DD237868A1 - Einrichtung zur steuerung der kolbenkuehlung von aufgeladenen brennkraftmaschinen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die Steuerung der Kolbenkuehlung bei mittels Abgasturbolader aufgeladenen Verbrennungsmotoren. Die Aufgabe besteht darin, durch nur eine Steuergroesse eine weitgehende Anpassung der Wirksamkeit der Kolbenkuehlung an die thermische Belastung des Kolbens zu erreichen. Nach der Erfindung erfolgt die Steuerung durch ein Steuerorgan, das die Oelzufuhr zu Spritzduesen freigibt oder unterbricht. Dieses Steuerorgan ist mit der Ladeluftleitung des Motors verbunden. Fig. 1

Description

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Anwendungsgebiet der Erfindung₍

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Steuerung der Kolbenkühlung von Brennkraftmaschinen, die zwecks Leistungssteigerung mit einer Aufladeeinrichtung, insbesondere einem Abgasturbolader und einer gesonderten Leitung zur Führung von Schmieröl zu Ölspritzdüsen, die für jeden Zylinder im Kurbelgehäuse angeordnet sind, versehen sind. Bei Hochleistungsbrennkraftmaschinen, insbesondere solchen mit Aufladung, ist zur Vermeidung einer thermischen Überlastung des Kolbens eine Kühlung desselben oft erforderlich. Dies erfolgt häufig durch einen Ölstrahl, der in das Kolbeninnere oder in im Kolben angeordnete Hohlräume spritzt. Zu diesem Zweck wird im Kurbelgehäuse für jeden Zylinder eine Ölspritzdüse angeordnet, die an das Schmiersystem angeschlossen ist.

Aus der DD-PS 14632 ist bereits bekannt, vor der Ölspritzdüse ein Druckventil anzuordnen, wodurch erst von einem bestimmten Öldruck im Schmierkreislauf an, der über dem im Leerlauf der Brennkraftmaschine zur Gewährleistung der Betriebssicherheit erforderlichen Öldruck liegt, die Kolbenkühlung in Betrieb gesetzt wird. Bei ausgeführten Mehrzylinderbrennkraftmaschinen wird auch bereits ein gesonderter Ölkanal für die Ölspritzdüsen verwendet, wodurch es möglich ist, die gleiche Wirkung mit nur einem zentral angeordneten Druckventil zu erreichen. Bei diesen Ausführungsvarianten erfolgt eine Steuerung der Kolbenkühlung nur zu dem Zweck, einen Mindest-Schmieröldruck nicht zu unterschreiten. Sie haben den Nachteil, daß mit dem Öldruck als Steuergröße keine gute Anpassung der Kolbenkühlung an die thermische Belastung des Kolbens möglich ist. Im Hinblick auf einen möglichst niedrigen Kraftstoffverbrauch sowie eine geringe Geräusch- und Abgasemission der Brennkraftmaschine, insbesondere in der Phase des Warmlaufens, sollte eine Kolbenkühlung steuerbar'und nur in jenen Betriebsbereichen wirksam sein, in denen sie zur Vermeidung einer thermischen Überlastung des Kolbens erforderlich ist. Aus der SU-PA 11062415 ist bereits ein Kolbenkühlsystem für einen Schienenfahrzeugmotor bekannt, bei dem die elektrische Regelung des Motorbetriebes zur Steuerung der Kolbenkühlung über ein mit einer Druckluftquelle verbundenes elektropneumatisch^ Ventil herangezogen wird.

Der Nachteil dieser Steuerungsart besteht darin, daß sie an das Vorhandensein einer eiektrischen Regelung für den Motorbetrieb gebunden ist und somit für Fahrzeug- und stationäre Motoren nicht anwendbar ist.

Eine weitere Vorrichtung zur Regelgung der Kolbentemperatur für Verbrennungsmotoren ist aus der DE-PS 1007117 bekannt, bei der der Öldruck im Schmierölkreislauf durch ein darin angeordnetes Bypassorgan in Abhängigkeit von der Stellung des Füllhebels einer Einspritzpumpe mit/ohne zusätzliche Einwirkung einer drehzahlabhängigen Größe gesteuert wird. Zusammen mit vor den Spritzdüsen angeordneten Druckventilen wirkt das Bypassorgan so, daß der Öldruck im gesamten Schmierölsystem durch veränderbaren Ölrückfluß so gesteuert wird, daß die Druckventile für die Kolbenkühlung nur oberhalb eines Mindestöldruckes öffnen. Die Wirksamkeit der Kolbenkühlung ist entweder von der Stellung des Füllhebels der Einspritzpumpe oder gemäß einer weiteren Variante von der Abgastemperatur abhängig. Damit erfolgt eine Steuerung der Kolbenkühlung entweder nur drehzahl- oder nur belastungsabhängig. So erfolgt beispielsweise eine Kühlung der Kolben bei Verwendung der Abgastemperatur als Steuergröße bei hoher Belastung auch im Bereich niedriger Drehzahl, wo sie entsprechend der thermischen Belastung des Kolbens nicht erforderlich wäre. Eine gute Anpassung wäre nur in dem Fall erzielbar, wo außer der Stellung des Füllhebels der Einspritzpumpe auch eine drehzahlabhängige Größe zur Steuerung der Kolbenkühlung herangezogen würde. Nachteilig ist dabei, daß hierbei die angestrebte Wirkung nur bei Anwendung eines Zweistufen-Reglers eintritt.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung verfolgt das Ziel, die genannten Nachteile zu beseitigen und die Kolbenkühlung funktionssicherer zu gestalten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine verbesserte Anpassung der Kolbenkühlung bei einer Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs an die thermische Belastung des Kolbens durch drehzahl- und lastabhängige Steuerung und nur einer Steuergröße zu ermöglichen.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in der gesonderten Leitung ein Steuerorgan angeordnet ist, das mit der Ladeluftleitung des Motors unmittelbar oder mittelbar verbunden ist.

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Dieses in der gesonderten Leitung angeordnete Steuerorgan wird damit von Aufladedruck beaufschlagt und schließt oder öffnet die Ölzufuhr zu den Ölspritzdüsen, wodurch gleichzeitig bisher vor den Ölspritzdüsen vorgesehene Druckventile entfallen können. Da die thermische Belastung des Kolbens mit steigendem Ladedruck erhöht wird, ergibt sich eine sehr gute Anpassung der Ölkühlung an die Erfordernisse und, da nur eine Steuergröße verwendet wird, ein einfacher, funktionssicherer Aufbau. Da die Kolbenkühlung nur in den notwendigen Betriebspunkten wirkt, wird dem Arbeitsprozeß der Brennkraftmaschine nicht unnötig Wärmeenergie entzogen.

Erfindungsgemäß ist das Steuerorgan ein gegen die Kraft einer Feder von einer Membran betätigter Kolbenschieber, wobei zwischen dem die Membran enthaltenden Gehäuseteil des Steuerorgans und der Ladeluftleitung des Motors eine Rohr- oder Schlauchverbindung hergestellt ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Steuerorgan ein Magnetventil, das mit einem im Einlaßsystem des Motors angeordneten Druckschalter elektrisch verbunden ist. Der Druckschalter schaltet in Abhängigkeit von bestimmten Werten des Ladedrucks das Magnetventil, wodurch die Ölzufuhr zu den Ölspritzdüsen freigegeben/unterbunden wird.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein Funktionsschema der Einrichtung mit Kolbenschieber,

Fig.2 die Teilansicht eines Funktionsschemas der Einrichtung mit Magnetventil

Die Darstellung in Fig. 1 zeigt den Ölsumpf 1 einer Brennkraftmaschine aus dem eine Saugleitung 2 zur Ölpumpe 3 führt. In Strömungsrichtung sind nach der Ölpumpe 3 ein Ölkühler 4 und ein Ölfilter 5 angeordnet, deren Druckventile 6 und 7 parallel geschaltet sind. Ein weiteres Druckventil 8 ist unmittelbar nach der Ölpumpe 3 vorgesehen. Die Leitung 9 führt zum durch die Kurbelwelle 10 angedeuteten Schmierölkreislauf, während die Leitung 11 Öl zu den Ölspritzdüsen 12zur Kolbenkühlung führt. In der Leitung 11 ist das Steuerorgan 13 in Form eines gegen die Kraft einer Feder 14 von einer Membran 15 betätigten Kolbenschiebers 16 angeordnet. Die dem Kolbenschieber 16 abgewandte Seite der Membran 15 steht über eine Leitung 17 mit der Ladeluftleitung 18 der Brennkraftmaschine in Verbindung, die mit einem Abgasturbolader 19 verbunden ist. Das Druckventil 8 dient der Begrenzung des Druckes im gesamten Ölsystem, die Druckventile 6 und 7 der Überbrückung von Ölkühler 4 und Ölfilter 5 im Falle ihrer Verstopfung. Das Steuerorgan 13 öffnet oder sch ließt die Ölzufuhr zu den Ölspritzdüsen 12 in Abhängigkeit vom Aufladedruck in der Ladeluftleitung 18 und wird so eingestellt, daß es erst bei einem solchen Druck öffnet, der entsprechend der thermischen Belastung der nicht dargestellten Kolben eine Kolbenkühlung erforderlich macht. Durch die Wirkung des Druckventils 8 wird der eigentliche Schmierölkreislauf von dem Steuerorgan 13 nicht beeinflußt. Sinkt der Aufladedruck unter den vorbestimmten Wert, so schließt das Steuerorgan 13 und die Ölzufuhr zu den Ölspritzdüsen 12 wird unterbunden.

In Fig. 2 ist bei sonst gleichem Aufbau in der Leitung 11 ein Steuerorgan 13 in Form eines Magnetventils 20 angeordnet, das über eine elektrische Leitung 21 mit einem in der Ladeluftleitung 18 angeordneten Druckschalter 22 verbunden ist. Das Magentventil 20 schließt oder öffnet die Ölzufuhr zu den Ölspritzdüsen 12 entsprechend der in Abhängigkeit vom Ladedruck vom Druckschalter 22 freigegebenen oder unterbrochenen Stromzufuhr. Das Magnetventil 20 kann dabei entweder so geschaltet sein, daß es bei Stromzufuhr die Ölzufuhr freigibt oder bei Stromzufuhr die Ölzufuhr unterbricht.

Die Darstellung verdeutlicht, daß bei Anwendung der Erfindung mit nur einer Steuergröße eine sowohl last- als auch drehzahlabhängige Steuerung der Kolbenkühlung mit verbesserter Anpassung derselben an die thermische Belastung des Kolbens ermöglicht wird.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   1. Einrichtung zur Steuerung der Kolbenkühlung von Brennkraftmaschinen, die eine Aufladeeinrichtung, insbesondere einen Abgasturbolader, und eine gesonderte Leitung zur Führung von Schmieröl zu für jeden Zylinder im Kurbelgehäuse angeordnete Ölspritzdüsen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß in der gesonderten Leitung (11) ein Steuerorgan (13) angeordnet ist, das mit der Ladeluftleitung (18) des Motors unmittelbar verbunden ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (13) ein gegen die Kraft einer Feder (14) von einer Membran (15) betätigter Kolbenschieber (16) ist, wobei zwischen dem die Membran (15) aufnehmenden Gehäuseteil des Steuerorgans (13) und der Ladeluftleitung (18) des Motors eine Rohr- oder Schlauchverbindung (17) hergestellt ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (13) ein Magnetventil ist, das mit einem in der Ladeluftleitung (18) des Motors angeordneten Druckschalter (22) elektrisch verbunden ist.