[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmieren einer Hubkolbenbrennkraftmaschine,
insbesondere eines Zweitakt-Grossdieselmotors mit Längsspülung, gemäss dem Oberbegriff
des unabhängigen Anspruchs.
[0002] Zweitakt-Grossdieselmototen mit Längsspülung werden häufig als Antriebsaggregate
für Schiffe oder auch im stationären Betrieb, z.B. zum Antrieb grosser Generatoren
zur Erzeugung elektrischer Energie, eingesetzt. Dabei laufen die Motoren in der Regel
über beträchtliche Zeiträume im Dauerbetrieb, was hohe Anforderungen an die Betriebssicherheit
und Verfügbarkeit stellt. Daher sind für die Betreiber insbesondere lange Wartungsintervalle,
geringer Verschleiss und ein wirtschaftlicher Umgang mit Brenn- und Betriebsstoffen
zentrale Kriterien bei der Auswahl 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 Schmierölverbrauch
auch unmittelbar für die Betriebskosten. Damit kommt der komplexen Problematik der
Schmierung von Zweitakt-Grossdieselmotoren eine immer grössere Bedeutung zu.
[0003] Bei Zweitakt-Grossdieselmotoren mit Längsspülung erfolgt die Kolbenschmierung durch
Schmiereinrichtungen in der Zylinderwand, durch die Schmieröl auf die Lauffläche der
Zylinderwand aufgebracht wird, um die Reibung zwischen Kolben und Lauffläche und damit
die Abnützung der Lauffläche zu minimieren. So liegt heute bei modernen Motoren, wie
z.B. den Sulzer RTA-Motoren, die Abnutzung der Lauffläche bei weniger als 0.05 mm
bei einer Betriebsdauer von 1000 Stunden. Die Schmierölfördermenge liegt bei solchen
Motoren bei ca. 1.3 g/kWh und weniger und soll nicht zuletzt aus Kostengründen möglichst
noch weiter reduziert werden.
[0004] Als Schmiersysteme zur Schmierung der Laufflächen sind ganz verschiedene Lösungen
bekannt, sowohl was die konkrete Ausführung der Schmiereinrichtungen selbst, als auch
was die Verfahren zur Schmierung angeht. So sind Schmiereinrichtungen bekannt, bei
denen das Schmieröl durch mehrere Schmierölöffnungen, die in Umfangsrichtung in der
Zylinderwand untergebracht sind, in radialer Richtung auf den an der Schmierölöffnung
vorbeilaufenden Kolben aufgebracht werden, wobei das Schmieröl durch die Kolbenringe
sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung verteilt wird. Dadurch, dass
das Schmieröl bei dieser Methode nicht grossflächig auf die Lauffläche der Zylinderwand,
sondern mehr oder weniger punktuell zwischen die Kolbenringe auf die Seitenflächen
des Kolbens aufgebracht wird, ist die Verteilung des Schmieröls auf der Lauffläche
häufig nur ungenügend gewährleistet, was zu überhöhter Hitzeentwicklung infolge übermässiger
Reibung und in letzter Konsequenz lokal zu einem Verschweissen der Kontaktflächen
von Kolben und Lauffläche mit darauf folgendem Materialausbruch, also zu einem Kolbenfresser
führen kann.
[0005] Um eine bessere Verteilung des Schmieröls, d.h. um einen gleichmässigeren Schmierölfilm
auf der Lauffläche zu gewährleisten, wird in der
WO 00/28194 ein Schmiersystem vorgeschlagen, bei welchem das Schmieröl unter hohem Druck mittels
Zerstäubungsdüsen, die in den Zylinderwänden untergebracht sind, im wesentlichen tangential
zur Zylinderwand in die im Brennraum befindliche Spülluft gesprüht wird, wobei das
Schmieröl zu kleinen Partikeln zerstäubt wird. Dadurch wird das zerstäubte Schmieröl
in der Spülluft fein verteilt und durch die Zentrifugalkraft des Dralls, den die Spülluft
und damit auch die fein darin verteilten Schmierölpartikel tragen, gegen die Lauffläche
der Zylinderwand geschleudert. Bei diesem Verfahren wird zwar ein deutlich gleichmässigerer
Schmierölfim auf der Lauffläche erzeugt als bei radialer Schmieröleinspritzung; ein
gravierender Nachteil dieses Verfahrens besteht allerdings darin, dass ein nicht unerheblicher
Teil des eingesetzten Schmieröls mit der Spülluft weggetragen bzw. beim folgenden
Verbrennungstakt mit verbrannt wird. Dadurch entsteht ein unnötig hoher Schmierölverbrauch,
was sich deutlich negativ auf die Betriebskosten auswirkt. Ausserdem ergeben sich
besondere Anforderungen an die Qualität des verwendbaren Schmieröls, da sich nicht
alle Schmieröle geeignet fein zerstäuben lassen, wodurch die Auswahl der für die Schmierung
zur Verfügung stehenden Schmieröle eingeschränkt ist. Insbesondere lassen sich häufig
billigere Schmieröle, also Schmieröle minderer Qualität, schlechter zerstäuben als
hochwertige Schmieröle, wodurch bei Verwendung solcher Schmieröle die Effektivität
des Verfahrens weiter herabgesetzt wird.
[0006] Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zum Schmieren
einer Lauffläche einer Zylinderwand eines Zylinders einer Hubkolbenbrennkraftmaschine,
insbesondere eines Zweitakt-Grossdieselmotors mit Längsspülung vorzuschlagen, durch
welches Verfahren eine bessere Verteilung eines Schmiermittels auf der Lauffläche
der Zylinderwand gewährleistet ist und gleichzeitig die Menge an Schmiermittel im
Vergleich zu bekannten Verfahren deutlich reduziert werden kann und damit ein wirtschaftlicherer
Betrieb solcher Hubkolbenbrennkraftmaschinen ermöglicht wird.
[0007] Das diese Aufgaben lösende Verfahren ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs
gekennzeichnet.
[0008] Erfindungsgemäss wird somit ein Verfahren die Erfindung wird im Folgenden an Hand
einer nicht zur Erfindung gehörenden Schmiersystems beschrieben zum Schmieren einer
Lauffläche einer Zylinderwand eines Zylinders einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere
eines Zweitakt-Grossdieselmotors mit Längsspülung, in welchem Zylinder ein Kolben
entlang der Lauffläche hin- und herbewegbar angeordnet ist, vorgeschlagen. Der Zylinder
weist mindestens eine in einer Ausnehmung der Zylinderwand angeordnete Schmiermitteldüse
zum Aufbringen von Schmiermittel auf die Lauffläche auf. Dabei ist die Schmiermitteldüse
derart angeordnet und ausgestaltet, dass das Schmiermittel in mehreren Schmiermittelstrahlen
auf die Lauffläche des Zylinders aufbringbar und eine Zerstäubung des Schmiermittelstrahls
durch die Schmiermitteldüse weitestgehend vermeidbar ist.
[0009] Durch die Anordnung und Ausgestaltung der Schmiermitteldüsen des Schmiersystems ist
gewährleistet, dass das Schmiermittel direkt auf die Lauffläche der Zylinderwand des
Zylinders der Hubkolbenbrennkraftmaschine aufbringbar ist. Es hat sich gezeigt, dass
dadurch gleichzeitig ein gleichmässiger Schmiermittelauftrag und sparsamer Einsatz
gewährleistbar ist.
[0010] In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Schmiersystem mehrere Schmiermitteldüsen,
die entlang einer Umfangslinie des Zylinders der Hubkolbenbrennkraftmaschien, aus
Symmetriegründen vorzugsweise in äquidistanten Abständen, angeordnet sind. Die von
der Umfangslinie eingeschlossene Fläche steht dabei bevorzugt senkrecht auf einer
sich längs des Zylinders erstreckenden Zylinderachse. Selbstverständlich kann es in
bestimmten Fällen auch durchaus möglich sein, dass die Schmiermitteldüsen nicht auf
einer solchen Umfangslinie, sonder in anderer Art und Weise in der Zylinderwand angeordnet
sind, beispielsweise auf einer in Richtung der Zylinderachse verlaufenden spiralförmigen
Bahn. Zudem ist es denkbar, dass das Schmiersystem mehrere Schmiermitteldüsen umfasst,
die entlang mehrerer paralleler Umfangslinien angeordnet sind. Beispielsweise können
Schmiermitteldüsen auf einer oder mehreren solcher Umfangslinien auf verschiedenen
Höhen im Zylinder, also zum Beispiel in der Nähe des unteren Umkehrpunktes der Kolbenbewegung
im Zylinder und / oder in der Nähe des oberen Umkehrpunktes und / oder zwischen dem
oberen und unteren Umkehrpunkt angeordnet sein. Dadurch kann gewährleistet werden,
dass die Lauffläche überall optimal mit Schmieröl versorgt wird.
[0011] Das Schmiermittel wird dabei in einem, im wesentlichen kompakten, Schmiermittelstrahl
direkt auf die Lauffläche aufgebracht. Das heisst, ein Zerstäuben des Strahls in feine
Partikel ist weitestgehend vermeidbar. Zur gleichmässigen Beaufschlagung der Lauffläche
sind die Schmiermitteldüsen in der Zylinderwand derart angeordnet, dass das Schmiermittel
in Bezug auf die Zylinderwand im wesentlichen tangential in einem Schmiermittelstrahl
austritt. Die Richtungsangabe tangential bezieht sich dabei im Rahmen dieser Anmeldung
selbstverständlich immer auf den Bereich der Zylinderwand, in der die zur Rede stehende
Schmiermitteldüse untergebracht ist.
[0012] Der Schmiermittelstrahl kann in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in Bezug auf
eine Zylinderachse, deren Richtung in dieser Anmeldung wie üblich parallel zur Bewegungsrichtung
des Kolbens der Hubkolbenbrennkraftmaschine, also senkrecht zur radialen Richtung
des Zylinders, anzunehmen ist, unter einem vorgebbaren Winkel in tangentialer Richtung
aus der Schmiermitteldüse austreten. Durch einen solchen spiralförmigen Auftrag des
Schmiermittels ist es möglich, die Lauffläche sowohl in Umfangsrichtung als auch in
axialer Richtung optimal mit einem gleichmässigen Schmiermittelfilm zu beaufschlagen.
Dabei können die Schmiermitteldüsen in Bezug auf die Zylinderachse durchaus auch in
verschiedene Richtungen ausgerichtet sein, wodurch ein grösserer Bereich der Lauffläche
mit Schmiermittel unmittelbar durch die Schmiermitteldüsen beaufschlagbar ist. So
können z.B. in Umfangsrichtung gesehen die Schmiermitteldüsen jeweils unter einem
gleichen oder verschiedenen Winkelbetrag abwechselnd in jeweils unterschiedliche Richtungen
in Bezug auf die Zylinderachse ausgerichtet sein. Auch kann eine einzelne Schmiermitteldüse
mehrere Austrittsöffnungen zum Ausbringen des Schmiermittels aufweisen, welche Austrittsöffnungen
gleichen oder unterschiedlichen Schmiermitteldurchsatz erlauben, z.B. indem die Austrittsöffnungen
gleiche oder verschiedene Öffnungsquerschnitte haben und so ausgestaltet und angeordnet
sind, dass das Schmiermittel in gleiche oder in unterschiedliche Richtungen austreten
kann. Selbstverständlich können die Schmiermitteldüsen auch derart angeordnet sein,
dass der Schmiermittelstrahl senkrecht zur Zylinderachse aus der Schmiermitteldüse
austreten kann. Darüberhinaus ist natürlich auch jede geeignete Kombination der zuvor
erwähnten Ausführungsvarianten denkbar.
[0013] In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Zylinderwand zusätzlich eine in Umfangsrichtung
verlaufende Nut, zum Beispiel in Form einer geschlossenen Kreislinie, zur Speicherung
des auf die Lauffläche aufgebrachten Schmieröls aufweisen. Dabei kann die Fläche,
die die Nut einschliesst senkrecht oder schräg auf der Zylinderachse stehen. Die Nut
kann auch in Form einer Spirale in der Zylinderwand eine nicht geschlossene Kurve
bilden. Auch ist es denkbar, dass die Nut eine oder mehrere separate Abschnitte aufweist,
die sich nicht in Form einer geschlossenen Kurve über bestimmte Bereiche der Zylinderwand
erstrecken. Selbstverständlich ist auch jede geeignete Kombination der verschiedenen
möglichen Formen von Nuten möglich. Im Betrieb kann überflüssiges Schmiermittel beispielsweise
durch die Kolbenringe in die Nuten abgestreift werden, so dass das Schmiermittel zu
einem späteren Zeitpunkt wieder für die Schmierung des Kolbens zur Verfügung steht.
[0014] Bevorzugt ist jede Schmiermitteldüse über eine separate Zuleitung mit einer Dosiereinheit
verbunden, die der Schmiermitteldüse die notwendige Menge Schmieröl zu einem vorgebbaren
Zeitpunkt zur Verfügung stellt. Denkbar ist jedoch auch, dass entweder ein Teil der
Schmiermitteldüsen oder auch alle Schmiermitteldüsen mittels einer gemeinsamen Zuleitung,
z.B. in Form eines Common-Rail-Systems, von der Dosiereinheit mit Schmiermittel versorgt
werden. Bevorzugt wird die Dosiereinheit von einer frei programmierbaren Ansteuereinheit
gesteuert oder geregelt. Dadurch ist es möglich, Menge und /oder Zeitpunkt des zuzuführenden
Schmiermittels in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern, wie z.B. von
der Drehzahl, der Last, der Zylindertemperatur oder anderen Betriebsparametern oder
aber auch zum Beispiel in Abhängigkeit von der Brennstoffqualität, der Schmiermittelqualität
oder der Qualität anderer Betriebsstoffe, im Betrieb festzulegen. So kann es z.B.
möglich sein, dass nicht bei jedem Arbeitstakt von jeder Schmiermitteldüse Schmiermittel
auf die Lauffläche aufgebracht werden muss, bzw. ist die Menge des aufzubringenden
Schmiermittels je nach Betriebszustand und / oder Ort im Zylinder individuell einstellbar.
Selbstverständlich kann sowohl der Zeitpunkt der Schmiermittelzufuhr, als auch die
Menge des zugeführten Schmiermittels beispielsweise zusätzlich in Abhängigkeit von
der Kolbenposition erfolgen.
[0015] Bei dem erfindungsgemässen Verfahren zum Schmieren einer Lauffläche einer Zylinderwand
eines Zylinders einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere eines Zweitakt-Grossdieselmotors
mit Längsspülung, in welchem Zylinder ein Kolben entlang der Lauffläche hin- und herbewegbar
angeordnet ist, wird durch mindestens eine in einer Ausnehmung der Zylinderwand angeordnete
Schmiermitteldüse Schmiermittel auf die Lauffläche aufgebracht. Dabei wird das Schmiermittel
in einem kompakten Schmiermittelstrahl auf die Lauffläche der Zylinderwand aufgebracht
und eine Zerstäubung des Schmiermittelstrahls durch die Schmiermitteldüse wird weitestgehend
vermieden.
[0016] Jeder Schmiermitteldüse wird das Schmiermittel von einer Dosiereinheit, vorzugsweise
zu jeder Schmiermitteldüse über eine separate Zuleitung, zugeführt, wobei die Dosiereinheit
mittels einer frei programmierbaren Ansteuereinheit so gesteuert oder geregelt werden
kann, dass die Menge und / oder der Zeitpunkt des einer jeden Schmiermitteldüse zugeführten
Schmiermittels in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern vorgegeben werden
kann.
[0017] Im Folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
in schematischer nicht massstäblicher Darstellung:
- Fig. 1
- ein Ausführungsbeispiel eines Schmiersystems in einem Zylinder eines Grossdieselmotors;
- Fig. 2
- ein Zylinder mit Schmiersystem, Schmiermitteldüse, Dosiereinheit und Ansteuereinrichtung
im Schnitt, gemäss Fig. 1 entlang der Schnittlinie A - A;
- Fig. 3
- Schmiersystem gemäss Fig. 2 mit Schmiermitteldüse und Schmiermittelstrahl
[0018] Das Schmiersystem für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, das im Folgenden gesamthaft
mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet wird, ist insbesondere für Zweitakt-Grossdieselmotoren
mit Längsspülung geeignet, wie sie beispielsweise im Schiffsbau verbreitet Verwendung
finden. Fig. 1 zeigt, teilweise im Längsschnitt, einen Abschnitt eines Zylinder 4
eines Zweitakt-Grossdieselmotors mit Längsspülung mit den für das Verständnis der
Erfindung wesentlichen Teilen, sowie einem Ausführungsbeispiel des Schmiersystems
1. Auf die Darstellung weiterer, an sich bekannter Komponenten solcher Zylinder 4,
wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet.
[0019] Fig. 1 zeigt einen Abschnitt eines Zylinders 4 eines Zweitakt-Grossdieselmotors in
dem Bereich, in welchem das Schmiersystem 1 untergebracht ist. Der Zylinder 4 umfasst
im wesentlichen eine Zylinderwand 3, die im Inneren des Zylinders 4 durch eine Lauffläche
2 begrenzt ist und einen Kolben 5, der in Richtung einer Zylinderachse 10 entlang
der Lauffläche 2 im Inneren des Zylinder 4 hin- und herbewegbar angeordnet ist. Der
Kolben weist in bekannter Weise eine Kolbenstange 51 auf, die zum Antrieb des Kolbens
5 mit einer nicht gezeigten Kurbelwelle in Verbindung steht, sowie eine dem Brennraum
15 zugewandte Kolbenoberlfäche 52. In der der Lauffläche 2 zugewandten Seitenfläche
53 des Kolbens 5 sind in an sich bekannter Weise und Funktion ein oder mehrere Kolbenringe
54 untergebracht. Der Brennraum 15 wird dabei in bekannter Weise durch die Kolbenoberfläche
52, die Zylinderwand 3 und einen der Kolbenoberfläche 52 gegenüberliegenden, nicht
gezeigten Zylinderdeckel begrenzt.
[0020] Die Zylinderwand 3 umfasst eine oder mehrere Ausnehmungen 6, in welchen Ausnehmungen
6 vorzugsweise je eine Schmiermitteldüse 7 zum Aufbringen von Schmiermittel 8 auf
die Lauffläche 2 untergebracht ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind
die Schmiermitteldüsen 7 entlang einer Umfangslinie des Zylinders 4, bevorzugt (aber
nicht notwendig) in äquidistanten Abständen angeordnet, wobei die von der Umfangslinie
eingeschlossene Fläche senkrecht auf der sich längs des Zylinders 4 erstreckenden
Zylinderachse 10 steht. Dabei kann das Schmiersystem 1 mehrere Schmiermitteldüsen
7 umfassen, die entlang einer oder mehrerer paralleler Umfangslinien angeordnet sind.
Die Schmiermitteldüse 7 ist so in der Zylinderwand 3 in der Ausnehmung 6 versenkt
untergebracht, dass der Kolben bei seiner Bewegung ohne Behinderung die Ausnehmung
6 passieren kann. In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Zylinderwand
3 mindestens eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 11 zur Speicherung des auf die
Lauffläche 2 aufgebrachten Schmiermittels 8 auf, wobei durchaus mehrere Nuten 11 von
Vorteil sein können. Dabei kann sich die Nut 11 in einer geschlossenen Linie, beispielsweise
in Form einer Kreislinie um den gesamten Umfang der Zylinderwand 3 erstrecken. Denkbar
ist aber auch, das die Nut 11 einen oder mehrere separate Abschnitte aufweist, die
sich nicht in Form einer geschlossenen Kurve über den gesamten Umfang der Zylinderwand
3 erstrecken.
[0021] Das Schmiermittel 8, das durch die Schmiermitteldüsen 7 auf die Lauffläche 2 aufbringbar
ist, ist jeder Schmiermitteldüse 7 durch eine separate Zuleitung 12 zuführbar.
[0022] Im Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine bewegt sich der Kolben 5 in bekannter
Weise derart zwischen einem darstellungsmässig oberen Umkehrpunkt OT und einem darstellungsmässig
unteren Umkehrpunkt UT, dass die Oberfläche 52 des Kolbens 5 bei seiner Bewegung zwischen
dem unteren und oberen Umkehrpunkt jeweils mindestens eine Ausnehmung 6 der Zylinderwand
3 und / oder mindestens eine Nut 11 so passiert, dass mindestens die eine Ausnehmung
6 der Zylinderwand 4 und / oder mindestens die eine Nut 11 durch die Seitenfläche
53 des Kolbens 5 zeitweise vollständig verdeckt wird. Bevorzugt kann die Position
aller Ausnehmungen 6 in der Zylinderwand 3 und / oder aller Nuten 11 so gewählt werden,
dass, wenn sich der Kolben im unteren Umkehrpunkt UT befindet, alle Ausnehmungen 6
in der Zylinderwand 3 und / oder alle Nuten 11 in Verbindung zum Brennraum 15 stehen,
und wenn sich der Kolben in der Position des oberen Umkehrpunktes OT befindet, alle
Ausnehmungen 6 in der Zylinderwand 3 und / oder alle Nuten 11 mit dem Innenraum des
Zylinders 4 unterhalb des Kolbens 5 in Verbindung stehen.
[0023] Fig. 2 zeigt in einem Schnitt entlang der Linie A - A gemäss Fig. 1 einen Zylinder
4, umfassend ein Ausführungsbeispiel eines Schmiersystems mit Schmiermitteldüse 7,
Dosiereinheit 13 und Ansteuereinrichtung 14. Das Schmiermittel 8 kann der Schmiermitteldüse
7 mittels einer Zuleitung 12 von einer Dosiereinheit 13 zugeführt werden, die ihrerseits
über eine Versorgungsleitung 131 zentral mit Schmiermittel 8 versorgt wird. Vorzugsweise
führt von der Dosiereinheit 13 zu jeder Schmiermitteldüse 7 eine separate Leitung,
so dass die Zufuhr von Schmiermittel 8 zu jeder Schmiermitteldüse 7 in Abhängigkeit
von verschiedenen Betriebsparametern der Hubkolbenbrennkraftmaschine, wie z.B. der
Drehzahl, der Last, der Zylindertemperatur oder anderen Betriebsparametern einzeln
einstellbar ist. Selbstverständlich kann die Zufuhr von Schmiermittel 8 zu den Schmiermitteldüsen
7 auch unabhängig von den Betriebsparametern der Hubkolbenbrennkraftmaschine nach
einem vorgebbaren Schema erfolgen. Insbesondere ist es auch denkbar, dass eine oder
mehrere der Schmiermitteldüsen 7 über eine gemeinsame Zuleitung 12, z.B. in Form eines
Common-Rail-Systems, zur Zuführung des Schmiermittels 8 mit der Dosiereinheit 13 verbunden
sind. Das Schmiermittel 8 wird der Schmiermitteldüse 7 über die Zuleitung 12 unter
einem vorgebbaren Arbeitsdruck zugeführt. Vorzugsweise weist die Schmiermitteldüse
7 ein Ventil 72, beispielsweise ein in bekannter Weise federbelastetes Ventil 72 auf.
Dabei ist das Ventil 72 so einstellbar, dass es unter Einwirkung des Arbeitsdrucks
des in der Zuleitung 12 anstehenden Schmiermittels 8 spontan öffnet, so dass das Schmiermittel
8 aus der Zuleitung 12 in die Schmiermitteldüse 7 einströmen und durch die Austrittsöffnung
impulsartig der Lauffläche zuführbar ist. Die Zuleitung 12 kann darüberhinaus an oder
in der Schmiermitteldüse 7 durch ein Rückschlagventil 73 gegen zylinderseitigen Überdruck
geschützt sein. Vorzugsweise ist das Ventil 72 so ausgelegt, das es gleichzeitig als
Rückschlagventil 73 seine Funktion erfüllt.
[0024] Vorzugsweise ist die Dosiereinheit 13, die ebenfalls mit einem nicht gezeigten Rückschlagventil
gegenüber der Zuleitung 12 ausgestattet sein kann, mittels einer frei programmierbaren
Ansteuereinrichtung 14 so steuer- oder regelbar, dass die Menge und / oder der Zeitpunkt
des einer jeden Schmiermitteldüse 7 zugeführten Schmiermittels 8 in Abhängigkeit von
verschiedenen Betriebsparametern, wie z.B. von der Drehzahl, der Last, der Zylindertemperatur
oder anderen Betriebsparametern einstellbar ist. Auch beispielsweise die Qualität
von Schmiermittel 8 und / oder die Qualität des Treibstoffs oder anderer Betriebsstoffe
kann sowohl den Zeitpunkt, als auch die Menge des zugeführten Schmiermittels 8 mit
bestimmen. Die Betriebsparameter können von hier nicht gezeigten Sensoren eingelesen
und über Datenleitungen 141 der frei programmierbaren Ansteuereinrichtung 14 zugeführt
werden, die die Dosiereinrichtung über eine Kommunikationsleitung 142 entsprechend
steuert oder regelt.
[0025] In Fig. 3 wird in schematischer Weise dargestellt, wie der Schmiermittelstrahl 9
auf die Lauffläche 2 aufgebracht wird. Die Schmiermitteldüse 7 weist eine Austrittsöffnung
71 auf, die so ausgelegt ist, dass das Schmiermittel 8 in einem kompakten Schmiermittelstrahl
9 austritt, d.h. dass eine Zerstäubung des Schmiermittelstrahls 9 durch die Schmiermitteldüse
7 weitestgehend vermeidbar ist. Ein Zerstäuben in die Spülluft und / oder in ein Gas,
welches sich im Zylinder befindet, wird weitgehend vermieden. Das Schmiermittel 8
wird vielmehr direkt impulsförmig in einem kompakten Strahl auf die Lauffläche aufgebracht.
Die Ausnehmung 6 ist als schräge Nut so ausgeführt, dass der aus der Austrittsöffnung
71 austretende Schmiermittelstrahl 9 in Bezug auf die Lauffläche 2, in im wesentlichen
tangentialer Richtung, so in den Brennraum 15 austritt, dass auf den in Richtung des
Schmiermittelstrahls 9 liegenden Teilbereich 91 der Lauffläche 2 Schmiermittel 8 unmittelbar
aufgetragen wird. Der Teilbereich 91 erstreckt sich beispielsweise von der Austrittsöffnung
71 bis oder annähernd bis zu einer in Umfangsrichtung nächstgelegenen weiteren Ausnehmung
6, so dass die Lauffläche 2 in Umfangsrichtung, in einem durch die Geometrie des Schmiermittelstrahl
9 bestimmbaren Bereich, mit Schmiermittel 8 beaufschlagbar ist. Jede Schmiermitteldüse
7 kann dabei in der Ausnehmung 6 der Zylinderwand 3 derart angeordnet sein, dass der
Schmiermittelstrahl 9 im wesentlichen tangential, jedoch unter einem zur Zylinderachse
10 jeweils vorgebbaren Winkel aus der Schmiermitteldüse 7 austritt. Damit ist es möglich,
den Schiermittelstrahl 9 in Umfangsrichtung des Zylinders 4 spiralförmig in eine der
beiden Richtungen der Zylinderachse 10 auf die Lauffläche 2 aufzutragen. Selbstverständlich
kann der Schmiermittelstrahl 9 auch senkrecht zur Zylinderachse 10 und im wesentlichen
in tangentilaer Richtung austreten, so dass das Schmiermittel 8 weitgehend in einer
Ebene in Umfangsrichtung, also nicht spiralförmig, auf die Lauffläche 2 aufgetragen
werden kann.
[0026] Der Schmiermittelstrahl 9 wird dabei entweder bevor und / oder während und /oder
nachdem der Kolben die Ausnehmung 6 passiert, impulsartig auf die Lauffläche 2 durch
die Schmiermitteldüse 7 aufgetragen und durch die Bewegung des Kolbens 5 bzw. der
Kolbenringe 54 sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung auf der Lauffläche
2 der Zylinderwand 3 zusätzlich gleichmässig verteilt. Durch eine entsprechende Steuerung
oder Regelung durch die Ansteuereinheit 14 kann mittels der Dosiereinheit 13 sowohl
die Menge, als auch der Zeitpunkt des an jede Schmiermitteldüse 7 abgegebenen Schmiermittels
optimiert werden. Zur Minimierung der eingesetzten Menge an Schmiermittel 8 kann die
Zuführung von Schmiermittel 8 auf die Lauffläche 2 z.B. auch für eine oder mehrere
Arbeitstakte der Hubkolbenbrennmaschine unterbleiben, wodurch der Verbrauch des eingesetzten
Schmiermittels 8 weiter reduziert werden kann. Die Zylinderwand 3 kann eine oder mehrere
in Umfangsrichtung verlaufende Nuten 11 aufweisen, in welchen ein Teil des aufgetragenen
Schmiermittel 8 gespeichert werden kann. Beispielsweise kann durch die Kolbenringe
54 ein Teil des Schmiermittels 8, das sich auf der Lauffläche 2 befindet, in die Nut
11 abgestreift und zwischengelagert werden, aus welcher Nut 11 das Schmiermittel 8
zu einem späteren Zeitpunkt wieder auf die Lauffläche 2 zurückgelangen und so erneut
zur Schmierung beitragen kann, ein Vorgang, der ebenfalls zur Einsparung von Schmiermittel
8 wesentlich beiträgt.
[0027] Durch die Anordnung und Ausgestaltung, insbesondere der Schmiermitteldüsen des erfindungsgemässen
Schmiersystems ist gewährleistet, dass das Schmiermittel unmittelbar auf die Lauffläche
der Zylinderwand des Zylinders der Hubkolbenbrennkraftmaschine aufgebracht wird. Dabei
zeichnet sich das erfindungsgemässe Schmiersystem durch seinen besonders einfachen
Aufbau, insbesondere der Schmiermitteldüsen aus, bei welchen aufgrund ihrer einfachen
Konstruktuion auf kostentreibende zusätzliche Anlagenteile, wie beispielsweise auf
Leckölleitungen oder ähnliches, verzichtet werden kann. Es hat sich gezeigt, dass
dadurch ein im Vergleich zum Stand der Technik deutlich gleichmässigerer Schmiermittelauftrag
erreichbar ist, d.h. heisst, das Schmiermittel wird sowohl in axialer Richtung als
auch in Umfangsrichtung optimal auf der Lauffläche des Zylinders verteilt, wodurch
der Verschleiss der Lauffläche des Zylinders bzw. des Kolbens deutlich verringerbar
ist. Dadurch, dass das Schmiermittel unmittelbar auf die Lauffläche aufgebracht wird
und nicht über einen Zwischenschritt, wie beispielsweise durch eine Zerstäubung des
Schmiermittelstrahls in die Spülluft, ist ein besonders sparsamer und effizienter
Einsatz der eingesetzten Schmiermittel gewährleistet.