AT524305A1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine (100) in Hubkolbenbauweise mit zumindest einem Zylinder (2), in dem ein Kolben (3) entlang einer Zylinderachse (2a) hin- und herbewegbar angeordnet ist, wobei zur Kühlung des zumindest einen Kolbens (3) eine erste Ölspritzdüse (4) auf einen ersten Kühlbereich (11) der Kolbenunterseite (6) und eine zweite Ölspritzdüse (5) auf einen zweiten Kühlbereich (12) der Kolbenunterseite (6) gerichtet sind, wobei die Ölspritzdüsen (4, 5) mit einer Hauptölgalerie (15) strömungsverbindbar angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist zwischen der Hauptölgalerie (15) und der ersten Ölspritzdüse (4) eine erste Kühlölgalerie (16) und zwischen der Hauptölgalerie (15) und der zweiten Ölspritzdüse (5) eine von der ersten Kühlölgalerie (16) getrennte zweite Kühlölgalerie (17) vorgesehen. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Kühlen eines Kolbens (3) einer derartigen Brennkraftmaschine (100).

Description

Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine in Hubkolbenbauweise mit zumindest einem Zylinder, in dem ein Kolben entlang einer Zylinderachse hinund herbewegbar angeordnet ist, wobei zur Kühlung des zumindest einen Kolbens eine erste Ölspritzdüse auf einen ersten Kühlbereich der Kolbenunterseite und eine zweite Ölspritzdüse auf einen zweiten Kühlbereich der Kolbenunterseite gerichtet sind, wobei die Ölspritzdüsen mit einer Hauptölgalerie strömungsverbindbar angeordnet sind. Die Erfindung betrifft außerdem ein

Verfahren zum Kühlen eines Kolbens einer derartigen Brennkraftmaschine.

Um die Effizienz heutiger Brennkraftmaschinen weiter zu steigern müssen unter anderem auch die Wärmeverluste weiter reduziert werden. Damit Wärmeenergie, die durch die Verbrennung im Brennraum entsteht, nicht über die Bauteile an die Umgebung und ins Öl- und Kühlsystem übertragen wird kann entweder mit Isolierungen gearbeitet oder die Kühlung gezielter dort eingesetzt werden, wo es

die Funktion der Komponenten unbedingt erfordert.

Ölspritzdüsen werden zur Kühlung und Schmierung von Kolben eingesetzt. Dabei ist üblicherweise eine Ölspritzdüse vorgesehen, die ortsfest im Kurbelgehäuse angeordnet ist und von unten (bzw. aus Richtung der Kurbelwelle in Richtung des Zylinderkopfes) in den Bereich des Kolbenbodens Öl einbringt. Das Öl läuft im Inneren des Kolbens in Richtung der Pleuelstange in einen Kurbelraum zurück an

einem Kolbenbolzenlager vorbei, das dadurch geschmiert und gekühlt wird.

Bei Kolbenkühlkonzepten aus dem Stand der Technik gibt es bei hochbelasteten Kolben meist einen innerhalb des Kolbens angeordneten Kühlkanal, dem Kühlöl über eine Zulauföffnung zugeführt und durch eine weitere Öffnung abgeführt wird. Durch die oszillierende Kolbenbewegung entsteht innerhalb des Kühlkanals eine hochturbulente Strömung und es ergibt sich ein hoher Wärmeübergangskoeffizient, was eine effektive Kühlung ermöglicht. Eine derartige Lösung zeigt beispielsweise die AT 514 089 B1 der Anmelderin.

Vergleichbares zeigt auch die WO 2006/056440 A1, wo in einem Kolben für einen Verbrennungsmotor zwei Kühlkanäle vorgesehen sind, die sich im Hinblick auf

die Höhe entlang der Kolbenachse und/oder in radialer Richtung auf unterschiedlichen Niveaus befinden. Die Zuführung des Kühlmittels in die Kühlkanäle erfolgt durch zwei getrennte Ölspritzdüsen.

Mit dem Zuführen von Kühlmittel in den Kolben ist es aber noch nicht getan. Die Aufgabe der Kolbenkühlung ist es einerseits, die Bauteiltemperatur unter dem maximal von den verwendeten Werkstoffen zulässigen Grenzwert zu halten, andererseits aber auch, die thermisch bedingte Verformung soweit zu begrenzen, dass der Kolben im zugehörigen Zylinder gut geführt ist aber ein Steckenbleiben

des Kolbens („Kolbenreiber“) verhindert wird.

In verschiedenen Betriebszuständen ist daher eine jeweils andere Schmierung und Kühlung erforderlich. Da das Öl im Leerlauf einen geringeren Druck aufweist ist eine Schmierung, beziehungsweise eine Kühlung, nur mehr eingeschränkt möglich. Da es im Leerlauf nur zu einem verminderten Wärmeeintrag aus dem Brennraum kommt, ist die Kühlung oft nebensächlich. Tests, bei denen die Kolbenkühlung gezielt abgeschaltet wurde, haben gezeigt, dass sich der Kolben dann durch die erhöhte thermische Last sehr rasch ausdehnt und so das Spiel zwischen Kolben und Zylinder aufgebraucht wird. Andererseits konnte bei

demselben Test auch eine signifikanter Kraftstoffeinsparung festgestellt werden.

Die AT 519 000 B1 der Anmelderin zeigt eine Lösung, bei der zwei Ölspritzdüsen auf eine Kolbenunterseite gerichtet sind. Die Ölspritzdüsen werden dabei von einer Hauptölgalerie beschickt, was bei einer ersten Ölspritzdüse über ein druckabhängiges Ventil erfolgt, während die zweite Ölspritzdüse unabhängig von Betriebszustand und Öldruck innerhalb der Brennkraftmaschine ständig mit der

Hauptölgalerie verbunden ist.

Damit kann die Kühlwirkung durch die Ölspritzdüsen auf den Betrieb der Brennkraftmaschine abgestimmt werden, gleichzeitig ist aber immer zumindest

eine Ölspritzdüse permanent in Betrieb.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Brennkraftmaschine anzugeben, die diese Nachteile beseitigt und eine bestmögliche, betriebsabhängige Kolbenkühlung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine eingangs erwähnte Brennkraftmaschine erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die zwischen der Hauptölgalerie und der ersten Ölspritzdüse eine erste Kühlölgalerie und zwischen der Hauptölgalerie und der zweiten Ölspritzdüse eine von der ersten Kühlölgalerie getrennte zweite Kühlölgalerie vorgesehen ist.

Auf diese Weise können zwei verschiedene Kühlbereiche im Kolben unabhängig voneinander mit Kühlöl versorgt werden, so dass bedarfsgerecht eine

bestmögliche Kühlmittelversorgung sichergestellt werden kann.

In einer Variante ist dabei der erste Kühlbereich als im Bereich von Kolbenringaufnahmen am Kolben rund um die Zylinderachse zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig umlaufender Kolbenringkühlkanal ausgeführt. Mit anderen Worten ist der erste Kühlbereich im Bereich von Kolbenringsaufnahmen im Kolben ausgeführt, wobei in den Kolbenringsaufnahmen bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Brennkraftmaschine Kolbenringe bekannter Art angeordnet sind. Der Kolbenringkühlkanal erlaubt damit eine gezielte Kühlung dieses thermisch hoch relevanten Bereichs, da es hier bei zu geringer Wärmeabführung zu einer Ausdehnung und damit Beeinträchtigung der Gleiteigenschaften des Kolbens im Zylinder kommen kann. Im schlechtesten Fall kann ein sog. „Kolbenreiber“ auftreten.

In einer weiteren Variante ist der zweite Kühlbereich als im Bereich einer brennraumseitigen Kolbenoberfläche rund um die Zylinderachse zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig umlaufender Kolbenoberflächenkühlkanal ausgeführt. Mit anderen Worten ist der zweite Kühlbereich im Bereich der Kolbenkrone nahe der Kolbenmulde ausgeführt, die an der brennraumseitigen Oberfläche des Kolbens ausgebildet ist. Aufgrund der Anordnung im Wirkungsbereich des Brennraums kommt es hier zu einer besonders hohen

thermischen Belastung und eine gezielte Wärmeabfuhr ist notwendig.

Eine gezielte Wärmeabfuhr an den belasteten Stellen lässt sich erreichen, wenn der Kolbenringkühlkanal hinsichtlich der Zylinderachse in radialer Richtung außen angeordnet ist und der Kolbenoberflächenkühlkanal in radialer Richtung innen

angeordnet ist. Insbesondere sind dabei der Kolbenringkühlkanal und der

Kolbenoberflächenkühlkanal im Wesentlichen auf gleicher Höhe hinsichtlich der

Zylinderachse angeordnet.

Eine Steuerung bzw. Regelung der Kolbenkühlung lässt sich ermöglichen, wenn zwischen der Hauptölgalerie und der ersten Ölspritzdüse, vorzugsweise zwischen der Hauptölgalerie und der ersten Kühlölgalerie, zumindest ein erstes Stellglied angeordnet ist. Auf diese Weise kann die erste Ölspritzdüse bedarfsgerecht geregelt bzw. gesteuert werden und der erste Kühlbereich bzw. der

Kolbenringkühlkanal kann gezielt mit Kühlöl versorgt werden.

Zusätzlich oder alternativ ist in einer Variante zwischen der Hauptölgalerie und der zweiten Ölspritzdüse, vorzugsweise zwischen der Hauptölgalerie und der zweiten Kühlölgalerie, zumindest ein zweites Stellglied angeordnet. Dergestalt lässt sich auch der zweite Kühlbereich bzw. der Kolbenoberflächenkühlkanal

bedarfsgerecht kühlen.

Insbesondere ist/sind das erste Stellglied und/oder das zweite Stellglied in Abhängigkeit von zumindest einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine steuerbar oder regelbar. Als Betriebsparameter können beispielsweise der Motorbetriebspunkt oder der Betriebszustand einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung, insbesondere deren Temperatur, Regenerationszustand, Reaktantenversorgung, etc., herangezogen werden.

Die Aufgabe der Erfindung wird des Weiteren durch ein eingangs genanntes Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kühlölzuführung aus der ersten Kühlölgalerie in den ersten Kühlbereich und/oder aus der zweiten Kühlölgalerie in den zweiten Kühlbereich in Abhängigkeit von zumindest einem

Betriebsparameter der Brennkraftmaschine gesteuert oder geregelt wird.

In einer Variante wird dabei der erste Kühlbereich unabhängig von dem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine kontinuierlich mit Kühlmittel versorgt und der zweite Kühlbereich wird in Abhängigkeit von dem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine mit Kühlmittel versorgt. Auf diese Weise kann das volle Oberflächentemperaturpotential des Kolbenwerkstoffes ausgeschöpft werden, da die radiale Ausdehnung des Kolbens reduziert werden kann. Dies kann

insbesondere dann erreicht werden, wenn der erste Kühlbereich sich im Bereich der Kolbenringe des Kolbens befindet. Wenn sich außerdem der zweite Kühlbereich nahe der brennraumseitigen Kolbenoberfläche befindet, kann die dortige Oberflächentemperatur geregelt und die Dauerhaltbarkeit des Kolbens sichergestellt werden.

Vorangegangene thermodynamische Berechnungen der Erfinder haben gezeigt, dass eine konstant höhere Brennraumoberflächentemperatur am Kolben und an einem Zylinderkopf einen positiven Effekt auf den Kraftstoffverbrauch hat. So ermöglichen die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine und das erfindungsgemäße Verfahren bei höchsten Konvertierungsraten (höchster Wirkungsgrad) das bedarfsgerechte Anpassen der Kolbenkühlung, um in weiterer Folge den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren.

Eine höhere Abgastemperatur sowie ein reduzierter Wärmeeintrag in das Kühlsystem, sind weitere positive Effekte, die eine höhere Brennraumoberflächentemperatur mit sich bringen. Die höhere Abgastemperatur ermöglicht es, die Variabilität der Kolbenkühlung auch als eine Maßnahme zum Abgastemperatur-Management zu benutzen. Eine höhere Abgastemperatur im kalten Motorbetrieb kann zum Beispiel das Abgasnachbehandlungssystem schneller auf Betriebstemperatur zu bringen.

In der Folge wird die Erfindung anhand eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels, das in den Figuren dargestellt ist, näher erläutert. Darin

zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine;

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Zylinders der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit einem Kolben und einer Kolbenkühleinrichtung;

und

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Brennkraftmaschine mit einer teilweisen Ansicht eines Kolbens.

Fig. 1 zeigt in schematischer Ansicht eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 100 mit einem Zylinderblock 101 und einem darauf aufgesetzten Zylinderkopf 102. Im Zylinderblock 101 sind vier Zylinder 2 ausgebildet, in denen je ein Kolben 3 hin- und herbewegbar angeordnet ist. Kolben 3, Zylinder 2 und Zylinderkopf 102 bilden dabei den Brennraum 103 (siehe Fig. 2) aus.

Zur Kühlung der Kolben 3 sind je Zylinder 2 Ölspritzdüsen 4, 5 vorgesehen. Die Versorgung der Ölspritzdüsen 4, mit Kühlmedium - hier beispielsweise Motoröl aus dem Ölsystem der Brennkraftmaschine 100 - ist nicht dargestellt. Während Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel mit vier Zylindern 2 zeigt ist die Erfindung auch auf Brennkraftmaschinen 100 mit mehr oder weniger Zylindern 2, insbesondere eine Einzylinderanordnung, anwendbar. Auch muss nicht jeder Zylinder 2 mit Ölspritzdüsen 4, 5 versehen sein. Auch die gegenüberliegende Positionierung der Ölspritzdüsen 4, 5 in Fig. 1 ist nur beispielhaft zu verstehe und der

schematischen Darstellung geschuldet.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt eines Zylinders 2 im Zylinderblock 101 in etwas genauerer Ansicht. Der Zylinderblock 101 ist ohne Zylinderkopf 102 dargestellt. Der Kolben 3 ist entlang einer Zylinderachse 2a hin- und herbewegbar, wobei eine Kolbenunterseite 6 dem Kurbelraum 7 zugewandt ist. Die Ölspritzdüsen 4, 5 sind als in den Zylinder 2 hineinragende Rohrelemente mit Düsenelement ausgeführt, wobei das Kühlmedium durch das Rohrelement zu dem Düsenelement transportiert wird, was durch entsprechende Pfeile angedeutet ist. Die Darstellung in Fig. 2 ist dabei nur schematisch und kann auch auf andere Weise ausgeführt sein. Die Austrittsöffnung des Düsenelements ist im Wesentlichen parallel zur Zylinderachse 2a orientiert, ein aus der jeweiligen Ölspritzdüse 4, 5 austretender Kühlmediumstrahl S4, Ss ist auf die Kolbenunterseite 6 gerichtet. Im Kolben 3 vorgesehen Kühlstrukturen bzw. Ölgalerien sind in Fig. 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt,

sondern im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben.

Auf der dem Brennraum 103 zugewandten Seite des Kolbens 3 ist die brennraumseitige Kolbenoberfläche 8 angeordnet. Sie ist während der bestimmungsgemäßen Verwendung der Brennkraftmaschine 100 hohen

thermischen Belastungen ausgesetzt. In der brennraumseitigen Kolbenoberfläche 8 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Kolbenmulde 9

eingeformt.

In vom Brennraum 103 abgewandter Richtung entlang der Zylinderachse 2a sind etwas abgesetzt von der brennraumseitigen Kolbenoberfläche 8 in der Außenoberfläche des Kolbens 3 Kolbenringaufnahmen 10 ausgeführt, in denen Kolbenringe zur Abdichtung des Brennraums 103 vom Kurbelraum 7 bzw. zwecks der Gleiteigenschaften des Kolbens 3 im Zylinder 2 angeordnet sind. Die

Kolbenringe selbst sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.

In Fig. 3 ist eine Ölversorgung für die erste Ölspritzdüse 4 und die zweite Ölspritzdüse 5 schematisch gezeigt, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit nur ein Teil des Kolbens 3 dargestellt ist.

Der Kolben 3 weist einen ersten Kühlbereich 11 und einen zweiten

Kühlbereich 12 auf. Der erste Kühlbereich 11 ist dabei als im Bereich der Kolbenringaufnahmen 10 am Kolben 3 rund um die Zylinderachse 2a zumindest teilweise umlaufender Kolbenringkühlkanal 13 ausgeführt. Damit kann Kühlmittel gut in den Bereich der Kolbenringe gebracht werden, der im Betrieb stark thermisch belastet ist. Der zweite Kühlbereich 12 ist als im Bereich der brennraumseitigen Kolbenoberfläche 8 rund um die Zylinderachse 2a zumindest teilweise umlaufender Kolbenoberflächenkühlkanal 14 ausgeführt. Der Kolbenoberflächenkühlkanal 14 befindet sich damit im Nahebereich der Kolbenmulde 9, die unmittelbar den Ereignissen im Brennraum 103 ausgesetzt und daher ebenfalls thermisch hoch belastet ist.

Wie die Darstellung in Fig. 3 zeigt ist der Kolbenringkühlkanal 13 hinsichtlich der Zylinderachse 2a in radialer Richtung außen angeordnet und der Kolbenoberflächenkühlkanal 14 befindet sich in radialer Richtung innen. In Fig. 3 ist ebenfalls zu erkennen, dass sich der Kolbenringkühlkanal 13 und der Kolbenoberflächenkühlkanal 14 hinsichtlich der Zylinderachse 2a im Wesentlichen auf gleicher Höhe befinden. Mit anderen Worten liegen Kolbenringkühlkanal 13 und Kolbenoberflächenkühlkanal 14 im Wesentlichen in einer gemeinsamen

Eben, die normal zur Zylinderachse 2a verlaufend angeordnet ist.

Die erste Ölspritzdüse 4 versorgt den als Kolbenringkühlkanal 13 ausgeführten ersten Kühlbereich 11, die zweite Ölspritzdüse 5 versorgt den als Kolbenoberflächenkühlkanal 14 ausgeführten zweiten Kühlbereich 12. Zum Zuführen des Kühlmittels in die Kühlbereiche 11, 12 sind jeweils Kühlöleintrittsöffnung 13a, 14a vorgesehen, wobei eine erste Kühlöleintrittsöffnung 13a das Eintreten des Kühlmediumstrahls Sa der ersten Ölspritzdüse 4 in den Kolbenringkühlkanal 13 erlaubt. Durch eine zweite Kühlöleintrittsöffnung 14a tritt der Kühlmediumstrahl Ss der zweiten

Ölspritzdüse 5 in den Kolbenoberflächenkühlkanal 14 ein. Zusätzlich können auch eine oder mehrere Kühlölaustrittsöffnungen vorgesehen sein, die allerdings in

den Figuren nicht dargestellt sind.

Die Ölspritzdüsen 4, 5 werden von der Hauptölgalerie 15 mit Öl versorgt, die Öl auf weitere, nicht gezeigte Zylinder und weitere Verbraucher wie Lager und ähnliches verteilt, und sind mit dieser strömungsverbindbar. Die Versorgung der Hauptölgalerie mit Öl aus einem Ölreservoir, beispielweise einer Ölwanne, und der Transport über Ölpumpen sowie Komponenten wie Ölfilter, Ölthermostat und entsprechende Ventile sind gemäß dem Stand der Technik ausgeführt und aus

Gründen der Übersichtlichkeit in den Figuren nicht dargestellt.

Dabei ist jeweils zwischen Ölspritzdüse 4, 5 und Hauptölgalerie 15 eine Kühlölgalerie 16, 17 angeordnet. Zwischen der Hauptölgalerie 15 und der ersten Ölspritzdüse 4 befindet sich eine erste Kühlölgalerie 16, zwischen

Hauptölgalerie 15 und der zweiten Ölspritzdüse 5 befindet sich eine zweite Kühlölgalerie 17. Die erste Kühlölgalerie 16 und die zweite Kühlölgalerie 17 sind voneinander getrennt und abgesehen von der Versorgung mittels der Hauptölgalerie 15 nicht miteinander verbunden. Bei einer

Brennkraftmaschine 100 mit mehreren Zylindern 2 sind die Kühlölgalerien 16, 17 als entlang der Zylinderanordnung verlaufende Kühlölleisten ausgeführt, die eine einzige Verbindung zur Hauptölgalerie 15 aber in Abhängigkeit von der Anzahl der Zylinder 2 der Brennkraftmaschine 100 mehrere Verbindungen zu den jeweils zugeordneten Ölspritzdüsen 4, 5 aufweisen.

Jede Ölspritzdüse 4, 5 wird damit über eine eigene, zugeordnete Kühlölgalerie 16, 17 mit Kühlöl versorgt.

Um die Kühlung der Kühlbereiche 11, 12 gezielt beeinflussen zu können, kann der Ölfluss zwischen Hauptölgalerie 15 und Ölspritzdüse 4, 5

anwendungsbezogen gesteuert bzw. geregelt werden.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem zwischen der Hauptölgalerie 15 und der ersten Ölspritzdüse 4 ein erstes Stellglied 18 angeordnet ist. Das erste Stellglied 18 kann dabei als Ventilanordnung, insbesondere als Steuer- oder Regelventil, ausgeführt sein. Gemäß Fig. 3 ist das erste Stellglied 18 zwischen Hauptölgalerie 15 und erster Kühlölgalerie 16 positioniert und kann über eine geeignete Steuerung bzw. Regelung, beispielsweise das Motorsteuergerät (ECU —„Engine Control Unit“) 20 betätigt werden.

Auch zwischen Hauptölgalerie 15 und zweiter Ölspritzdüse 5, speziell zwischen Hauptölgalerie 15 und zweiter Kühlölgalerie 17, ist mit einem zweiten Stellglied 19 eine Möglichkeit zum Steuern bzw. Regeln des Kühlölflusses vorgesehen. Das zweite Stellglied 19 - ebenfalls eine Ventilanordnung, insbesondere ein Steuer- oder Regelventil - kann ebenfalls über das Motorsteuergerät 20 betätigt werden.

Die Steuerung bzw. Regelung erfolgt dabei in Abhängigkeit von zumindest einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 100. Dabei kann ein Kennfeld oder bestimmte Schwellwerte oder ein Wertebereich zwischen einer Ober- und einer Untergrenze zum Einsatz kommen, um unterschiedliche Einstellungen der Stellglieder 18, 19 auszulösen. Als Betriebsparameter können zum Beispiel ein Motorbetriebspunkt, Drehzahl, Drehmoment oder entsprechende Anforderungen, der Betriebszustand von Komponenten der Brennkraftmaschine 100 wie einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung oder ähnliches zum Einsatz kommen. Als Betriebsparameter können auch Werte einer elektrischen Maschine, die in einem Hybridfahrzeug zusammen mit einer Brennkraftmaschine verbaut ist,

herangezogen werden.

Durch das bedarfsgerechte Betätigen der Stellglieder 18, 19 in der dargestellten Ausführungsvariante kann gezielt Kühlöl an die benötigten Stellen des Kolbens 3 gebracht werden.

Neben der dargestellten Variante mit Stellgliedern 18, 19 sowohl für die erste 4 als auch die zweite Ölspritzdüse 5 sind auch Ausführungen möglich, bei denen ein Stellglied 18, 19 weggelassen wird, so dass eine Ölspritzdüse 4, 5

kontinuierlich über die Hauptölgalerie 15 mit Kühlöl versorgt wird.

In einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Kühlen eines Kolbens 3 einer Brennkraftmaschine 100 wie oben beschrieben wird daher die Kühlölzuführung aus entweder der ersten Kühlölgalerie 16 in den ersten Kühlbereich 11 oder der zweiten Kühlölgalerie 17 in den zweiten Kühlbereich 12 oder aus beiden Kühlölgalerien 16, 17 in beide Bereiche 11, 12 in Abhängigkeit von zumindest einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 100 gesteuert oder geregelt. Dabei können für jedes Stellglied 18, 19 unterschiedliche Betriebsparameter oder auch jeweils die gleichen als Regel- bzw. Steuerparameter herangezogen

werden.

Aufgrund der thermischen Belastungssituation im Kolben 3 kann es beispielsweise von Vorteil sein, wenn der Kolbenringkühlkanal 13 als erster Bereich 11 nahe den Kolbenringaufnahmen 10 kontinuierlich mit Kühlmittel beaufschlagt wird, um effizient und dauerhaft zu kühlen. Das erste Stellglied 18 ist daher dauernd offen zu halten oder kann auch weggelassen werden. Gleichzeitig wird die brennraumseitige Kolbenoberfläche 8 mit dem Kolbenoberflächenkühlkanal 14 als zweiter Bereich 12 in Abhängigkeit eines Betriebsparameters, insbesondere lastabhängig, gekühlt.

Die Erfindung erlaubt damit ein bedarfsgerechtes Kühlen des Kolbens 3, insbesondere der thermisch hoch belasteten Bereiche nahe dem Brennraum 103 und den Kolbenringen. Die Kühlbereiche 11, 12 werden dabei durch jeweils zugeordnete, voneinander getrennte Kühlölgalerien 16, 17 mit Kühlöl beschickt und die Zuführung ist über Stellglieder 18, 19 steuer- bzw. regelbar. Es kann daher in Abhängigkeit von Betriebsparametern einer Brennkraftmaschine 100 die Kühlung individuell angepasst werden, so dass einerseits thermische Überlastungen verhindert, andererseits aber auch das Aufwärmen der Brennkraftmaschine 100 oder deren Abgasnachbehandlungsvorrichtung

unterstützt werden können.

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE

1. Brennkraftmaschine (100) in Hubkolbenbauweise mit zumindest einem Zylinder (2), in dem ein Kolben (3) entlang einer Zylinderachse (2a) hinund herbewegbar angeordnet ist, wobei zur Kühlung des zumindest einen Kolbens (3) eine erste Ölspritzdüse (4) auf einen ersten Kühlbereich (11) der Kolbenunterseite (6) und eine zweite Ölspritzdüse (5) auf einen zweiten Kühlbereich (12) der Kolbenunterseite (6) gerichtet sind, wobei die Ölspritzdüsen (4, 5) mit einer Hauptölgalerie (15) strömungsverbindbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Hauptölgalerie (15) und der ersten Ölspritzdüse (4) eine erste Kühlölgalerie (16) und zwischen der Hauptölgalerie (15) und der zweiten Ölspritzdüse (5) eine von der ersten Kühlölgalerie (16) getrennte zweite

Kühlölgalerie (17) vorgesehen ist.

2. Brennkraftmaschine (100) nach Anspruch 1, wobei der erste Kühlbereich (11) als im Bereich von Kolbenringaufnahmen (10) am Kolben (3) rund um die Zylinderachse (2a) zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig umlaufender Kolbenringkühlkanal (13) ausgeführt

ist.

3. Brennkraftmaschine (100) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der zweite Kühlbereich (12) als im Bereich einer brennraumseitigen Kolbenoberfläche (8) rund um die Zylinderachse (2a) zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig umlaufender Kolbenoberflächenkühlkanal (14) ausgeführt ist.

4. Brennkraftmaschine (100) nach Anspruch 2 und 3, wobei der Kolbenringkühlkanal (13) hinsichtlich der Zylinderachse (2a) in radialer Richtung außen angeordnet ist und der Kolbenoberflächenkühlkanal (14) in

radialer Richtung innen angeordnet ist.

5. Brennkraftmaschine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei

zwischen der Hauptölgalerie (15) und der ersten Ölspritzdüse (4),

vorzugsweise zwischen der Hauptölgalerie (15) und der ersten

Kühlölgalerie (16), zumindest ein erstes Stellglied (18) angeordnet ist.

6. Brennkraftmaschine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zwischen der Hauptölgalerie (15) und der zweiten Ölspritzdüse (5), vorzugsweise zwischen der Hauptölgalerie (15) und der zweiten

Kühlölgalerie (17), zumindest ein zweites Stellglied (19) angeordnet ist.

7. Brennkraftmaschine (100) nach Anspruch 5 oder 6, wobei das erste Stellglied (18) und/oder das zweite Stellglied (19) in Abhängigkeit von zumindest einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (100) steuerbar oder regelbar ist.

8. Verfahren zum Kühlen eines Kolbens (3) einer Brennkraftmaschine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Kühlölzuführung aus der ersten Kühlölgalerie (16) in den ersten Kühlbereich (11) und/oder aus der zweiten Kühlölgalerie (17) in den zweiten Kühlbereich (12) in Abhängigkeit von zumindest einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (100) gesteuert oder geregelt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der erste Kühlbereich (11) unabhängig von dem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (100) kontinuierlich mit Kühlmittel versorgt wird und der zweite Kühlbereich (12) in Abhängigkeit von dem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (100) mit Kühlmittel versorgt wird.