (dass sich die besten Ergebnisse dann ergeben, wenn das Schmiermittel zwischen dem ersten und dem darauffolgenden zweiten Kolbenring eingebracht wird.In an embodiment of the inventive method, the first introduction of the lubricant into the cylinder liner is such that the first insertion opening at an axial position between a at a Mantle surface of the piston disposed uppermost, first piston ring and a first piston ring in the direction of the piston lower edge adjacent second piston ring is located. When introducing the coolant between two piston rings results in a particularly uniform distribution of the lubricant in the axial and circumferential direction. Thus, a particularly effective lubrication can be achieved with a small amount of lubricant. It has been found (that the best results are obtained when the lubricant is introduced between the first and the subsequent second piston ring.

In Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt die erste Einbringung des Schmiermittels in den Zylinderliner so, dass sich die erste Einbringöffnung an einer axialen Position auf Höhe eines an der Mantelfläche des Kolbens angeordneten Vorrats-Kolbenrings mit einer Ausnehmung zur Aufnahme von Schmiermittel befindet. Damit kann über die Schmiermittelöffnung Schmiermittel in die Ausnehmung des Vorrats-Kolbenrings gefördert werden. Damit kann eine besonders gute und gleichmässige Verteilung des Schmiermittels auf der Lauffläche sowohl in axialer als auch in Umfangsrichtung erreicht werden.In an embodiment of the inventive method, the first introduction of the lubricant in the cylinder liner is carried out so that the first insertion opening is located at an axial position at the level of a arranged on the lateral surface of the piston supply piston ring with a recess for receiving lubricant. This lubricant can be promoted in the recess of the reservoir piston ring on the lubricant opening. Thus, a particularly good and uniform distribution of the lubricant can be achieved on the tread both in the axial and in the circumferential direction.

In Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt zusätzlich zur ersten Einbringung von Schmiermittel aus der ersten Schmiermittelöffnung eine zweite Einbringung von Schmiermittel in den Zylinderliner über eine zweite Schmiermittelöffnung. Die zweite Schmiermittelöffnung ist axial beabstanded von der ersten Schmiermittelöffnung angeordnet. Die zweite Einbringung erfolgt so, dass sich die zweite Einbringöffnung an einer axialen Position zwischen der Kolbenoberkante und dem obersten, ersten Kolbenring befindet. Damit kann zusätzlich zur ersten Einbringung von Schmiermittel, die hauptsächlich zur Schmierung dient, mittels der zweiten Einbringung Schmiermittel zur Neutralisierung von bei der Verbrennung entstandenen Säuren auf einen Bereich des Kolbens aufgebracht werden, der ohne Behinderung durch einen Kolbenring mit einem oberhalb des Kolbens angeordneten Brennraum verbunden ist. Damit kann mittels der zweiten Einbringung Schmiermittel besonders effektiv bei der Verbrennung des Kraftstoffs entstandene Säuren neutralisieren und so Schädigungen des Zylinderliners und des Kolbens durch die Säuren verhindert werden.In an embodiment of the inventive method, in addition to the first introduction of lubricant from the first lubricant opening, a second introduction of lubricant into the cylinder liner via a second lubricant opening. The second lubricant opening is arranged axially spaced from the first lubricant opening. The second introduction is made so that the second insertion opening is located at an axial position between the piston top edge and the uppermost, first piston ring. Thus, in addition to the first introduction of lubricant, which is mainly for lubrication, by means of the second introduction lubricant for neutralizing formed during combustion acids are applied to a region of the piston, which is connected without interference by a piston ring with a combustion chamber arranged above the piston is. This can be done by means of the second Lubricant application is particularly effective at neutralizing acids formed during combustion of the fuel, thus preventing damage to the cylinder liner and the piston by the acids.

Die zweite Einbringung von Schmiermittel erfolgt insbesondere dann, wenn die zweite Einbringöffnung so gegenüber dem Kolben positioniert ist, dass ein axialer Abstand der Einbringöffnung von der Kolbenoberkante ca. 66 % des Abstandes des ersten, obersten Kolbenrings von der Kolbenoberkante entspricht.The second introduction of lubricant takes place in particular when the second introduction opening is positioned relative to the piston such that an axial distance of the introduction opening from the piston top edge corresponds to approximately 66% of the distance of the first, uppermost piston ring from the piston top edge.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments and with reference to the drawings, in which the same or functionally identical elements are provided with identical reference numerals.

Dabei zeigen:

Fig. 1: eine Zylinderanordnung eines Zweitakt-Grossdieselmotors,
Fig. 2: einen in einem Zylinderliner angeordneten Kolben mit Schmiermittelversorgung,
Fig. 3: eine Darstellung der Anordnung einer Schmiermittelöffnung in einer zweiten Ausführungsform einer Schmiermittelversorgung,
Fig. 4: eine Darstellung der Anordnung einer Schmiermittelöffnung in einer dritten Ausführungsform einer Schmiermittelversorgung
Fig. 5: eine Darstellung der Anordnung einer Schmiermittelöffnung in einer vierten Ausführungsform einer Schmiermittelversorgung,
Fig. 6: eine Darstellung der Anordnung einer Schmiermittelöffnung in einer fünften Ausführungsform einer Schmiermittelversorgung
Fig. 7: eine Darstellung der Anordnung einer Schmiermittelöffnung in einer sechsten Ausführungsform einer Schmiermittelversorgung und einen Ausschnitt eines Kolbens mit einem Vorrats-Kolbenring,
Fig. 8: eine Darstellung im Längsschnitt der Anordnung von zwei Schmiermittelöffnungen in einer siebten Ausführungsform einer Schmiermittelversorgung und
Fig. 9: eine Darstellung der Anordnung von zwei axial beabstandeten Schmiermittelöffnungen in der siebten Ausführungsform einer Schmiermittelversorgung im Querschnitt.

Showing:

Fig. 1: a cylinder arrangement of a two-stroke large diesel engine,
Fig. 2: a piston arranged in a cylinder liner with lubricant supply,
Fig. 3: a representation of the arrangement of a lubricant opening in a second embodiment of a lubricant supply,
Fig. 4: a representation of the arrangement of a lubricant opening in a third embodiment of a lubricant supply
Fig. 5: a representation of the arrangement of a lubricant port in a fourth embodiment of a lubricant supply,
Fig. 6: a representation of the arrangement of a lubricant opening in a fifth embodiment of a lubricant supply
Fig. 7: a representation of the arrangement of a lubricant port in a sixth embodiment of a lubricant supply and a section of a piston with a supply piston ring,
Fig. 8: a representation in longitudinal section of the arrangement of two lubricant openings in a seventh embodiment of a lubricant supply and
Fig. 9: an illustration of the arrangement of two axially spaced lubricant openings in the seventh embodiment of a lubricant supply in cross section.

Gemäss Fig. 1 weist eine Zylinderanordnung eine Kolben-Zylinder-Einheit 10 mit einem Zylinder in Form eines Zylinderliners 11 und einen Kolben 12 auf. Die Zylinderanordnung verfügt ausserdem über ein Frischluftzufuhrsystem 13.According to Fig. 1 For example, a cylinder arrangement has a piston-cylinder unit 10 with a cylinder in the form of a cylinder liner 11 and a piston 12. The cylinder assembly also has a fresh air supply system 13.

Die Zylinderanordnung der Fig. 1 ist eine typische Anordnung, wie sie für längs gespülte Zweitakt-Grossdieselmotoren an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist.The cylinder arrangement of Fig. 1 is a typical arrangement, as known for longitudinally flushed two-stroke large diesel engines per se from the prior art.

Im Zylinderliner 11 ist der Kolben 12 entlang einer Zylinderwand 14 des Zylinderliners 11 hin- und her bewegbar angeordnet. Der Kolben 12 führt die hin und her Bewegung zwischen zwei Umkehrpunkten, nämlich einem oberen Totpunkt (OT) und einem unteren Totpunkt (UT) aus, wobei der obere Totpunkt (OT) zwischen dem unteren Totpunkt (UT) und einem Auslassventil 16 angeordnet ist.In the cylinder liner 11, the piston 12 is arranged to be movable back and forth along a cylinder wall 14 of the cylinder liner 11. The piston 12 performs the reciprocating motion between two reversal points, namely, top dead center (TDC) and bottom dead center (TDC), with top dead center (TDC) located between bottom dead center (BDC) and an exhaust valve 16.

Der Kolben 12 umfasst eine Kolbenringpackung 15, die hier schematisch mit lediglich zwei Kolbenringen dargestellt ist, nämlich mit einem dem Auslassventil 16 und damit auch einem Brennraum 17 am nächsten gelegenen ersten, obersten Kolbenring 18, der auch als Topring bezeichnet wird, und einem zweiten Kolbenring 19, der bezüglich des Auslassventils 16 unterhalb des ersten Kolbenrings 18 angeordnet ist.The piston 12 comprises a piston ring packing 15, which is shown here schematically with only two piston rings, namely with the exhaust valve 16 and thus also a combustion chamber 17 closest first top piston ring 18, which is also referred to as top ring, and a second piston ring 19, which is disposed below the first piston ring 18 with respect to the exhaust valve 16.

Der Brennraum 17 ist darstellungsgemäss oben durch einen Zylinderdeckel 20 mit einer Einspritzdüse 21, mittels welcher Kraftstoff in den Brennraum 17 eingespritzt werden kann, und dem Auslassventil 16, das in Fig. 1 in einer geöffneten Position dargestellt ist, begrenzt.The combustion chamber 17 is shown at the top by a cylinder cover 20 with an injection nozzle 21, by means of which fuel can be injected into the combustion chamber 17, and the exhaust valve 16, the in Fig. 1 is shown in an open position limited.

Der Kolben 12 ist in an sich bekannter Weise über eine Kolbenstange 22 mit einem in Fig. 1 nicht dargestellten Kreuzkopf verbunden, von dem aus die hin- und her Bewegung des Kolbens 12 während des Betriebs des Grossdieselmotors auf eine ebenfalls nicht dargestellte Kurbelwelle des Grossdieselmotors übertragen wird. Die Kolbenstange 22 ist durch einen Kolbenunterseitenraum 23, der sich darstellungsgemäss bezüglich dem Auslassventil 16 unten an den Zylinderliner 11 anschliesst, und eine Stopfbuchse 24 geführt, die den Kolbenunterseitenraum 23 gegen einen darunter liegenden Kurbelwellenraum 25 abdichtet, so dass keine Frischluft, symbolisiert durch einen Pfeil 26, die ein ebenfalls nicht dargestellter Turbolader unter einem hohen Druck, z.B. unter einem Druck von vier bar dem Kolbenunterseitenraum 23 zuführt, aus dem Kolbenunterseitenraum 23 in den Kurbelwellenraum 25 gelangen kann.The piston 12 is in a conventional manner via a piston rod 22 with an in Fig. 1 not shown crosshead, from which the reciprocating movement of the piston 12 is transmitted during operation of the large diesel engine to a crankshaft, also not shown, of the large diesel engine. The piston rod 22 is guided by a piston lower side space 23, which adjoins the cylinder liner 11 below with respect to the outlet valve 16, and a stuffing box 24 which seals the piston underside space 23 against an underlying crankshaft space 25, so that no fresh air, symbolized by an arrow 26, which supplies a likewise unillustrated turbocharger under a high pressure, for example, under a pressure of four bar the piston lower side space 23, from the piston lower side space 23 can enter into the crankshaft space 25.

In Fig. 2 ist ein Ausschnitt einer Kolben-Zylinder-Einheit 110 mit einer Zylinderschmiereinrichtung 127 dargestellt. Die Kolben-Zylinder-Einheit 110 ist vergleichbar mit der Kolben-Zylinder-Einheit 10 aus Fig. 1 aufgebaut. In Fig. 2 sind allerdings nur die für die Beschreibung der Zylinderschmiereinrichtung 127 relevanten Bauteile der Kolben-Zylinder-Einrichtung 110 dargestellt.In Fig. 2 a section of a piston-cylinder unit 110 is shown with a cylinder lubricator 127. The piston-cylinder unit 110 is comparable to the piston-cylinder unit 10 Fig. 1 built up. In Fig. 2 However, only the relevant for the description of the cylinder lubrication 127 components of the piston-cylinder device 110 are shown.

Ein Kolben 112 ist als ein innen mit einem Kühlöl 128 gekühlter Kolben 112 ausgeführt, wobei das Kühlöl 128 über nicht dargestellte Versorgungsleitungen zu- und abgeführt wird.A piston 112 is designed as a piston 112 cooled internally with a cooling oil 128, wherein the cooling oil 128 is supplied and removed via supply lines, not shown.

Der Kolben 112 der Kolben-Zylinder-Einrichtung 110 ist in der Fig. 2 in einer OT-Position dargestellt, in der er sich im oberen Totpunkt (OT) befindet und in der er sich damit auch im Betrieb des Grossdieselmotors für einen Augenblick nicht bewegt und somit eine Geschwindigkeit von 0 aufweist. Der obere Totpunkt (OT) ist dabei auf eine Kolbenoberkante 129 bezogen. Die Kolbenoberkante 129 wird durch den in Richtung eines in Fig. 2 nicht dargestellten Auslassventils obersten Punkt einer Mantelfläche 131 des Kolbens 112 definiert. Der Kolben 112 ist in Richtung des in Fig. 2 nicht dargestellten unteren Totpunkts entlang einer Kolbenachse A in einem Zylinderliner 111 in axialer Richtung hin und her bewegbar angeordnet.The piston 112 of the piston-cylinder device 110 is in the Fig. 2 shown in a TDC position in which it is in top dead center (TDC) and in which it does not move for a moment even during operation of the large diesel engine and thus has a speed of 0. The top dead center (TDC) is based on a piston top edge 129. The piston top edge 129 is replaced by the in the direction of a Fig. 2 Not illustrated exhaust valve top point of a lateral surface 131 of the piston 112 defined. The piston 112 is in the direction of in Fig. 2 not shown bottom dead center along a piston axis A in a cylinder liner 111 in the axial direction arranged to move back and forth.

Der Kolben 112 ist zweistückig aufgebaut. Er setzt sich aus einer so genannten Kolbenkrone 132 und einem an die Kolbenkrone 132 mit nicht dargestellten Schrauben angeschraubten so genannten Kolbenhemd 133 zusammen, wobei die Kolbenkrone 132 in Richtung Auslassventil und das Kolbenhemd 133 in Richtung eines in Fig. 2 nicht dargestellten Kolbenunterseitenraums angeordnet ist. Das Kolbenhemd 133 weist eine zylinderförmige Mantelfläche auf, deren in Richtung Kolbenunterseitenraum unterster Punkt eine Zylinderunterkante 130 definiert.The piston 112 is constructed in two pieces. It is composed of a so-called piston crown 132 and a so-called piston skirt 133 screwed to the piston crown 132 with screws, not shown, the piston crown 132 in the direction of the outlet valve and the piston skirt 133 in the direction of an in Fig. 2 not shown piston bottom space is arranged. The piston skirt 133 has a cylindrical lateral surface whose lower point in the direction of the piston underside defines a cylinder lower edge 130.

An der Mantelfläche 131 der Kolbenkrone 132 sind drei Kolbenringe angeordnet, ein in Richtung Auslassventil erster, oberster Kolbenring 118, ein in Richtung Kolbenunterkante 130 benachbarter zweiter Kolbenring 119 und ein zum zweiten Kolbenring 119 in Richtung Kolbenunterkante 130 benachbarter dritter Kolbenring 134.On the lateral surface 131 of the piston crown 132, three piston rings are arranged, a first piston ring 118 in the direction of the outlet valve, a second piston ring 119 adjacent to the piston lower edge 130 and a third piston ring 134 adjacent to the second piston ring 119 in the direction of the piston lower edge 130.

Die Zylinderschmiereinrichtung 127 weist ein Schmiermittelreservoir 135 auf, aus welchem eine von einem Elektromotor 136 angetriebene Schmiermittelpumpe 137 Schmiermittel in Form von Schmieröl fördern kann. Nach der Schmiermittelpumpe 137 ist eine Ventilanordnung 138 angeordnet, mittels welcher eine Schmiermittelzuführleitung 140 geschlossen oder geöffnet werden kann. Die Ventilanordnung 138 wird von einer Steuerungseinrichtung 139 angesteuert. Die Schmiermittelzuführleitung 140 führt zu einer im Zylinderliner 111 an einer axialen Position 143 angeordneten Schmiermittelöffnung 141, welche so angeordnet ist, dass Schmiermittel tangential in den Zylinderliner 111 eingebracht werden kann. In der Fig. 2 ist nur eine Schmiermittelöffnung 141 dargestellt, die Zylinderschmiereinrichtung 127 weist aber insgesamt acht gleichmässig über den Umfang des Zylinderliners 111 verteilte Schmierölöffnungen auf. Durch eine entsprechende Ansteuerung der Ventilanordnung 138 durch die Steuereinrichtung 139 kann die Ventilanordnung 138 geöffnet und so eine Verbindung zwischen der Schmiermittelpumpe 137 und der Schmiermittelöffnung 141 hergestellt und damit Schmiermittel in den Zylinderliner 111 eingebracht werden. Der genaue Aufbau der Zylinderschmiereinrichtung 127 ist hier nicht weiter von Bedeutung, weshalb die Zylinderschmiereinrichtung 127 sehr vereinfacht dargestellt ist.The cylinder lubricator 127 has a lubricant reservoir 135 from which a lubricant pump 137 driven by an electric motor 136 can deliver lubricant in the form of lubricating oil. After the lubricant pump 137, a valve arrangement 138 is arranged, by means of which a lubricant supply line 140 can be closed or opened. The valve arrangement 138 is actuated by a control device 139. The lubricant supply line 140 leads to a lubricant port 141 arranged in the cylinder liner 111 at an axial position 143, which is arranged such that lubricant can be introduced tangentially into the cylinder liner 111. In the Fig. 2 If only one lubricant opening 141 is shown, but the cylinder lubricating device 127 has a total of eight evenly distributed over the circumference of the cylinder liner 111 lubricating oil openings. By a corresponding control of the valve assembly 138 by the control device 139, the valve assembly 138 can be opened, thus establishing a connection between the lubricant pump 137 and the lubricant port 141 and thus lubricant is introduced into the cylinder liner 111. The exact structure of the cylinder lubricator 127 is not significant here, so the cylinder lubricator 127 is shown very simplified.

Die Steuerungseinrichtung 139 bestimmt den Zeitpunkt und die Menge des eingebrachten Schmiermittels hauptsächlich in Abhängigkeit vom Betriebspunkt der Hubkolbenbrennkraftmaschine und von der Kraftstoffzusammensetzung.The controller 139 determines the timing and amount of the introduced lubricant mainly in dependence on the operating point of the reciprocating internal combustion engine and the fuel composition.

Für die vorliegende Erfindung ist die axiale Position 143 der Schmiermittelöffnung 141 von Bedeutung. Die axiale Position 143 ist so gewählt, dass die Schmiermittelöffnung 141 in der in Fig. 2 dargestellten OT-Position des Kolbens 112 zwischen dem ersten, obersten Kolbenring 118 und dem benachbarten zweiten Kolbenring 119 angeordnet ist. Damit kann, wenn sich der Kolben 112 in oder kurz vor oder nach der OT-Position befindet, über die Schmiermittelöffnung 141 Schmiermittel zwischen die beiden genannten Kolbenringe 118, 119 eingebracht werden. Die Geschwindigkeit des Kolbens 112 ist dabei wegen des geringen oder nicht vorhandenen Abstands zum oberen Totpunkt (OT) sehr gering, sie beträgt insbesondere weniger als 1 m/s. Damit kann das Schmiermittel sehr zielgenau zwischen die beiden genannten Kolbenringe 118, 119 eingebracht werden.For the present invention, the axial position 143 of the lubricant port 141 is important. The axial position 143 is selected so that the lubricant opening 141 in the in Fig. 2 shown TDC position of the piston 112 between the first, uppermost piston ring 118 and the adjacent second piston ring 119 is arranged. Thus, when the piston 112 is at or shortly before or after the TDC position, lubricant may be introduced through the lubricant port 141 between the two piston rings 118, 119 mentioned. The speed of the piston 112 is very low because of the small or non-existent distance to the top dead center (TDC), it is in particular less than 1 m / s. Thus, the lubricant can be very accurately introduced between the two aforementioned piston rings 118, 119.

Bei der beschriebenen Wahl der axialen Position 143 der Schmiermittelöffnung 141 beträgt bei der OT-Position des Kolbens 112 der Abstand zwischen der Kolbenoberkante 129 und der Schmiermittelöffnung 141 ca. 50 % des Abstands zwischen Kolbenoberkante 129 und Kolbenunterkante 130.In the described selection of the axial position 143 of the lubricant opening 141, the distance between the piston top edge 129 and the lubricant opening 141 in the TDC position of the piston 112 is approximately 50% of the distance between the piston top edge 129 and piston bottom edge 130.

Der Zylinderliner 111 weist in seinem oberen, in Richtung Auslassventil zugeordneten Bereich einen Kühlmantel 142 auf, in dem nicht dargestellte, von Kühlmittel durchströmte Kühlkanäle angeordnet sind. Der Kühlmantel 142 dient zur Kühlung des Zylinderliners 111 im Bereich des Brennraums. Die Schmiermittelöffnung 141 ist im Bereich des Kühlmantels 142 angeordnet. Die Schmiermittelöffnung kann auch unterhalb des Kühlmantels angeordnet sein.The cylinder liner 111 has, in its upper region, which is assigned in the direction of the outlet valve, a cooling jacket 142, in which cooling channels through which coolant flows, not shown, are arranged. The cooling jacket 142 serves to cool the cylinder liner 111 in the region of the combustion chamber. The Lubricant opening 141 is arranged in the region of the cooling jacket 142. The lubricant opening can also be arranged below the cooling jacket.

In Fig. 3 ist ein Ausschnitt einer zweiten Ausführungsform einer Kolben-Zylinder-Einheit dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist eine axiale Position 243 einer Schmiermittelöffnung 241 in einem Zylinderliner 211 so gewählt, dass sich die Schmiermittelöffnung 241 in einer dargestellten OT-Position des Kolbens 212 zwischen einem zweiten Kolbenring 219 und einem dritten Kolbenring 234 befindet, wobei der zweite Kolbenring 219 benachbart unterhalb des ersten Kolbenrings 218 und der dritte Kolbenring 234 benachbart unterhalb des zweiten Kolbenrings 219 angeordnet ist.In Fig. 3 a section of a second embodiment of a piston-cylinder unit is shown. In this embodiment, an axial position 243 of a lubricant port 241 in a cylinder liner 211 is selected so that the lubricant port 241 is between a second piston ring 219 and a third piston ring 234 in an illustrated TDC position of the piston 212, with the second piston ring 219 adjacent is disposed below the first piston ring 218 and the third piston ring 234 adjacent below the second piston ring 219.

In Fig. 4 ist ein Ausschnitt einer dritten Ausführungsform einer Kolben-Zylinder-Einheit dargestellt. Eine erste Schmiermittelöffnung 341 ist wie die Schmiermittelöffnung 141 in Fig. 2 so angeordnet, dass sich die Schmiermittelöffnung 341 in der dargestellten OT-Position des Kolbens 312 zwischen einem ersten, obersten Kolbenring 318 und einem benachbarten zweiten Kolbenring 319 befindet. Der Kolben 312 weist zwischen dem ersten Kolbenring 318 und dem zweiten Kolbenring 319 eine umlaufende Ausnehmung 347 auf. Die Einbringung des Schmiermittels erfolgt dann, wenn die Ausnehmung 347 und die erste Einbringöffnung 341 sich auf einer Höhe befinden. Damit kann das Schmiermittel ohne Behinderung durch den Kolben 312 tangential zum Zylinderliner 311 eingespritzt werden.In Fig. 4 is a section of a third embodiment of a piston-cylinder unit shown. A first lubricant port 341 is like the lubricant port 141 in FIG Fig. 2 arranged such that the lubricant opening 341 is in the illustrated TDC position of the piston 312 between a first, uppermost piston ring 318 and an adjacent second piston ring 319. The piston 312 has a circumferential recess 347 between the first piston ring 318 and the second piston ring 319. The introduction of the lubricant takes place when the recess 347 and the first insertion opening 341 are at a height. Thus, the lubricant can be injected tangentially to the cylinder liner 311 without obstruction by the piston 312.

Wenn die Einbringung des Schmiermittels zwischen zwei anderen Kolbenringen durchgeführt wird, kann der Kolben auch zwischen diesen beiden Kolbenringen eine entsprechende umlaufende Ausnehmung aufweisen.If the introduction of the lubricant between two other piston rings is performed, the piston may also have a corresponding circumferential recess between these two piston rings.

In Fig. 5 ist ein Ausschnitt einer vierten Ausführungsform einer Kolben-Zylinder-Einheit dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist eine axiale Position 443 einer Schmiermittelöffnung 441 in einem Zylinderliner 411 so gewählt, dass sich die Schmiermittelöffnung 441 in einer dargestellten OT-Position des Kolbens 412 zwischen einer Zylinderoberkante 429 und einem ersten, obersten Kolbenring 418 befindet.In Fig. 5 is a section of a fourth embodiment of a piston-cylinder unit shown. In this embodiment, an axial position 443 of a lubricant port 441 in a cylinder liner 411 is selected so that the lubricant port 441 is in an illustrated TDC position of the piston 412 between a cylinder top edge 429 and a first, uppermost piston ring 418 is located.

In Fig. 6 ist ein Ausschnitt einer fünften Ausführungsform einer Kolben-Zylinder-Einheit dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist eine axiale Position 543 einer Schmiermittelöffnung 541 in einem Zylinderliner 511 so gewählt, dass sich die Schmiermittelöffnung 541 in einer dargestellten OT-Position des Kolbens 512 zwischen einem dritten, einer Zylinderunterkante 530 am nächsten liegenden Kolbenring 534 und der Zylinderunterkante 530 befindet.In Fig. 6 a section of a fifth embodiment of a piston-cylinder unit is shown. In this embodiment, an axial position 543 of a lubricant port 541 in a cylinder liner 511 is selected such that the lubricant port 541 is between a third piston ring 534 nearest the cylinder bottom edge 530 and the cylinder lower edge 530 in an illustrated TDC position of the piston 512.

In Fig. 7 ist ein Ausschnitt einer sechsten Ausführungsform einer Kolben-Zylinder-Einheit dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist eine axiale Position 643 einer Schmiermittelöffnung 641 in einem Zylinderliner 611 so gewählt, dass sich die Schmiermittelöffnung 641 in einer dargestellten OT-Position des Kolbens 612 auf der Höhe eines Vorrats-Kolbenrings 619 befindet, welcher als mittlerer von drei Kolbenringen angeordnet ist. Der Vorrats-Kolbenring 619 weist eine umlaufende Ausnehmung 644 auf, welche Schmiermittel aufnehmen kann. Über die Schmiermittelöffnung 641 kann Schmiermittel in die Ausnehmung 644 des Vorrats-Kolbenrings 619 gefördert werden, das dann während der weiteren Bewegung des Kolbens 612 und damit auch des Vorrats-Kolbenrings 619 abgegeben und damit verteilt werden kann. Der Vorrats-Kolbenring 619 wird mittels eines Federspeichers in Form einer Schraubenfeder 645 radial nach aussen in Richtung Zylinderliner 611 gedrückt.In Fig. 7 a section of a sixth embodiment of a piston-cylinder unit is shown. In this embodiment, an axial position 643 of a lubricant port 641 in a cylinder liner 611 is selected so that the lubricant port 641 is in the illustrated TDC position of the piston 612 at the level of a stock piston ring 619 which is arranged as the middle of three piston rings , The supply piston ring 619 has a circumferential recess 644 which can receive lubricant. Via the lubricant opening 641 lubricant can be conveyed into the recess 644 of the reservoir piston ring 619, which can then be dispensed during the further movement of the piston 612 and thus also of the reservoir piston ring 619 and thus distributed. The supply piston ring 619 is pressed radially outwards in the direction of the cylinder liner 611 by means of a spring accumulator in the form of a helical spring 645.

In Fig. 8 ist ein Ausschnitt einer siebten Ausführungsform einer Kolben-Zylinder-Einheit dargestellt. Bei dieser Ausführungsform weist die Schmiermittelversorgung zwei Schmiermittelöffnungen 741 und 746 auf. Die erste Schmiermittelöffnung 741 ist wie die Schmiermittelöffnung 141 in Fig. 2 so angeordnet, dass sich die Schmiermittelöffnung 741 in der dargestellten OT-Position des Kolbens 712 zwischen einem ersten, obersten Kolbenring 718 und einem benachbarten zweiten Kolbenring 719 befindet. Die zweite Schmiermittelöffnung 746 ist wie die Schmiermittelöffnung 241 in Fig. 3 so angeordnet, dass sich die Schmiermittelöffnung 746 in der dargestellten OT-Position des Kolbens 712 zwischen einer Zylinderoberkante 729 und dem ersten, obersten Kolbenring 718 befindet. Damit befindet sich die zweite Schmiermittelöffnung 746 in diesem Fall auch zwischen der Kolbenoberkante 729 und einer Kolbenunterkante 730. Die Schmierölöffnungen 741, 746 werden unabhängig voneinander über getrennte, nicht dargestellte Schmierölzuführleitungen mit Schmiermittel versorgt. Es ist damit möglich, entweder gleichzeitig oder auch zeitlich versetzt Schmiermittel über die beiden Schmiermittelöffnungen 741, 746 einzubringen.In Fig. 8 a section of a seventh embodiment of a piston-cylinder unit is shown. In this embodiment, the lubricant supply has two lubricant ports 741 and 746. The first lubricant port 741 is like the lubricant port 141 in FIG Fig. 2 arranged such that the lubricant port 741 is in the illustrated TDC position of the piston 712 between a first, uppermost piston ring 718 and an adjacent second piston ring 719. The second lubricant port 746 is like the lubricant port 241 in FIG Fig. 3 arranged such that the lubricant opening 746 in the illustrated TDC position of the piston 712 between a cylinder top edge 729 and the first, uppermost piston ring 718 is located. In this case, the second lubricant opening 746 is thus also located between the upper piston edge 729 and a lower piston edge 730. The lubricating oil openings 741, 746 are supplied with lubricant independently of one another via separate lubricating oil supply lines, not shown. It is thus possible, either simultaneously or also offset in time lubricant via the two lubricant openings 741, 746 bring.

Am Umfang des Zylinderliners 711 ist nicht nur jeweils eine erste und zweite Schmiermittelöffnung 741 und 746 vorgesehen, sondern gleichmässig über den Umfang verteilt mehrere Schmiermittelöffnungen. Die ersten und zweiten Schmiermittelöffnungen sind dabei nicht untereinander, sondern in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet. In Fig. 7 ist die Verteilung von jeweils vier Schmiermittelöffnungen 741, 746 über den Umfang in einem Querschnitt des Zylinderliners 711 auf Höhe der zweiten Schmiermittelöffnung 746 dargestellt. Die ersten Schmiermittelöffnungen 741 sind gestrichelt und die zweiten Schmiermittelöffnungen 746 durchgezogen dargestellt. Die ersten Schmiermittelöffnungen 741 sind jeweils in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet. Dasselbe gilt auch für die zweiten Schmiermittelöffnungen 746, wobei sich zwischen den ersten und zweiten Schmiermittelöffnungen 741 und 746 jeweils ein Winkel von 45° ergibt.On the circumference of the cylinder liner 711 not only a first and second lubricant opening 741 and 746 is provided, but evenly distributed over the circumference several lubricant openings. The first and second lubricant openings are not mutually, but offset in the circumferential direction to each other. In Fig. 7 FIG. 2 shows the distribution of four lubricant openings 741, 746 circumferentially in a cross section of the cylinder liner 711 at the level of the second lubricant opening 746. The first lubricant openings 741 are shown in dashed lines and the second lubricant openings 746 shown in solid lines. The first lubricant openings 741 are each arranged at an angle of 90 ° to each other. The same also applies to the second lubricant openings 746, with an angle of 45 ° in each case between the first and second lubricant openings 741 and 746.

Durch die beschriebene Anordnung der Schmierölöffnungen 141, 241, 341, 441, 541, 641, 741 und 746 ist gewährleistet, dass bei allen möglichen Drehzahl der Hubkolbenbrennkraftmaschine die Geschwindigkeit des Kolbens 112, 212, 312, 412, 512, 612 und 712 beim Einbringen von Schmiermittel sicher kleiner als 1 m/s und damit auch kleiner als 2,5 m/s ist. Je nach konstruktiver Gestaltung der Hubkolbenbrennkraftmaschine insbesondere hinsichtlich Hub und Kurbelwellengestaltung können die genannten Geschwindigkeitsgrenzen bei allen Drehzahlen auch eingehalten werden, wenn die Schmiermittelöffnung so angeordnet ist, dass sie bei einer OT-Position des Kolbens nicht zwischen Kolbenoberkante und Kolbenunterkante positioniert ist. Auch in diesem Fall ist die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens möglich.The described arrangement of the lubricating oil openings 141, 241, 341, 441, 541, 641, 741 and 746 ensures that at all possible speeds of the reciprocating internal combustion engine, the speed of the piston 112, 212, 312, 412, 512, 612 and 712 during insertion of lubricant certainly less than 1 m / s and thus less than 2.5 m / s. Depending on the structural design of the reciprocating internal combustion engine, in particular with regard to stroke and crankshaft design said speed limits can be maintained at all speeds, if the lubricant opening is arranged so that they are not between the piston top edge and lower edge of the piston in a TDC position of the piston is positioned. Also in this case, the implementation of the inventive method is possible.

Claims

A piston-in-cylinder unit for a reciprocating piston combustion engine, in particular for a large two-stroke diesel engine,
- having a cylinder liner (11, 111, 211, 311, 411, 511, 611, 711) and a piston (12, 112, 212, 312, 412, 512, 612, 712) with an upper piston edge (129, 429, 729) and a lower piston edge (130, 530, 730), wherein the piston (12, 112, 212, 312, 412, 512, 612, 712) is arranged movable to and fro in an axial direction along a piston axis (A) in the cylinder liner (11, 111, 211, 311, 411, 511, 611, 711) between a top dead center (OT) and a bottom dead center (UT); and

- having a cylinder lubricating device (127) with at least one first lubricant opening (141, 241, 341, 441, 541, 641, 741) which is arranged in a cylinder liner (11, 111, 211, 311, 411, 511, 611, 711) and which is designed such that lubricant can be introduced into the cylinder liner (11, 111, 211, 311, 411, 511, 611, 711),
wherein the first lubricant opening (141, 241, 341, 441, 541, 641, 741) is axially arranged such that it is positioned between the upper piston edge (129, 429, 729) and the lower piston edge (130, 530, 730) in an OT position of the piston (12, 112, 212, 312, 412, 512, 612, 712) in which the piston (12, 112, 212, 312, 412, 512, 612, 712) is located at the top dead center (OT), wherein the piston (312) has a peripheral cut-out (347) in the region in which the first lubricant opening (341) is positioned in the OT position of the piston (312), characterized in that a topmost first piston ring (18, 118, 718) is arranged at a jacket surface (131) of the piston (12, 112, 712) and a second piston ring (19, 119, 719) is arranged between the first piston ring (11, 118, 718) and the lower piston edge (129, 729) and the first lubricant opening (141, 741) is axially arranged such that it is positioned between the first piston ring (18, 118, 718) and the second piston ring (19, 119, 719) in the OT position of the piston (12, 112, 712).
A piston-in-cylinder unit in accordance with claim 1,
characterized in that
the first lubricant opening (141, 241, 341, 61, 741) is axially positioned such that in the OT position of the piston (12, 112, 212, 312, 612, 712) the spacing between the upper piston edge (129, 729) and the first lubricant opening (141, 241, 341, 641, 741) amounts to between 35% and 65%, in particular 50%, of the spacing between the upper piston edge (129, 179) and the lower piston edge (130, 730).
A piston-in-cylinder unit in accordance with claim 1 or 2,
characterized in that
a third piston ring (134, 234) is arranged at the jacket surface (131) of the piston (12, 112, 212, 312, 712) and the first lubricant opening (141, 234, 741) is axially arranged such that it is positioned between two adjacent piston rings (18, 118, 219, 318, 718; 19, 119, 234, 319, 719) in the OT position of the piston (12, 212, 312, 112, 512).
A piston-in-cylinder unit in accordance with claim 3,
characterized in that
the third piston ring (134) is arranged between the second piston ring (19, 119, 319, 719) and the lower piston edge (129, 729) and the first lubricant opening (141, 341, 741) is axially arranged such that it is positioned between the first piston ring (18, 118, 318, 718) and the second piston ring (19, 119, 319, 719) in the OT position of the piston (12, 112, 312, 512).
A piston-in-cylinder unit in accordance with claim 1 or claim 2,
characterized in that
the first lubricant opening (441) is axially arranged such that it is positioned between the upper piston edge (429) and the first piston ring (418) in the OT position of the piston (412).
A piston-in-cylinder unit in accordance with claim 1 or claim 2,
characterized in that
a storage piston ring (619) having a cut-out (644) for receiving lubricant is arranged at the piston (612) and the first lubricant opening (641) is axially arranged such that it is positioned at the level of the storage piston ring (619) in the OT position of the piston (612).
A piston-in-cylinder unit in accordance with any one of the preceding claims,
characterized by
a second lubricant opening (746) in the cylinder liner (711) which is arranged axially spaced apart from the first lubricant opening (741).
A piston-in-cylinder unit in accordance with claim 7,
characterized in that
the second lubricant opening (746) is axially arranged such that it is positioned between the upper piston edge (729) and the lower piston edge (730) in the OT position of the piston (712).
A piston-in-cylinder unit in accordance with claim 7 or claim 8,
characterized in that
further lubricant openings are arranged distributed over a periphery of the cylinder liner (711) at the axial positions of the first and second lubricant openings (741, 746) and offset with respect to one another in the peripheral direction.
A method of lubricant supply of a piston of a piston-in-cylinder unit for a reciprocating piston combustion engine, in particular for a large two-stroke diesel engine, having
- a cylinder liner (11, 111, 211, 311, 411, 511, 611, 711) and a piston (12, 112, 212, 312, 412, 512, 612, 712) having an upper piston edge (129, 429, 729) and a lower piston edge (130, 530, 730), wherein the piston (12, 112, 212, 312, 412, 512, 612, 712) is arranged movable to and fro in an axial direction along a piston axis (A) in the cylinder liner (11, 111, 211, 311, 411, 511, 611, 711) between a top dead center (OT) and a bottom dead center (UT); and

- a cylinder lubricating device (127) with at least one first lubricant opening (141, 241, 341, 441, 541, 641, 741) which is arranged in the cylinder liner (11, 111, 211, 311, 411, 511, 611, 711) and which is designed such that lubricant can be introduced into the cylinder liner (11, 111, 211, 311, 411, 511, 611, 711),
wherein a first introduction of the lubricant into the cylinder liner (11, 111, 211, 311, 411, 511, 611, 711) takes place such that the first introduction opening (141, 241, 341, 441, 541, 641, 741) is located at an axial position (143, 243, 343, 443, 543, 643) between the upper piston edge (129, 429, 729) and the lower piston edge (130, 530, 730) and a speed of the piston (12, 112, 212, 312, 412, 512, 612, 712) is smaller than 2.5 m/s, in particular smaller than 1 m/s.
A method in accordance with claim 10,
characterized in that
the first introduction of the lubricant into the cylinder liner (11, 111, 311, 711) takes place such that the first introduction opening (141, 341, 741) is located at an axial position (143, 343) between a topmost first piston ring (18, 118, 318, 718) arranged at a jacket surface (131) of the piston (12, 112, 312, 712) and a second piston ring (19, 119, 319, 719) adjacent to the first piston ring (18, 118, 318, 718) in the direction of the lower piston edge (130, 730).
A method in accordance with claim 10,
characterized in that
the first introduction of the lubricant into the cylinder liner (611) takes place such that the first introduction opening (641) is located at an axial position (643) at the level of a storage piston ring (619) arranged at the jacket surface (631) of the piston (612) and having a cut-out (644) for receiving lubricant.
A method in accordance with claim 10, claim 11 or claim 12,
characterized in that,
in addition to the first introduction of lubricant from the first introduction opening (741), a second introduction of lubricant into the cylinder liner (711) takes place via a second lubricant opening (746) which is arranged axially spaced apart from the first lubricant opening (741) and the second introduction takes place such that the second introduction opening (746) is located at an axial position between the upper piston edge (729) and the topmost first piston ring (718).