DK151143B - CYLINDER AND PISTON LUBRICATION FOR A COMBUSTION ENGINE - Google Patents

Description

- 1 - 151143- 1 - 151143

Opfindelsen angår en cylinder- og stempelsmøreindretning ved en forbrændingsmotor med en smøreoliepumpe/ som pumper olie fra et reservoir til en samleledning, til hvilken der til olietryksregulering er tilsluttet en indstillelig overstrømningsventil, og fra hvilken er af-5 grenet olietilførselsledninger, i hver af hvilke er indskudt en olie-tilførselsstyreindretning, som er tilsluttet til en fra cylinderrummet afgrenet gastryksoverføringsledning, og som har en i et hus bevægelig ventil, som ved gastrykpåvirkning er forskyldelig mod en derpå indvirkende lukkekraft fra en lukkestilling til en oliegennemgangsstilling, i 10 hvilken den indtil da blokerede olietilførsel til olieudløbskanaler frigives, og smøreolie trykkes ud i rummet mellem cylinderindervæggen og et med stempelringe forsynet stempel under dettes bevægelse forbi olieudløbskanalernes udmunding i cylinderen·The invention relates to a cylinder and piston lubricating device of an internal combustion engine with a lubricating oil pump / which pumps oil from a reservoir to an assembly line to which an adjustable overflow valve is connected and from which branched oil supply lines are connected in which inserted an oil supply control device connected to a gas pressure transmission line branched from the cylinder compartment and having a housing movable valve which, upon gas pressure actuation, is liable to a closing force acting from a closing position to an oil passage position in which it has hitherto blocked. oil supply to oil outlet channels is released and lubricating oil is pressed into the space between the cylinder inner wall and a piston ring piston during its movement past the outlet of the oil outlet channels in the cylinder ·

En sådan smøreindretning er kendt fra DE-patentskrift 10 50 595.Such a lubricating device is known from DE patent specification 10 50 595.

15 Denne gastrykstyrede smøreindretning muliggør ganske vist indsprøjtning af olie i rummet mellem cylindervæggen og stemplet under dettes bevægelse forbi olietilførselsledningens mundinger, men den muliggør for det første ingen nøjagtig indsprøjtning af smøreolie i det rumligt meget snævert begrænsede område mellem to stempelringe, dvs. på det for 20 en tilførsel af smøreolie gunstigste sted, og for det andet har det vist sig, at den kendte smøreindretning på grund af sin konstruktion ikke er i stand til at styre de af motoren bestemte korte smøreintervaller.While this gas pressure controlled lubricant allows for injection of oil into the space between the cylinder wall and the piston during its movement past the mouths of the oil supply line, it firstly allows no precise injection of lubricating oil into the spatially very narrowly restricted range between two piston rings, viz. on the one most favorable location for the supply of lubricating oil, and secondly, it has been found that the known lubricating device, because of its construction, is unable to control the short lubrication intervals determined by the engine.

Derudover kendes i praksis det såkaldte "Fosby"-smøreprincip, jvf.In addition, in practice, the so-called "Fosby" lubrication principle is known, cf.

25 de norske patentskrifter 70 498 og 70 607, ved hvilket der som følge af en gastrykdifferens mellem oversiden og undersiden af en stempelring kan føres smøreolie gennem en kanal ind i rummet mellem to stempelringe. "Fosby"-smøreprincippet er imidlertid baseret på en trykløs smøring, som ikke er anvendelig ved højeffektmotorer, fordi der kun kan 30 afgives en utilstrækkelig mængde til glideparterne, så at der er risiko for tørløb·25 Norwegian Patent Nos. 70,498 and 70,607, whereby, as a result of a gas pressure difference between the top and bottom of a piston ring, lubricating oil can be passed through a duct into the space between two piston rings. However, the "Fosby" lubrication principle is based on a pressure-free lubrication which is not applicable to high-power motors because only an insufficient amount can be delivered to the sliding parts, leaving the risk of dry running ·

Opfindelsen har derfor til opgave at videreudforme en smøreindretning af den indledningsvis angivne art på en sådan måde, at smøreolie i nøjagtigt doserede mængder under tryk kan indsprøjtes nøjagtigt i det 35 for en smøring af glideparterne gunstigste rum mellem stempel og cylin- 151143 - 2 - derløbeflade.It is therefore an object of the invention to further design a lubricating device of the type initially specified in such a way that lubricating oil in precisely dosed amounts under pressure can be injected accurately into the most favorable space for lubrication of the sliding parts between piston and cylinder 151143-2. .

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved hjælp af de i den kendetegnende del af krav 1 angivne ejendommeligheder« Ved en sådan udformning af smøreindretningen kan gastryksforskelle mellem over- og un-5 dersiderne af de enkelte stempelringe udnyttes til forskydning af ventilnålen til åben stilling, således at ventilnålen, når gastrykniveauet i åbningstrykkammeret er højere end i lukketrykkammeret, kan bevæges til oliegennemgangsstillingen, hvorved smøreolie kan sprøjtes nøjagtigt ind rummene mellem to nabostempelringe. Fordelagtige udførelsesformer 10 og videre udformninger af denne løsning er angivet i de afhængige krav.This object is solved according to the invention by the features of the characterizing part of claim 1. In such a design of the lubricating device, gas pressure differences between the upper and lower sides of the individual piston rings can be utilized to displace the valve needle to open position. the valve needle, when the gas pressure level in the opening pressure chamber is higher than in the closing pressure chamber, can be moved to the oil passage position, whereby lubricating oil can be accurately injected into the spaces between two neighboring piston rings. Advantageous embodiments 10 and further embodiments of this solution are set forth in the dependent claims.

Opfindelsen er nærmere forklaret i det følgende under henvisning til tegningen. På tegningen viser: fig. 1 et længdesnit af en cylinder- og stempelanordning i en forbrændingsmotor med en smøreindretning ifølge opfin-15 delsen, fig. 2 et snit efter linien II - II i fig. 1, og fig. 3 i større målestok enkeltheder ved den i fig. 1 viste smøreindretning.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. In the drawing: FIG. 1 is a longitudinal section of a cylinder and piston device of an internal combustion engine with a lubricating device according to the invention; FIG. 2 is a sectional view taken along line II - II of FIG. 1, and FIG. 3, on a larger scale, with the details of FIG. 1.

På tegningen betegner 1 cylindervæggen i en forbrændingsmotors cy-20 linder, 2 cylinderløbefladen og 3 et i cylinderrummet arbejdende stempel. Stemplet 3 har i en vis aksial afstand fra sin stempelbund 4 en stempelringpakke 5, som i det viste udførelseseksempel bestås af fire stempelringe 6, 7, 8, 9, der hver er indsat i en ringnot i stemplet 3. Stempelringene 6, 7, 8, 9 er anbragt med samme afstand mellem to nabo-25 stempelringe. De mellem undersiden og oversiden af to nabostempelringe 6 og 7 henholdsvis 7 og 8 henholdsvis 8 og 9 værende rum, som desuden begrænses af cylinderløbefladen 2 og ydersiden af stemplet 3, er betegnet med 10, 11 og 12. Til denne cylinder- og stempelanordning hører en i det følgende nærmere beskrevet smøreindretning. Denne omfatter en 30 smøreoliepumpe 13, som kontinuerligt transporterer olie fra et reservoir 14 til en samleledning 15. Til denne er tilsluttet en overstrømningsventil 16, som har et af en forspændt trykfjeder 17 påvirket lukkeelement 18. Trykfjederen 17' s lukketrykkraft kan varieres ved hjælp af et forskydeligt stempel 19, som gennem et kun skematisk vist vægt-35 stangssystem 20 er forbundet med den ikke viste reguleringsstang for en - 3 - 151143 brændselspumpe, således at trykfjederen 17 forspændes stærkere ved indstilling af reguleringsstangen i retning mod forøget fyldning (i fig. 1 vist ved en pil 21) for at også det effektive tryk i samleledningen 15 skal forhøjes. Den overskydende smøreolie i samleledningen fjernes af 5 overstrømningsventilen 16 og føres af denne gennem en returledning 22 tilbage til reservoiret 14.In the drawing, 1 represents the cylinder wall of the cylinder of a combustion engine, 2 of the cylinder running surface and 3 of a piston operating in the cylinder compartment. The piston 3 has at some axial distance from its piston bottom 4 a piston ring package 5, which in the illustrated embodiment consists of four piston rings 6, 7, 8, 9, each of which is inserted into a ring groove in the piston 3. The piston rings 6, 7, 8 , 9 are spaced at the same distance between two neighboring piston rings. The spaces between the bottom and the top of two neighboring piston rings 6 and 7 and 7 and 8 and 8 and 9 respectively, which are further limited by the cylinder running surface 2 and the outside of the piston 3, are designated 10, 11 and 12. This cylinder and piston device belongs a lubricating device described below. This comprises a lubricating oil pump 13 which continuously transports oil from a reservoir 14 to a manifold 15. To this is connected a overflow valve 16, which has a closing element 18. One of the biasing pressure spring 17 is closed by the closing pressure force of the spring spring 17. a displaceable piston 19 which, through a schematically illustrated weight-bar system 20, is connected to the control rod not shown for a fuel pump, so that the pressure spring 17 is biased more strongly by adjusting the control rod in the direction of increased filling (in fig. 1 shown by an arrow 21) so that the effective pressure in the manifold 15 is also increased. The excess lubricating oil in the manifold is removed by the overflow valve 16 and passed through it through a return line 22 to the reservoir 14.

Fra samleledningen 15 er der til smøreolieforsyning af flere i et plan på omkredsen af cylinderløbefladen 2 fordelte smøreområder afgre-net olietilførselsledninger 23, i hver af hvilke der er indskudt en 10 olietilførelsesstyreindretning 24. Hver olietilførselsstyreindretning 24, som er vist detaljeret og i større målestok i fig. 3, er udformet som en indsprøjtningsventil og her et flerdelt ventilhus 25, der er indsat i en på cylinderaksen vinkelret, i cylindervæggen 1 udformet boring 26. Derudover har hver olietilførselsstyreindretning 24 ifølge op-15 findelsen en ventilnål 27, som er konstant påvirket i lukkeretningen ved hjælp af et for trykket af den tilførte smøreolie udsat trykstempel 28. Trykstemplet 28 har et i en boring 29 i ventilhuset 25 ført føringsskaft 30 og en med større diameter end dette udformet vejbegrænsningsansats 31. Trykstemplet 28 ligger med sin forreste endeflade 32 an 20 mod bagsiden af ventilnålen 27 og begrænser med sin bageste endeflade 33 sammen med boringen 29's væg et lukketrykrum 34, som gennem en tilledning 35 er tilsluttet til olietilførselsledningen 23 og derved stadig er udsat for smøreolietrykket. Ventilnålen 27 har ved sin spids et med et ventilsæde 36 samvirkende, konisk lukkeelement 37, bag hvilket 25 findes en cylindrisk nåledel 38, som er omgivet af et smøreolieforrum 39, der gennem olietilførselsledningen 23 forsynes med smøreolie. Foran ventilnålen 27's lukkeelement 37 er koaksialt med denne i ventilhuset 25 udformet et blindhul 40, fra hvilket flere i cylinderrummet i udmundende olieløbskanaler 41 er stråleformet afgrenet, se fig. 2.Oil supply lines 23, each of which is provided with an oil supply control device 24. Each oil supply control device 24, which is shown in detail and on a larger scale, is lubricated from the assembly line 15 for lubricating oil supply of several lubricating areas distributed in a plane on the circumference of the cylinder running surface 2. FIG. 3, is designed as an injection valve and here a plurality of valve housing 25 inserted in a perpendicular to the cylinder axis in the bore wall 1 is formed. In addition, each oil supply control device 24 according to the invention has a valve needle 27 which is constantly actuated in the closing direction. Pressure plunger 28 is exposed to the pressure of the applied lubricating oil 28. The plunger 28 has a guide shaft 30 in a bore 29 in the valve housing 25 and a larger diameter than this designed road restriction stop 31. The plunger 28 lies with its front end surface 32 and 20 towards the back of the valve needle 27, and with its rear end surface 33, together with the wall of the bore 29, limits a closing pressure space 34 which is connected to the oil supply line 23 through a conduit 35 and thereby still exposed to the lubricating oil pressure. At its tip, the valve needle 27 has a conical closure member cooperating with a valve seat 36, behind which 25 is a cylindrical needle portion 38 which is surrounded by a lubricating oil chute 39 provided with lubricating oil 23 through the oil supply line. A blind hole 40 is formed coaxially in front of the valve needle 27's closing element 37 in the valve housing 25, from which several beams are beamed into the cylinder compartment of the outlet oil flow channels 41, see FIG. 2nd

30 1 det følgende beskrives forløbet af en fuldstændig smørecyklus nærmere.30 The following describes the course of a complete lubrication cycle.

Som udgangspunkt antages det, at stemplet 3 befinder sig under op-adbevægelse, dvs. set i tegningens plan bevæger sig nedefra og opad, og at den øverste stempelring 6 endnu befinder sig nedenunder differens-35 trykledningen 51's munding 52. I denne bevægelsesstilling af stemplet 3 151143 - 4 - er der ingen eller kun en minimal gastrykdifferens ved mundingerne 50 og 52 af henholdsvis gastrykoverføringsledningen 49 og differenstrykledningen 51, så at der i åbningstrykkammeret 47 og i lukketrykkammeret 48 hersker lige store gastryk. Som følge af denne tilstand holdes ven-5 tilnålen 27 ved hjælp af det i lukketrykrummet 34 herskende og af tryk-stemplet 28 til nålen overførte lukkekraft i lukket stilling. Denne lukkekraft er højere end det i smøreolieforrummet 39 på den ringformede endeflade 54 cif ventilnålføringsskaftet 43 i åbningsretningen virkende smøreolietrykkraft.In principle, it is assumed that the piston 3 is in the upward movement, ie. seen in the plane of the drawing, it moves downwards and upwards, and that the upper piston ring 6 is still below the mouth 52 of the differential pressure line 51. In this position of movement of the piston 3, there is no or only a minimal gas pressure difference at the orifices 50 and 52 of the gas pressure transfer line 49 and the differential pressure line 51, respectively, so that equal gas pressures exist in the opening pressure chamber 47 and in the closing pressure chamber 48. Due to this condition, the venous needle 27 is held in the closed position by the closure force prevailing in the closure chamber 34 and by the piston 28 transferred to the needle in the closed position. This closing force is higher than the lubricating oil pressure force acting in the lubricating oil cavity 39 on the annular end face 54 cif valve guide shaft 43 in the opening direction.

10 Såsnart imidlertid den øverste stempelring 6 under stemplet 3's videre opadbevægelse kører henover differenstrykledningerne 51's mundinger 52, opstår der en gastrykforskel, hvor det højeste gastryk findes i gastrykoverføringsledningen 49 og åbningstrykkammeret 47, hvor dets trykkraft addres til det på endefladen 54 af føringsskaftet 43 15 indvirkende smøreolietryk, hvorved ventilnålen 27 slagagtigt bevæges til oliegennemgangsstillingen, i hvilken den tilførte smøreolie kan føres fra smøreolieforrummet 39 ind i blindboringen 40 og derfra gennem olieudløbskanalerne 41 indsprøjtes nøjagtigt først i rummet 10 mellem stempelringene 5 og 7, derefter på grund af den stadig tilstedeværende 20 gastrykforskel ind i rummet 11 mellem stempelringene 7 og 8 samt derefter ind i rummet 12 mellem stempelringene 8 og 9. Denne smøreolirind-sprøjtning afsluttes, såsnart den øverste stempelring 6 passerer gastrykoverføringsledningen 49's munding 50, hvorved der ikke mere findes nogen trykforskel mellem de i åbningstrykkammeret 47 og i lukketrykkam-25 meret 48 herskende tryk, og ventilmålen 47 føres slagagtigt atter tilbage til lukkestillingen.However, as soon as the upper piston ring 6 during the further upward movement of the piston 3 runs over the mouths 52 of the differential pressure lines 51, a gas pressure difference occurs, the highest gas pressure being found in the gas pressure conduit 49 and the opening pressure chamber 47, whereby its compressive force is added to that on the end face 54 of the guide shaft 43. lubricating oil pressure, whereby the valve needle 27 is casually moved to the oil passage position in which the applied lubricating oil can be fed from the lubricating oil chamber 39 into the blind bore 40 and thereafter through the oil outlet channels 41 precisely injected first into the space 10 between the piston rings 5 and 7, then due to the gas pressure still present. into the space 11 between the piston rings 7 and 8 and then into the space 12 between the piston rings 8 and 9. This lubricating oil injection is terminated as soon as the upper piston ring 6 passes through the mouth 50 of the gas pressure transfer line 49, leaving no pressure difference between the pressure prevailing in the opening pressure chamber 47 and in the closing pressure chamber 48, and the valve dimensions 47 are returned to the closing position in a stroke.

Denne smørecyklus gentages i omvent rækkefølge også ved hver ned-adbevægelse af stemplet 3. Endvidere forløber disse smøreoperationer på grund af den ens udformning af de over cylindervæggens omkreds fordelte 30 olietilførselsstyreindretninger 24 på samme måde i hver af disse.This lubrication cycle is repeated in reverse order also with each downward movement of the piston 3. Furthermore, these lubrication operations proceed due to the uniform design of the 30 oil supply control devices 24 distributed over the circumference of the cylinder wall in each of them.

Claims (4)

1. Cylinder- og stempelsmøreindretning ved en forbrændingsmotor, med en smøreoliepumpe, som pumper olie fra et reservoir ind i en samleled-ning, til hvilken der til olietrykregulering er tilsluttet en indstillelig overstrømningsventil, og fra hvilken er afgrenet olietilførsels-5 ledninger, i hver af hvilke der er indkoblet en olietilførselsstyreind-retning, som er tilsluttet til en fra cylinderrummet afgrenet gastrykoverføringsledning, og som omfatter en i et hus bevægelig ventil, som ved gastrykpåvirkning kan forskydes mod en derpå indvirkende lukkekraft fra en lukkestilling til en oliegennemgangsstilling, i hvilken den ind-10 til da blokerede olietilførsel frigives til olieudløbskanaler og smøreolie kan presses ud i rummet mellem cylinderindervasggen og et med stempelringe forsynet stempel under dettes bevægelse forbi olieudløbskanalernes udmunding, kendetegnet ved følgende ejendommeligheder: 15. hver olietilførselsstyreindretning (24) er udformet som en ind- sprøjtningsventil og har en ventilnål (27), som ved hjælp af et for trykket af tilført smøreolie udsat trykstempel (28) stadig er påvirket i lukkeretningen, - ventilnålen (27) har endvidere ved sin spids et med et ventilsæde 20 (36) samvirkende lukkeelement (37) og er bag dette omgivet af et gennem olietilførselsledningen (23) med smøreolie forsynet smøre-olieforrum (39), ventilnålen (27) har desuden ved enden af sit føringsskaft (43) en styrestempeldel (44), som fortil begrænser et åbningstrykkammer 25 (47) og bagtil et lukketrykkammer (48), til åbningstrykkammeret (47) er gastrykoverføringsledningen (49) tilsluttet, og til lukketrykkammeret (48) er tilsluttet mindst én dif ferens trykledning (51), som ligeledes er afgrenet fra cylinder-rummet omtrent i niveau med olieudløbskanalerne (41) og med en ak— 30 sial afstand af deres munding (52) fra gastrykoverføringslednin gens (49) munding (50) omtrent lig med afstanden fra den øverste stempelring (6) til den nederste stempelring (9) i en på stemplet (3) værende stempelringpakke (5). - 6 - 1511431. Cylinder and piston lubricator of an internal combustion engine, with a lubricating oil pump, which pumps oil from a reservoir into an assembly line to which an adjustable overflow valve is connected and from which branched oil supply lines are connected to each of which is connected an oil supply control device which is connected to a gas pressure transmission line branched from the cylinder compartment, and which comprises a valve movable in a housing which can be displaced by a gas pressure against an actuating closing force from a closing position to an oil passage position, in which it 10 to then blocked oil supply is released to oil outlet ducts and lubricating oil can be squeezed into the space between the cylinder inner wall and a piston ring piston during its movement past the outlet of the oil outlet channels, characterized by the following characteristics: 15. each oil supply control device (24) is configured as one (24). spray valve and ha is a valve needle (27) which is still actuated in the closing direction by means of a pressure piston (28) exposed to the pressure of the lubricating oil - the valve needle (27) furthermore has at its apex a closing element (37) cooperating with a valve seat 20 (36) ) and behind it is surrounded by a lubricating oil cavity (39) provided by the oil supply line (23), the valve needle (27) additionally has at the end of its guide shaft (43) a piston member (44) which forwards limits an opening pressure chamber 25 ( 47) and at the rear of a closing pressure chamber (48), to the opening pressure chamber (47), the gas pressure transfer line (49) is connected and to the closing pressure chamber (48) is connected at least one differential pressure line (51), which is also branched from the cylinder space approximately at level with the oil outlet channels (41) and at an actual distance of their orifice (52) from the orifice (50) of the gas pressure transmission line (49) approximately equal to the distance from the upper piston ring (6) to the lower piston ring (9) in a stamped (3) being piston ring package (5). - 6 - 151143 2. Smøreindretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at hver olietilførselsstyreindretning (24) omfatter et ventilhus (25), som er indsat i en på cylinderaksen vinkelret, i cylindervæggen (1) udformet boring (26).Lubrication device according to claim 1, characterized in that each oil supply control device (24) comprises a valve housing (25) which is inserted in a bore (26) formed in the cylinder wall (1) perpendicular to the cylinder wall (1). 3. Smøreindretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at tryk stemplet (28) på sin bagside begrænser et lukketrykrum (34), som er tilsluttet til olietilførselsledningen (23).Lubrication device according to claim 1, characterized in that the pressure of the piston (28) on its rear side limits a closing pressure chamber (34) which is connected to the oil supply line (23). 4. Smøreindretning ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at trykstemplet (28) har et føringsskaft (30) og et 10 med større diameter end dette udformet vejbegrænsningsanslag (31), som ligger i lukketrykkammeret (48) og samvirker med dettes bagvæg (53) til begrænsning af ventilnålens (27) åbningsbevægelse.Lubrication device according to any one of the preceding claims, characterized in that the pressure piston (28) has a guide shaft (30) and a diameter 10 larger than this designed road restriction stop (31), which lies in the closing pressure chamber (48) and cooperates with its rear wall. (53) for limiting the opening movement of the valve needle (27).