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Diese
Erfindung bezieht sich auf Verbrennungsmotoren und insbesondere
auf Ölspritzeinrichtungssysteme
zur Kolbenkühlung
und Schmierung von Zylinderbohrungen.
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Ölspritzeinrichtungen
werden in Motoren verwendet, um Kolben zu kühlen und Wände von Zylinderbohrungen zu
schmieren. Einige große
Dieselmotoren sorgen für
eine Kolbenkühlung
durch einen am Kurbelgehäuse
montierten Ölverteiler,
der mit separaten Rohren zur Kolbenkühlung verbunden ist, die kühlendes Öl in einen
Hohlraum zur Kolbenkühlung
leiten.
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Bei
kleineren Kraftfahrzeugmotoren wurden einzelne Düsen, die mit einer Ölleitung
für Zylinderblöcke verbunden
sind, zur Kolbenkühlung
und Zylinderschmierung vorgeschlagen. Die einzelnen Düsen müssen einzeln
in einem Motor eingebaut werden. Manchmal kann es notwendig sein,
dass der Installateur die Düsen
zur geeigneten Ausrichtung bzw. Justierung biegt. Wenn sie eingebaut
sind, empfangen die Düsen Öl von einer
Motorölquelle
und leiten Öl
zu zugeordneten hin- und hergehenden Kolben oder Zylindern.
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Aus
der
DE 1 216 014 B ist
ein Ölspritzeinrichtungssystem
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 bekannt.
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In
der
DE 35 43 084 C2 ist
ein System zur Steuerung der Temperatur einer Brennraumwand eines
Brennraums in einem Kolben einer Brennkraftmaschine beschrieben.
Das System umfasst eine Düseneinrichtung,
mittels der ein die Brennraumwand kühlender Ölstrahl auf die Außenoberfläche der
Brennraumwand gespritzt wird, einen Ölkanal, über den der Düseneinrichtung Öl zugeführt wird,
ein Magnetventil, das im Ölkanal
stromaufwärts
der Düseneinrichtung
angeordnet ist, und ein Rechengerät zur Steuerung des Magnetventils
in Abhängigkeit
von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine. Solange die Kühlwassertemperatur
und/oder die Öltemperatur
niedrig ist bzw. sind, d. h. solange die Brennkraftmaschine nach
dem Anlassen noch nicht genügend
warm gelaufen ist, bleibt das Rechengerät abgeschaltet und das Magnetventil
geschlossen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders leicht und schnell
montierbares Ölspritzeinrichtungssystem
zu schaffen, welches während
eines Anlassens des Motors außerdem
für eine ruhigere
Kolbenbewegung sorgt.
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Zur
Lösung
der Aufgabe ist ein Ölspritzeinrichtungssystem
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen.
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Die
vorliegende Erfindung sieht eine oder mehrere Ölspritzeinrichtungsschienen
zum Kühlen von
Motorkolben und Schmieren von Zylinderbohrungen während verschiedener
Motorbetriebszustände vor.
Die Schienen sind integrierte Anordnungen, die jeweils ein longitudinales
Rohr mit mehreren in Längsrichtung
beabstandeten lateralen Düsen
aufweisen, die so konfiguriert sind, dass, wenn die Schienen eingebaut
sind, die Düsen
so angeordnet sind, dass sie Öl
in die Zylinder und/oder die Kolben in den Zylindern leiten. Ein
Steuerventil für
den Ölstrom
kann enthalten sein, das auf Motorzustände anspricht, oder so gesteuert
werden, dass Motor anforderungen und Leistungsziele erfüllt werden,
indem selektiv für
eine Ölzuführung zu
den Kolben oder Zylindern nach Bedarf gesorgt wird, um einen optimalen Motorbetrieb
z. B. während
eines Anfahrens und eines Motorbetriebs mit hoher Drehzahl aufrechtzuerhalten.
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Ölspritzeinrichtungsschienen
können
in verschiedenen Typen von Kraftfahrzeugmotoren einschließlich Reihenmotorblöcken und
Motorblöcken mit
mehreren Bänken
verwendet werden. In einer beispielhaften Ausführungsform weist ein V-Motor zwei
Zylinderbänke
mit jeweils mehreren Zylindern auf, die hin- und hergehende Kolben
tragen. Unter den Zylindern ist ein Kurbelgehäuse angeordnet, das eine Kurbelwelle
umschließt
und durch eine Ölwanne mit
einem Ölsammelbehälter geschlossen
ist.
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Zwei Ölspritzeinrichtungsschienen,
eine für je
eine Zylinderbank, sind im Motorkurbelgehäuse angeordnet, wobei ihre
Düsen so
gerichtet sind, dass sie Öl
in die Zylinder und/oder gegen die Kolben separater Zylinder lenken.
Ein Ölversorgungsverteiler in
der Ölwanne
leitet Öl
zu Verbindungskanälen
in der Wanne, mit denen die Schienen der Ölspritzeinrichtung verbunden
sind. Ein Steuerventil für
den Ölstrom
am Einlass des Verteilers der Ölversorgung steuert
den Ölstrom
zu den Ölschienen
und Düsen.
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Die
Düsen werden
für spezifische
Motoranwendungen ausgewählt,
so dass sie unter allen Motorbetriebszuständen eine ausreichende Schmierung liefern.
Außerdem
wird jede Düse
vor einem Einbau auf der Schiene der Spritzeinrichtung vorjustiert,
so dass, wenn die Schiene der Ölspritzeinrichtung
am Motor befestigt ist, jede Düse
korrekt justiert ist, um Öl
auf einen zugeordneten Zylinder und/oder zugeordnete Zylinderbohrungswand
zu sprühen.
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An
den Schienen fixierte Befestigungshalter werden genutzt, um die
Schienen der Ölspritzeinrichtung
innerhalb des Motorkurbelgehäuses
zu befestigen. Verschiedene alternative Befestigungsverfahren können genutzt
werden. Zum Beispiel können
die Befestigungen mit Stiftschrauben für Lagerdeckel verbunden sein,
die zur Befestigung eines Verwirbelungsblechs genutzt werden, können sie
durch Seitenschrauben von Lagerdeckeln festgehalten werden, die
sich durch das Kurbelgehäuse
in die Lagerdeckel erstrecken, oder sie können zwischen gegenüberliegenden
Oberflächen
von Kurbelgehäusestegen
und zugeordneten Hauptlagerdeckeln des Motors eingefasst sein.
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Eine
nicht unter die Erfindung fallende Ausführungsform eines mechanischen
Stromsteuerventils umfasst ein Kugelventil mit Federvorspannung. Wenn
der Öldruck
wie beim Leerlauf des Motors oder Fahren mit niedriger Drehzahl
niedrig ist, schließt
die Ventilfeder das Ventil, um den Ölstrom zur Schiene der Ölspritzeinrichtung
abzuschalten. Bei höheren Motordrehzahlen öffnet ein
erhöhter Öldruck das
Kugelventil, um zum Kühlen
der Kolben einen vollen Ölstrom
an die Düsen
der Spritzeinrichtung zu liefern.
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Erfindungsgemäß erfolgt
die Steuerung des Ölstroms
durch ein elektrisch gesteuertes Magnetspulenventil, das durch ein
elektronisches Motorleistungssteuermodul betätigt wird. Dabei ist das Steuermodul
derart ausgebildet, dass es das Magnetspulenventil öffnet, um
die Ölspritzeinrichtungen
während
eines Anlassens des Motors zu aktivieren, um für eine frühe Schmierung an den Zylindern
zum Beruhigen der Kolbenbewegung zu sorgen. Das Steuermodul kann
außerdem
so programmiert werden, dass es den Ölstrom der Spritzeinrichtung
bei Leerlauf und niedrigen Motordrehzahlen abschaltet und bei höheren Motordrehzahlen
zur Kolbenkühlung
für einen
vollen Strom öffnet.
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Die
Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben,
in dieser zeigt:
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1 eine
Querschnittansicht eines Verbrennungsmotors vom V-Typ mit einem Ölspritzeinrichtungssystem
für Kolben
und Zylinder mit Spritzeinrichtungsschienen gemäß der Erfindung;
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2 eine
bildhafte Darstellung eines Systems einer Ölspritzeinrichtung ähnlich demjenigen von 1,
aber mit einer Ölwanne,
an die ein Verteiler der Ölversorgung
und ein Steuerventil mit Verbindungen zu zwei Ölspritzeinrichtungsschienen
montiert sind, die im nicht dargestellten Motorblock gehalten werden;
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3 eine
bildhafte Darstellung, die eine Spritzeinrichtungsschiene mit Befestigungshaltern darstellt,
die zwischen Seitenwänden
des Kurbelgehäuses
und Lagerdeckeln, die nicht dargestellt sind, ähnlich dem Motor von 1 montiert
sind;
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4 eine
bildhafte Darstellung, die alternative Halterungen für Spritzeinrichtungsschienen zeigt,
die an Stiftschrauben von Lagerdeckeln eines Motors angebracht sind;
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5 eine
bildhafte Darstellung, die eine Spritzeinrichtungsschiene mit Befestigungshaltern zeigt,
die so angeordnet sind, dass sie oberhalb von Lagerdeckeln eines
Motors eingefasst sind;
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6 eine
Querschnittansicht eines mechanischen Stromsteuerventils mit Federkugel;
und
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7 eine
schematische Ansicht eines von einem Modul gesteuerten Magnetspulenventils
zur Stromsteuerung gemäß der Erfindung.
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Zunächst ausführlich auf 1 der
Zeichnungen bezugnehmend bezeichnet Ziffer 10 als Ganzes
einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs vom V-Typ, der einen
Zylinderblock 12 mit einem Paar gewinkelte Zylinderbänke 14, 16 mit
jeweils mehreren ausgerichteten Zylindern 18 aufweist,
die jeweils einen hin- und hergehenden Kolben 20 tragen.
Unterhalb der Zylinder 18 ist ein durch eine Ölwanne 24 geschlossenes
Kurbelgehäuse 22 angeordnet.
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Das
Kurbelgehäuse 22 trägt eine
drehbare Kurbelwelle 26 innerhalb ausgerichteter Hauptlager 28.
Die Hauptlager 28 sind durch Stege 30 des Kurbelgehäuses 22 und
Hauptlagerdeckel 32 abgestützt, die an den Stegen durch
sich von den Stegen 30 durch die Deckel 32 erstreckende
Stiftschrauben 34 gesichert sind. Unterhalb der Hauptlagerdeckel 32 ist
ein Verwirbelungsblech 36 an den Stiftschrauben 34 befestigt.
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Die Ölwanne 30 bildet
einen Ölsammelbehälter für den Motor 10.
Eine Motorölpumpe 37 saugt Öl aus dem
Sammelbehälter
und leitet unter Druck gesetztes Öl zu einer Hauptölzufuhr 38 (2),
die Motorölkanäle zur Kühlung und
Schmierung des Motors 10 mit Öl versorgt.
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Bezugnehmend
auf 1–3 ist
der Motor 10 mit einem Ölspritzeinrichtungssystem 40 für Kolben
und Zylinderbohrungen versehen, das gemäß der Erfindung ausgebildet
ist. Das System 40 umfasst einen im wesentlichen röhrenförmigen Verteiler 42 der Ölversorgung,
der in der Ölwanne 24 montiert
ist. Der Verteiler 42 enthält einen Einlass 44, der
mit der Hauptölzufuhr 38 verbunden
ist, und Auslässe 46, 47,
die durch die Ölwanne
mit einem Paar Ölspritzeinrichtungsschienen 48, 50 verbunden
sind. Die Ölspritzeinrichtungsschienen 48, 50 weisen
jeweils ein longitudinales Verteilerrohr 51 mit integralen Düsen 52 einer Ölspritzeinrichtung
und Befestigungshalter 54 auf. Ein Steuerventil 56 für den Ölstrom,
das sich in der Ölwanne 24 am
Einlass 44 des Ölversorgungsverteilers 42 befindet,
steuert den Ölstrom
durch das System 40 der Ölspritzeinrichtung.
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Das
oben beschriebene System mit zwei Ölversorgungsschienen 48, 50 ist
für einen
V-Motor gedacht. Das Ölversorgungssystem 40 kann
jedoch modifiziert werden, um bei Reihen- oder anderen Motoranordnungen
genutzt werden zu können.
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Die
Düsen 52 sind
für spezifische
Motoranwendungen ausgelegt, so dass sie unter anderen Betriebsbedingungen
für eine
ausreichende Schmierung sorgen. Außerdem ist jede Düse 52 auf
den Ölversorgungsschienen 48, 50 vorjustiert,
so dass, wenn das Ölspritzeinrichtungssystem 40 am
Motor 10 befestigt wird, jede Düse Öl auf einen zugeordneten Kolben 20 und
Zylinder 18 sprüht,
wie in 1 gezeigt ist.
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Die
Befestigungshalter 54 können
genutzt werden, um die Ölspritzeinrichtungsschienen 48, 50 an
verschiedenen Komponenten innerhalb des Kurbelgehäuses 22 des
Motors 10 zu befestigen. Je nach der Anwendung und dem
Motorentwurf können die
Befestigungen 54 dafür
eingerichtet sein, zwischen den Kurbelgehäusewänden 57 und den Lagerdeckeln 32 durch
seitliche Stiftschrauben 58 der Lagerdeckel festgehalten
zu werden, die sich durch Kurbelgehäusewände 57 in die Hauptlagerdeckel 32 erstrecken,
wie in 1 und 3 gezeigt ist. Alternativ dazu
können
die Befestigungen 54 an den Stiftschrauben 34 der
Lagerdeckel zwischen den Lagerdeckeln 32 und dem Verwirbelungsblech 36 gesichert
werden, wie in 4 dargestellt ist. In einer weiteren
Ausführungsform
können
die Befestigungshalter 54 zwischen den Lagerdeckeln 32 und
den Kurbelgehäusestegen 30 des
Motors 10 eingefasst sein, wie in 5 gezeigt
ist.
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In 6 ist
eine Ausführungsform
des Ölspritzeinrichtungssystems 40 gezeigt,
die nicht unter die Erfindung fällt.
Ein Steuerventil 56 für
den Ölstrom
ist ein mechanisches Ventil und enthält eine Vorspannfeder 64 und
eine Kugel 66, um einen Ölstrom in die Ölspritzeinrichtungsschienen
zu sperren, bis ein vorgeschriebener Öldruck erreicht ist.
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Während des
Motorbetriebs wird Öl
aus dem Sammelbehälter
der Ölwanne 24 durch
die Ölpumpe gesaugt
und durch einen nicht dargestellten Ölfilter in die Hauptölzufuhr 38 geleitet.
Ein Teil des Öls
in der Hauptölzufuhr 38 wird
durch das Steuerventil 56 für den Ölstrom in den Einlass 44 des
Versorgungsverteilers 42 des Ölspritzeinrichtungssystems 40 geleitet.
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Bei
niedrigen Motordrehzahlen ist der zum Einlass 42 des Verteilers 40 geleitete Öldruck nicht groß genug,
um die Kugel 66 gegen die Kraft der Vorspannfeder 64 vom
Sitz abzuheben, um das Stromsteuerventil 56 zu öffnen. Folglich
verhindert das Stromsteuerventil 56 einen Ölstrom in
den Einlass 44 des Verteilers 42 der Ölversorgung,
so dass das Ölspritzeinrichtungssystem 40 abgeschaltet
ist. Wenn die Motordrehzahl zunimmt, wird zusätzlicher Öldruck erzeugt, bis bei einem
voreingestellten Druck die Kraft des Öldrucks die Vorspannfeder überwindet und
die Kugel 66 vom Sitz abhebt. Dies öffnet das Stromsteuerventil 56 und
leitet Öl
durch die Ölspritzeinrichtungsschienen
zu den Kolben 20 und Zylindern 18.
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Wenn
die Motordrehzahl abnimmt, nimmt der Öldruck zum Einlass 44 des
Verteilers 42 der Ölversorgung
ab. Dies erlaubt, dass die Vorspannfeder 64 die Kugel 66 aufsitzen
lässt,
was das Ventil schließt, so
dass ein Ölstrom
zum Ölspritzeinrichtungssystem abgeschaltet
wird, und einen unnötigen Ölverbrauch durch
das Ölspritzeinrichtungssystem 40 vermeidet.
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Bei
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
ist, wie in 7 gezeigt, das Stromsteuerventil 56 durch
eine elektronische Stromsteuerung 68 ersetzt, die durch
ein Motorleistungssteuermodul (PCM) 70 gesteuert werden
kann, das dafür
programmiert ist, ein elektrisches Magnetspulenventil 72 zu
steuern.
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Während des
Motorbetriebs betätigt
das PCM 70, wenn das Ölspritzeinrichtungssystem
mit der elektronischen Stromsteuerung 68 ausgestattet ist,
das Magnetspulenventil 72 innerhalb des Verteilers 42 der Ölversorgung,
um das Ölspritzeinrichtungssystem 40 nach
Bedarf zu aktivieren und zu deaktivieren. Während des Anlassens des Motors kann
das PCM 70 das Magnetspulenventil 72 öffnen, um
einen Ölstrom
in den Einlass 44 zu ermöglichen, wodurch das Ölspritzeinrichtungssystem 40 aktiviert wird,
um die Zylinder 18 und Kolben 20 des Motors 10 mit
zusätzlicher
Schmierung zu versorgen. Bei niedrigen Motordrehzahlen kann das
PCM 70 das Magnetspulenventil 72 schließen, um
einen Ölstrom in
den Einlass 44 zu drosseln und das Ölspritzeinrichtungssystem 40 zu
deaktivieren. Wenn die Motordrehzahl zunimmt, betätigt das
PCM 70 das Magnetspu lenventil, um das System 40 der Ölspritzeinrichtung
zu aktivieren, so dass Öl
zu Schmierungs- und Kühlzwecken
auf die Kolben 20 und Zylinder 18 gesprüht wird.
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Obgleich
die Erfindung durch Verweis auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen
beschrieben wurde, sollte es sich verstehen, dass zahlreiche Änderungen
innerhalb des Geistes und Umfangs der beschriebenen erfinderischen
Konzepte vorgenommen werden könnten.
Demgemäß soll die
Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt sein,
sondern den vollen Umfang aufweisen, der durch die Darlegung der
folgenden Ansprüche
zugelassen ist. Die vorliegende Erfindung liefert ein Ölspritzeinrichtungssystem
zum Schmieren und Kühlen
von Motorkolben und -zylindern während
verschiedener Motorbetriebszustände.
Das Ölspritzeinrichtungssystem
umfasst einen im wesentlichen röhrenförmigen Verteiler
einer Ölversorgung
mit einem Einlass, der mit einer unter Druck gesetzten Motorölquelle
verbunden ist, und zumindest einem Auslass, der mit zumindest einer Ölversorgungsschiene
verbunden ist. Die Ölversorgungsschiene
umfasst ein longitudinales Verteilerrohr mit integralen Düsen einer Ölspritzeinrichtung
und Befestigungshalter. Ein vor dem Verteiler der Ölversorgung
angeordnetes Steuerventil für
den Ölstrom
steuert den Ölstrom
zu den Ölschienen
und Düsen.
Das Steuerventil für
den Ölstrom
spricht auf Motoranforderungen und Leistungsziele an, um nach Bedarf
einen ausreichenden Ölstrom
durch das Ölspritzeinrichtungssystem
zu den Kolben und Zylinderbohrungen aufrechtzuerhalten, um einen
optimalen Motorbetrieb vorzugsweise während eines Anlassens und bei
einem Betrieb mit höheren
Motordrehzahlen beizubehalten.