Kolbenmaschine Die Erfindung betrifft eine Kolbenmaschine, deren Zylinderwände teilweise eine rillenförmige Rauhung besitzen.
Die Erkenntnisse über Zusammenhänge zwischen der Oberflächenbeschaffenheit metallischer Gleit bahnen und ihrem Betriebsverhalten, namentlich bei Zylinderlaufflächen von Brennkraftmaschinen, sind in der letzten Zeit erheblich fortgeschritten. So hat man beispielsweise erkannt, dass es vorteilhaft ist, solche Gleitflächen - im Gegensatz zu früheren Anschauungen - mit einer Rauhung zu versehen.
Diese Rauhung unterstützt eine zum Einlaufen der Brennkraftmaschine notwendige Abnutzung des Materials. Eine solche Abnutzung ist von besonderer Wichtigkeit, um von der Herstellung herrührende, un vermeidliche Bearbeitungsungenauigkeiten und im Einlauf sich ergebende Wärmedeformationen des Ma terials möglichst rasch zu beseitigen. Ohne diese Ma terialabnutzung entstehen sonst wenige und schlecht verteilte tragende Inseln in der Lauffläche, auf wel che sich die von den gleitenden Flächen übertragenen Kräfte konzentrieren, so dass gegebenenfalls bereits nach kurzer Betriebsdauer Anfressungen des Mate rials eintreten.
Diesem Nachteil wird durch die Rau- hung wirksam begegnet.
Die Rauhung hat noch .den weiteren Vorteil, dass sich durch sie gewissermassen Öltaschen bilden, so dass sich zwischen den metallischen Gleitflächen eine Schmierölschicht von veränderlicher Dicke bildet, welche bekanntlich sehr tragfähig ist und ebenfalls das Anfressen der Laufflächen - auch bei stellen weise oder zeitweise ungenügender Schmierölversor- gung - weitgehend verhindert.
Es hat sich aber gezeigt, dass, wenn man .die ganze Zylinderlauffläche einer Brennkraftmaschine gleich mässig rauh ausbildet, diese einen aussergewöhnlich grossen Ölverbrauch aufweist. Dies liegt daran, dass die Ölabstreifringe auf einer rauhen Gleitbahn nicht befriedigend arbeiten können, wobei sie wegen ihres relativ hohen Anpressdruckes in viel zu kurzer Zeit. verschleissen.
Die Beseitigung dieser Nachteile ist Aufgabe vor liegender Erfindung.
Diese besteht darin, .dass die Rauhung eines Zylin ders sich höchstens auf die von den Kolbenringen bestrichene Lauffläche erstreckt, während der vom Ölabstreifring bestrichene Zylinderteil eine geglättete Lauffläche besitzt.
Vorteilhaft sind die Unebenheiten im rauhen Wandteil etwa zehnmal grösser als im glatten Wand teil.
Bei einer Ausführung der Erfindung weisen die eine Rauhigkeit erzeugenden Rillen bogenförmiges Profil auf, wobei der Bogenradius die Grössenord nung des Durchmessers des Zylinders der Brenn- kraftmaschine besitzt und der Abstand der einzelnen Rillen voneinander annähernd 1 % des Zylinder durchmessers beträgt.
Zweckmässig verlaufen die Rillen im Zylinder schraubenförmig.
Durch die Erfindung wird im Bereich der von den Kolbenringen bestrichenen Lauffläche einer Brennkraftmaschine .die für das Einlaufen der Ma schine notwendige Rauhigkeit erzielt, während ander seits im Bereich der vom ölabstreifring bestrichenen Lauffläche die für das einwandfreie Arbeiten des Abstreifringes notwendige Glätte gewahrt bleibt.
Hinsichtlich der relativen Begriffe rauh und glatt sind in der einschlägigen Literatur gewisse Grenzen festgelegt, beispielsweise in dem Aufsatz The Running-In Of Engines: Choice Of Cylinder Bore Finish von K. R. Williams, B. Sc., and S. G. Daniel, M.
A., Ph.D. einer Veröffentlichung der Institution of Mechanical Engineers . Hierin wer- den für die maximalen Unebenheiten einer glatten Gleitfläche Grössenordnungen von 0,075 bis 0,15,u und für die raube Oberfläche 0,75 bis 1,0 ,u an gegeben.
Es ist jedoch festzustellen, dass diese Werte nicht absolut verstanden werden dürfen, sondern nach den der Erfindung zugrundeliegenden Erkenntnissen zweckmässig in einem bestimmten Verhältnis zu der Grösse des Zylinderdurchmessers stehen, so dass bei spielsweise bei einer Brennkraftmaschine mit einer Zylinderbohrung von 750 mm 0 als glatt im Sinne der Erfindung eine Fläche mit maximalen Uneben heiten von etwa 0,25 bis etwa 1,5 /z und unter raub eine Fläche mit maximalen Unebenheiten von etwa 6 bis etwa 12,u verstanden wird.
Grössenordnungs mässig lässt sich etwa angeben, .dass im Mittel die -gröss ten Unebenheiten in der glatten Partie ungefähr 1 Millionstel und in der rauben Partie ungefähr 10 Millionstel des Zylinderdurchmessers betragen.
Für die Erzielung der mit der Rauhung beabsich tigten Wirkung ist von Bedeutung, welche Form man den beabsichtigten künstlichen Unebenheiten der Zy linderwand gibt. So haben sich beispielsweise bei der genannten Brennkraftmaschine mit 750 mm Boh rung Drehriefen mit schraubenförmigem Verlauf und mit vorzugsweise bogenförmigem Profil, mit einem Bogenradius gleich oder grösser als der Durchmesser des Zylinders und einer Steigung, welche annähernd 1 % des Zylinderdurchmessers beträgt, als vorteilhaft erwiesen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.
Fig.l zeigt die Zylinderbüchse 1 vom Durch messer D einer nicht dargestellten Zweitakt-Brenn- kraftmaschine im Schnitt. Neben der Büchse 1 ist der Kolben 2 in Fig. 3 in oberer Totpunktlage dargestellt. Der Kolben besitzt beispielsweise .drei Kolbenringe 4 und einen ölabstreifring 3. In der Zylinderlauf büchse 1 gleiten die Kolbenringe 4 im Teil A, wäh- rend der ölabstreifring 3 im Teil B gleitet.
Die Ober fläche der Zylinderlaufbüchse 1 ist von der Trenn linie<I>A -B</I> aus im obern Teil raub und im untern Teil glatt ausgebildet.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt der rauben Wand. Man erkennt die Drehriefen 5, 6, 7, 8 mit kreis bogenförmigem Profil vom Radius R, welcher zum Beispiel in einer Grössenordnung zwischen dem hal ben und dem doppelten Betrag des Durchmessers der Zylinderlaufbüchse liegt, mit der Steigung S, welche etwa 1/s bis 2 % des Durchmessers D beträgt. Diese Drehriefen bilden gleichsam Öltaschen 9 von der Tiefe T und Länge S.
Die in der Beschreibung des dargestellten Bei spiels angegebenen Zahlenwerte dienen lediglich als Anhaltspunkte zur besseren Veranschaulichung der Erfindung.
Piston machine The invention relates to a piston machine, the cylinder walls of which are partially grooved.
The knowledge about relationships between the surface properties of metallic sliding tracks and their operating behavior, especially in the case of cylinder surfaces of internal combustion engines, have advanced considerably in recent times. It has been recognized, for example, that it is advantageous to provide such sliding surfaces - in contrast to earlier views - with a roughening.
This roughening supports the wear of the material which is necessary for the internal combustion engine to run in. Such wear and tear is of particular importance in order to eliminate unavoidable machining inaccuracies resulting from the manufacture and thermal deformations of the material resulting from the run-in as quickly as possible. Without this material wear and tear, there would otherwise be few and poorly distributed load-bearing islands in the running surface, on which the forces transmitted by the sliding surfaces are concentrated, so that the material may be pitted after a short period of operation.
This disadvantage is effectively countered by the roughening.
The roughening also has the further advantage that it creates oil pockets, so to speak, so that a lubricating oil layer of variable thickness is formed between the metallic sliding surfaces, which is known to be very stable and also the corrugation of the running surfaces - even in places that are occasionally or temporarily insufficient Lubricating oil supply - largely prevented.
It has been shown, however, that if the entire cylinder running surface of an internal combustion engine is made uniformly rough, it has an extraordinarily high oil consumption. This is due to the fact that the oil control rings cannot work satisfactorily on a rough slideway, and because of their relatively high contact pressure they work in a much too short time. wear out.
The object of the present invention is to eliminate these disadvantages.
This consists in .that the roughness of a cylinder extends at most to the running surface swept by the piston rings, while the cylinder part swept by the oil control ring has a smoothed running surface.
The unevenness in the rough wall part is advantageous about ten times greater than in the smooth wall part.
In one embodiment of the invention, the roughness-producing grooves have an arcuate profile, the arc radius being the order of magnitude of the diameter of the cylinder of the internal combustion engine and the distance between the individual grooves being approximately 1% of the cylinder diameter.
The grooves in the cylinder expediently run helically.
The invention achieves the roughness required for the running-in of the engine in the area of the running surface of an internal combustion engine coated by the piston rings, while on the other hand the smoothness necessary for the proper working of the scraper ring is maintained in the area of the running surface coated by the oil control ring.
With regard to the relative terms rough and smooth, certain limits are set in the relevant literature, for example in the essay The Running-In Of Engines: Choice Of Cylinder Bore Finish by K. R. Williams, B. Sc., And S. G. Daniel, M.
A., Ph.D. a publication by the Institution of Mechanical Engineers. Here, for the maximum unevenness of a smooth sliding surface, orders of magnitude of 0.075 to 0.15 u and for the rough surface 0.75 to 1.0 u are given.
It should be noted, however, that these values must not be understood in absolute terms, but, according to the knowledge on which the invention is based, are expediently in a certain ratio to the size of the cylinder diameter, so that, for example, in an internal combustion engine with a cylinder bore of 750 mm 0 as smooth in For the purposes of the invention, a surface with maximum unevenness of about 0.25 to about 1.5 / z and under rough a surface with maximum unevenness of about 6 to about 12 u is understood.
In terms of the order of magnitude, it can be stated, for example, that on average the largest unevenness in the smooth part is around 1 millionth and in the rough part around 10 millionth of the cylinder diameter.
In order to achieve the intended effect with the roughening, it is important which shape is given to the intended artificial bumps in the cylinder wall. For example, in the aforementioned internal combustion engine with 750 mm drilling, grooves with a helical course and preferably with an arcuate profile, with an arc radius equal to or greater than the diameter of the cylinder and a slope which is approximately 1% of the cylinder diameter, have proven to be advantageous.
An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing.
Fig.l shows the cylinder liner 1 of diameter D of a two-stroke internal combustion engine, not shown, in section. In addition to the sleeve 1, the piston 2 is shown in FIG. 3 in its top dead center position. The piston has, for example, three piston rings 4 and an oil control ring 3. The piston rings 4 slide in the cylinder liner 1 in part A, while the oil control ring 3 slides in part B.
The upper surface of the cylinder liner 1 is formed from the dividing line <I> A -B </I> rough in the upper part and smooth in the lower part.
Fig. 2 shows a section of the rough wall. You can see the grooves 5, 6, 7, 8 with a circular arc-shaped profile of radius R, which is for example in an order of magnitude between half and twice the diameter of the cylinder liner, with the slope S, which is about 1 / s to 2% of the diameter D. These turning grooves form, as it were, oil pockets 9 of depth T and length S.
The numerical values given in the description of the example shown are only intended as a guide to better illustrate the invention.