DE1112341B

DE1112341B - Lubrication of the piston pin bearing of a two-stroke internal combustion engine

Info

Publication number: DE1112341B
Application number: DEM38374A
Authority: DE
Inventors: Richard Seifert; Walter Thorn; Dipl-Ing Rudolf Arns
Original assignee: Maybach Motorenbau GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1958-07-24
Filing date: 1958-07-24
Publication date: 1961-08-03

Description

Schmierung des Kolbenbolzenlaggers einer Zweitakt-Brennkraftmaschine Es ist eine Schmierung des Kolbenbolzenlagers einer Brennkraftmaschine bekannt mit einer innerhalb des Maschinenkolbens am Pleuel angeordneten Schmieröl-Kolbenpumpe, die vom Pleuel über einen am Kolben befestigten Nocken angetrieben wird. Die Pumpe saugt das vom Kolbenbolzenlager abfließende und gefilterte Schmieröl an und fördert es zurück zum Kolbenbolzenlager. Die Leckverluste dieses Ölkreislaufes werden durch Öl aus einer am Pleuel befestigten Auffangvorrichtung wieder ausgeglichen. Der Nocken ist so gestaltet und angeordnet, daß die Pumpe bei jedem Auswärtshub des Kolbens fördert und das Schmieröl im Augenblick des größten Lagerdruckes zwischen die Gleitflächen des Kolbenbolzenlagers und des Kolbenbolzens drückt. Diese Methode versagt bei hochbelasteten Kolbenbolzenlagern, z. B. von schnellaufenden Zweitakt-Brennkraftmaschinen großer Leistung, weil die Lagerflächen während des Auswärtshubes des Kolbens vom Verbrennungsdruck so stark zusammengepreßt werden, daß sich ein gleichmäßiger Schmierölfilm zwischen den Berührungsflächen von Bolzen und Lager nicht bilden kann.Lubrication of the piston pin bearing of a two-stroke internal combustion engine It is known to lubricate the piston pin bearing of an internal combustion engine with a lubricating oil piston pump located inside the machine piston on the connecting rod, which is driven by the connecting rod via a cam attached to the piston. The pump sucks in the filtered lubricating oil flowing off the piston pin bearing and conveys it back to the piston pin bearing. The leakage losses in this oil circuit are compensated for by oil from a collecting device attached to the connecting rod. The cam is designed and arranged so that the pump delivers on each outward stroke of the piston and presses the lubricating oil between the sliding surfaces of the piston pin bearing and the piston pin at the moment of greatest bearing pressure. This method fails with highly loaded piston pin bearings, e.g. B. high-speed two-stroke internal combustion engines with high performance, because the bearing surfaces are so strongly compressed by the combustion pressure during the outward stroke of the piston that a uniform film of lubricating oil cannot form between the contact surfaces of the bolt and bearing.

Es ist ferner eine Schmierung des Kolbenbolzenlagers einer Brennkraftmaschine bekannt mit einer im Pleuel achsparallel angeordneten Schmieröl-Kolbenpumpe, die durch Eintauchen des Pleuels in die ölwanne mit Schmieröl gespeist wird und die das Öl durch eine Bohrung im Pleuel zum Kolbenbolzenlager fördert. Der Pumpenkolben wird im Pleuel durch Massenwirkung bewegt. Er saugt Schmieröl während der zweiten Hälfte des Einwärtshubes, des Maschinenkolbens mit seiner kurbelseitigen Stimfläche in den unteren Zylinderraum der Pumpe und fördert gleichzeitig Schmieröl mit seiner kolbenseitigen Stimfläche aus- dem oberen Zylinderraum der Pumpe zum Kolbenbo12enlager. Die gefördertem Öl- menge hängt von der Drehzahl des Kurbeltriebes ab. Eine zeitlich genau begrenzte und genau bemessene Schmierung, wie sie bei. einer Höchleistungsmaschine angestrebt wird, läßt sich damit nicht erreichen.It is also known to lubricate the piston pin bearing of an internal combustion engine with a lubricating oil piston pump arranged axially parallel in the connecting rod, which is fed with lubricating oil by immersing the connecting rod in the oil pan and which conveys the oil through a bore in the connecting rod to the piston pin bearing. The pump piston is moved in the connecting rod by mass action. During the second half of the inward stroke of the machine piston, it sucks lubricating oil with its crank-side face into the lower cylinder chamber of the pump and at the same time conveys lubricating oil with its piston-side face from the upper cylinder chamber of the pump to the piston piston bearing. The amount of oil pumped depends on the speed of the crank drive. A precisely timed and precisely measured lubrication, as in. A high-performance machine is striven for cannot be achieved with it.

- Die,Erfindung bezieht sich auf die zuerst erwähnte Schmierung des Kolbenbolzenlagers einer Zweitakt-Brennkraftmaschine mit e einer innerhalb des Maschinenkolbens angeordneten, vom Pleuel über einen Nocken angetriebenen -'Schmieröl-Kolbenpumpe, die Schmieröl einer ölquelle entnimmt und dem Kolbenbolzenlager zuführt. - The, invention relates to the first mentioned lubrication of the piston pin bearing of a two-stroke internal combustion engine with an arranged inside the machine piston, driven by the connecting rod via a cam -'Schmieröl-piston pump, which extracts lubricating oil from an oil source and supplies it to the piston pin bearing.

Die Erfindung besteht in. einer solchen Gestalt und Anordnung des Nockens, daß die Pumpe etwa in der ersten Hälfte des Kolbeneinwärtshubes ansaugt und-, etwa in der zweiten Hälfte fördert. Währen:d die Pumpe fördert, wirkt auf das Kolbenbolzenlager der Verdichtungsdruck. Er wird vermindert um die Massenkräfte des Kolbens, dessen Geschwindigkeit sich verringert. Der Druck auf das Kolbenbolzenlager ist deshalb in diesem Zeitabschnitt gering und kann bei sehr hohen Drehzahlen sogar Null werden. Das Schmieröl gelangt dadurch gut zwischen die Lagerflächen und verteilt sich ohne Schwierigkeit. Während des anschließenden Auswärtshubes des Maschinenkolbens ist in dem jetzt am stärksten belasteten Kolbenbolzenlager zusätzlich gefördertes Schmieröl vorhanden.The invention consists in. Such a shape and arrangement of the Cam that the pump sucks in about the first half of the piston inward stroke and-, promotes approximately in the second half. While: d the pump is delivering, has an effect the piston pin bearing the compression pressure. It is reduced by the forces of the masses of the piston, the speed of which is decreasing. The pressure on the piston pin bearing is therefore low in this time period and can even be at very high speeds Become zero. As a result, the lubricating oil gets well between the bearing surfaces and is distributed yourself without difficulty. During the subsequent outward stroke of the machine piston is additionally funded in the piston pin bearing, which is now the most heavily loaded Lube oil available.

Wenn ein ständiger ölkreislauf durch ein Posaunenrohr aufrechterhalten -wird,- das -am Maschinengehäuse. festgelegt ist und. in 'i ein em--Rohr am--Maschinenkolben geführt ist, entstehen durch die-Auswärtsbewegung des Maschinenkolbens- bekanntlich Druckstöße im ölkreislauf. Diesel Druckstöße -werden gemäß einer Weiterbildung der Erfindung aufgenoinz men durch einen Druckspeicher im Maschinenkolben,-der das durch das- Posaunenrohr- zusätzlich geförderte Öl-über ein Rückschlagventil aufnimmt-. Der Speicher-' raum ist über das Saugvenfil der Zusatzpumpe mit dem Punipenz#Iinder verbunden. Auf diese Weise wird bereits eine unter- höherem Druck stehende Öl- menge aus dem Speicher von-der Zusatzpumpe angesaugt und mit noch höhereni Druck -als ohne Spei' cher in das Kolbenbolzenlager gefördert, Dadurch ist gewährleistet, - daß sich ein Schmierfilm: zwischen den Gleitflächen bildet, der für die wichtige Schmierung bei der größten Lagerbelastung während des -'Kolheiiaü-sWärtshubes zur Verfügung steht. Wenn zudem nach der Erfindung die beweglichen Teile der Zusatzpumpen- und Druckspeichervorrichtun-' wie Ventile und Kolben, in Bewegungsrichtung des Maschinenkolbens so angeordnet sind, daß ihre Funktionsbewegung durch die Massenkräfte infolge der Kolbenbeschleunigung und -verzögerung unterstützt wird, können die Teile so klein und leicht wie möglich bemessen werden.If a constant oil circulation is maintained through a trumpet pipe, - the -on the machine housing. is set and. In 'i an em - pipe is guided on the - machine piston, pressure surges in the oil circuit are known to occur as a result of the outward movement of the machine piston. Diesel pressure surges, according to a further development of the invention, are absorbed by a pressure accumulator in the machine piston, which absorbs the oil additionally conveyed through the trumpet tube via a check valve. The storage space is connected to the point # Iinder via the suction valve of the additional pump. In this way, an under higher pressure vertical oil is already quantity from the storage of-the additional pump sucked and discharged with even höhereni pressure -as without Spei 'cher into the piston pin bearing This ensures that - a lubricating film between the Forms sliding surfaces, which is available for the important lubrication with the greatest bearing load during the -'Kolheiiaü-sWärtshubes. If, according to the invention, the moving parts of the additional pump and pressure storage device, such as valves and pistons, are arranged in the direction of movement of the machine piston so that their functional movement is supported by the inertia forces resulting from the piston acceleration and deceleration, the parts can be so small and light be sized as possible.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt durch den Maschinenkolben. Der übersichtlichkeit halber ist der Schnitt so gelegte daß sämtliche Teile in einer Ebene liegen. In Wirklichkeit sind die Teile aus Platz- und Festigkeitsgründen im Kolbenkörper räumlich verteilt angeordnet. Die unter Druck stehenden Räume und Leitungen sind waagerecht schraffiert.The drawing shows an embodiment of the invention in longitudinal section through the machine piston. For the sake of clarity, the section is laid out in this way that all parts lie in one plane. In reality the parts are made of space and reasons of strength arranged spatially distributed in the piston body. The ones under pressure standing rooms and lines are hatched horizontally.

Mit 11 ist ein Maschinenzylinder angedeutet, in dem ein Maschinenkolben 12 geführt ist. In dem Maschinenkolben 12 ist ein Kolbenbolzen 13 gelagert. 14 ist der Maschinenpleuel, mit dem der Kolbenbolzen fest verbunden ist. Der Maschinenkolben 12 wird mit öl gekühlt. Durch ein Rohr 34, in dem ein Posaunenrohr 35 geführt ist, wird Kühlöl durch eine ständig fördernde, nicht gezeigte Pumpe zugeführt. Durch die Auswärtsbewegung des Maschinenkolbens 12 entsteht in bekannter Weise infolge des Staues des öls vor der Mündung 36 des Posaunenrohres 35 eine zusätzliche Förderung und damit ein Druckstoß im Kühlsystem. Der Druckstoß im Kühlsystern pflanzt sich durch eine Leitung 37 fort, öffnet gegen den Druck einer Feder 38 ein Rückschlagventil 39 und gelangt durch eine Leitung 40 unter den Kolben 41 des Druckspeichers, der sich gegen den Druck einer Feder 42 mit öl füllt. Der Druck verbreitet sich auch in eine Leitung 43 und öffnet ein Ventil 44 gegen den Druck einer Feder 45. Schließlich dringt der Druck auch durch eine Leitung 46 in den Zylinder 47 der Zusatzpumpe und öffnet durch eine Leitung 48 ein Druckventil 49 gegen den Druck seiner Feder 50. A machine cylinder is indicated by 11 , in which a machine piston 12 is guided. A piston pin 13 is mounted in the machine piston 12. 14 is the machine connecting rod to which the piston pin is firmly connected. The machine piston 12 is cooled with oil. Through a pipe 34 in which a trombone pipe 35 is guided, cooling oil is supplied by a continuously delivering pump, not shown. As a result of the outward movement of the machine piston 12, as a result of the accumulation of the oil in front of the mouth 36 of the trumpet tube 35, an additional conveyance and thus a pressure surge in the cooling system occurs. The pressure surge in the cooling system propagates through a line 37 , opens a check valve 39 against the pressure of a spring 38 and passes through a line 40 under the piston 41 of the pressure accumulator, which fills with oil against the pressure of a spring 42. The pressure also spreads in a line 43 and opens a valve 44 against the pressure of a spring 45. Finally, the pressure also penetrates through a line 46 into the cylinder 47 of the auxiliary pump and opens through a line 48 a pressure valve 49 against the pressure of its spring 50.

An dem Kolbenbolzen 13 ist mit Schrauben 57 ein Nocken 51 befestigt, der auf der einen Seite in einem Kreisbogen 52 mit größerem Durchmesser und auf der anderen Seite in einem Kreisbogen 53 mit kleinerem Durchmesser verläuft. Der Nocken 51 arbeitet mit einem Ansatz 54 an einem Pumpenkolben 55 zusammen. Eine Feder 56 sichert den Kraftschluß.A cam 51 is fastened to the piston pin 13 with screws 57 and runs on one side in an arc 52 with a larger diameter and on the other side in an arc 53 with a smaller diameter. The cam 51 cooperates with a shoulder 54 on a pump piston 55 . A spring 56 ensures the frictional connection.

Gemäß der Erfindung ist der Nocken 51 so ausgebildet und angeordnet, daß die Zusatzpumpe 47/55 etwa in der ersten Hälfte des Einwärtshubes ansaugt und etwa in der zweiten fördert. In der Zeichnung ist gerade die Zusatzförderung beendet, da der Pumpenkolben 55 im inneren Totpunkt des Maschinenkolbens 12 am Ende seines Hubes angelangt ist.According to the invention, the cam 51 is designed and arranged so that the additional pump 47/55 sucks in approximately in the first half of the inward stroke and delivers approximately in the second. In the drawing, the additional delivery has just ended, since the pump piston 55 has reached the inner dead center of the machine piston 12 at the end of its stroke.

Während des Auswärtshubes gleitet der Ansatz 54 auf dem Kreisbogen 52 des Nockens 51 und bleibt unverändert in seiner Stellung bis zum äußeren Totpunkt des Maschinenkolbens 12 am Ende des Auswärtshubes. Nun beginnt die Ansaugbewegung des Pumpenkolbens 55 dadurch, daß er infolge des Schwenkens des Pleuels auf dem Nocken 51 mit dem Ansatz auf den Kreisbogen 53 heruntergleitet. Er gibt ein Volumen frei, das von dem durch die Feder 42 heruntergedrückten Speicherkolben 41 mit Drucköl aufgefüllt wird. Hierbei hat sich das als Ansaugventü wirkende Ventil 44/45 geöffnet und die Zusatzölmenge durchgelassen. Etwa 90' vor dem inneren Totpunkt des Maschinenkolbens 12 ist der Ansaugvorgang beendet. Der Anschlag 54 gleitet auf dem Nocken 51 auf, und der Pumpenkolben 55 fördert durch die Leitung 48 und das Druckventil 49150 in die Druckleitungen 28 und 29 in der zweiten Hälfte des Einwärtshubes. Die Förderung ist etwa 10-- vor dem inneren Totpunkt des Maschinenkolbens 12 beendet. Dieses Spiel wiederholt sich bei jeder Kurbelumdrehung. Durch die Posaune 35 wird während je- des Auswärtshubes der Druckspeicher 41/42 aufgeladen und während der ersten Hälfte des anschließenden Einwärtshubes entleert. Durch diese Anordnung wird zusätzliches öl während der Periode des geringstmöglichen Druckes zwischen die Gleitflächen des Kolbenbolzenlagers gedrückt.During the outward stroke, the projection 54 slides on the circular arc 52 of the cam 51 and remains unchanged in its position up to the outer dead center of the machine piston 12 at the end of the outward stroke. Now the suction movement of the pump piston 55 begins in that, as a result of the pivoting of the connecting rod on the cam 51, it slides down with the shoulder onto the circular arc 53. It releases a volume which is filled with pressurized oil by the storage piston 41, which is pressed down by the spring 42. Here, the valve 44/45, which acts as an intake valve, has opened and the additional amount of oil has passed through. The intake process is ended approximately 90 ' before the inner dead center of the machine piston 12. The stop 54 slides on the cam 51 , and the pump piston 55 delivers through the line 48 and the pressure valve 49150 into the pressure lines 28 and 29 in the second half of the inward stroke. The promotion is ended about 10 - before the inner dead center of the machine piston 12. This game repeats itself with every turn of the crank. The pressure accumulator 41/42 is charged by the trumpet 35 during each outward stroke and emptied during the first half of the subsequent inward stroke. This arrangement forces additional oil between the sliding surfaces of the piston pin bearing during the period of the lowest possible pressure.

Die Ventile 38/39, 44/45, 49/50, der Druckspeicher 41/42 und die Zusatzpumpe 55156 sind in Bewegungsrichtung des Maschinenkolbens 12 so angeordnet, daß ihre Funktionsbewegung durch die Massenkräfte infolge der Maschinenkolbenbeschleunigung und -verzögerung unterstützt werden. Infolgedessen können sie so klein und leicht wie möglich bemessen werden.The valves 38/39, 44/45, 49/50, the pressure accumulator 41/42 and the additional pump 55156 are arranged in the direction of movement of the machine piston 12 so that their functional movement is supported by the inertia forces resulting from the machine piston acceleration and deceleration. As a result, they can be made as small and light as possible.

Claims

PATENT CLAIMS. 1. Lubrication of the piston pin bearing of a two-stroke internal combustion engine with a lubricating oil piston pump which is arranged within the machine piston and is driven by the connecting rod via a cam, which takes lubricating oil from an oil source and supplies it to the piston pin bearing, characterized by such a shape and arrangement of the cam (51) that the pump (47/55) sucks in about the first half of the piston inward stroke and delivers in about the second half.

2. Lubrication according to claim 1, characterized in that the lubricating oil is fed to the pump through a trombone tube (35) which is fixed to the machine housing and is guided in a tube (34) in the machine piston (12). 3. Lubrication according to claim 2, characterized by a pressure accumulator (41/42) in the machine piston (12), which receives the oil additionally delivered during the piston outward stroke through the trombone tube (35) via a check valve (38/39) and which is supplied via the suction valve ( 44/45) is connected to the cylinder (47) of the piston pump. 4. Lubrication according to claim 3, characterized in that the moving parts of the piston pump and pressure storage device, such as valves and pistons, are arranged in the direction of movement of the machine piston so that their functional movements are supported by the inertia forces due to the piston acceleration and deceleration. Documents considered: German Patent No. 391113; British Patent No. 122,605; French Patent Nos. 537 8979 978 535; USA. Patent Nos. 1,254,535, 1258 967th