DE102015009568A1 - Internal combustion engine and method for operating an internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine and method for operating an internal combustion engine Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine (1), mit wenigstens einem Zylinder (2), mit einem in dem Zylinder (2) längsbeweglich angeordneten Kolben (5) sowie mit einer Kolbenkühldüse (10) zur Ausbringung von Kühlmittel in Richtung des Kolbens (5) und/oder mit wenigstens einem in dem Kolben (5) ausgebildeten Kolbenkühlkanal (11). Dabei ist vorgesehen, dass der Kolbenkühldüse (10) und/oder dem Kolbenkühlkanal (11) eine Steuereinrichtung (16) zugeordnet ist, die eine Steuerwelle (17) sowie ein die Steuerwelle (17) zumindest bereichsweise umgreifendes Steuerelement (18) aufweist, wobei in der Steuerwelle (17) ein erster Kühlmittelkanal (21, 22) vorliegt, der eine Mantelfläche (23) der Steuerwelle (17) unter Ausbildung wenigstens einer ersten Kühlmittelschaltöffnung (24, 25) durchgreift, und in dem Steuerelement (18) für jeden Zylinder (2) jeweils wenigstens ein zweiter Kühlmittelkanal (27, 28, 29, 30) ausgebildet ist, der eine der Steuerwelle (17) zugewandte Innenumfangsfläche (31) des Steuerelements (18) unter Ausbildung wenigstens einer zweiten Kühlmittelschaltöffnung (32, 33, 34, 35) durchgreift, sodass eine Strömungsverbindung zwischen einer Kühlmittelquelle und der Kolbenkühldüse (10) und/oder dem Kolbenkühlkanal (11) nur bei wenigstens teilweiser Überdeckung der ersten Kühlmittelschaltöffnung (24, 25) und der zweiten Kühlmittelschaltöffnung (32, 33, 34, 35) vorliegt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1).The invention relates to an internal combustion engine (1), comprising at least one cylinder (2), a piston (5) arranged longitudinally movably in the cylinder (2) and a piston cooling nozzle (10) for applying coolant in the direction of the piston (5) and / or with at least one piston cooling channel (11) formed in the piston (5). It is provided that the piston cooling nozzle (10) and / or the piston cooling channel (11) is associated with a control device (16) having a control shaft (17) and a control shaft (17) at least partially encompassing control element (18), wherein in the control shaft (17) has a first coolant channel (21, 22) which passes through a lateral surface (23) of the control shaft (17) forming at least one first coolant switching opening (24, 25) and in the control element (18) for each cylinder ( 2) in each case at least one second coolant channel (27, 28, 29, 30) is formed, one of the control shaft (17) facing inner peripheral surface (31) of the control element (18) to form at least a second coolant switching opening (32, 33, 34, 35 ), so that a flow connection between a coolant source and the piston cooling nozzle (10) and / or the piston cooling channel (11) only at least partially overlapping the first Kühlmittelschaltöff (24, 25) and the second coolant switching opening (32, 33, 34, 35) is present. The invention further relates to a method for operating an internal combustion engine (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder, mit einem in dem Zylinder längsbeweglich angeordneten Kolben sowie mit einer Kolbenkühldüse zur Ausbringung von Kühlmittel in Richtung des Kolbens und/oder mit wenigstens einem in dem Kolben ausgebildeten Kolbenkühlkanal. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine.The invention relates to an internal combustion engine with at least one cylinder, with a piston arranged longitudinally movably in the cylinder, and with a piston cooling nozzle for applying coolant in the direction of the piston and / or with at least one piston cooling channel formed in the piston. The invention further relates to a method for operating an internal combustion engine.

Die Brennkraftmaschine dient dem Bereitstellen eines Drehmoments, beispielsweise eines auf das Antreiben eines Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments. In diesem Fall ist die Brennkraftmaschine dem Kraftfahrzeug zugeordnet beziehungsweise bildet einen Bestandteil von diesem. Die Brennkraftmaschine verfügt über den wenigstens einen Zylinder, in welchem der Kolben längsbeweglich angeordnet ist. Vorzugsweise weist die Brennkraftmaschine mehrere Zylinder mit jeweils einem Kolben auf. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine wird dieser Kraftstoff zugeführt, welcher in dem Zylinder beziehungsweise einem in dem Zylinder vorliegenden Brennraum verbrannt wird.The internal combustion engine serves to provide a torque, for example a torque directed to the driving of a motor vehicle. In this case, the internal combustion engine is assigned to the motor vehicle or forms part of it. The internal combustion engine has the at least one cylinder, in which the piston is arranged longitudinally movable. Preferably, the internal combustion engine has a plurality of cylinders, each with a piston. During operation of the internal combustion engine, this fuel is supplied, which is burned in the cylinder or a combustion chamber present in the cylinder.

Die bei der Verbrennung entstehende Wärme wird teilweise in ein Zylinderkurbelgehäuse der Brennkraftmaschine sowie teilweise in den Kolben eingetragen. Es kann daher notwendig sein, den Kolben zu kühlen. Hierzu ist die Kolbenkühldüse vorgesehen, mittels welcher Kühlmittel in Richtung des Kolbens ausgebracht werden kann. Die Kolbenkühldüse ist insoweit dem Zylinder beziehungsweise dem Kolben zugeordnet. Insbesondere ist sie auf der dem Brennraum abgewandten Seite des Kolbens angeordnet. Die Kolbenkühldüse ist derart ausgerichtet, dass aus ihr austretendes Kühlmittel in zumindest einer Stellung des Kolbens während eines Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine unmittelbar auf den Kolben trifft, vorzugsweise auf eine Kolbenunterseite, welche auf der dem Brennraum abgewandten Seite des Kolbens vorliegt. Bevorzugt ist jedem Kolben der Brennkraftmaschine jeweils eine separate Kolbenkühldüse zugeordnet.The heat generated during combustion is partially entered into a cylinder crankcase of the internal combustion engine and partly into the piston. It may therefore be necessary to cool the piston. For this purpose, the piston cooling nozzle is provided, by means of which coolant can be applied in the direction of the piston. The piston cooling nozzle is assigned to the extent the cylinder or the piston. In particular, it is arranged on the side facing away from the combustion chamber of the piston. The piston cooling nozzle is aligned in such a way that coolant exiting it impinges directly on the piston in at least one position of the piston during a working cycle of the internal combustion engine, preferably on a piston underside which is present on the side of the piston facing away from the combustion chamber. Preferably, each piston of the internal combustion engine is assigned a separate piston cooling nozzle.

Aus dem Stand der Technik ist die Druckschrift DE 10 2005 010 234 A1 bekannt. Diese betrifft eine Kolbenkühlung für eine Brennkraftmaschine, bestehend aus einer Ölspritzdüse, die mit einem im Kurbelgehäuse in einer Gehäusewand vorgesehenen Ölverteilerkanal verbunden ist, der einen Anschluss an einen Schmierölkanal hat, aus dem von einem Schaltventil in Abhängigkeit von Betriebsparametern gesteuert Schmieröl in den Ölverteilkanal eingespeist wird. Um eine Kolbenkühlung mit einem verringerten Fertigungsaufwand zu erreichen wird vorgeschlagen, dass der Anschluss zwischen Ölverteilerkanal und Schmierölkanal als Aufnahmebohrung für das Schaltventil ausgebildet ist.From the prior art, the publication DE 10 2005 010 234 A1 known. This concerns a piston cooling for an internal combustion engine, consisting of an oil spray nozzle, which is connected to a provided in the crankcase in a housing wall oil distribution channel, which has a connection to a lubricating oil passage from which controlled by a switching valve in response to operating parameters lubricating oil is fed into the oil distribution channel , In order to achieve a piston cooling with a reduced production cost, it is proposed that the connection between the oil distribution channel and the lubricating oil channel is formed as a receiving bore for the switching valve.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Brennkraftmaschinen Vorteile aufweist, insbesondere eine gezielte Kühlung des Kolbens bei geringem Kühlmittelverbrauch ermöglicht.It is an object of the invention to propose an internal combustion engine, which has advantages over known internal combustion engines, in particular allows targeted cooling of the piston with low coolant consumption.

Dies wird erfindungsgemäß mit einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass der Kolbenkühldüse und/oder dem Kolbenkühlkanal eine Steuereinrichtung zugeordnet ist, die eine Steuerwelle sowie ein die Steuerwelle zumindest bereichsweise umgreifendes Steuerelement aufweist, wobei in der Steuerwelle ein erster Kühlmittelkanal vorliegt, der eine Mantelfläche der Steuerwelle unter Ausbildung wenigstens einer ersten Kühlmittelschaltöffnung durchgreift, und in dem Steuerelement für jeden Zylinder jeweils wenigstens ein zweiter Kühlmittelkanal ausgebildet ist, der eine der Steuerwelle zugewandte Innenumfangsfläche des Steuerelements unter Ausbildung wenigstens einer zweiten Kühlmittelschaltöffnung durchgreift, sodass eine Strömungsverbindung zwischen einer Kühlmittelquelle und der Kolbenkühldüse und/oder dem Kolbenkühlkanal nur bei wenigstens teilweiser Überdeckung der ersten Kühlmittelschaltöffnung und der zweiten Kühlmittelschaltöffnung vorliegt.This is inventively achieved with an internal combustion engine with the features of claim 1. It is provided that the piston cooling nozzle and / or the piston cooling channel is associated with a control device having a control shaft and a control shaft at least partially encompassing control, wherein in the control shaft, a first coolant channel is present, the outer surface of the control shaft to form at least a first Kühlmittelschaltöffnung engs with at least one second coolant switching opening, so that a flow connection between a coolant source and the piston cooling nozzle and / or the piston cooling channel only at least partial overlap of the first coolant switch opening and the second coolant switch opening is present.

Die Steuereinrichtung dient der gezielten Ansteuerung der Kolbenkühldüse und/oder des Kolbenkühlkanals. So soll die Kolbenkühldüse beziehungsweise der Kolbenkühlkanal beispielsweise lediglich dann betrieben werden, wenn sich der Kolben in einer bestimmten Position beziehungsweise in einem bestimmten Positionsbereich befindet. Beispielsweise kann es dabei vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung die Kolbenkühldüse beziehungsweise den Kolbenkühlkanal aktiviert, dieser/diesem also Kühlmittel zuführt, wenn sich eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in einer bestimmten Drehwinkelstellung beziehungsweise in einem bestimmten Drehwinkelstellungsbereich befindet.The control device serves to selectively control the piston cooling nozzle and / or the piston cooling channel. For example, the piston cooling nozzle or the piston cooling channel should only be operated when the piston is in a specific position or in a specific position range. For example, it may be provided that the control device activates the piston cooling nozzle or the piston cooling channel, thus supplying coolant to coolant when a crankshaft of the internal combustion engine is in a specific rotational angle position or in a specific rotational angular position range.

Die Steuereinrichtung weist die Steuerwelle sowie das Steuerelement auf. Die Steuerwelle ist um eine Drehachse drehbar angeordnet, insbesondere in dem Steuerelement. Das Steuerelement umgreift insoweit die Steuerwelle in Umfangsrichtung bezüglich der Drehachse wenigstens bereichsweise, insbesondere vollständig. Vorzugsweise ist die Steuerwelle mittels des Steuerelements drehbar gelagert, sodass also das Steuerelement als Drehlager, insbesondere als Gleitlager, für die Steuerwelle dient. Selbstverständlich kann jedoch in dem Steuerelement ein Wälzlager zur Lagerung der Steuerwelle bezüglich des Steuerelements angeordnet sein.The control device has the control shaft and the control. The control shaft is arranged to be rotatable about an axis of rotation, in particular in the control element. The control encompasses so far the control shaft in the circumferential direction with respect to the axis of rotation at least partially, in particular completely. Preferably, the control shaft is rotatably supported by means of the control element, so that therefore the control element serves as a pivot bearing, in particular as a sliding bearing, for the control shaft. Of course, however, a rolling bearing for supporting the control shaft with respect to the control can be arranged in the control.

Die Steuerwelle weist den ersten Kühlmittelkanal auf, während das Steuerelement über den zweiten Kühlmittelkanal verfügt. Der erste Kühlmittelkanal durchgreift die Mantelfläche der Steuerwelle, sodass die erste Kühlmittelschaltöffnung vorliegt. Unter der Mantelfläche der Steuerwelle ist insbesondere eine Außenumfangsfläche der Steuerwelle zu verstehen. Der zweite Kühlmittelkanal, welcher in dem Steuerelement vorliegt, durchgreift die Innenumfangsfläche des Steuerelements, sodass die zweite Kühlmittelschaltöffnung vorliegt. Die Innenumfangsfläche ist der Steuerwelle zugewandt und liegt insbesondere an dieser an.The control shaft has the first coolant channel while the control element has the second coolant channel. The first Coolant channel passes through the lateral surface of the control shaft, so that the first coolant switching opening is present. Under the lateral surface of the control shaft is in particular an outer peripheral surface of the control shaft to understand. The second coolant channel, which is present in the control, passes through the inner peripheral surface of the control element, so that the second coolant switch opening is present. The inner peripheral surface faces the control shaft and lies against it in particular.

Die Steuereinrichtung ist nun derart ausgestaltet, dass die Strömungsverbindung zwischen der Kühlmittelquelle, beispielsweise einer Kühlmittelpumpe beziehungsweise einem Kühlmittelkreislauf, und der Kolbenkühldüse beziehungsweise dem Kolbenkühlanal lediglich dann vorliegt, wenn die erste Kühlmittelschaltöffnung und die Kühlmittelschaltöffnung zumindest teilweise in Überdeckung vorliegen, sodass Kühlmittel aus dem ersten Kühlmittelkanal in den zweiten Kühlmittelkanal oder umgekehrt gelangen kann. Vorzugsweise sind die Steuerwelle und das Steuerelement derart ausgebildet, dass die erste Kühlmittelschaltöffnung in jeder Drehwinkelstellung der Steuerwelle an der Innenumfangsfläche des Steuerelements anliegt. Zusätzlich oder alternativ ist es vorgesehen, dass die zweite Kühlmittelschaltöffnung in jeder Drehwinkelstellung der Steuerwelle an der Mantelfläche der Steuerwelle anliegt.The control device is now configured in such a way that the flow connection between the coolant source, for example a coolant pump or a coolant circuit, and the piston cooling nozzle or the piston cooling channel only exists when the first coolant switching port and the coolant switching port are at least partially in overlap, so that coolant from the first coolant channel can get into the second coolant channel or vice versa. Preferably, the control shaft and the control element are formed such that the first coolant switching opening rests in each rotational angular position of the control shaft on the inner peripheral surface of the control. Additionally or alternatively, it is provided that the second coolant switching opening rests in each angular position of the control shaft on the lateral surface of the control shaft.

Insoweit ist die jeweilige Kühlmittelschaltöffnung dicht verschlossen, sofern die erste Kühlmittelschaltöffnung und die zweite Kühlmittelschaltöffnung versetzt zueinander vorliegen, sich also nicht in Überdeckung zueinander befinden beziehungsweise außer Überdeckung sind. Lediglich bei wenigstens teilweiser Überdeckung der beiden Kühlmittelschaltöffnungen kann das Kühlmittel durch die erste Kühlmittelschaltöffnung und die zweite Kühlmittelschaltöffnung strömen. Beispielsweise sind die erste Kühlmittelschaltöffnung und die zweite Kühlmittelschaltöffnung derart angeordnet, dass sie zumindest teilweise in Überdeckung miteinander vorliegen, wenn sich der Kolben in seinem unteren Totpunkt befindet oder die Entfernung des Kolbens von seinem unteren Totpunkt einen bestimmten Wert unterschreitet. Beispielsweise können auch unterschiedliche Werte für unterschiedliche Bewegungsrichtungen des Kolbens vorgegeben werden. Beispielsweise ist der Wert bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens, also bei einer Bewegung des Kolbens in Richtung seines unteren Totpunkts, größer als ein Wert, welcher bei einer Aufwärtsbewegung des Kolbens, mithin also einer Bewegung des Kolbens von dem unteren Totpunkt fort, verwendet wird.In that regard, the respective Kühlmittelschaltöffnung is tightly sealed, provided that the first coolant switching port and the second coolant switching port offset from each other, so are not in overlap each other or are out of overlap. Only with at least partial overlap of the two coolant switching openings can the coolant flow through the first coolant switching opening and the second coolant switching opening. For example, the first coolant switching port and the second coolant switching port are arranged such that they are at least partially in register with each other when the piston is at its bottom dead center or the distance of the piston from its bottom dead center falls below a certain value. For example, different values for different directions of movement of the piston can be specified. For example, the value of a downward movement of the piston, ie, a movement of the piston in the direction of its bottom dead center, greater than a value which is used in an upward movement of the piston, thus a movement of the piston from the bottom dead center.

Es ist insoweit vorgesehen, dass mittels der Steuereinrichtung der Kolbenkühldüse und/oder dem Kolbenkühlkanal nur dann Kühlmittel zugeführt wird, wenn der Kolben einen bestimmten Abstand zu seinem unteren Totpunkt unterschreitet. Die Steuereinrichtung ist hierzu entsprechend ausgebildet. Bezogen auf einen Gesamtabstand zwischen dem unteren Totpunkt und einem oberen Totpunkt des Kolbens ist es beispielsweise vorgesehen, der Kolbenkühldüse beziehungsweise dem Kolbenkühlkanal nur dann Kühlmittel zuzuführen, wenn der Abstand des Kolbens zu dem unteren Totpunkt bezogen auf den Gesamtabstand höchstens 10%, höchstens 20%, höchstens 30%, höchstens 40% oder höchstens 50% beträgt, also lediglich einen Teil des Gesamtabstands.It is provided so far that coolant is supplied by means of the control device of the piston cooling nozzle and / or the piston cooling channel only when the piston falls below a certain distance to its bottom dead center. The control device is designed accordingly for this purpose. Based on a total distance between the bottom dead center and a top dead center of the piston, it is provided, for example, to supply coolant to the piston cooling nozzle or the piston cooling channel only if the distance of the piston to the bottom dead center with respect to the total distance not more than 10%, not more than 20%, not more than 30%, not more than 40% or not more than 50%, ie only part of the total distance.

Eingangs wurde bereits erwähnt, dass die Brennkraftmaschine vorzugsweise mehrere Zylinder und entsprechend mehrere Kolben aufweist. Vorzugsweise weist das Steuerelement nun mehrere zweite Kühlmittelkanäle auf, wobei insbesondere jedem Zylinder ein separater zweiter Kühlmittelkanal und entsprechend eine separate zweite Kühlmittelschaltöffnung zugeordnet sind. Die erste Kühlmittelschaltöffnung kann nun während eines Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine die wenigstens eine zweite Kühlmittelschaltöffnung beziehungsweise mehrere der zweiten Kühlmittelschaltöffnungen überstreichen, sodass sie mit der jeweiligen zweiten Kühlmittelschaltöffnung in Überdeckung vorliegt und die dem jeweiligen Kolben zugeordnete Kolbenkühldüse beziehungsweise der jeweilige Kolbenkühlkanal mit Kühlmittel beaufschlagt wird, sodass dieses in Richtung des Kolbens ausgebracht wird. Mit einer derartigen Ausgestaltung der Brennkraftmaschine wird eine bedarfsgerechte Versorgung der Kolbenkühldüse beziehungsweise der Kolbenkühldüsen und/oder des Kolbenkühlkanals beziehungsweise der Kolbenkühlkanäle mit Kühlmittel sichergestellt. Die Kolbenkühldüse beziehungsweise der Kolbenkühlkanal wird insoweit nicht permanent mit Kühlmittel beaufschlagt, sondern lediglich zeitweise.It has already been mentioned at the beginning that the internal combustion engine preferably has a plurality of cylinders and correspondingly a plurality of pistons. Preferably, the control element now has a plurality of second coolant channels, wherein in particular each cylinder is assigned a separate second coolant channel and correspondingly a separate second coolant switching port. During a working cycle of the internal combustion engine, the first coolant switching opening can now cover the at least one second coolant switching opening or a plurality of the second coolant switching openings, so that they overlap with the respective second coolant switching opening and coolant is supplied to the piston cooling nozzle assigned to the respective piston or the respective piston cooling channel, so that this is applied in the direction of the piston. With such an embodiment of the internal combustion engine, a demand-based supply of the piston cooling nozzle or the piston cooling nozzles and / or the piston cooling channel or the piston cooling channels is ensured with coolant. The piston cooling nozzle or the piston cooling channel is so far not permanently exposed to coolant, but only temporarily.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuerwelle und/oder das Steuerelement zur Einstellung eines bestimmten Kühlmittelmassenstroms durch die Kolbenkühldüse in axialer Richtung bezüglich einer Drehachse der Steuerwelle verlagerbar sind/ist. Die Steuerwelle und das Steuerelement sind insoweit in axialer Richtung gegeneinander verlagerbar. Durch die Verlagerung kann die maximale Überdeckung zwischen der ersten Kühlmittelschaltöffnung und der zweiten Kühlmittelschaltöffnung während eines Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine eingestellt werden. So liegt beispielsweise bei einer bestimmten Axialrelativstellung zwischen Steuerwelle und Steuerelement eine größere maximale Überdeckung vor als bei einer von der ersten Axialrelativstellung verschiedenen zweiten Axialrelativstellung. Entsprechend stellen sich unterschiedliche Kühlmittelmassenströme durch die Kolbenkühldüse beziehungsweise den Kolbenkühlkanal ein.In a further development of the invention, it is provided that the control shaft and / or the control element for adjusting a specific coolant mass flow through the piston cooling nozzle in the axial direction with respect to a rotational axis of the control shaft are displaceable / is. The control shaft and the control element are so far in the axial direction against each other displaced. Due to the displacement, the maximum overlap between the first coolant switching opening and the second coolant switching opening can be set during a working cycle of the internal combustion engine. For example, in the case of a specific axial relative position between the control shaft and the control element, there is a greater maximum overlap than at a second axial relative position different from the first axial relative position. Accordingly, different coolant mass flows through the piston cooling nozzle or the piston cooling channel.

Es kann beispielsweise auch vorgesehen sein, die Steuerwelle und das Steuerelement derart relativ zueinander anzuordnen, dass die Kühlmittelschaltöffnungen in keiner Drehwinkelstellung der Steuerwelle in Überdeckung zueinander vorliegen, sodass die Kolbenkühldüse beziehungsweise der Kolbenkühlkanal vollständig deaktiviert ist. Die relative Verlagerung der Steuerwelle und des Steuerelements zueinander kann grundsätzlich auf beliebige Art und Weise realisiert werden. Beispielsweise ist die Steuerwelle in axialer Richtung verlagerbar oder alternativ das Steuerelement. Hierzu sind entsprechende Mittel vorgesehen. It may, for example, also be provided to arrange the control shaft and the control element relative to one another in such a way that the coolant switching openings do not overlap one another in any rotational angle position of the control shaft, so that the piston cooling nozzle or the piston cooling channel is completely deactivated. The relative displacement of the control shaft and the control element to each other can basically be realized in any manner. For example, the control shaft is displaceable in the axial direction or alternatively the control. For this purpose, appropriate funds are provided.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Kühlmittelkanal konusförmig ist, insbesondere sich in Richtung der Steuerwelle aufweitet. Durch eine von der Zylinderform abweichende Formgebung des zweiten Kühlmittelkanals kann der Drehwinkelbereich der Steuerwelle beeinflusst werden, in welchem die erste Kühlmittelschaltöffnung in wenigstens teilweiser Überdeckung mit der zweiten Kühlmittelschaltöffnung vorliegt. Besonders bevorzugt weitet sich der zweite Kühlmittelkanal in Richtung der Steuerwelle auf, sodass die zweite Kühlmittelschaltöffnung größer ist als bei einer zylinderförmigen Ausführung des zweiten Kühlmittelkanals.In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the second coolant channel is conical, in particular widens in the direction of the control shaft. By deviating from the cylindrical shape of the second coolant channel, the rotational angle range of the control shaft can be influenced, in which the first coolant switching port is present in at least partial overlap with the second coolant switching port. Particularly preferably, the second coolant channel widens in the direction of the control shaft, so that the second coolant switching opening is larger than in the case of a cylindrical design of the second coolant channel.

Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass die erste Kühlmittelschaltöffnung in Form einer die Mantelfläche der Steuerwelle durchgreifenden, also randlos in dieser ausgebildeten, Kühlmittelschaltnut vorliegt. Die Kühlmittelschaltnut beziehungsweise ihre Längsmittelachse verläuft bezogen auf die Drehachse der Steuerwelle vorzugsweise ausschließlich in Umfangsrichtung. Beispielsweise erstreckt sie sich in Umfangsrichtung bezogen auf die Drehachse der Steuerwelle über mindestens 15°, mindestens 30°, mindestens 45°, mindestens 60°, mindestens 75°, mindestens 90°, mindestens 105°, mindestens 120°, mindestens 135°, mindestens 150°, mindestens 165° oder mindestens 180°. Die Kühlmittelschaltnut ist derart an der Steuerwelle ausgebildet, dass sie unabhängig von der Drehwinkelstellung der Steuerwelle entweder an der Innenumfangsfläche des Steuerelements anliegt oder mit der zweiten Kühlmittelschaltöffnung in Überdeckung vorliegt. Durch die Ausgestaltung der Kühlmittelschaltöffnung als Kühlmittelschaltnut kann der Zeitraum, in welchem die Überdeckung zwischen der ersten Kühlmittelschaltöffnung und der zweiten Kühlmittelschaltöffnung vorliegt, äußerst elegant eingestellt werden.Additionally or alternatively, it can be provided that the first coolant switching opening is present in the form of a coolant switching groove which extends through the lateral surface of the control shaft and thus has a rimless design. The coolant switching groove or its longitudinal central axis preferably runs exclusively in the circumferential direction relative to the axis of rotation of the control shaft. For example, it extends circumferentially with respect to the axis of rotation of the control shaft over at least 15 °, at least 30 °, at least 45 °, at least 60 °, at least 75 °, at least 90 °, at least 105 °, at least 120 °, at least 135 °, at least 150 °, at least 165 ° or at least 180 °. The coolant switching groove is formed on the control shaft so as to abut either on the inner circumferential surface of the control member or in overlap with the second coolant switching hole regardless of the rotational angle position of the control shaft. By designing the coolant switching port as the coolant switching groove, the period in which the overlap between the first coolant switching port and the second coolant switching port exists can be set extremely elegantly.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Steuerwelle als Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, als Kühlmittelpumpenwelle oder als mit der Kurbelwelle wirkverbundene Hilfswelle vorliegt. Beispielsweise kann die Steuerwelle von der Kurbelwelle selbst ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass keine zusätzliche Welle notwendig ist. Alternativ kann die Steuerwelle jedoch auch als Kühlmittelpumpenwelle einer Kühlmittelpumpe vorliegen, wobei diese vorzugsweise mit der Kurbelwelle in Wirkverbindung steht, also von dieser angetrieben wird. Weiterhin kann die Steuerwelle in Form der Hilfswelle vorliegen, welche bevorzugt als Ausgleichswelle, insbesondere zur Reduzierung oder Eliminierung freier Massenkräfte, ausgestaltet ist. Sowohl für die Kühlmittelpumpenwelle als auch für die Hilfswelle kann eine Wirkverbindung mit der Kurbelwelle vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft ist die Kühlmittelpumpenwelle beziehungsweise die Hilfswelle drehfest mit der Kurbelwelle gekoppelt, wobei zwischen den Wellen grundsätzlich eine beliebige Übersetzung vorgesehen sein kann. Die Übersetzung kann gleich eins sein oder von eins abweichen.A further preferred embodiment of the invention provides that the control shaft is present as a crankshaft of the internal combustion engine, as a coolant pump shaft or as an auxiliary shaft operatively connected to the crankshaft. For example, the control shaft may be formed by the crankshaft itself. This has the advantage that no additional wave is necessary. Alternatively, however, the control shaft can also be present as a coolant pump shaft of a coolant pump, wherein this is preferably in operative connection with the crankshaft, that is, driven by the latter. Furthermore, the control shaft may be in the form of the auxiliary shaft, which is preferably configured as a balancing shaft, in particular for reducing or eliminating free mass forces. Both the coolant pump shaft and the auxiliary shaft can be provided with an operative connection with the crankshaft. Particularly advantageously, the coolant pump shaft or the auxiliary shaft is rotatably coupled to the crankshaft, wherein between the waves in principle any translation can be provided. The translation can be equal to one or different from one.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in dem Kolben der wenigstens eine Kolbenkühlkanal ausgebildet ist, der mit einer ein Kolbenhemd des Kolbens durchgreifenden ersten Kühlmittelübergangsöffnung strömungsverbunden ist, insbesondere über ein in dem Kolben ausgebildete Steigleitung. Der Kolbenkühlkanal durchgreift den Kolben wenigstens bereichsweise. Er kann zur Kühlung des Kolbens mit Kühlmittel beaufschlagt werden. Zu diesem Zweck ist die erste Kühlmittelübergangsöffnung vorgesehen, welche das Kolbenhemd des Kolbens durchgreift. Unter dem Kolbenhemd ist insbesondere eine Mantelfläche des Kolbens zu verstehen.A further advantageous embodiment of the invention provides that in the piston, the at least one piston cooling channel is formed, which is fluidly connected to a first coolant transition opening extending through a piston skirt of the piston, in particular via a riser formed in the piston. The piston cooling channel passes through the piston at least partially. It can be acted upon to cool the piston with coolant. For this purpose, the first coolant transition opening is provided, which passes through the piston skirt of the piston. Under the piston skirt is to be understood in particular a lateral surface of the piston.

Sind mehrere Kolbenkühlkanäle vorgesehen, so können diese mit derselben ersten Kühlmittelübergangsöffnung strömungsverbunden sein oder jeweils an eine separate erste Kühlmittelübergangsöffnung angeschlossen sein, wobei jede der ersten Kühlmittelübergangsöffnungen vorzugsweise beabstandet voneinander jeweils das Kolbenhemd durchgreifen. Beispielsweise sind die Kühlmittelübergangsöffnungen bezüglich der Längsmittelachse des Kolbens in axialer Richtung an derselben Position angeordnet und/oder weisen dieselbe Erstreckung in axialer Richtung auf. Sie können in Umfangsrichtung zueinander beabstandet sein, insbesondere sind die Kühlmittelübergangsöffnungen in Umfangsrichtung gleichmäßig über den Umfang des Kolbens verteilt angeordnet.If a plurality of piston cooling channels are provided, they may be flow-connected to the same first coolant transition opening or may each be connected to a separate first coolant transition opening, wherein each of the first coolant transition openings preferably engages in each case through the piston skirt. For example, the coolant transfer openings with respect to the longitudinal central axis of the piston are arranged in the same position in the axial direction and / or have the same extent in the axial direction. They may be spaced from each other in the circumferential direction, in particular the coolant transfer openings are arranged distributed in the circumferential direction uniformly over the circumference of the piston.

Der Kolbenkühlkanal steht mit der ersten Kühlmittelübergangsöffnung in unmittelbarer und permanenter Strömungsverbindung. Wird also durch die erste Kühlmittelübergangsöffnung Kühlmittel zugeführt, so gelangt dieses in den Kolbenkühlkanal. Die Strömungsverbindung zwischen dem Kolbenkühlkanal und der ersten Kühlmittelübergangsöffnung ist vorzugsweise über die Steigleitung ausgebildet, welche zumindest teilweise in axialer Richtung bezüglich einer Längsmittelachse des Kolbens verläuft. Bezüglich der Längsmittelachse des Kolbens gesehen liegt insoweit der Kolbenkühlkanal näher an dem Brennraum des Zylinders als die erste Kühlmittelübergangsöffnung, während diese wiederum näher an der Kurbelwelle liegt als der Kolbenkühlkanal. Dies hat den Vorteil, dass einerseits mittels des Kolbenkühlkanals die thermisch hoch belasteten, dem Brennraum zugewandten Bereiche des Kolbens gekühlt werden können. Andererseits besteht aufgrund der dem Brennraum abgewandten Anordnung der ersten Kühlmittelübergangsöffnung nicht die Gefahr, dass ein übermäßiges Maß an Kühlmittel in den Brennraum gelangt und dort verbrannt wird.The piston cooling channel is in direct and permanent flow communication with the first coolant transition opening. If, therefore, coolant is supplied through the first coolant transition opening, this passes into the piston cooling channel. The flow connection between the piston cooling channel and the first coolant transition opening is preferably formed via the riser, which at least partially in axial Direction with respect to a longitudinal center axis of the piston extends. As far as the longitudinal center axis of the piston is concerned, the piston cooling channel is closer to the combustion chamber of the cylinder than the first coolant transition opening, while the latter is closer to the crankshaft than the piston cooling channel. This has the advantage that on the one hand by means of the piston cooling channel, the thermally highly loaded, the combustion chamber facing areas of the piston can be cooled. On the other hand, due to the arrangement of the first coolant transition opening facing away from the combustion chamber, there is no risk that an excessive amount of coolant will enter the combustion chamber and be burned there.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Kolbenkühlkanal den Kolben in Umfangsrichtung vollständig oder lediglich teilweise umgreift, und/oder dass mehrere Kolbenkühlkanäle den Kolben in Umfangsrichtung gemeinsam vollständig oder lediglich teilweise umgreifen. Der Kolbenkühlkanal weist beispielsweise über seine gesamte Erstreckung in Richtung seiner Längsmittelachse eine konstante Position in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse des Kolbens auf. Er ist jedoch bevorzugt bezüglich der Längsmittelachse des Kolbens gekrümmt angeordnet, sodass also die Längsmittelachse des Kolbenkühlkanals in Umfangsrichtung wenigstens bereichsweise gekrümmt ist. Vorzugsweise ist die Krümmung der Längsmittelachse des Kolbenkühlkanals über seine gesamte Längserstreckung konstant. Dabei kann er den Kolben beziehungsweise dessen Längsmittelachse in Umfangsrichtung vollständig oder lediglich teilweise umgreifen.A development of the invention provides that the piston cooling channel completely or only partially surrounds the piston in the circumferential direction, and / or that a plurality of piston cooling channels surround the piston together in the circumferential direction completely or only partially. The piston cooling channel has, for example over its entire extension in the direction of its longitudinal central axis on a constant position in the axial direction with respect to the longitudinal center axis of the piston. However, it is preferably arranged curved with respect to the longitudinal center axis of the piston, so that therefore the longitudinal center axis of the piston cooling channel is curved in the circumferential direction at least partially. Preferably, the curvature of the longitudinal central axis of the piston cooling channel is constant over its entire longitudinal extent. He can surround the piston or its longitudinal central axis in the circumferential direction completely or only partially.

Zusätzlich oder alternativ sind mehrere Kolbenkühlkanäle in dem Kolben vorgesehen, wobei jeder der Kolbenkühlkanäle gemäß den vorstehenden Ausführungen für den Kolbenkühlkanal ausgebildet sein kann. Die Kolbenkühlkanäle umgreifen den Kolben in ihrer Gesamtheit in Umfangsrichtung bezüglich der Längsmittelachse des Kolbens vorzugsweise vollständig oder zumindest teilweise, insbesondere größtenteils, beispielsweise zu mindestens 80%, mindestens 85%, mindestens 90% oder mindestens 95%.Additionally or alternatively, a plurality of piston cooling channels are provided in the piston, wherein each of the piston cooling channels may be formed according to the above embodiments for the piston cooling channel. The piston cooling channels preferably encompass the piston in its entirety in the circumferential direction with respect to the longitudinal central axis of the piston, completely or at least partially, in particular for the most part, for example at least 80%, at least 85%, at least 90% or at least 95%.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der wenigstens eine Kolbenkühlkanal oder ein mit dem Kolbenkühlkanal strömungsverbundener Auslasskanal auf seiner der ersten Kühlmittelübergangsöffnung strömungstechnisch abgewandten Seite unter Ausbildung einer Auslassöffnung eine einem Brennraum abgewandte Wand des Kolbens durchgreift oder an eine Schmiervorrichtung eines Kolbenbolzens des Kolbens strömungstechnisch angeschlossen ist. Dem Kolben wird das Kühlmittel durch die erste Kühlmittelübergangsöffnung zugeführt. Beispielsweise gelangt es über die Steigleitung in den Kolbenkühlkanal und durchströmt diesen anschließend. Um das Kühlmittel aus dem Kolbenkühlkanal abzuführen, ist die Auslassöffnung vorgesehen. Diese ist beispielsweise dadurch ausgebildet, dass der Kolbenkühlkanal die dem Brennraum abgewandte Wand des Kolbens durchgreift, sodass das Kühlmittel durch die Auslassöffnung austreten kann, insbesondere in einen Kurbelraum der Brennkraftmaschine.A preferred embodiment of the invention provides that the at least one piston cooling channel or a discharge channel flow-connected to the piston cooling channel on its side facing away from the first coolant transition opening side passes through a wall of the piston facing away from a combustion chamber or fluidly connected to a lubricating device of a piston pin of the piston is. The piston is supplied with the coolant through the first coolant transition opening. For example, it passes through the riser into the piston cooling channel and then flows through it. In order to remove the coolant from the piston cooling channel, the outlet opening is provided. This is formed, for example, in that the piston cooling channel engages through the wall of the piston facing away from the combustion chamber, so that the coolant can escape through the outlet opening, in particular into a crank chamber of the internal combustion engine.

Alternativ kann es vorgesehen sein, dass der Kolbenkühlkanal in den Auslasskanal übergeht, dass also der Auslasskanal auf der der ersten Kühlmittelübergangsöffnung strömungstechnisch abgewandten Seite des Kolbenkühlkanals an diesen angeschlossen ist. Auf der dem Kolbenkühlkanal beziehungsweise der ersten Kühlmittelübergangsöffnung abgewandten Seite des Auslasskanals durchgreift der Auslasskanal die Wand des Kolbens unter Ausbildung der Auslassöffnung. Sind mehrere Kolbenkühlkanäle in dem Kolben vorgesehen, so ist vorzugsweise jedem dieser Kolbenkühlkanäle eine separate Auslassöffnung zugeordnet beziehungsweise ist jeder der Kolbenkühlkanäle an jeweils eine separate Auslassöffnung angeschlossen.Alternatively, it may be provided that the piston cooling channel merges into the outlet channel, that is to say that the outlet channel is connected to the side of the piston cooling channel facing away from the first coolant transition opening on the first coolant transition opening. On the side of the outlet channel facing away from the piston cooling channel or the first coolant transition opening, the outlet channel extends through the wall of the piston, forming the outlet opening. If a plurality of piston cooling channels are provided in the piston, preferably each of these piston cooling channels is assigned a separate outlet opening or each of the piston cooling channels is connected to a separate outlet opening in each case.

Zudem kann es zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, dass der Kolbenkühlkanal beziehungsweise der Auslasskanal an die Schmiervorrichtung des Kolbenbolzens angeschlossen ist. Mittels des Kolbenbolzens ist eine Kolbenpleuelstange schwenkbar an dem Kolben gelagert. Hierzu weist der Kolben wenigstens eine Lagerstelle auf. Dieser ist zur Schmierung und/oder Kühlung die Schmiervorrichtung zugeordnet, welche nun mit Kühlmittel beaufschlagt wird, wenn dies auch für den Kolbenkühlkanal zutrifft. Somit wird bei gleichzeitig hervorragender Kühlung des Kolbenbolzens beziehungsweise der Lagerstelle die Menge des verbrauchten Kühlmittels deutlich verringert. Beispielsweise mündet der Kolbenkühlkanal beziehungsweise der Auslasskanal unmittelbar in die Lagerstelle oder eine Lagerbuchse der Lagerstelle ein.In addition, it may additionally or alternatively be provided that the piston cooling channel or the outlet channel is connected to the lubricating device of the piston pin. By means of the piston pin a Kolbenpleuelstange is pivotally mounted on the piston. For this purpose, the piston has at least one bearing point. This is assigned for lubrication and / or cooling the lubricating device, which is now acted upon by coolant, if this also applies to the piston cooling channel. Thus, at the same time excellent cooling of the piston pin or the bearing point, the amount of consumed coolant is significantly reduced. For example, the piston cooling channel or the outlet channel opens directly into the bearing or a bearing bush of the bearing.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Normalenvektor der Auslassöffnung bezüglich einer Längsmittelachse des Kolbens in Umfangsrichtung oder in axialer Richtung verläuft. Der Normalenvektor der Auslassöffnung beschreibt die Richtung, in welcher das Kühlmittel aus der Auslassöffnung austritt. Der Normalenvektor entspricht dabei vorzugsweise der Hauptströmungsrichtung des Kühlmittels durch die Auslassöffnung oder liegt zumindest parallel zu dieser vor. Der Normalenvektor kann grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein. Beispielsweise weist er bezogen auf die Längsmittelachse des Kolbens wenigstens eine Komponente in Umfangsrichtung und/oder in axialer Richtung auf. Beispielsweise erstreckt sich der Normalenvektor ausschließlich in Umfangsrichtung oder ausschließlich in axialer Richtung.In a further development of the invention, it is provided that a normal vector of the outlet opening extends in the circumferential direction or in the axial direction with respect to a longitudinal center axis of the piston. The normal vector of the outlet port describes the direction in which the coolant exits the outlet port. The normal vector preferably corresponds to the main flow direction of the coolant through the outlet opening or is at least parallel to this. The normal vector can basically be configured as desired. For example, it has at least one component in the circumferential direction and / or in the axial direction with respect to the longitudinal central axis of the piston. For example, the normal vector extends only in the circumferential direction or only in the axial direction.

Liegen mehrere Kolbenkühlkanäle und entsprechend mehrere Auslassöffnung vor und verläuft der Normalenvektor der Auslassöffnung jeweils in Umfangsrichtung, so kann es vorkommen, dass die Auslassöffnungen beziehungsweise deren Normalenvektoren aufeinander zu weisen. Bei einer derartigen Ausführung trifft das aus einer der Auslassöffnungen austretende Kühlmittel auf das aus der jeweils anderen Auslassöffnung austretende Kühlmittel. Während eine derartige Ausführungsform selbstverständlich vorgesehen sein kann, ist sie grundsätzlich nachteilig. Entsprechend kann es vorgesehen sein, die Kolbenkühlkanäle derart auszugestalten beziehungsweise anzuordnen, dass ihre Auslassöffnungen bezüglich der Längsmittelachse in radialer Richtung und/oder in axialer Richtung versetzt zueinander angeordnet sind, also in der jeweiligen Richtung einander nicht überlappen. If a plurality of piston cooling channels and correspondingly a plurality of outlet openings are present and the normal vector of the outlet opening extends in the circumferential direction, it may happen that the outlet openings or their normal vectors face each other. In such an embodiment, the coolant exiting from one of the outlet openings impinges on the coolant leaving the respective other outlet opening. While such an embodiment may of course be provided, it is fundamentally disadvantageous. Accordingly, it can be provided to design or arrange the piston cooling channels in such a way that their outlet openings are arranged offset with respect to the longitudinal center axis in the radial direction and / or in the axial direction relative to one another, ie do not overlap one another in the respective direction.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Kühlmittelübergangsöffnung in wenigstens einer Stellung des Kolbens zumindest teilweise in Überdeckung mit einer in einer Zylinderwand ausgebildeten zweiten Kühlmittelübergangsöffnung steht. Die zweite Kühlmittelübergangsöffnung liegt in der Zylinderwand des Zylinders vor. Sie arbeitet mit der ersten Kühlmittelübergangsöffnung zusammen, um dem Kolbenkühlkanal Kühlmittel zuzuführen. So liegt eine Strömungsverbindung zwischen der zweiten Kühlmittelübergangsöffnung und dem Kolbenkühlkanal vor, wenn die erste Kühlmittelübergangsöffnung wenigstens teilweise mit der zweiten Kühlmittelübergangsöffnung in Überdeckung steht.In a further embodiment of the invention, it is provided that the first coolant transition opening in at least one position of the piston is at least partially in register with a second coolant transition opening formed in a cylinder wall. The second coolant transition opening is in the cylinder wall of the cylinder. It cooperates with the first coolant transfer port to supply coolant to the piston cooling passage. Thus, there is a flow connection between the second coolant transition opening and the piston cooling channel when the first coolant transition opening is at least partially in register with the second coolant transition opening.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine Strömungsverbindung zwischen der Kühlmittelquelle und der zweiten Kühlmittelübergangsöffnung nur bei wenigstens teilweiser Überdeckung der ersten Kühlmittelschaltöffnung mit der zweiten Kühlmittelschaltöffnung oder einer weiteren zweiten Kühlmittelschaltöffnung oder bei wenigstens teilweiser Überdeckung einer weiteren ersten Kühlmittelschaltöffnung mit der zweiten Kühlmittelschaltöffnung oder der weiteren zweiten Kühlmittelschaltöffnung vorliegt. Vorstehend wurde bereits erläutert, dass die Kolbenkühldüse mit Kühlmittel beaufschlagt werden kann beziehungsweise wird, wenn die erste Kühlmittelschaltöffnung in wenigstens teilweiser Überdeckung mit der zweiten Kühlmittelschaltöffnung steht. Zusätzlich ist es nun vorgesehen, dass auch die Strömungsverbindung zwischen der Kühlmittelquelle und der zweiten Kühlmittelübergangsöffnung gesteuert hergestellt und unterbrochen wird.A further preferred embodiment of the invention provides that a flow connection between the coolant source and the second coolant transition opening only with at least partial overlap of the first coolant switching opening with the second coolant switching port or another second coolant switching port or at least partially overlapping a further first coolant switching port with the second coolant switching port or the further second coolant switching opening is present. It has already been explained above that coolant can be applied to the piston cooling nozzle when the first coolant switching opening is in at least partial overlap with the second coolant switching opening. In addition, it is now provided that also the flow connection between the coolant source and the second coolant transition opening is controlled and interrupted.

Zu diesem Zweck ist ebenso wie für die Kolbenkühldüse die Steuereinrichtung vorgesehen. So liegt beispielsweise die Strömungsverbindung zwischen der Kühlmittelquelle und der zweiten Kühlmittelübergangsöffnung vor, wenn die Kolbenkühldüse ebenfalls mit Kühlmittel beaufschlagt wird, also wenn die erste Kühlmittelschaltöffnung in wenigstens teilweiser Überdeckung mit der zweiten Kühlmittelschaltöffnung steht. Auch kann die Strömungsverbindung alternativ zu der Beaufschlagung der Kolbenkühldüse hergestellt werden. Selbstverständlich kann es vorgesehen sein, dass zusätzlich oder alternativ wenigstens eine weitere zweite Kühlmittelschaltöffnung analog zu der zweiten Kühlmittelschaltöffnung vorliegt. Ebenso kann eine weitere erste Kühlmittelschaltöffnung vorgesehen sein, die zur Herstellung der Strömungsverbindung zwischen der Kühlmittelquelle und der zweiten Kühlmittelübergangsöffnung in wenigstens teilweise Überdeckung mit der zweiten Kühlmittelschaltöffnung oder der weiteren zweiten Kühlmittelschaltöffnung tritt.For this purpose, as well as for the piston cooling nozzle, the control device is provided. For example, the flow connection between the coolant source and the second coolant transition opening is present when coolant is also applied to the piston cooling nozzle, that is to say when the first coolant switching opening is in at least partial overlap with the second coolant switching opening. Also, the flow connection can be made alternatively to the application of the piston cooling nozzle. Of course, it can be provided that additionally or alternatively at least one further second coolant switching opening is present analogous to the second coolant switching opening. Likewise, a further first coolant switching opening may be provided which, for establishing the flow connection between the coolant source and the second coolant transition opening, at least partially overlaps with the second coolant switching opening or the further second coolant switching opening.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die weitere zweite Kühlmittelschaltöffnung an derselben Axialposition vorliegt wie die zweite Kühlmittelschaltöffnung und/oder die weitere erste Kühlmittelschaltöffnung an derselben Axialposition vorliegt wie die erste Kolbenkühldüsenschaltöffnung. Die weitere erste Kühlmittelschaltöffnung liegt in der Mantelfläche der Steuerwelle vor und zwar bevorzugt an derselben Axialposition bezüglich einer Längsmittelachse der Steuerwelle wie die zweite Kolbenkühldüsenschaltöffnung. Zusätzlich oder alternativ ist die weitere erste Kühlmittelschaltöffnung in der Innenumfangsfläche des Steuerelements ausgebildet. Auch hier ist die bezüglich der Längsmittelachse an derselben Axialposition wie die erste Kühlmittelschaltöffnung vorgesehen. Bei derselben Axialrelativstellung der Steuerwelle bezüglich des Steuerelements werden insoweit sowohl die Kolbenkühldüse als auch der Kolbenkühlkanal jeweils mit Kühlmittel beaufschlagt.In a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the further second coolant switching opening is present at the same axial position as the second coolant switching opening and / or the further first coolant switching opening is present at the same axial position as the first piston cooling nozzle switching opening. The further first coolant switching opening is in the lateral surface of the control shaft, and preferably at the same axial position with respect to a longitudinal central axis of the control shaft as the second Kolbenkühldüsenschaltöffnung. Additionally or alternatively, the further first coolant switching opening is formed in the inner peripheral surface of the control element. Again, the respect to the longitudinal center axis at the same axial position as the first coolant switching opening is provided. In the same Axialrelativstellung the control shaft with respect to the control so far both the piston cooling nozzle and the piston cooling channel are acted upon by coolant.

Schließlich kann in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die erste Kühlmittelübergangsöffnung und/oder die zweite Kühlmittelübergangsöffnung als Langloch ausgestaltet sind, wobei ihre im Querschnitt größte Erstreckung parallel zu einer Bewegungsrichtung des Kolbens liegt. Durch die Ausbildung der entsprechenden Kühlmittelübergangsöffnung als Langloch liegt die Überdeckung zwischen den beiden Kühlmittelübergangsöffnungen während des Betriebs der Brennkraftmaschine über einen längeren Zeitraum vor als bei einer Ausgestaltung als Rundloch. Insoweit kann das Kühlmittel auch dann mit einem hinreichend hohen Massenstrom in den Kolbenkühlkanal eingebracht werden, wenn sich die Kühlmittelübergangsöffnungen nicht in vollständiger Überdeckung befinden.Finally, in a further preferred embodiment of the invention, it may be provided that the first coolant transition opening and / or the second coolant transition opening are configured as oblong holes, their largest extent in cross-section being parallel to a direction of movement of the piston. Due to the formation of the corresponding coolant transition opening as a slot, the overlap between the two coolant transition openings during operation of the internal combustion engine over a longer period than in a design as a round hole. In that regard, the coolant can be introduced with a sufficiently high mass flow into the piston cooling channel even if the coolant transfer openings are not in complete coverage.

Beispielsweise ist die erste Kühlmittelübergangsöffnung als Langloch und die zweite Kühlmittelübergangsöffnung als Rundloch ausgebildet oder umgekehrt. Selbstverständlich können auch sowohl die erste Kühlmittelübergangsöffnung als auch die zweite Kühlmittelübergangsöffnung als Langloch ausgestaltet sein. Im Falle des Langlochs liegt die größte Erstreckung des Langlochs parallel zu einer Bewegungsrichtung des Kolbens beziehungsweise parallel zu einer Längsmittelachse des Kolbens vor. Beispielsweise erstreckt sich das Langloch bezogen auf eine maximale Erstreckung des Kolbens in axialer Richtung bezüglich seiner Längsmittelachse über wenigstens 25%, wenigstens 50% oder wenigstens 75% des Kolbens.For example, the first coolant transition opening is designed as a slot and the second coolant transition opening as a round hole or the other way around. Of course, both the first coolant transition opening and the second coolant transition opening can be designed as a slot. In the case of the slot, the largest extension of the slot is parallel to a direction of movement of the piston or parallel to a longitudinal central axis of the piston. For example, the slot extends over a maximum extent of the piston in the axial direction with respect to its longitudinal central axis over at least 25%, at least 50% or at least 75% of the piston.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei die Brennkraftmaschine wenigstens einen Zylinder, einen in dem Zylinder längsbeweglich angeordneten Kolben sowie eine Kolbenkühldüse zur Ausbringung von Kühlmittel in Richtung des Kolbens und/oder wenigstens einen in dem Kolben ausgebildeten Kolbenkühlkanal aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass der Kolbenkühldüse und/oder dem Kolbenkühlkanal eine Steuereinrichtung zugeordnet ist, die eine Steuerwelle sowie ein die Steuerwelle zumindest bereichsweise umgreifendes Steuerelement aufweist, wobei in der Steuerwelle ein erster Kühlmittelkanal vorliegt, der eine Mantelfläche der Steuerwelle unter Ausbildung wenigstens einer ersten Kühlmittelschaltöffnung durchgreift, und in dem Steuerelement für jeden Zylinder jeweils wenigstens ein zweiter Kühlmittelkanal ausgebildet ist, der eine der Steuerwelle zugewandte Innenumfangsfläche des Steuerelements unter Ausbildung wenigstens einer zweiten Kühlmittelschaltöffnung durchgreift, sodass eine Strömungsverbindung zwischen einer Kühlmittelquelle und der Kolbenkühldüse und/oder dem Kolbenkühlkanal nur bei wenigstens teilweiser Überdeckung der ersten Kühlmittelschaltöffnung und der zweiten Kühlmittelschaltöffnung vorliegt.The invention further relates to a method for operating an internal combustion engine, in particular an internal combustion engine according to the preceding embodiments, wherein the internal combustion engine has at least one cylinder, a piston arranged longitudinally movably in the cylinder and a piston cooling nozzle for applying coolant in the direction of the piston and / or at least one in Having the piston formed piston cooling channel. It is provided that the piston cooling nozzle and / or the piston cooling channel is associated with a control device having a control shaft and a control shaft at least partially encompassing control, wherein in the control shaft, a first coolant channel is present, the outer surface of the control shaft to form at least a first Kühlmittelschaltöffnung engs with at least one second coolant switching opening, so that a flow connection between a coolant source and the piston cooling nozzle and / or the piston cooling channel only at least partial overlap of the first coolant switch opening and the second coolant switch opening is present.

Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Brennkraftmaschine beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Brennkraftmaschine als auch das Verfahren können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass mittels der Steuereinrichtung der Kolbenkühldüse und/oder dem Kolbenkühlkanal nur dann Kühlmittel zugeführt wird, wenn der Kolben einen bestimmten Abstand zu seinem unteren Totpunkt unterschreitet. Die Steuereinrichtung ist hierzu entsprechend ausgestaltet.The advantages of such an embodiment of the internal combustion engine or such an approach has already been pointed out. Both the internal combustion engine and the method can be developed according to the above explanations, so that reference is made to this extent. For example, it may be provided that coolant is supplied by the control device to the piston cooling nozzle and / or the piston cooling channel only when the piston falls below a certain distance to its bottom dead center. The control device is configured accordingly.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the drawings, without any limitation of the invention. Showing:

1 eine Schnittdarstellung durch einen Bereich einer Brennkraftmaschine mit einem Zylinder sowie einem in dem Zylinder angeordneten Kolben, 1 a sectional view through an area of an internal combustion engine with a cylinder and a piston disposed in the cylinder,

2 eine Längsschnittdarstellung durch eine Steuereinrichtung zur gezielten Beaufschlagung einer Kolbenkühldüse und/oder eines Kolbenkühlkanals mit Kühlmittel, 2 a longitudinal sectional view through a control device for selectively loading a piston cooling nozzle and / or a piston cooling channel with coolant,

3 eine Querschnittsdarstellung der Steuereinrichtung, 3 a cross-sectional view of the control device,

4 eine schematische Darstellung mehrerer in dem Kolben angeordneter Kolbenkühlkanäle in einer ersten Ausführungsform, sowie 4 a schematic representation of a plurality arranged in the piston piston cooling channels in a first embodiment, and

5 eine schematische Darstellung mehrerer Kolbenkühlkanäle in einer zweiten Ausführungsform. 5 a schematic representation of a plurality of piston cooling channels in a second embodiment.

Die 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen Bereich einer Brennkraftmaschine 1. Die Brennkraftmaschine 1 verfügt über wenigstens einen Zylinder 2, der von einer Zylinderwand 3 in radialer Richtung bezüglich einer Längsmittelachse 4 des Zylinders 2 begrenzt wird und in welchem ein Kolben 5 längsbeweglich angeordnet ist. Der Zylinder 2 liegt in einem Zylinderkurbelgehäuse 6 der Brennkraftmaschine 1 vor. Die Zylinderwand 3 bildet bevorzugt einen Teil des Zylinderkurbelgehäuses 6. Es sei darauf hingewiesen, dass die hier gezeigte Darstellung lediglich schematisch ist, wobei Teile der Brennkraftmaschine 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind.The 1 shows a sectional view through an area of an internal combustion engine 1 , The internal combustion engine 1 has at least one cylinder 2 from a cylinder wall 3 in the radial direction with respect to a longitudinal central axis 4 of the cylinder 2 is limited and in which a piston 5 is arranged longitudinally movable. The cylinder 2 lies in a cylinder crankcase 6 the internal combustion engine 1 in front. The cylinder wall 3 preferably forms part of the cylinder crankcase 6 , It should be noted that the illustration shown here is only schematic, with parts of the internal combustion engine 1 are not shown for reasons of clarity.

Der Kolben 5 weist eine randoffene Radialvertiefung 7 auf, in welcher wenigstens ein Kolbenring 8 angeordnet sein kann. Der Kolbenring 8 dient der Abdichtung eines Brennraums 9, welcher von der Zylinderwand 3 und dem Kolben 5 gemeinsam begrenzt wird und einen Teil des Zylinders 2 darstellt. Auf der dem Brennraum 9 abgewandten Seite des Kolbens 5 ist eine Kolbenkühldüse 10 vorgesehen, mittels welcher Kühlmittel in Richtung des Kolbens 5 ausgebracht werden kann. Weiterhin ist erkennbar, dass in dem Kolben 5 wenigstens ein Kolbenkühlkanal 11 ausgebildet ist. Der Kolbenkühlkanal liegt vorzugsweise randgeschlossen in dem Kolben 5 vor. Er steht zum Beispiel über eine Steigleitung 12 in Strömungsverbindung mit einer ersten Kühlmittelübergangsöffnung 13, die in einem Kolbenhemd 14 des Kolbens 5 vorliegt.The piston 5 has an open-edge radial recess 7 in which at least one piston ring 8th can be arranged. The piston ring 8th serves to seal a combustion chamber 9 , which of the cylinder wall 3 and the piston 5 is limited together and a part of the cylinder 2 represents. On the combustion chamber 9 opposite side of the piston 5 is a piston cooling nozzle 10 provided by means of which coolant in the direction of the piston 5 can be applied. Furthermore, it can be seen that in the piston 5 at least one piston cooling channel 11 is trained. The piston cooling channel is preferably closed at the edge in the piston 5 in front. He stands, for example, on a riser 12 in flow communication with a first coolant transfer port 13 in a piston shirt 14 of the piston 5 is present.

In der Zylinderwand 3 liegt eine zweite Kühlmittelübergangsöffnung 15 vor. Diese steht in wenigstens einer Stellung des Kolbens 5 zumindest teilweise in Überdeckung mit der ersten Kühlmittelübergangsöffnung 13. Diese Überdeckung ist hier angedeutet. Wird die zweite Kühlmittelübergangsöffnung 15 mit Kühlmittel beaufschlagt, so kann dieses bei vorliegender Überdeckung durch die erste Kühlmittelübergangsöffnung 13 in die Steigleitung 12 und über diese in den Kolbenkühlkanal 11 eintreten. Der Kolbenkühlkanal 11 liegt in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse 4 näher an dem Brennraum 9 als die erste Kühlmittelübergangsöffnung 13.In the cylinder wall 3 there is a second coolant transition opening 15 in front. This is in at least one position of the piston 5 at least partially in register with the first coolant transfer port 13 , This overlap is indicated here. Will the second coolant transfer port 15 subjected to coolant, this can at existing overlap by the first coolant transfer port 13 in the riser 12 and via this into the piston cooling channel 11 enter. The piston cooling channel 11 lies in the axial direction with respect to the longitudinal central axis 4 closer to the combustion chamber 9 as the first coolant transfer port 13 ,

Die 2 zeigt eine Steuereinrichtung 16, mittels welcher die Kolbenkühldüse 10 und/oder der Kolbenkühlkanal 11 beziehungsweise die zweite Kühlmittelübergangsöffnung 15 gezielt mit Kühlmittel beaufschlagt werden können. Hierzu weist die Steuereinrichtung 16 eine Steuerwelle 17 sowie ein Steuerelement 18 auf. Das Steuerelement 18 umgreift die Steuerwelle 17 in Umfangsrichtung bezüglich einer Längsmittelachse 19 der Steuerwelle 17 vorzugsweise vollständig. Die Längsmittelachse 19 entspricht besonders bevorzugt einer Drehachse der Steuerwelle 17. Die Drehrichtung der Steuerwelle 17 ist beispielhaft durch den Pfeil 20 angedeutet.The 2 shows a control device 16 , by means of which the piston cooling nozzle 10 and / or the piston cooling channel 11 or the second coolant transition opening 15 can be selectively applied with coolant. For this purpose, the control device 16 a control shaft 17 as well as a control 18 on. The control 18 surrounds the control shaft 17 in the circumferential direction with respect to a longitudinal central axis 19 the control shaft 17 preferably completely. The longitudinal central axis 19 particularly preferably corresponds to a rotation axis of the control shaft 17 , The direction of rotation of the control shaft 17 is an example of the arrow 20 indicated.

In der Steuerwelle 17 liegen erste Kolbenkühlkanäle 21 und 22 vor. Der erste Kolbenkühlkanal 1 ist dem Zylinder 2 zugeordnet, während der erste Kolbenkühlkanal 22 einem weiteren Zylinder zugeordnet ist. Die ersten Kolbenkühlkanäle 21 und 22 durchgreifen eine Mantelfläche 23 der Steuerwelle 17 unter Ausbildung von ersten Kühlmittelschaltöffnungen 24 und 25. Die ersten Kolbenkühlkanäle 21 und 22 sind mit einer gemeinsamen Versorgungsleitung 26 strömungsverbunden, welche zumindest bereichsweise in der Steuerwelle 17 vorliegt. Über die Versorgungsleitung 26 können die ersten Kolbenkühlkanäle 21 und 22 mit Kühlmittel beaufschlagt werden.In the control shaft 17 lie first piston cooling channels 21 and 22 in front. The first piston cooling channel 1 is the cylinder 2 assigned during the first piston cooling channel 22 associated with another cylinder. The first piston cooling channels 21 and 22 pass through a lateral surface 23 the control shaft 17 forming first coolant switching openings 24 and 25 , The first piston cooling channels 21 and 22 are with a common supply line 26 fluidly connected, which at least partially in the control shaft 17 is present. About the supply line 26 can the first piston cooling channels 21 and 22 be charged with coolant.

In dem Steuerelement 18 liegen zweite Kolbenkühlkanäle 27, 28, 29 und 30 vor. Diese durchgreifen jeweils eine Innenumfangsfläche 31 des Steuerelements 18, welche der Steuerwelle 17 zugewandt ist, unter Ausbildung jeweils einer zweiten Kühlmittelschaltöffnung 32, 33, 34 beziehungsweise 35. Bezüglich der Längsmittelachse 19 befinden sich die zweiten Kühlmittelschaltöffnungen 32 und 33 einerseits und 34 und 35 andererseits jeweils an derselben Position in Umfangsrichtung. Das bedeutet, dass sie bei derselben Drehwinkelstellung der Steuerwelle 17 bezüglich des Steuerelements 18 mit Kühlmittel beaufschlagt werden. Aus diesem Grund sind die Kühlmittelschaltöffnungen 32 und 33 einerseits sowie die Kühlmittelschaltöffnungen 34 und 35 andererseits bevorzugt jeweils Zylindern zugeordnet, deren Kolben sich gleichzeitig in einem unteren Totpunkt befinden.In the control 18 are second piston cooling channels 27 . 28 . 29 and 30 in front. These each pass through an inner peripheral surface 31 of the control 18 , which is the control shaft 17 facing, each forming a second coolant switching opening 32 . 33 . 34 respectively 35 , With respect to the longitudinal central axis 19 are the second coolant switching openings 32 and 33 on the one hand and 34 and 35 on the other hand at the same position in the circumferential direction. This means that they are at the same angular position of the control shaft 17 with respect to the control 18 be charged with coolant. For this reason, the coolant switching ports are 32 and 33 on the one hand and the coolant switching openings 34 and 35 on the other hand preferably assigned to each cylinder, the pistons are simultaneously in a bottom dead center.

Die vorstehend beschrieben Kolbenkühldüse 10 wird mit Hilfe der hier dargestellten Steuereinrichtung 16 nur dann mit einer Kühlmittelquelle (hier nicht dargestellt) strömungsverbunden, wenn sich die erste Kühlmittelschaltöffnung 24 in wenigstens teilweisen Überdeckung mit der zweiten Kühlmittelschaltöffnung 32 befindet. Liegt diese wenigstens teilweise Überdeckung vor, so kann das Kühlmittel aus der Versorgungsleitung 26 durch den Kolbenkühlkanal 21 und den Kolbenkühlkanal 27 in Richtung der Kolbenkühldüse 10 strömen. Den Kolbenkühlkanälen 28, 29 und 30 sind analog hierzu Kolbenkühldüsen anderer Zylinder zugeordnet. Selbstverständlich ist jedoch die Anzahl der hier dargestellten Kühlmittelkanäle 21 und 22 sowie 27, 28, 29 und 30 rein beispielhaft.The above-described piston cooling nozzle 10 is with the help of the control device shown here 16 only fluidly connected to a coolant source (not shown here) when the first coolant switch opening 24 in at least partial overlap with the second coolant switch opening 32 located. If this at least partial overlap, then the coolant from the supply line 26 through the piston cooling channel 21 and the piston cooling channel 27 in the direction of the piston cooling nozzle 10 stream. The piston cooling channels 28 . 29 and 30 are analogously associated with this piston cooling nozzles other cylinders. Of course, however, the number of coolant channels shown here 21 and 22 such as 27 . 28 . 29 and 30 purely exemplary.

Es kann vorgesehen sein, dass die Steuerwelle 17 und das Steuerelement 18 in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse 19 gegeneinander verlagerbar sind. Beispielsweise ist hierzu die Steuerwelle 17 beweglich gelagert. Die Verlagerungsrichtung ist durch den Doppelpfeil 36 angedeutet. Durch die Verlagerung der Steuerwelle 17 und des Steuerelements 18 gegeneinander kann eine gewünschte Überdeckung zwischen den Kühlmittelschaltöffnungen 24 und 25 einerseits sowie dem Kühlmittelschaltöffnungen 32, 33, 34 und 35 andererseits eingestellt werden, sodass die jeweilige Kolbenkühldüse, beispielsweise die Kolbenkühldüse 10, mit einem bestimmten Kühlmittelmassenstrom beaufschlagt wird.It can be provided that the control shaft 17 and the control 18 in the axial direction with respect to the longitudinal central axis 19 are mutually displaceable. For example, this is the control shaft 17 movably mounted. The direction of displacement is indicated by the double arrow 36 indicated. By shifting the control shaft 17 and the control 18 against each other, a desired overlap between the coolant switching openings 24 and 25 on the one hand and the coolant switching openings 32 . 33 . 34 and 35 be set on the other hand, so that the respective piston cooling nozzle, such as the piston cooling nozzle 10 , is acted upon by a certain coolant mass flow.

Die 3 zeigt einen Querschnitt durch die Steuereinrichtung 16. Es wird deutlich, dass der zweite Kolbenkühlkanal 27 konusförmig ist und sich dabei in Richtung der Steuerwelle 17 aufweitet. Weiterhin ist erkennbar, dass neben dem ersten Kolbenkühlkanal 21 ein weiterer erster Kolbenkühlkanal 37 mit einer ersten Kühlmittelschaltöffnung 38 vorgesehen ist. Hierzu korrespondierend liegt ein weiterer zweiter Kolbenkühlkanal 39 mit einer weiteren zweiten Kühlmittelschaltöffnung 40 vor. Die Kühlmittelschaltöffnungen 24 und 38 sowie die Kühlmittelschaltöffnung 32 und 40 sind derart zueinander angeordnet, dass sie bei derselben Drehwinkelstellung der Steuerwelle 17 bezüglich des Steuerelements 18 in Überdeckung miteinander stehen.The 3 shows a cross section through the controller 16 , It becomes clear that the second piston cooling channel 27 is cone-shaped and moving in the direction of the control shaft 17 expands. Furthermore, it can be seen that in addition to the first piston cooling channel 21 another first piston cooling channel 37 with a first coolant switching opening 38 is provided. Corresponding to this is another second piston cooling channel 39 with a further second coolant switching opening 40 in front. The coolant switching openings 24 and 38 and the coolant switching port 32 and 40 are arranged to each other such that they at the same rotational angular position of the control shaft 17 with respect to the control 18 in overlap with each other.

Wie bereits erläutert ist dabei der zweite Kolbenkühlkanal 27 an die Kolbenkühldüse 10 angeschlossen, während der zweite Kolbenkühlkanal 39 in permanenter Strömungsverbindung mit der ersten Kühlmittelübergangsöffnung 13 steht. Selbstverständlich ist auch eine versetzte Anordnung der Kühlmittelschaltöffnung 24 und 38 sowie 32 und 40 möglich, um die Kolbenkühldüse 10 und den Kolbenkühlkanal 11 bei unterschiedlichen Drehwinkelstellungen der Steuerwelle 17 bezüglich des Steuerelements 18 mit Kühlmittel zu beaufschlagen.As already explained is the second piston cooling channel 27 to the piston cooling nozzle 10 connected while the second piston cooling channel 39 in permanent flow communication with the first coolant transfer port 13 stands. Of course, also an offset arrangement of the coolant switching opening 24 and 38 such as 32 and 40 possible to the piston cooling nozzle 10 and the piston cooling channel 11 at different rotational angle positions of the control shaft 17 with respect to the control 18 to apply coolant.

Mit Hilfe der hier vorgestellten Brennkraftmaschine 1 ist eine bedarfsgerechte Kühlung des Kolbens 5 möglich. Hierzu ist beispielsweise die Steuerwelle 17 mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 1 unmittelbar wirkverbunden, sodass die beiden Wellen dieselbe Drehzahl aufweisen. Selbstverständlich kann die Steuerwelle 17 auch in Form der Kurbelwelle selbst vorliegen.With the help of the here presented internal combustion engine 1 is a need-based cooling of the piston 5 possible. For this purpose, for example, the control shaft 17 with the crankshaft of the internal combustion engine 1 directly operatively connected, so that the two waves have the same speed. Of course, the control shaft 17 also present in the form of the crankshaft itself.

Die 4 zeigt eine schematische Darstellung mehrerer Kolbenkühlkanäle 11, welche beide an die Steigleitung 12 angeschlossen sind. Beide Kolbenkühlkanäle 11 können insoweit über die Steigleitung 12 mit Kühlmittel beaufschlagt werden. Alternativ können die Kolbenkühlkanäle 11 selbstverständlich jeweils an separate Steigleitungen 12 angeschlossen sein. Auf ihrer jeweils der Steigleitung 12 abgewandten Seite weist jeder der Kolbenkühlkanäle 11 eine Auslassöffnung 41 auf. Die Auslassöffnungen 41 sind beispielsweise dadurch ausgebildet, dass der jeweilige Kolbenkühlkanal 11 eine hier nicht dargestellte Wand des Kolbens 5 durchgreift, wobei die Wand auf der dem Brennraum 9 abgewandten Seite des Kolbens 5 vorliegt.The 4 shows a schematic representation of several piston cooling channels 11 , which both to the riser 12 are connected. Both piston cooling channels 11 can so far on the riser 12 be charged with coolant. Alternatively, the piston cooling channels 11 Of course, each to separate risers 12 be connected. On her each of the riser 12 opposite side, each of the piston cooling channels 11 an outlet opening 41 on. The outlet openings 41 For example, be formed by the respective piston cooling channel 11 a not shown here wall of the piston 5 passes through, with the wall on the combustion chamber 9 opposite side of the piston 5 is present.

Es wird deutlich, dass die beiden Kolbenkühlkanäle 11 den Kolben 5 in Umfangsrichtung bezüglich der Längsmittelachse 4 nahezu vollständig umgreifen. Dies hat zur Folge, dass die Auslassöffnungen 41 einander gegenüberliegen, sodass aus diesen austretendes Kühlmittel aufeinander trifft beziehungsweise aufeinander treffen kann. Um dies zu vermeiden, kann es vorgesehen sein, dass einer der Kühlmittelkanäle 11 den durch das Bezugszeichen 11' angedeuteten alternativen Verlauf aufweist. In diesem Fall ist eine Auslassöffnung 41' des Kolbenkühlkanals 11' gegenüber der Auslassöffnung 41 des anderen Kolbenkühlkanals 11 versetzt angeordnet, beispielsweise in radialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse 4 des Kolbens 5.It becomes clear that the two piston cooling channels 11 the piston 5 in the circumferential direction with respect to the longitudinal central axis 4 almost completely encompass. This has the consequence that the outlet openings 41 lie opposite each other, so that from these escaping coolant meets each other or can meet. To avoid this, it can be provided that one of the coolant channels 11 denoted by the reference numeral 11 ' has indicated alternative course. In this case, there is an outlet opening 41 ' of the piston cooling channel 11 ' opposite the outlet opening 41 of the other piston cooling channel 11 arranged offset, for example in the radial direction with respect to the longitudinal central axis 4 of the piston 5 ,

Die 5 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Kolbenkühlkanäle 11. Dabei weist der Kolben 5 mehrere Steigleitungen 12 (hier: zwei Steigleitungen 12) auf, durch welche Schmiermittel zuführbar ist. Entsprechend weist der Kolben 5 mehrere erste Kühlmittelübergangsöffnungen 13 (hier nicht dargestellt) auf. An jede der Steigleitungen 12 sind nun jeweils zwei Kolbenkühlkanäle 11 angeschlossen, welche jeweils eine Auslassöffnung 41 aufweisen. Die mehreren Kolbenkühlkanäle 11 umgreifen die Längsmittelachse 4 in Umfangsrichtung gesehen nahezu vollständig, sodass ein großer Teil des Kolbens 5 mittels des durch die Kolbenkühlkanäle 11 strömenden Kühlmittels gekühlt werden kann. Im Vergleich zu der vorher beschriebenen Ausgestaltung der Kolbenkühlkanäle 11 sind die hier vorliegenden Kolbenkühlkanäle 11 deutlich kürzer. Zudem sind sie über zwei Steigleitungen 12 und mithin zwei erste Kühlmittelübergangsöffnungen 15 strömungstechnisch angeschlossen.The 5 shows a further embodiment of the piston cooling channels 11 , In this case, the piston 5 several risers 12 (here: two risers 12 ), through which lubricant can be supplied. Accordingly, the piston 5 a plurality of first coolant transfer openings 13 (not shown here) on. To each of the risers 12 are now each two piston cooling channels 11 connected, each having an outlet opening 41 exhibit. The multiple piston cooling channels 11 surround the longitudinal central axis 4 seen in the circumferential direction almost completely, so that a large part of the piston 5 by means of the piston cooling channels 11 flowing coolant can be cooled. Compared to the previously described embodiment of the piston cooling channels 11 are the piston cooling channels present here 11 much shorter. In addition, they are over two risers 12 and thus two first coolant transfer openings 15 fluidically connected.

Das bedeutet, dass in derselben Zeit eine größere Menge an Kühlmittel den Kolben 5 durchströmen kann. Die hier angedeuteten Auslassöffnungen 41 der Kolbenkühlkanäle 11 sind wiederum gegenüberliegend angeordnet, nämlich vorzugsweise jeweils paarweise. Um das vorstehend bereits erläuterte Problem des aufeinandertreffenden Kühlmittels zu vermindern, kann auch hier ein alternativer Verlauf der Kolbenkühlkanäle 11 vorgesehen sein, welcher durch das Bezugszeichen 11' hervorgehoben ist.This means that in the same time a larger amount of coolant the piston 5 can flow through. The outlet openings indicated here 41 the piston cooling channels 11 are in turn arranged opposite each other, namely preferably in pairs. In order to reduce the problem of the impinging coolant already explained above, an alternative course of the piston cooling channels can also be used here 11 be provided, which by the reference numeral 11 ' is highlighted.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102005010234 A1 [0004] DE 102005010234 A1 [0004]

Claims (10)

Brennkraftmaschine (1), mit wenigstens einem Zylinder (2), mit einem in dem Zylinder (2) längsbeweglich angeordneten Kolben (5) sowie mit einer Kolbenkühldüse (10) zur Ausbringung von Kühlmittel in Richtung des Kolbens (5) und/oder mit wenigstens einem in dem Kolben (5) ausgebildeten Kolbenkühlkanal (11), dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenkühldüse (10) und/oder dem Kolbenkühlkanal (11) eine Steuereinrichtung (16) zugeordnet ist, die eine Steuerwelle (17) sowie ein die Steuerwelle (17) zumindest bereichsweise umgreifendes Steuerelement (18) aufweist, wobei in der Steuerwelle (17) ein erster Kühlmittelkanal (21, 22) vorliegt, der eine Mantelfläche (23) der Steuerwelle (17) unter Ausbildung wenigstens einer ersten Kühlmittelschaltöffnung (24, 25) durchgreift, und in dem Steuerelement (18) für jeden Zylinder (2) jeweils wenigstens ein zweiter Kühlmittelkanal (27, 28, 29, 30) ausgebildet ist, der eine der Steuerwelle (17) zugewandte Innenumfangsfläche (31) des Steuerelements (18) unter Ausbildung wenigstens einer zweiten Kühlmittelschaltöffnung (32, 33, 34, 35) durchgreift, sodass eine Strömungsverbindung zwischen einer Kühlmittelquelle und der Kolbenkühldüse (10) und/oder dem Kolbenkühlkanal (11) nur bei wenigstens teilweiser Überdeckung der ersten Kühlmittelschaltöffnung (24, 25) und der zweiten Kühlmittelschaltöffnung (32, 33, 34, 35) vorliegt.Internal combustion engine ( 1 ), with at least one cylinder ( 2 ), with one in the cylinder ( 2 ) longitudinally movably arranged pistons ( 5 ) and with a piston cooling nozzle ( 10 ) for applying coolant in the direction of the piston ( 5 ) and / or with at least one in the piston ( 5 ) formed piston cooling channel ( 11 ), characterized in that the piston cooling nozzle ( 10 ) and / or the piston cooling channel ( 11 ) a control device ( 16 ), which is a control shaft ( 17 ) as well as the control shaft ( 17 ) At least regionally encompassing control ( 18 ), wherein in the control shaft ( 17 ) a first coolant channel ( 21 . 22 ), which has a lateral surface ( 23 ) of the control shaft ( 17 ) forming at least a first coolant switching opening ( 24 . 25 ) and in the control ( 18 ) for each cylinder ( 2 ) at least one second coolant channel ( 27 . 28 . 29 . 30 ) is formed, one of the control shaft ( 17 ) facing inner peripheral surface ( 31 ) of the control ( 18 ) forming at least one second coolant switching opening ( 32 . 33 . 34 . 35 ), so that a flow connection between a coolant source and the piston cooling nozzle ( 10 ) and / or the piston cooling channel ( 11 ) only with at least partial overlap of the first coolant switching opening ( 24 . 25 ) and the second coolant switching opening ( 32 . 33 . 34 . 35 ) is present. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerwelle (17) und/oder das Steuerelement (18) zur Einstellung eines bestimmten Kühlmittelmassenstroms durch die Kolbenkühldüse (10) in axialer Richtung bezüglich einer Drehachse (19) der Steuerwelle (17) verlagerbar sind/ist.Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the control shaft ( 17 ) and / or the control ( 18 ) for adjusting a certain coolant mass flow through the piston cooling nozzle ( 10 ) in the axial direction with respect to a rotation axis ( 19 ) of the control shaft ( 17 ) are relocatable / is. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kolben (5) der wenigstens eine Kolbenkühlkanal (11) ausgebildet ist, der mit einer ein Kolbenhemd (14) des Kolbens (5) durchgreifenden ersten Kühlmittelübergangsöffnung (13) strömungsverbunden ist, insbesondere über eine in dem Kolben (5) ausgebildete Steigleitung (12).Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that in the piston ( 5 ) the at least one piston cooling channel ( 11 ) formed with a piston skirt ( 14 ) of the piston ( 5 ) sweeping first coolant transfer port ( 13 ) is fluidly connected, in particular via one in the piston ( 5 ) trained riser ( 12 ). Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kolbenkühlkanal (11) oder ein mit dem Kolbenkühlkanal (11) strömungsverbundener Auslasskanal auf seiner der ersten Kühlmittelübergangsöffnung (13) strömungstechnisch abgewandten Seite unter Ausbildung einer Auslassöffnung eine einem Brennraum (9) abgewandte Wand des Kolbens (5) durchgreift oder an eine Schmiervorrichtung eines Kolbenbolzens des Kolbens strömungstechnisch angeschlossen ist.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one piston cooling channel ( 11 ) or one with the piston cooling channel ( 11 ) flow-connected outlet channel on its the first coolant transition opening ( 13 ) fluidically opposite side to form an outlet opening a a combustion chamber ( 9 ) facing away from the wall of the piston ( 5 ) passes through or fluidly connected to a lubricating device of a piston pin of the piston. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Normalenvektor der Auslassöffnung bezüglich einer Längsmittelachse des Kolbens (5) in Umfangsrichtung oder in axialer Richtung verläuft.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that a normal vector of the outlet opening with respect to a longitudinal center axis of the piston ( 5 ) extends in the circumferential direction or in the axial direction. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kühlmittelübergangsöffnung (13) in wenigstens einer Stellung des Kolbens (5) zumindest teilweise in Überdeckung mit einer in einer Zylinderwand (3) ausgebildeten zweiten Kühlmittelübergangsöffnung (15) steht.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the first coolant transition opening ( 13 ) in at least one position of the piston ( 5 ) at least partially in register with one in a cylinder wall ( 3 ) formed second coolant transfer port ( 15 ) stands. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strömungsverbindung zwischen der Kühlmittelquelle und der zweiten Kühlmittelübergangsöffnung (15) nur bei wenigstens teilweiser Überdeckung der ersten Kühlmittelschaltöffnung (24) mit der zweiten Kühlmittelschaltöffnung (32) oder einer weiteren zweiten Kühlmittelschaltöffnung (40) oder bei wenigstens teilweiser Überdeckung einer weiteren ersten Kühlmittelschaltöffnung (38) mit der zweiten Kühlmittelschaltöffnung (32) oder der weiteren zweiten Kühlmittelschaltöffnung (40) vorliegt.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that a flow connection between the coolant source and the second coolant transition opening (FIG. 15 ) only with at least partial overlap of the first coolant switching opening ( 24 ) with the second coolant switching opening ( 32 ) or a further second coolant switching opening ( 40 ) or at least partially overlapping a further first coolant switching opening ( 38 ) with the second coolant switching opening ( 32 ) or the further second coolant switching opening ( 40 ) is present. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kühlmittelübergangsöffnung (13) und/oder die zweite Kühlmittelübergangsöffnung (15) als Langloch ausgestaltet sind, wobei ihre im Querschnitt größte Erstreckung parallel zu einer Bewegungsrichtung des Kolbens (5) liegt.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the first coolant transition opening ( 13 ) and / or the second coolant transition opening ( 15 ) are designed as an elongated hole, wherein their cross-section largest extent parallel to a direction of movement of the piston ( 5 ) lies. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), insbesondere einer Brennkraftmaschine (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brennkraftmaschine (1) wenigstens einen Zylinder (2), einen in dem Zylinder (2) längsbeweglich angeordneten Kolben (5) sowie eine Kolbenkühldüse (10) und/oder mit wenigstens einem in dem Kolben (5) ausgebildeten Kolbenkühlkanal (11) zur Ausbringung von Kühlmittel in Richtung des Kolbens (5) und/oder wenigstens einen in dem Kolben ausgebildeten Kolbenkühlkanal aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenkühldüse (10) eine Steuereinrichtung (16) zugeordnet ist, die eine Steuerwelle (17) sowie ein die Steuerwelle (17) zumindest bereichsweise umgreifendes Steuerelement (18) aufweist, wobei in der Steuerwelle (17) ein erster Kühlmittelkanal (21, 22) vorliegt, der eine Mantelfläche (23) der Steuerwelle (17) unter Ausbildung wenigstens einer ersten Kühlmittelschaltöffnung (24, 25) durchgreift, und in dem Steuerelement (18) für jeden Zylinder (2) jeweils wenigstens ein zweiter Kühlmittelkanal (27, 28, 29, 30) ausgebildet ist, der eine der Steuerwelle (17) zugewandte Innenumfangsfläche (31) des Steuerelements (18) unter Ausbildung wenigstens einer zweiten Kühlmittelschaltöffnung (32, 33, 34, 35) durchgreift, sodass eine Strömungsverbindung zwischen einer Kühlmittelquelle und der Kolbenkühldüse (10) und/oder dem Kolbenkühlkanal (11) nur bei wenigstens teilweiser Überdeckung der ersten Kühlmittelschaltöffnung (24, 25) und der zweiten Kühlmittelschaltöffnung (32, 33, 34, 35) vorliegt.Method for operating an internal combustion engine ( 1 ), in particular an internal combustion engine ( 1 ) according to one or more of the preceding claims, wherein the internal combustion engine ( 1 ) at least one cylinder ( 2 ), one in the cylinder ( 2 ) longitudinally movably arranged pistons ( 5 ) and a piston cooling nozzle ( 10 ) and / or with at least one in the piston ( 5 ) formed piston cooling channel ( 11 ) for applying coolant in the direction of the piston ( 5 ) and / or at least one piston cooling channel formed in the piston, characterized in that the piston cooling nozzle ( 10 ) a control device ( 16 ), which is a control shaft ( 17 ) as well as the control shaft ( 17 ) At least regionally encompassing control ( 18 ), wherein in the control shaft ( 17 ) a first coolant channel ( 21 . 22 ), which has a lateral surface ( 23 ) of the control shaft ( 17 ) forming at least a first coolant switching opening ( 24 . 25 ) and in the control ( 18 ) for each cylinder ( 2 ) at least one second coolant channel ( 27 . 28 . 29 . 30 ) is formed, one of the control shaft ( 17 ) facing inner peripheral surface ( 31 ) of the control ( 18 ) forming at least a second Coolant switching opening ( 32 . 33 . 34 . 35 ), so that a flow connection between a coolant source and the piston cooling nozzle ( 10 ) and / or the piston cooling channel ( 11 ) only with at least partial overlap of the first coolant switching opening ( 24 . 25 ) and the second coolant switching opening ( 32 . 33 . 34 . 35 ) is present. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuereinrichtung (16) der Kolbenkühldüse (10) und/oder dem Kolbenkühlkanal (11) nur dann Kühlmittel zugeführt wird, wenn der Kolben (5) einen bestimmten Abstand zu seinem unteren Totpunkt unterschreitet.Method according to claim 9, characterized in that by means of the control device ( 16 ) of the piston cooling nozzle ( 10 ) and / or the piston cooling channel ( 11 ) coolant is supplied only when the piston ( 5 ) falls below a certain distance to its bottom dead center.
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