DD237868A1

DD237868A1 - DEVICE FOR CONTROLLING PISTON COOLING OF CHARGED INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Info

Publication number: DD237868A1
Application number: DD27677285A
Authority: DD
Inventors: Peter Meistring; Ernst Jantsch
Original assignee: Cunewalde Motoren
Priority date: 1985-05-30
Filing date: 1985-05-30
Publication date: 1986-07-30

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. 1The invention relates to the control of Kolbenkuehlung charged by means of exhaust gas turbochargers internal combustion engines. The object is to achieve by a single control boom, a substantial adaptation of the effectiveness of the Kolbenkuehlung to the thermal load of the piston. According to the invention, the control is effected by a control member which releases or interrupts the oil supply to Spritzduesen. This control element is connected to the charge air line of the engine. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Anwendungsgebiet der Erfindung₍ Field of application of the invention ₍

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.The invention relates to a device for controlling the piston cooling of internal combustion engines, which are provided for the purpose of increasing performance with a charging device, in particular an exhaust gas turbocharger and a separate line for guiding lubricating oil to oil spray nozzles, which are arranged for each cylinder in the crankcase. In high-performance internal combustion engines, especially those with a charge, cooling of the same is often required to avoid thermal overloading of the piston. This is often done by an oil jet, which is injected into the interior of the piston or arranged in the piston cavities. For this purpose, an oil spray nozzle is arranged in the crankcase for each cylinder, which is connected to the lubrication system.

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.From DD-PS 14632 is already known to arrange a pressure valve in front of the oil spray nozzle, which is only from a certain oil pressure in the lubrication circuit, which is above the idling of the engine to ensure reliability required oil pressure, the piston cooling is put into operation. When running multi-cylinder internal combustion engines, a separate oil passage for the oil spray nozzles is already used, whereby it is possible to achieve the same effect with only one centrally located pressure valve. In these embodiments, a control of the piston cooling takes place only for the purpose of not falling below a minimum lubricating oil pressure. They have the disadvantage that with the oil pressure as a control variable no good adaptation of the piston cooling to the thermal load of the piston is possible. In view of the lowest possible fuel consumption and a low noise and exhaust emissions of the internal combustion engine, especially in the warm-up phase, a piston cooling should be controllable'and be effective only in those operating areas in which it is necessary to avoid thermal overload of the piston. From SU-PA 11062415 a piston cooling system for a rail vehicle engine is already known, in which the electrical control of the engine operation is used to control the piston cooling via a connected to a compressed air source electro-pneumatic valve.

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.The disadvantage of this type of control is that it is tied to the presence of an electronic control system for engine operation and thus is not applicable to vehicle and stationary engines.

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.Another device for controlling the piston temperature for internal combustion engines is known from DE-PS 1007117, in which the oil pressure in the lubricating oil circuit is controlled by a bypass element arranged therein as a function of the position of the filling lever of an injection pump with / without additional action of a speed-dependent variable. Together with pressure valves arranged in front of the spray nozzles, the bypass member acts to control the oil pressure throughout the lubricating oil system by variable oil reflux so that the pressure valves for piston cooling open only above a minimum oil pressure. The effectiveness of the piston cooling is dependent either on the position of the filling lever of the injection pump or according to another variant of the exhaust gas temperature. Thus, a control of the piston cooling is either only speed or only load-dependent. Thus, for example, a cooling of the piston when using the exhaust gas temperature as a control variable at high load in the range of low speed, where it would not be required according to the thermal load of the piston. A good adaptation would be achievable only in the case where, in addition to the position of the filling lever of the injection pump and a speed-dependent variable would be used to control the piston cooling. The disadvantage here is that in this case the desired effect occurs only when using a two-stage controller.

Object of the invention

Die Erfindung verfolgt das Ziel, die genannten Nachteile zu beseitigen und die Kolbenkühlung funktionssicherer zu gestalten.The invention aims to eliminate the disadvantages mentioned and to make the piston cooling functionally reliable.

Explanation of the essence of the invention

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.The object underlying the invention is to enable improved adaptation of the piston cooling in a device according to the preamble of the first claim to the thermal load of the piston by speed and load-dependent control and only one control variable.

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.According to the invention, this object is achieved in that in the separate line, a control member is arranged, which is directly or indirectly connected to the charge air line of the engine.

-2- 237 888-2- 237 888

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.This arranged in the separate line control member is thus acted upon by supercharging pressure and closes or opens the oil supply to the oil spray nozzles, which at the same time previously provided before the oil spray nozzles pressure valves can be omitted. Since the thermal load of the piston is increased with increasing boost pressure, there is a very good adaptation of the oil cooling to the requirements and, since only one control variable is used, a simple, reliable construction. Since the piston cooling acts only in the necessary operating points, the working process of the internal combustion engine is not unnecessarily withdrawn heat energy.

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.According to the invention, the control member is actuated against the force of a spring by a diaphragm piston slide, wherein between the membrane-containing housing part of the control member and the charge air line of the engine, a pipe or hose connection is made.

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.According to a further feature of the invention, the control member is a solenoid valve which is electrically connected to a pressure switch arranged in the intake system of the engine. The pressure switch switches the solenoid valve in response to certain boost pressure values, thereby releasing / inhibiting oil supply to the oil spray nozzles.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained below with reference to exemplary embodiments. Show it:

Fig. 1 ein Funktionsschema der Einrichtung mit Kolbenschieber,1 is a functional diagram of the device with piston valve,

Fig.2 die Teilansicht eines Funktionsschemas der Einrichtung mit Magnetventil2 shows the partial view of a functional diagram of the device with solenoid valve

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.The illustration in FIG. 1 shows the oil sump 1 of an internal combustion engine from which a suction line 2 leads to the oil pump 3. In the flow direction, an oil cooler 4 and an oil filter 5 are arranged after the oil pump 3, the pressure valves 6 and 7 are connected in parallel. Another pressure valve 8 is provided immediately after the oil pump 3. The line 9 leads to indicated by the crankshaft 10 lubricating oil circuit, while the line 11 leads oil to the oil spray nozzles 12 for piston cooling. In the line 11, the control member 13 is arranged in the form of an actuated against the force of a spring 14 by a diaphragm 15 piston slide 16. The side facing away from the spool 16 side of the diaphragm 15 is connected via a line 17 to the charge air line 18 of the internal combustion engine in communication, which is connected to an exhaust gas turbocharger 19. The pressure valve 8 serves to limit the pressure in the entire oil system, the pressure valves 6 and 7 of the bypass of oil cooler 4 and oil filter 5 in the case of their constipation. The control member 13 opens or closes the oil supply to the oil jets 12 in response to the supercharging pressure in the charge air duct 18 and is set to open only at such pressure as to require piston cooling in accordance with the thermal load of the unillustrated pistons. By the action of the pressure valve 8, the actual lubricating oil circuit is not affected by the control member 13. If the supercharging pressure drops below the predetermined value, the control member 13 closes and the oil supply to the oil jets 12 is inhibited.

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.In Fig. 2, a control member 13 is arranged in the form of a solenoid valve 20 with an otherwise identical structure in the conduit 11, which is connected via an electrical line 21 with a arranged in the charge air line 18 pressure switch 22. The solenoid valve 20 closes or opens the oil supply to the oil spray nozzles 12 according to the released or interrupted depending on the boost pressure from the pressure switch 22 power supply. The solenoid valve 20 can either be switched so that it releases the power supply, the oil supply or interrupts the power supply, the oil supply.

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.The diagram illustrates that when using the invention with only one control variable both a load and speed-dependent control of the piston cooling is made possible with improved adaptation of the same to the thermal load of the piston.

Claims

claims:

1. A device for controlling the piston cooling of internal combustion engines having a supercharging device, in particular an exhaust gas turbocharger, and a separate line for guiding lubricating oil to arranged for each cylinder in the crankcase oil spray nozzles, characterized in that in the separate line (11) has a control member (11) 13) is arranged, which is directly connected to the charge air line (18) of the motor.

2. Device according to claim 1, characterized in that the control member (13) against the force of a spring (14) by a diaphragm (15) actuated piston valve (16), wherein between the membrane (15) receiving the housing part of the control member (13) and the charge air line (18) of the engine, a pipe or hose connection (17) is made.

3. Device according to claim 1, characterized in that the control member (13) is a solenoid valve which is electrically connected to a in the charge air line (18) of the motor arranged pressure switch (22).