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Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenbrennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 10 2004 047 549 A1 ist bereits eine Hubkolbenbrennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Kolbenkühlung, die mehrere Düsen aufweist, die jeweils dazu vorgesehen sind, eine einem Brennraum abgewandte Seite eines Kolbens mit einem Kühlmittel zu besprühen, und mit einer Kühlsteuerung, die dazu vorgesehen ist, ein Besprühen der dem Brennraum abgewandten Seite des Kolbens zu steuern, bekannt.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, einen Verbrauch der Hubkolbenbrennkraftmaschine zu reduzieren. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einer Hubkolbenbrennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Kolbenkühlung, die zumindest eine Düse aufweist, die dazu vorgesehen ist, eine einem Brennraum abgewandte Seite zumindest eines Kolbens mit einem Kühlmittel zu besprühen, und mit einer Kühlsteuerung, die dazu vorgesehen ist, ein Besprühen der dem Brennraum abgewandten Seite des Kolbens zu steuern.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Kühlsteuerung zumindest ein elektrisches und/oder mechanisches Einstellelement aufweist, das dazu vorgesehen ist, das Besprühen der dem Brennraum abgewandten Seite des Kolbens in Abhängigkeit einer Hubbewegungsrichtung einer Bewegung des Kolbens einzustellen. Dadurch kann eine Energie eines Kühlmittelsstrahls der Düse besonders vorteilhaft für die Bewegung des Kolbens genutzt werden, wodurch die Bewegung des Kolbens durch den Kühlmittelstrahl in eine vorteilhafte Hubbewegungsrichtung unterstützt werden kann. Dadurch kann eine Effizienz der Hubkolbenbrennkraftmaschine erhöht werden, wodurch ein Verbrauch der Hubkolbenbrennkraftmaschine reduziert werden kann. Unter einer „einem Brennraum abgewandten Seite eines Kolbens” soll insbesondere eine Seite des Kolbens verstanden werden, die einem Kurbelwellenraum der Hubkolbenbrennkraftmaschine zugewandt ist. Unter einem „Brennraum” soll insbesondere ein Raum der Hubkolbenbrennkraftmaschine verstanden werden, der durch eine Zylinderwandung, eine dem Kurbelwellenraum abgewandte Seite des Kolbens und einem Zylinderkopf der Hubkolbenbrennkraftmaschine begrenzt ist und in dem zur Verrichtung von Arbeit vorzugsweise ein Brennstoff oder ein Brennstoffgemisch verbrannt wird. Die Kühlsteuerung ist vorzugsweise elektrisch, elektronisch und/oder mechanisch ausgebildet. Unter einer „Hubbewegungsrichtung” soll insbesondere eine Richtung der Bewegung des Kolbens verstanden werden, in die sich der Kolben in einem Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine vorzugsweise innerhalb der Zylinderwandung bewegt, wodurch sich ein Volumen des Brennraums verändert. Vorzugsweise ändert sich die Hubbewegungsrichtung zyklisch zwischen einer zum Kurbelwellenraum gerichteten und einer zum Zylinderkopf gerichteten Richtung. Die Bewegung des Kolbens ist als eine Hubbewegung des Kolbens ausgebildet. Vorzugsweise steuert die Kühlsteuerung das Besprühen der dem Brennraum abgewandten Seite des Kolbens in Abhängigkeit einer Hubrichtung in die sich der Kolben bewegt. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt, ausgestattet und/oder angeordnet verstanden werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass das elektrische und/oder mechanische Einstellelement dazu vorgesehen ist, das Besprühen der dem Brennraum abgewandten Seite des Kolbens lediglich während der Bewegung des Kolbens in eine einer Arbeitsrichtung entgegengesetzt gerichtete Hubbewegungsrichtung einzustellen. Dadurch kann die Bewegung des Kolbens in eine besonders vorteilhafte Hubbewegungsrichtung unterstützt werden, wodurch ein Bremsen einer durch die Verbrennung in dem Brennraum verursachten Bewegung des Kolbens verhindert und ein Unterstützen einer nach der Verbrennung in dem Brennraum resultierenden Bewegung des Kolbens bereitgestellt werden kann. Unter einer „Arbeitsrichtung” soll insbesondere eine Hubbewegungsrichtung der Bewegung des Kolbens verstanden werden, in die sich der Kolben zumindest beim Verrichten von Arbeit und/oder zumindest bei einer durch die Verbrennung in dem Brennraum resultierenden Volumenvergrößerung bewegt. Die Arbeitsrichtung ist vorzugsweise zum Kurbelwellenraum gerichtet. Unter einer „der Arbeitsrichtung entgegengesetzt gerichteten Hubbewegungsrichtung” soll insbesondere eine Hubbewegungsrichtung der Bewegung des Kolbens verstanden werden, in die sich der Kolben zumindest bei einem Verdichten von dem Brennstoff oder dem Brennstoffgemisch und/oder zumindest bei einer Volumenverkleinerung des Brennraums bewegt. Die der Arbeitsrichtung entgegengesetzt gerichtete Hubbewegungsrichtung ist vorzugsweise als eine Verdichtungsrichtung ausgebildet. Die der Arbeitsrichtung entgegengesetzt gerichtete Hubbewegungsrichtung ist vorteilhaft zum Zylinderkopf gerichtet.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das elektrische Einstellelement als ein Steuergerät ausgebildet ist, das dazu vorgesehen ist, wenigstens ein elektrisch ansteuerbares Ventil lediglich während der Bewegung des Kolbens in die der Arbeitsrichtung entgegengesetzt gerichtete Hubbewegungsrichtung zu öffnen. Dadurch kann besonders einfach das Besprühen des Kolbens während der Bewegung des Kolbens in die, der Arbeitsrichtung entgegengesetzt gerichtete Hubbewegungsrichtung realisiert und das Besprühen während der Bewegung des Kolbens in die Arbeitsrichtung verhindert werden.
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Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das mechanische Einstellelement rotierend gelagert ist und dazu vorgesehen ist, die Düse lediglich während der Bewegung des Kolbens in die der Arbeitsrichtung entgegengesetzt gerichtete Hubbewegungsrichtung mit einem Kühlmitteldruck zu versorgen. Dadurch kann besonders einfach ein mechanisches Ventil bereitgestellt werden. Vorzugsweise ist das mechanische Einstellelement dazu vorgesehen, die Düse strömungstechnisch mit einem Kühlmitteldrucksystem zu verbinden und zu trennen.
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Weiter ist es vorteilhaft, wenn das mechanische Einstellelement als ein Abschirmelement ausgebildet ist, das dazu vorgesehen ist, einen Kühlmittelstrahl der Düse während der Bewegung des Kolbens in die Arbeitsrichtung abzuschirmen, wodurch eine besonders einfache Kühlsteuerung realisiert werden kann. Unter einem „Abschirmelement” soll insbesondere ein Element verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, einen Aufprall des Kühlmittelstrahls auf der dem Brennraum abgewandten Seite des Kolbens zu verhindern.
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Außerdem wird ein Verfahren zu einer Kühlung zumindest eines Kolbens einer Hubkolbenbrennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer erfindungsgemäßen Hubkolbenbrennkraftmaschine, vorgeschlagen, in dem eine einem Brennraum abgewandte Seite des Kolbens mit einem Kühlmittel besprüht wird, wobei das Besprühen der dem Brennraum abgewandten Seite des Kolbens in Abhängigkeit einer Hubbewegungsrichtung einer Bewegung des Kolbens eingestellt wird, wodurch ein Teil einer Aufprallenergie eines Kühlmittelstrahls zur Bewegung des Kolbens genutzt werden kann.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei zeigen:
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1 einen Schnitt durch einen Kolben einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, die eine Kolbenkühlung und eine Kühlsteuerung mit einem elektrischen Einstellelement aufweist,
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2 schematisch eine alternativ ausgebildete Kühlsteuerung mit einem mechanischen Einstellelement und eine Kolbenkühlung,
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3 einen Schnitt entlang einer Schnittlinie III-III gemäß 2 durch das mechanische Einstellelement und eine Düse der Kolbenkühlung,
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4 einen Schnitt entlang einer Schnittlinie IV-IV gemäß 2 durch das mechanische Einstellelement zwischen zwei Düsen der Kolbenkühlung,
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5 schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel einer Kühlsteuerung mit einem mechanischen Einstellelement und
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6 das mechanische Einstellelement der Kühlsteuerung des dritten Ausführungsbeispiels.
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Die 1 zeigt einen Teil einer Hubkolbenbrennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Die Hubkolbenbrennkraftmaschine ist als ein Reihenmotor ausgebildet. Sie weist vier in Reihe angeordnete Zylinder auf, wobei in der 1 lediglich der Zylinder 24a sichtbar ist. Die Hubkolbenbrennkraftmaschine weist weiter einen Zylinderblock 25a auf, in dem die Zylinder 24a angeordnet sind. Pro Zylinder 24a weist die Hubkolbenbrennkraftmaschine einen Kolben und eine Pleuelstange auf, wobei lediglich der Kolben 17a und die Pleuelstange 26a sichtbar sind. Der Kolben 17a und die Pleuelstange 26a sind dem Zylinder 24a zugeordnet. Die Pleuelstange 26a verbindet triebmäßig den Kolben 17a mit einer Kurbelwelle 27a der Hubkolbenbrennkraftmaschine, wodurch sich der Kolben 17a in einem Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine in eine Hubbewegungsrichtung 21a hin und her bewegt. Der Kolben 17a, der Zylinderblock 25a und ein hier nicht näher dargestellter Zylinderkopf der Hubkolbenbrennkraftmaschine schließen einen Brennraum 15a ein. Die Hubkolbenbrennkraftmaschine weist pro Zylinder 24a jeweils nicht näher dargestellte Ventile auf, die dazu vorgesehen sind, den Brennraum 15a des entsprechenden Zylinders 24a mit Luft oder einem Luft-Brennstoff-Gemisch zu versorgen und ein verbranntes Gemisch aus dem Brennraum 15a zu entfernen. Die Ventile sind als Einlassventile und als Auslassventile ausgebildet.
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Die Kurbelwelle 27a ist in einem Kurbelgehäuse 28a der Hubkolbenbrennkraftmaschine angeordnet. Sie ist in einem Kurbelwellenraum 29a der Hubkolbenbrennkraftmaschine angeordnet. Der Kurbelwellenraum 29a ist durch das Kurbelgehäuse 28a begrenzt. Die Hubkolbenbrennkraftmaschine weist weiter Dichtringe 30a auf, die den Brennraum 15a und den Kurbelwellenraum 29a gegeneinander abdichten. Die 1 zeigt einen Schnitt durch den Zylinder 24a und damit durch den Kolben 17a senkrecht zu der Kurbelwelle 27a. Grundsätzlich kann die Hubkolbenbrennkraftmaschine auch als ein V-Motor ausgebildet sein. Natürlich kann die Hubkolbenbrennkraftmaschine auch eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Anzahl an Zylindern aufweisen.
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In diesem Ausführungsbeispiel arbeitet die Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem Viertaktbrennverfahren. Die Zylinder 24a der Hubkolbenbrennkraftmaschine weisen jeweils einen Arbeitszyklus auf, der in vier Takte aufgeteilt ist. Die Takte des Arbeitszyklus sind dabei Einsaugen, Verdichten, Verbrennen und Ausstoßen. Ein Takt entspricht einer halben Umdrehung der Kurbelwelle 27a. Ein Arbeitszyklus entspricht somit zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 27a. Die Hubkolbenbrennkraftmaschine ist als ein Viertaktmotor ausgebildet. Grundsätzlich kann die Hubkolbenbrennkraftmaschine auch als ein eine andere Anzahl an Takten aufweisender Motor ausgebildet sein, wie beispielsweise als ein Zweitaktmotor oder ein Sechstaktmotor, wobei der Arbeitszyklus des Zweitaktmotors in zwei Takte und der Arbeitszyklus des Sechstaktmotors in sechs Takte aufgeteilt ist.
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Zur Kühlung der Kolben weist die Hubkolbenbrennkraftmaschine eine Kolbenkühlung 10a auf. Die Kolbenkühlung 10a weist für jeden Zylinder jeweils eine Düse auf. Die Kühlung der Kolben erfolgt für jeden Zylinder analog, weswegen lediglich die Kühlung des Kolbens 17a des Zylinders 24a näher beschrieben wird. Die Kolbenkühlung 10a weist zur Kühlung des Kolbens 17a des Zylinders 24a eine Düse 11a auf, die zur Kühlung des Kolbens 17a eine dem Brennraum 15a abgewandte Seite 16a des Kolbens 17a mit einem Kühlmittel 18a besprüht. Die dem Brennraum 15a abgewandte Seite 16a ist als ein Kolbenboden des Kolbens 17a ausgebildet. Sie ist dem Kurbelwellenraum 29a zugewandt. Die Düse 11a besprüht den Kolben 17a von unten mit dem Kühlmittel 18a. Sie besprüht den Kolben 17a aus dem Kurbelwellenraum 29a heraus. Die Düse 11a ist in dem Kurbelwellenraum 29a angeordnet. Die Düse 11a ist strömungstechnisch mit einem nicht näher dargestellten Kühlmitteldrucksystem verbunden. Das Kühlmittel 18a ist weiter zur Schmierung und/oder Kühlung anderer Bauteile der Hubkolbenbrennkraftmaschine vorgesehen, wie beispielsweise eines Hauptlagers der Kurbelwelle 27a. Das Kühlmittel 18a ist als ein Betriebsmittelöl ausgebildet. Das Kühlmitteldrucksystem ist als ein Motorkühl- und/oder Schmierdrucksystem ausgebildet. Die Kolbenkühlung 10a kann dabei in einem Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine permanent aktiv sein oder erst bei Vorliegen bestimmter Betriebsparameter, wie beispielsweise einer Motortemperatur oder Motordrehzahl..
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Zur Steuerung eines Besprühens der dem Brennraum 15a abgewandten Seite 16a des Kolbens 17a weist die Hubkolbenbrennkraftmaschine eine Kühlsteuerung 19a auf. Die Kühlsteuerung 19a weist ein elektrisches Einstellelement 20a auf, das das Besprühen der dem Brennraum 15a abgewandten Seite 16a des Kolbens 17a in Abhängigkeit der Hubbewegungsrichtung 21a einer Bewegung des Kolbens 17a einstellt. Das elektrische Einstellelement 20a steuert das Besprühen der Seite 16a des Kolbens 17a in Abhängigkeit der Hubbewegungsrichtung 21a der Bewegung des Kolbens 17a, d. h. in Abhängigkeit einer Richtung in die sich der Kolben 17a bewegt. Es stellt eine taktabhängige Besprühung der dem Brennraum 15a abgewandten Seite 16a des Kolbens 17a ein. Das elektrische Einstellelement 20a stellt die Besprühung der Seite 16a in Abhängigkeit des Kurbelwellenwinkels ein. Es stellt eine taktabhängige und damit kurbelwellenwinkelabhängige Besprühung der Seite 16a des Kolbens 17a ein.
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Das elektrische Einstellelement 20a aktiviert das Besprühen der dem Brennraum 15a abgewandten Seite 16a des Kolbens 17a lediglich während der Bewegung des Kolbens 17a des Kolbens 17a in eine einer Arbeitsrichtung 22a entgegengesetzt gerichtete Hubbewegungsrichtung 21a. Die dem Brennraum 15a abgewandte Seite 16a des Kolbens 17a wird lediglich während der Bewegung des Kolbens 17a in die der Arbeitsrichtung 22a entgegengesetzt gerichtete Hubbewegungsrichtung 21a besprüht. Das Einstellelement 20a verhindert das Besprühen der Seite 16a während der Bewegung des Kolbens 17a in die Arbeitsrichtung 22a. Die Bewegung des Kolbens 17a in die Arbeitsrichtung 22a ist als eine Abwärtsbewegung des Kolbens 17a ausgebildet. Ein sich in die Arbeitsrichtung 22a bewegender Kolben 17a bewegt sich Richtung Kurbelwellenraum 29a. Die Bewegung des Kolbens 17a in die der Arbeitsrichtung 22a entgegengesetzt gerichtete Hubbewegungsrichtung 21a ist als eine Aufwärtsbewegung des Kolbens 17a ausgebildet. Der in die der Arbeitsrichtung 22a entgegengesetzt gerichtete Hubbewegungsrichtung 21a bewegende Kolben 17a bewegt sich Richtung Zylinderkopf. Die Seite 16a wird lediglich in der Aufwärtsbewegung des Kolbens 17a durch die Düse 11a mit dem Kühlmittel 18a besprüht. Das Einstellelement 20a verhindert ein Besprühen der Seite 16a während der Abwärtsbewegung des Kolbens 17a.
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Die Bewegung des Kolbens 17a in die Arbeitsrichtung 22a erfolgt pro Arbeitszyklus zweimal. Die Bewegung des Kolbens 17a in die Arbeitsrichtung 22a erfolgt beim Einsaugen und beim Verbrennen. Die Bewegung des Kolbens 17a in die der Arbeitsrichtung 22a entgegengesetzt gerichtete Hubbewegungsrichtung 21a erfolgt pro Arbeitszyklus ebenfalls zweimal. Die Bewegung des Kolbens 17a in die der Arbeitsrichtung 22a entgegengesetzt gerichtete Hubbewegungsrichtung 21a erfolgt beim Verdichten und beim Ausstoßen. Somit ist die der Arbeitsrichtung 22a entgegengesetzt gerichtete Hubbewegungsrichtung 21a als eine Verdichtungsrichtung 31a ausgebildet. Das elektrische Einstellelement 20a stellt somit ein Besprühen der dem Brennraum 15a abgewandten Seite 16a des Kolbens 17a lediglich in zwei Takten pro Arbeitszyklus ein. In den zwei anderen Takten des Arbeitszyklus verhindert das Einstellelement 20a die Besprühung der Seite 16a. Die Seite 16a des Kolbens 17a wird lediglich besprüht wenn sie sich von der Düse 11a wegbewegt.
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Das elektrische Einstellelement 20a ist als ein Steuergerät ausgebildet. Zur Einstellung der kurbelwellenwinkelabhängigen Besprühung der Seite 16a und damit der kurbelwellenwinkelabhängigen Kühlung des Kolbens 17a weist die Hubkolbenbrennkraftmaschine ein elektrisch ansteuerbares Ventil 23a auf, das dazu vorgesehen ist, die Düse 11a zu öffnen, und damit mit einem Kühlmitteldruck aus dem Kühlmittelsystem zu versorgen, und zu schließen, und damit eine Versorgung mit dem Kühlmitteldruck aus dem Kühlmittelsystem zu unterbrechen. Das als Steuergerät ausgebildete Einstellelement 20a öffnet das Ventil 23a und damit die Düse 11a lediglich während der Bewegung des Kolbens 17a in die der Arbeitsrichtung 22a entgegengesetzt gerichtete Hubbewegungsrichtung 21a. Während der Bewegung des Kolbens 17a in die Arbeitsrichtung 22a schließt das Einstellelement 20a das Ventil 23a und damit die Düse 11a. Das Ventil 23a ist als ein Magnetventil ausgebildet. Die Düse 11a ist als eine Magnetventil gesteuerte Düse 11a ausgebildet.
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Das als Steuergerät ausgebildete Einstellelement 20a ist zur Ermittlung einer aktuellen Hubbewegungsrichtung 21a der Bewegung des Kolbens 17a kommunizierend mit einem nicht näher dargestellten Kurbelwellensensor verbunden. Das Einstellelement 20a errechnet durch ein Signal des Kurbelwellensensors und damit eines aktuellen Kurbelwellenwinkels eine Position und damit die Hubbewegungsrichtung 21a der Bewegung der einzelnen Kolben 17a. Unter Berücksichtigung einer Reaktionszeit bestimmt das Einstellelement 20a einen Zeitpunkt einer Ansteuerung der entsprechenden Ventile 23a. Grundsätzlich kann das Einstellelement 20a zusätzlich oder alternativ mit einem Nockenwellensensor kommunizierend verbunden sein.
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Bei der als ein Reihenmotor ausgebildeten Hubkolbenbrennkraftmaschine, die vier nach einem Viertakt-Prinzip arbeitende Zylinder 24a aufweist, weisen in dem Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine jeweils zwei Kolben 17a eine Bewegung in die Arbeitsrichtung 22a und jeweils zwei Kolben 17a eine Bewegung in die Verdichtungsrichtung 31a auf, wodurch das Einstellelement 20a durch ein Ansteuern der entsprechenden Ventile 23a lediglich das Besprühen der Kolben 17a mit dem Kühlmittel 18a einstellt, die die Bewegung in die Verdichtungsrichtung 31a und damit in die der Arbeitsrichtung 22a entgegengesetzt gerichtete Hubbewegungsrichtung 21a aufweisen. Das Einstellelement 20a verhindert durch ein Ansteuern der anderen Ventile 23a ein Besprühen der Kolben 17a, die die Bewegung in die Arbeitsrichtung 22a aufweisen.
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In den 2 bis 6 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleichbleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in der 1 durch die Buchstaben b und c in den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele der 2 bis 6 ersetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 verwiesen werden.
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In den 2 bis 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Teils einer Hubkolbenbrennkraftmaschine schematisch dargestellt. Die 1 zeigt schematisch eine Kolbenkühlung 10b der Hubkolbenbrennkraftmaschine und schematisch eine Kühlsteuerung 19b. Die Kolbenkühlung 10b weist vier Düsen 11b, 12b, 13b, 14b auf, die jeweils einem Zylinder der Hubkolbenbrennkraftmaschine zugeordnet sind, d. h., dass jeweils eine Düse 11b, 12b, 13b, 14b dazu vorgesehen ist, jeweils einen Kolben des entsprechenden Zylinders mit einem Kühlmittel zu besprühen, um diesen zu kühlen. Die Düsen 11b, 12b, 13b, 14b sind jeweils dazu vorgesehen, eine einem Brennraum abgewandte Seite des entsprechenden Kolbens mit dem Kühlmittel zu besprühen. Die Kühlsteuerung 19b steuert die Besprühung der Kolben. Die Kühlsteuerung 19b steuert die Besprühung der Kolben in Abhängigkeit einer Hubbewegungsrichtung einer Bewegung der Kolben.
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Im Unterschied zu dem vorherigen Ausführungsbeispiel ist die Kühlsteuerung 19b mechanisch ausgebildet. Die Kühlsteuerung 19b weist ein mechanisches Einstellelement 20b auf, das das Besprühen der dem Brennraum abgewandten Seite des entsprechenden Kolbens in Abhängigkeit der Hubbewegungsrichtung der Bewegung des entsprechenden Kolbens einstellt. Das Einstellelement 20b stellt das Besprühen in Abhängigkeit davon ein, in welche Hubbewegungsrichtung der Kolben sich bewegt. Es stellt das Besprühen der dem Brennraum abgewandten Seite des entsprechenden Kolbens lediglich während der Bewegung des entsprechenden Kolbens in eine einer Arbeitsrichtung entgegengesetzt gerichtete Hubbewegungsrichtung ein. Das mechanische Einstellelement 20b stellt das Besprühen lediglich der Kolben ein, die sich in die der Arbeitsrichtung entgegengesetzt gerichtete Hubbewegungsrichtung bewegen. Ein Besprühen der Kolben, die sich in die Arbeitsrichtung bewegen verhindert das mechanische Einstellelement 20b.
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Das mechanische Einstellelement 20b ist rotierend gelagert. Es ist um eine Längsachse 32b rotierend gelagert. Die Längsachse 32b ist als eine Rotationsachse des Einstellelements 20b ausgebildet. Das Einstellelement 20b ist in einer Versorgungsleitung 33b, die die vier Düsen 11b, 12b, 13b, 14b strömungstechnisch an ein Kühlmitteldrucksystem anbindet und somit mit Kühlmitteldruck versorgt, drehbar angeordnet. Das Einstellelement 20b verläuft quer zu den Zylindern. Es verläuft quer zu der Hubbewegungsrichtung der Kolben. Die Längsachse 32b des Einstellelements 20b ist senkrecht zu der Hubbewegungsrichtung angeordnet. Das Einstellelement 20b ist antriebstechnisch an eine Kurbelwelle der Hubkolbenkraftmaschine angebunden. Es rotiert synchron mit der Kurbelwelle. Das Einstellelement 20b weist eine Drehzahl auf, die einer Drehzahl der Kurbelwelle entspricht. Das Einstellelement 20b ist strömungstechnisch vor den Düsen 11b, 12b, 13b, 14b angeordnet.
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Das Einstellelement 20b versorgt die Düsen 11b, 12b, 13b, 14b lediglich während der Bewegung des entsprechenden Kolbens in die der Arbeitsrichtung entgegengesetzt gerichtete Hubbewegungsrichtung mit dem Kühlmitteldruck. Es versorgt die Düsen 11b, 12b, 13b, 14b mit dem Kühlmittel, die dem Kolben zugeordnet sind, der die Bewegung in die der Arbeitsrichtung entgegengesetzt gerichtete Hubbewegungsrichtung aufweist. Das Einstellelement 20b öffnet mechanisch die entsprechenden Düsen 11b, 12b, 13b, 14b lediglich während der Bewegung des entsprechenden Kolbens in die der Arbeitsrichtung entgegengesetzt gerichtete Hubbewegungsrichtung. Während der Bewegung des entsprechenden Kolbens in die Arbeitsrichtung schließt das Einstellelement 20b mechanisch die entsprechende Düse 11b, 12b, 13b, 14b, d. h. es schließt die Düsen 11b, 12b, 13b, 14b, die dem Kolben zugeordnet sind, der sich in die Arbeitsrichtung bewegt. Das Einstellelement 20b gibt eine Versorgung der Düsen 11b, 12b, 13b, 14b frei, dessen zugeordnete Kolben sich in die der Arbeitsrichtung entgegengesetzt gerichtete Hubkolbenrichtung bewegen und unterbricht die Versorgung der Düsen 11b, 12b, 13b, 14b, dessen zugeordnete Kolben sich in die Arbeitsrichtung bewegen.
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Das Einstellelement 20b ist als ein Rohrelement ausgebildet. Es ist rohrförmig. Das Einstellelement 20b weist einen Innenraum 34b auf, der in einem Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine unter dem Kühlmitteldruck steht. Zur Schließung und Öffnung der Düsen 11b, 12b, 13b, 14b in Abhängigkeit eines Kurbelwellenwinkels weist das Einstellelement 20b vier jeweils einer Düse 11b, 12b, 13b, 14b zugeordnete radiale Durchgangsöffnungen auf, wobei in der 2 lediglich Durchgangsöffnungen 35b, 36b sichtbar sind. Die Durchgangsöffnungen 35b, 36b öffnen den Innenraum 34b in radiale Richtung. Die Durchgangsöffnungen 35b, 36b sind entlang der Längsachse 32b in Höhe der entsprechenden Düse 11b, 12b, 13b, 14b angeordnet. Die Durchgangsöffnung 35b ist der Düse 11b und die Durchgangsöffnung 36b der Düse 14b zugeordnet. Die sichtbaren Durchgangsöffnungen 35b, 36b sind in Umfangsrichtung versetzt zu den nicht sichtbaren Durchgangsöffnungen angeordnet. Das Einstellelement 20b ist als eine Schiebehülse ausgebildet.
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In der 3 ist schematisch ein Schnitt III-III senkrecht zur Längsachse 32b durch die Düse 11b und die Durchgangsöffnung 35b dargestellt. In der Position des Einstellelements 20b gemäß 3 ist die Düse 11b geöffnet und damit strömungstechnisch mit dem Innenraum 34b und damit mit dem Kühlmitteldrucksystem verbunden. Liegt ein Kühlmitteldruck in dem Innenraum 34b an, so besprüht die Düse 11b die dem Brennraum abgewandte Seite des entsprechenden Kolbens. In der 4 ist schematisch ein Schnitt IV-IV senkrecht zur Längsachse 32b durch das Einstellelement 20b zwischen den zwei Düsen 11b, 12b dargestellt. Der Innenraum 34b zwischen den Düsen 11b, 12b ist in Umfangsrichtung gänzlich verschlossen.
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In den 5 und 6 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines Teils einer Hubkolbenbrennkraftmaschine schematisch dargestellt. In der 5 ist eine Düse 11c einer Kolbenkühlung 10c und eine Kühlsteuerung 19c der Düse 11c dargestellt. In der 6 ist ein rotierend gelagertes mechanisches Einstellelement 20c der Kühlsteuerung 19c dargestellt.
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Im Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist das mechanische Einstellelement 20c strömungstechnisch hinter der Düse 11c angeordnet. Das mechanische Einstellelement 20c ist als ein Abschirmelement ausgebildet, das einen Kühlmittelstrahl 18'c der Düse 11c während einer Bewegung eines Kolbens in die Arbeitsrichtung abschirmt. Das Einstellelement 20c blockiert den Kühlmittelstrahl 18'c aus der Düse 11c, während der der Düse 11c zugeordnete Kolben die Bewegung in die Arbeitsrichtung aufweist. Während der Bewegung des Kolbens in eine der Arbeitsrichtung entgegen gerichtete Hubbewegungsrichtung lässt das Einstellelement 20c den Kühlmittelstrahl 18'c ungehindert durch, wodurch der Kühlmittelstrahl 18'c eines Kühlmittels 18c auf einer einem Brennraum abgewandten Seite des Kolbens aufprallt. Das Einstellelement 20c lässt den Kühlmittelstrahl 18'c lediglich während der Bewegung des entsprechenden Kolbens in die der Arbeitsrichtung entgegen gerichtete Hubbewegungsrichtung zu dem Kolben durch. Ein von dem Einstellelement 20c abgeschirmtes Kühlmittel 18c fließt bzw. fällt in eine Ölwanne der Hubkolbenbrennkraftmaschine.
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Die Düse 11c stellt den Kühlmittelstrahl 18'c in einem Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine und bei einer aktiven Kolbenkühlung 10c permanent bereit. Sie ist bei der aktiven Kolbenkühlung 10c permanent unter einem Kühlmitteldruck. Die Düse 11c wird bei der aktiven Kolbenkühlung 10c permanent mit dem Kühlmittel 18c versorgt.
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Das mechanische Einstellelement 20c ist rotierend gelagert. Es weist eine Rotationsachse 37c auf, die zumindest teilweise senkrecht zu der Hubbewegungsrichtung angeordnet ist. Das Einstellelement 20c ist in einem Kurbelwellenraum der Hubkolbenbrennkraftmaschine angeordnet. Es ist entlang des Kühlmittelstrahls 18'c zwischen der Düse 11c und dem Kolben angeordnet. Das Einstellelement 20c ist antriebstechnisch an eine Kurbelwelle angebunden. Es rotiert synchron mit der Kurbelwelle.
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Damit der Kühlmittelstrahl 18'c ungehindert auf die dem Brennraum abgewandte Seite des Kolbens trifft weist das Einstellelement 20c eine Durchgangsöffnung 38c auf. Die Durchgangsöffnung 38c ist bezüglich der Rotationsachse 37c als eine axiale Durchgangsöffnung ausgebildet. Das Einstellelement 20c ist als eine Scheibe ausgebildet. Die Durchgangsöffnung 38c ist als ein Kreissegment ausgebildet. Die Durchgangsöffnung 38c ist aus dem Einstellelement 20c ausgestanzt. Das Einstellelement 20c ist aus Blech hergestellt. Grundsätzlich kann das Einstellelement 20c auch aus einem anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinendem Material, wie beispielsweise Kunststoff, ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kolbenkühlung
- 11
- Düse
- 12
- Düse
- 13
- Düse
- 14
- Düse
- 15
- Brennraum
- 16
- Seite
- 17
- Kolben
- 18
- Kühlmittel
- 18'
- Kühlmittelstrahl
- 19
- Kühlsteuerung
- 20
- Einstellelement
- 21
- Hubbewegungsrichtung
- 22
- Arbeitsrichtung
- 23
- Ventil
- 24
- Zylinder
- 25
- Zylinderblock
- 26
- Pleuelstange
- 27
- Kurbelwelle
- 28
- Kurbelgehäuse
- 29
- Kurbelwellenraum
- 30
- Dichtring
- 31
- Verdichtungsrichtung
- 32
- Längsachse
- 33
- Versorgungsleitung
- 34
- Innenraum
- 35
- Durchgangsöffnung
- 36
- Durchgangsöffnung
- 37
- Rotationsachse
- 38
- Durchgangsöffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004047549 A1 [0002]
