DE102015007510A1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens Download PDF

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Roman Menzel
Carsten Buchheister
Jan-Tilman Dörel
Christian Westphal
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), bei welchem eine erste Kolbenkühldüse (3) pro Zylinder (2) und wenigstens eine weitere Kolbenkühldüse (4) pro Zylinder (2) zwecks ausreichender Kühlung eines oder mehrerer Bauteile der Brennkraftmaschine (1) nacheinander bedarfsgerecht aktiviert werden. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens, welche eine Ölversorgungseinrichtung (12), an die die Kolbenkühldüsen (3, 4) sowie die die Kolbenkühldüsen (3, 4) aktivierenden Ventile (10, 11, 14, 21) angeschlossen sind, und eine Steuereinrichtung (16) aufweist, die zumindest einen Teil der Ventile (14, 21) in Abhängigkeit der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine steuert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach dem Patentanspruch 1 sowie eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.
  • Die Steigerung der spezifischen Leistung von Brennkraftmaschinen, wie z. B. von Verbrennungsmotoren, führt zu erhöhten Anforderungen an deren Schmiersystem, das auch die Kühlung hochbelasteter Bauteile derartiger Motoren mit einschließt. Gleichzeitig gilt es, im Zuge einer Reibleistungsoptimierung den Öldruck bzw. die Ölfördermenge und das sogenannte Motorschluckverhalten bedarfsgerecht zu regeln, um die für die Ölpumpe benötigte Antriebsleistung auf ein Minimum zu reduzieren. Das Motorschluckverhalten bezeichnet das Ölvolumen, das der Motor bei einem bestimmten Öldruck umwälzt.
  • Aus der DE 10 2005 006 054 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer Kolbenkühlvorrichtung bekannt, bei welchem ein Schaltventil zur Steuerung der Ölmenge zur Kühlung eines Kolbens mit Hilfe einer Vorrichtung von einem Steuergerät angesteuert und der Ölstrom mittels der genannten Vorrichtung, beispielsweise einer Ölspritzdüse, betriebspunktabhängig gesteuert wird. Aus dieser Druckschrift ist auch bekannt, dass ein Schaltventil eine Gruppe von Zylindern oder alle Vorrichtungen zur Kühlung des Kolbens gemeinsam ansteuert.
  • Aus der DE 10 2011 007 605 A1 ist ein Ölversorgungssystem für einen Hubkolben-Verbrennungsmotor bekannt, bei dem für jeden Kolben eine oder mehrere Kolbenkühldüsen vorgesehen sind. Die Ölzufuhr zu der Kolbenkühldüse erfolgt in jedem Fall über ein druckbetriebenes Ventil, nämlich ein Rückschlagventil. Das Ölversorgungssystem arbeitet in Abhängigkeit des von einer Pumpe gelieferten Öldrucks. Dieser wird so gesteuert, dass er entweder während des Betriebs des Motors, der keine Kolbenkühlung erfordert, unter einem vordefinierten Ventilöffnungsdruck bleibt oder über dem vordefinierten Ventilöffnungsdruck liegt, wenn eine Kolbenkühlung erforderlich ist. Im Falle eines vorerwähnten Niederdruckbetriebsmodus werden die Kolbenkühldüsen abgeschaltet; im Falle eines Hochdruckbetriebsmodus sind die Kolbenkühldüsen in Funktion.
  • Aus der Praxis sind Brennkraftmaschinen mit Ölversorgungseinrichtungen bekannt, bei denen mehrere Kolbenkühldüsen pro Zylinder zur ausreichenden Kühlung der Kolben vorgesehen sind. Diese sind entweder kontinuierlich geöffnet oder gleichzeitig über Rückschlagventile, die bei einem definierten Öldruck öffnen, gesteuert. Dabei ergeben sich jedoch nur begrenzte Freiheitsgrade bei der Auslegung der Betriebsstrategie, was zu einer unnötig hohen Pumpenantriebsleistung und damit einer höheren Kohlendioxid(CO2)-Belastung führt. Außerdem sind die genannten Rückschlagventile mit hohen Druckverlusten behaftet. Diese wirken sich wiederum negativ auf die Reibleistung des Motors und damit auf dessen Kraftstoffverbrauch aus.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, mittels dem eine Brennkraftmaschine, insbesondere was deren Kühlung betrifft, flexibler und umweltschonender betrieben werden kann. Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß verfahrensseitig durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, vorrichtungsseitig durch eine Vorrichtung der o. g. Art mit den in Anspruch 7 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist derart ausgestaltet, dass eine erste Kolbenkühldüse pro Zylinder und wenigstens eine weitere Kolbenkühldüse pro Zylinder zwecks ausreichender Kühlung eines oder mehrerer Bauteile der Brennkraftmaschine nacheinander bedarfsgerecht aktiviert werden. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, mehrere pro Zylinder vorgesehene Kolbenkühldüsen stufenweise in Abhängigkeit des Bedarfs der Kühlung und damit nacheinander zu schalten. Ein derartiges Aktivieren der mehreren pro Zylinder vorgesehenen Kolbenkühldüsen nacheinander ermöglicht eine weitgehende Anpassung der Kühlung an den Kühlbedarf; dadurch stehen bei der Auslegung der Betriebsstrategie mehr Freiheitsgrade als bei den Ausführungsformen nach dem Stand der Technik zur Verfügung. Außerdem ist bei einem derartigen Verfahren eine zu geringe ebenso wie eine zu starke Kühlung wirksam verhindert, da je nach Kühlbedarf keine oder eine Kolbenkühldüse oder mehrere Kolbenkühldüsen pro Zylinder aktiviert werden können. Die Kolbenkühldüsen können derart ausgebildet sein, dass die Kolben von unten mit Motoröl besprüht werden, oder die Kolbenkühldüsen sind derart ausgebildet, dass das Motoröl die Kolben durchgängig besprüht. Ferner können die Kolbenkühldüsen derart ausgebildet sein, dass die Kolben nur dann mit Motoröl besprüht werden, wenn sich die jeweiligen Kolben unten, d. h. an ihrem unteren Totpunkt befinden. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Kolbenkühldüsen zum Versprühen von Motoröl mit unterschiedlichem Druck ausgebildet sind, damit die Kolben im unteren und oberen Bereich gleichmäßig mit Motoröl besprüht werden. Alternativ können Kolbenkühldüsen zum Besprühen der Kolben von unten und weitere Kolbenkühldüsen zum Besprühen der Kolben weiter oben vorgesehen sein. Dadurch ergibt sich auch bei der Auslegung der Ölpumpe ein höherer Freiheitsgrad so dass diese leichter optimiert werden kann.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden die Kolbenkühldüsen in Abhängigkeit unterschiedlicher Betriebsparameter der Brennkraftmaschine wie deren Drehmoment und Drehzahl aktiviert, wobei vorzugsweise die erste Kolbenkühldüse nahe dem maximalen Drehmoment bei niedrigen/mittleren Drehzahlen aktiviert wird und die wenigstens eine weitere Kolbenkühldüse bei höheren Belastungen wie zusätzlich höheren Drehzahlen schrittweise hinzugeschaltet wird. Dadurch kann die erforderliche Ölmenge leicht an den Kühlbedarf des Kolbens bzw. der Kolben der Brennkraftmaschine angepasst werden. Der Kühlbedarf des Kolbens bzw. der Kolben kann bei vorhandenen Versuchsergebnissen anhand der Betriebsparameter und/oder aus einem Kennfeld bestimmt werden.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Kolbenkühldüsen über wenigstens ein Schaltventil aktiviert. Ein derartiges Ventil kann sehr flexibel angesteuert werden, wodurch die Freiheitsgrade hinsichtlich der Betriebsstrategie weiter erhöht werden. Dies ist darauf zurück zu führen, dass die Freiheitsgrade hinsichtlich der Zuschaltzeitpunkte bei einem Schaltventil verglichen mit einem Rückschlagventil deutlich erhöht sind. Außerdem entstehen bei einem Schaltventil geringere Druckverluste als bei der Verwendung eines Rückschlagventils, was letztlich zu einer geringeren Ölpumpenantriebsleistung bzw. einer geringeren Reibleistung des Motors und damit zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch führt.
  • Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird die erste Kolbenkühldüse über ein erstes Schaltventil und die wenigstens eine weitere Kolbenkühldüse über ein Rückschlagventil oder ein zweites Schaltventil aktiviert. Die Verwendung der genannten Schaltventile hat den Vorteil, dass mit einem Schaltventil alle ersten Kolbenkühldüsen und mit dem weiteren Schaltventil die weiteren Kolbenkühldüsen gemeinsam aktiviert werden können. Insofern ist für eine Vielzahl von ersten oder zweiten Kolbenkühldüsen lediglich ein Schaltventil erforderlich. Dies kann bei beengten Platzverhältnissen im Kurbelgehäuse vorteilhaft sein. Der Einsatz der für die weiteren Kolbenkühldüsen vorgesehenen Rückschlagventile kann insofern vorteilhaft sein, als sämtliche Rückschlagventile selbsttätig und damit auf einfache Art und Weise beim Überschreiten eines vorbestimmten Öldrucks schlagartig öffnen.
  • Gemäß einer anderen Weiterbildung werden bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern die jeweils ersten Kolbenkühldüsen gemeinsam über das erste Schaltventil und die jeweils wenigstens einen weiteren Kolbenkühldüsen einzeln über jeweilige Rückschlagventile oder gemeinsam über das zweite Schaltventil aktiviert. Insofern kann die Kühlung des Kolbens weitgehend an die Betriebs- und Platzverhältnisse der betreffenden Brennkraftmaschine angepasst werden.
  • Vorrichtungsseitig weist die Brennkraftmaschine eine Ölversorgungseinrichtung, an die die ersten und die wenigstens einen weiteren Kolbenkühldüsen sowie die die Kolbenkühldüsen aktivierenden Ventile angeschlossen sind, und eine Steuereinrichtung auf, welche zumindest einen Teil der Ventile in Abhängigkeit der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine zwecks bedarfsgerechter Aktivierung der Kolbenkühldüsen und Versorgung letzterer mit Öl steuert. Eine derartige Vorrichtung ist insbesondere bei Verbrennungsmotoren, die eine hohe Anforderung an die Kühlung von Kolben und Zylinderstegen stellen, vorteilhaft. Eine derartige Vorrichtung ist ferner an den aktuellen Kühlbedarf leicht anpassbar, da die einzelnen Kolbenkühldüsen schnell aktiviert bzw. deaktiviert werden können.
  • Gemäß einer anderen Weiterbildung ist die Steuereinrichtung derart ausgebildet, dass die Steuerung der Ventile auf der Grundlage aktueller Betriebsparameter der Brennkraftmaschine und vorbestimmter Kennfelder erfolgt. Dies ermöglicht ein flexibles Einstellen der erforderlichen Ölmenge und trägt mit dazu bei, nur soviel Öl im Motor umzuwälzen, wie dies für den aktuellen Betriebsfall erforderlich ist. Dadurch sind auch solche Betriebsfälle weitgehend verhindert, die eine zu starke Kühlung der betreffenden Bauteile des Motors herbeiführen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Ölversorgungseinrichtung eine erste Ölgalerie auf, an die die jeweils ersten Kolbenkühldüsen der Zylinder angeschlossen sind, wobei vorzugsweise die Ölversorgungseinrichtung eine zweite Ölgalerie aufweist, an die die jeweils wenigstens einen weiteren Kolbenkühldüsen der Zylinder angeschlossen sind. Derartige Ölgalerien bilden gewissermaßen eine Sammelleitung, an die die einzelnen Kolbenkühldüsen über vergleichsweise kurze Versorgungskanäle anschließbar sind.
  • Dadurch kann die Brennkraftmaschine sehr kompakt ausgebildet sein. Außerdem ist mittels einer Ölgalerie weitgehend sicher gestellt, dass die Öltemperatur an den daran angeschlossenen Kolbenkühldüsen möglichst einheitlich vorliegt. Eine solche Ausführungsform ermöglicht und unterstützt ein bedarfsgerechtes Kühlen jedes Kolbens.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in
  • 1 eine schematische, teilweise geschnitten dargestellte Ansicht eines Teils einer Brennkraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform; und
  • 2 eine schematische, teilweise geschnitten dargestellte Ansicht eines Teils einer Brennkraftmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform.
  • In 1 ist teilweise im Schnitt eine Brennkraftmaschine 1 schematisch teilweise dargestellt. Es wird darauf hingewiesen, dass in den 1 und 2 die einen Schnitt symbolisierenden Diagonalschraffuren der besseren Übersicht halber weggelassen sind.
  • In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel hat die Brennkraftmaschine 1 vier Zylinder 2. Pro Zylinder sind eine erste Kolbenkühldüse 3 und eine zweite Kolbenkühldüse 4 vorgesehen. Es wird darauf hingewiesen, dass pro Zylinder auch mehr als zwei Kolbenkühldüsen vorgesehen sein können.
  • Die ersten und zweiten Kolbenkühldüsen 3, 4 können den Kolben von unten mit Motoröl besprühen, oder die ersten und zweiten Kolbenkühldüsen 3, 4 sind derart ausgebildet, dass das Motoröl die Kolben durchgängig besprüht. Ferner können die ersten und zweiten Kolbenkühldüsen 3, 4 derart ausgebildet sein, dass die Kolben nur dann mit Motoröl besprüht werden, wenn sich die jeweiligen Kolben unten, d. h. an ihrem unteren Totpunkt befinden. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die ersten und zweiten Kolbenkühldüsen 3, 4 zum Versprühen von Motoröl mit unterschiedlichem Druck ausgebildet sind, damit die Kolben in ihrem unteren und oberen Bereich gleichmäßig mit Motoröl besprüht werden. Alternativ können z. B. die ersten Kolbenkühldüsen 3 zum Besprühen der Kolben von unten und die zweiten Kolbenkühldüsen 4 zum Besprühen der Kolben weiter oben angeordnet sein.
  • Die ersten Kolbenkühldüsen 3 sind jeweils über einen ersten Versorgungskanal 5 an eine gemeinsame Ölgalerie 6 angeschlossen.
  • Ferner stehen die zweiten Kolbenkühldüsen 4 über zweite Versorgungskanäle 7 mit der Ölgalerie 6 in Fluidverbindung, wobei gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel in jedem der zweiten Führungskanäle 7 ein Ventil 10 eingebaut ist. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Ventil 10 ein druckbetriebenes Rückschlagventil 11.
  • Erste und zweite Versorgungskanäle 5, 7 sowie die Ölgalerie 6 sind in 1 gestrichelt dargestellt.
  • Die Ölgalerie 6 gehört zu einer Ölversorgungseinrichtung 12, welche auch ein Ölsystem 13 und ein Schaltventil 14 umfasst, die beide mittels Ölleitungen 15 mit der Ölgalerie 6 verbunden sind. Ferner ist eine Steuereinrichtung 16 vorgesehen, die über eine elektrische Leitung 17 mit dem Schaltventil 14 verbunden ist.
  • Zu dem Ölsystem 13 gehört ferner beispielsweise eine nicht näher gezeigt Pumpe, welche das Öl aus einem ebenfalls zum Ölsystem 13 gehörenden Ölbehälter (nicht dargestellt) über die Ölleitungen 15 und das Schaltventil 14 zur Ölgalerie 6 und von dort in die ersten Versorgungskanäle 5 und ggf. auch zweiten Versorgungskanäle 7 bis zu den ersten Kolbenkühldüsen 3 und ggf. den zweiten Kolbenkühldüsen 4 fördert.
  • In dem in 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel werden für gleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet.
  • Gemäß 2 ist zusätzlich zur Ölgalerie 6, hier jetzt erste Ölgalerie genannt, eine zweite Ölgalerie 20 vorgesehen, an die die zweiten Versorgungskanäle angeschlossen sind. Somit stehen die zweiten Kolbenkühldüsen 4 mit der zweiten Ölgalerie 20 in Fluidverbindung.
  • Ferner ist ein zweites Schaltventil 21 vorgesehen, das über eine weitere Ölleitung 22 einerseits an die zweite Ölgalerie 20, andererseits an das Ölsystem 13 angeschlossen ist. Außerdem ist die Steuereinrichtung 16 über eine weitere elektrische Leitung 23 mit dem zweiten Schaltventil 21 verbunden.
  • Es ist klar, dass eine nicht näher gezeigte Pumpe das Öl im Falle des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels über die Ölleitungen 15, 22 sowie die Schaltventile 14, 21 zur ersten Ölgalerie 6 bzw. zur zweiten Ölgalerie 20 fördert. Von der ersten Ölgalerie 6 gelangt das Öl dann über die ersten Versorgungskanäle 5 zu den ersten Kolbenkühldüsen 3, wohingegen das Öl aus der zweiten Ölgalerie 20 über die zweiten Versorgungskanäle 7 zu den zweiten Kolbenkühldüsen 4 gelangt.
  • Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben der Brennkraftmaschine 1 mit Bezug auf die 1 und 2 erläutert.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kommt pro Zylinder 2 eine erste Kolbenkühldüse 3 und wenigstens eine weitere Kolbenkühldüse, nachfolgend zweite Kolbenkühldüse 4 genannt, zum Einsatz. Es ist klar, dass, anders als in den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 und 2 gezeigt, pro Zylinder auch mehr als zwei Kolbenkühldüsen vorgesehen sein können.
  • Erfindungsgemäß werden erste und zweite Kolbenkühldüsen 3, 4 zwecks ausreichender Kühlung eines oder mehrerer Bauteile der Brennkraftmaschine 1 nacheinander bedarfsgerecht aktiviert. Unter einer bedarfsgerechten Aktivierung wird eine Aktivierung der Kolbenkühldüsen in Abhängigkeit unterschiedlicher Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 1 wie beispielsweise deren Drehmoment und Drehzahl verstanden. Bevorzugt werden die ersten Kolbenkühldüsen 3 nahe dem maximalen Drehmoment bei niedrigen/mittleren Drehzahlen aktiviert. Unter niedrigen/mittleren Drehzahlen werden Drehzahlen bis etwa 3000 Umdrehungen pro Minute verstanden. Die zweiten Kolbenkühldüsen 4 werden bei höheren Belastungen wie beispielsweise zusätzlich höheren Drehzahlen bevorzugt oberhalb von 3000 Umdrehungen pro Minute schrittweise hinzu geschaltet.
  • Gemäß dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel gelangt das Öl vom Ölsystem 13 über die Ölleitung 15 und das Schaltventil 14 in die Ölgalerie 6, welche auch Kolbenkühlgalerie genannt wird. Von dort aus wird das Öl über die ersten Versorgungskanäle 5 zu den kontinuierlich geöffneten ersten Kolbenkühldüsen 3 geleitet, von wo das Öl den nicht näher gezeigten Ölkanal im Kolben zur Kühlung speisen kann.
  • Insofern werden die ersten Kolbenkühldüsen 3 über wenigstens ein Schaltventil, nämlich das Schaltventil 14, aktiviert. Das Schaltventil 14 wird von der Steuereinrichtung 16 über die elektrische Leitung 17 auf der Grundlage aktueller Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 1 und vorbestimmter Kennfelder angesteuert.
  • Wie ferner in 1 gezeigt werden die zweiten Kolbenkühldüsen 4 über jeweils ein Ventil 10, nämlich die Rückschlagventile 11, aktiviert. Die Rückschlagventile 11 öffnen, sobald der Öldruck in der Ölversorgungseinrichtung 12 einen bestimmten Schwellenwert übersteigt.
  • In dem in 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel entspricht die Ölführung und -steuerung der ersten Kolbenkühldüsen 3 derjenigen, wie sie in 1 dargestellt ist. Die zweiten Kolbenkühldüsen 4 werden gemäß 2 über die zweite Ölgalerie 20 und das zweite Schaltventil 21 aktiviert, wobei beide Schaltventile 14, 21 von der Steuereinrichtung 16 angesteuert werden. Insofern sind in den zweiten Versorgungskanälen 7 in der in 2 gezeigten Ausführungsform anders als in der in 1 gezeigten Ausführungsform keine Rückschlagventile 11 vorgesehen.
  • Zusammenfassend werden also bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern 2 die jeweils ersten Kolbenkühldüsen 3 gemeinsam über das erste Schaltventil 14 und die jeweils zweiten Kolbenkühldüsen 4 entweder einzeln über jeweilige Ventile 10, beispielsweise Rückschlagventile 11 (siehe 1), oder gemeinsam über das zweite Schaltventil 21 (siehe 2) aktiviert.
  • Nachfolgend wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Durchführen des zuvor beschriebenen Verfahrens näher erläutert.
  • Die Vorrichtung weist die Ölversorgungseinrichtung 12 auf, an die die ersten und zweiten Kolbenkühldüsen 3, 4 sowie die die Kolbenkühldüsen 3, 4 aktivierenden Ventile 10, 11, 14, 21, wie in den 1 und 2 gezeigt, angeschlossen sind. Die Vorrichtung umfasst ferner die Steuereinrichtung 16, welche zumindest einen Teil der Ventile, nämlich die Schaltventile 14 und 21, in Abhängigkeit der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 1 zwecks bedarfsgerechter Aktivierung der Kolbenkühldüsen 3, 4 und Versorgung letzterer mit Öl steuert.
  • Wie zuvor bereits angedeutet ist die Steuereinrichtung 16 derart ausgebildet, dass die Steuerung der Ventile, nämlich der Schaltventile 14, 21, auf der Grundlage aktueller Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 1 und vorbestimmter Kennfelder erfolgt. Zu den aktuellen Betriebsparametern zählen beispielsweise die Motordrehzahl, das momentane Motordrehmoment, die Temperatur des Kühlmittels und/oder die Temperatur des Öls. Ein vorbestimmtes Kennfeld ist beispielsweise ein Schaubild, in welchem der Verlauf des Drehmoments über der Motordrehzahl dargestellt ist. Die hier bedarfsgerecht zu aktivierenden Kolbenkühldüsen dienen insbesondere zur Kolbenkühlung.
  • Gemäß 1 weist die Ölversorgungseinrichtung 12 eine (erste) Ölgalerie 6 auf, an die die jeweils ersten Kolbenkühldüsen 3 der Zylinder 2 angeschlossen sind. Gemäß 2 weist die Ölversorgungseinrichtung 12 zusätzlich eine zweite Ölgalerie 20 auf, an die die jeweils zweiten Kolbenkühldüsen 4 der Zylinder 2 angeschlossen sind.
  • Sofern die Brennkraftmaschine, wie in 2 gezeigt, zwei Ölgalerien 6, 20 aufweist sind folgende, von der Darstellung der in 2 gezeigten Ausführungsform abweichende Varianten möglich.
  • Zum einen kann die zweite Ölgalerie 20 auch über ein zentrales Rückschlagventil (nicht dargestellt) angesteuert werden. Die zweiten Kolbenkühldüsen 4 werden also auch bei dieser Variante über die zweite Ölgalerie 20 durch das zentrale Rückschlagventil gleichzeitig aktiviert.
  • Gemäß einer anderen, ebenfalls nicht gezeigten Variante werden beide Galerien, nämlich die erste Ölgalerie 6 und die zweite Ölgalerie 20, über je ein Rückschlagventil bei unterschiedlichen Öffnungsdrücken angesteuert, d. h. geöffnet und geschlossen.
  • In der in 2 dargestellten Ausführungsform sind die Ölgalerien 6, 20 parallel zueinander geschaltet. Es ist gemäß einer weiteren, nicht gezeigten Variante auch möglich, eine Reihenschaltung der Ölgalerien vorzusehen. Es ist ferner, anders als in der in 2 gezeigten Ausführungsform dargestellt, möglich, die erste Ölgalerie 6 über ein Rückschlagventil und die zweite Ölgalerie 20, wie in 2 gezeigt, über ein Schaltventil zu steuern. Auch in diesem Fall werden sämtliche, an die jeweilige Ölgalerie angeschlossene Kolbenkühldüsen gleichzeitig mit Öl versorgt.
  • Damit ist es möglich, mehrere Kühldüsen pro Zylinder stufenweise und kennfeldgerecht zu aktivieren. Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens können bei Hochleistungsmotoren zum Einsatz kommen, bei denen eine hohe Kühlleistung gefordert wird. Aufgrund der Registerschaltung kann die Ölpumpe kann relativ klein dimensioniert werden, was einen geringeren Kraftstoffverbrauch zur Folge hat. Im Übrigen ergeben sich im Ölpfad geringere Druckverluste als bei konventionellen Systemen mit Kolbenkühlung. Damit ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine geschaffen, mit welchem eine Kolbenkühlung flexibler und umweltschonender durchgeführt werden kann. Vorstehend ist auch eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens beschrieben.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Brennkraftmaschine
    2
    Zylinder
    3
    erste Kolbenkühldüse
    4
    zweite Kolbenkühldüse
    5
    erster Versorgungskanal
    6
    (erste) Ölgalerie
    7
    zweiter Versorgungskanal
    10
    Ventil
    11
    Rückschlagventil
    12
    Ölversorgungseinrichtung
    13
    Ölsystem
    14
    (erstes) Schaltventil
    15
    Ölleitung
    16
    Steuereinrichtung
    17
    elektrische Leitung
    20
    zweite Ölgalerie
    21
    zweites Schaltventil
    22
    weitere Ölleitung
    23
    weitere elektrische Leitung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102005006054 A1 [0003]
    • DE 102011007605 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), bei welchem eine erste Kolbenkühldüse (3) pro Zylinder (2) und wenigstens eine weitere Kolbenkühldüse (4) pro Zylinder (2) zwecks ausreichender Kühlung eines oder mehrerer Bauteile der Brennkraftmaschine (1) nacheinander bedarfsgerecht aktiviert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenkühldüsen (3, 4) in Abhängigkeit unterschiedlicher Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (1) wie deren Drehmoment und Drehzahl aktiviert werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kolbenkühldüse (3) nahe dem maximalen Drehmoment bei niedrigen/mittleren Drehzahlen aktiviert und die wenigstens eine weitere Kolbenkühldüse (4) bei höheren Belastungen wie zusätzlich höheren Drehzahlen schrittweise hinzu geschaltet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenkühldüsen (3, 4) über wenigstens ein Schaltventil (14, 21) aktiviert werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kolbenkühldüse (3) über ein erstes Schaltventil (14) und die wenigstens eine weitere Kolbenkühldüse (4) über ein Rückschlagventil (11) oder ein zweites Schaltventil (21) aktiviert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Brennkraftmaschine (1) mit mehreren Zylindern (2) die jeweils ersten Kolbenkühldüsen (3) gemeinsam über das erste Schaltventil (14) und die jeweils wenigstens einen weiteren Kolbenkühldüsen (4) einzeln über jeweilige Rückschlagventile (11) oder gemeinsam über das zweite Schaltventile (21) aktiviert werden.
  7. Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ölversorgungseinrichtung (12), an die die ersten und die wenigstens einen weiteren Kolbenkühldüsen (3, 4) sowie die die Kolbenkühldüsen (3, 4) aktivierenden Ventile (10, 11, 14, 21) angeschlossen sind, und eine Steuereinrichtung (16) vorgesehen sind, welche zumindest einen Teil der Ventile (14, 21) in Abhängigkeit der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (1) zwecks bedarfsgerechter Aktivierung der Kolbenkühldüsen (3, 4) und Versorgung letzterer mit Öl steuert.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) derart ausgebildet ist, dass die Steuerung der Ventile (14, 21) auf der Grundlage aktueller Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (1) und vorbestimmter Kennfelder erfolgt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölversorgungseinrichtung (12) eine erste Ölgalerie (6) aufweist, an die die jeweils ersten Kolbenkühldüsen (3) der Zylinder (3) angeschlossen sind.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölversorgungseinrichtung (12) eine zweite Ölgalerie (20) aufweist, an die die jeweils wenigstens einen weiteren Kolbenkühldüsen (4) der Zylinder (2) angeschlossen sind.
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