DE102016106778B4

DE102016106778B4 - Systeme und Verfahren zur Kolbenkühlung

Info

Publication number: DE102016106778B4
Application number: DE102016106778.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas G. Leone
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-04-16
Filing date: 2016-04-13
Publication date: 2024-04-18
Anticipated expiration: 2036-04-14
Also published as: US9605620B2; CN106050387A; DE102016106778A1; US20160305364A1; US20170138298A1; US10487775B2; CN106050387B

Abstract

System, das Folgendes umfasst:eine Kraftmaschine, die einen Zylinder enthält;einen Kolben, der zu einer Hin- und Herbewegung imstande ist und innerhalb des Zylinders angeordnet ist, wobei der Kolben einen Mantel enthält;ein Schmiersystem, das einen Ölkanal, eine Pumpe und eine Kolbenkühlanordnung, die fluidtechnisch an den Ölkanal gekoppelt ist, umfasst, wobei die Kolbenkühlanordnung unter dem Kolben positioniert ist; undein Tellerventil, das eine Öffnung einer Düse der Kolbenkühlanordnung im Wesentlichen blockiert, und wobei die Öffnung der Düse durch das Verschieben des Tellerventils über den Mantel des Kolbens freigegeben wird, um eine Ölzufuhr durch die Kolbenkühlanordnung einzuleiten.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Verfahren und Systeme zur Kolbenkühlung.
H intergrund/Zusammenfassung
Die thermische Belastung der Kolben innerhalb der Zylinder einer Kraftmaschine hat in Reaktion auf die Forderungen für eine höhere Leistungsausgabe und niedrigere Emissionen zugenommen. Eine vergrößerte thermische Belastung der Kolben kann jedoch Probleme verursachen, wie z. B. ein Festfressen der Kraftmaschine und eine Verschlechterung der Kraftmaschine. Außerdem kann das Entwerfen von Kolben, um eine derartige Verschlechterung zu vermeiden, Materialien und Herstellungsverfahren mit höheren Kosten oder Kompromisse bei anderen gewünschten Merkmalen mit sich bringen.
Es können Schmiersysteme verwendet werden, um verschiedene Kraftmaschinenkomponenten während eines dynamischen Bereichs von Betriebsbedingungen der Kraftmaschine zu kühlen. Die Kolben können z. B. über Kolbenkühlstrahlen gekühlt werden, wobei Öl an eine Unterseite des Kolbens gesprüht wird. Eine beispielhafte Kolbenkühlanordnung ist von Chimonides u. a. in US 6 298 810 B1 beschrieben, wobei sich eine Öldüse an einem Kraftmaschinenblock befindet, um der Unterseite des Kolbens Öl zuzuführen. Die Erfinder haben hier potentielle Probleme bei der Kolbenkühlung über Kolbenkühlstrahlen erkannt. Die Kolbenkühlstrahlen können z. B. in einer kontinuierlichen Weise betrieben werden, so dass das Kühlöl ständig von der Öldüse versprüht wird. Aufgrund der Hin- und Herbewegung des Kolbens kann ein größerer Anteil des Öls als solcher versprüht werden, ohne den Kolben zu kühlen. Vieles des Kühlöls kann z. B. den Kolben nicht erreichen, wenn sich der Kolben an der Position des oberen Totpunkts im Zylinder befindet. Folglich können größere Ölmengen zu dem Kolben gesprüht werden, um ihn effektiv zu kühlen. Die Pumpe, die das Öl unter Druck setzt, kann zusätzliche Arbeit leisten, was zu einer Verringerung des Kraftmaschinenwirkungsgrads führt.
Aus der DE 10 2011 115 824 A1 ist eine Hubkolbenbrennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einer Kolbenkühlung bekannt. Es ist zumindest eine Düse vorhanden, die dazu vorgesehen ist, eine einem Brennraum abgewandte Seite zumindest eines Kolbens mit einem Kühlmittel zu besprühen. Zudem ist eine Kühlsteuerung vorhanden, die dazu vorgesehen ist, ein Besprühen der dem Brennraum abgewandten Seite des Kolbens zu steuern. Es wird vorgeschlagen, dass die Kühlsteuerung zumindest ein elektrisches und/oder mechanisches Einstellelement aufweist, das dazu vorgesehen ist, das Besprühen der dem Brennraum abgewandten Seite des Kolbens in Abhängigkeit einer Hubbewegungsrichtung einer Bewegung des Kolbens einzustellen.
Die DE 10 2004 047 549 A1 betrifft eine Vorrichtung zum Regeln einer Kolbenkühlung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, die eine Hauptdruckölleitung aufweist, von der Schmierölkanäle zu Hauptlagern einer Kurbelwelle und Spritzölkanäle zu Spritzdüsen für die Kolbenkühlung abzweigen. Es wird vorgeschlagen, dass in der Hauptdruckölleitung ein rohrförmiger Walzenschieber schwenkbar gelagert ist, der im Bereich der abzweigenden Spritzölkanäle Steueröffnungen aufweist, durch die der Durchfluss zu den Spritzölkanälen gesteuert wird, und der im Bereich der Schmierölkanäle sich in Umfangsrichtung erstreckende Öffnungen besitzt, die über den gesamten Schwenkbereich des Walzenschiebers den Durchfluss zu den Lagern der Kurbelwelle ermöglichen.
Die KR 10 1 230 887 B1 offenbart eine Ölversorgungseinrichtung zur Kolbenkühlung. Insbesondere wird das Öl der Öleinspritzeinrichtung durch den Kontakt zwischen dem Ausgleichsgewicht der Kurbelwelle und der Schubstange zugeführt, und der Öleinspritzzeitpunkt, die Einspritzgeschwindigkeit und die Einspritzdauer der Kolbenöleinspritzeinrichtung werden gesteuert.
Aus der DE 38 21 302 C1 ist ein Schmiersystem mit Spritzkühlung der Kolben einer Brennkraftmaschine mit sich in Längsrichtung der Brennkraftmaschine erstreckenden Schmiermittelkanälen bekannt. Zur Versorgung der Schmierstellen an den Nockenwellen der Brennkraftmaschine mit Schmieröl sind zu einem Hauptkanal separate Schmiermittelkanäle vorgesehen. Ferner sind Spritzdüsen vorhanden, die zum Kühlen der Kolben der Brennkraftmaschine Schmieröl aus dem Schmiersystem der Brennkraftmaschine erhalten. Die Spritzdüsen erhalten ihr Schmieröl aus den Schmiermittelkanälen zur Schmierölversorgung der Nockenwellen. Die über die Schmiermittelkanäle zu den Nockenwellen gelangende Schmierölmenge ist abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine reduzierbar.
Die JP S59- 28 626 U offenbart ein Verfahren zur Einstellung eines Einspritzzeitpunkts eines Öls.
Die Erfinder haben hier die obigen Probleme erkannt und Herangehensweisen identifiziert, um die Probleme wenigstens teilweise zu behandeln. In einem Beispiel können die oben beschriebenen Probleme wenigstens teilweise durch ein Verfahren für eine Kraftmaschine behandelt werden, das das wiederholte Aktivieren einer Ölzufuhr nur während eines Abschnitts eines Zylinderzyklus synchron zu einer Frequenz der Hin- und Herbewegung des Kolbens umfasst. In dieser Weise kann die Ölzufuhr während eines Abschnitts des Kraftmaschinenzyklus und nicht in einer kontinuierlichen Weise bereitgestellt werden.
In einem weiteren Beispiel kann ein System bereitgestellt werden, das eine Kraftmaschine, die einen Zylinder enthält, einen Kolben, der zur Hin- und Herbewegung imstande ist und innerhalb des Zylinders angeordnet ist, wobei der Kolben einen Mantel enthält, und ein Schmiersystem, das einen Ölkanal, eine Pumpe, eine Kolbenkühlanordnung, die fluidtechnisch an den Ölkanal gekoppelt ist, wobei die Kolbenkühlanordnung unter dem Kolben positioniert ist, und ein Tellerventil, das eine Öffnung einer Düse der Kolbenkühlanordnung im Wesentlichen blockiert, umfasst, wobei die Öffnung der Düse durch das Verschieben des Tellerventils über den Mantel des Kolbens freigegeben wird, um eine Ölzufuhr durch die Kolbenkühlanordnung einzuleiten. In dieser Weise betätigt der Kolben die Ölzufuhr über das Verschieben des Tellerventils.
In einem weiteren Beispiel kann ein Verfahren für eine Kraftmaschine bereitgestellt werden, das das Zuführen von Öl zu einem Kolben während eines ersten Abschnitts eines Zylinderzyklus, wobei der Kolben innerhalb eines Zylinders der Kraftmaschine angeordnet ist, und das Nicht-Zuführen des Öls zu dem Kolben während eines zweiten Abschnitts des Zylinderzyklus umfasst.
Eine Kraftmaschine kann z. B. wenigstens einen Zylinder mit einem sich hin- und herbewegenden Kolben, der innerhalb des wenigstens einen Zylinders angeordnet ist, umfassen. Eine Kolbenkühlanordnung, die einen Ventilkörper, ein Tellerventil und eine Düse enthält, kann in der Nähe des Kolbens positioniert sein. Die Kolbenkühlanordnung kann so positioniert sein, dass während eines ersten Abschnitts eines Kraftmaschinenzyklus ein Mantel des Kolbens das Tellerventil der Kolbenkühlanordnung verschiebt, was eine Ölströmung von der Düse erlaubt. Der erste Abschnitt des Zylinderzyklus kann eine Dauer enthalten, wenn sich der Kolben im Wesentlichen an der Position des unteren Totpunkts befindet, wie z. B. sowohl während eines Einlasstakts als auch während eines Arbeitstakts des Zylinderzyklus. Ferner kann die Ölströmung während eines zweiten Abschnitts des Zylinderzyklus nicht eingeleitet werden. Der zweite Abschnitt des Zylinderzyklus kann eine Dauer enthalten, wenn sich der Kolben im Wesentlichen entfernt von der Position des unteren Totpunkts befindet.
In dieser Weise kann ein Kolben in einer Kraftmaschine gekühlt werden, um die Verschlechterung zu verringern. Durch die Verwendung der Kolbenbewegung, um die Kühlölzufuhr zu betätigen, können zusätzliche Steuermechanismen nicht erwünscht sein. Die Ölzufuhr als solche wird nur während eines Abschnitts eines Zylinderzyklus betätigt, wenn sich der Kolben in der Nähe der Kolbenkühlanordnung befindet. Folglich kann die Ölströmung mit weniger Verschwendung von unter Druck gesetztem Öl in einer zuverlässigeren Weise zu dem Kolben geleitet werden und den Kolben kühlen. Insgesamt kann der Kolben mit weniger Ölpumpenarbeit effizienter gekühlt werden, was einen verbesserten Wirkungsgrad der Kraftmaschine ermöglicht.
Es sollte selbstverständlich sein, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl der Konzepte einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben sind. Sie ist nicht beabsichtigt, Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Schutzumfang eindeutig durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen eingeschränkt, die alle oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile beseitigen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 zeigt eine schematische graphische Darstellung einer beispielhaften Kraftmaschine.
2 stellt schematisch ein beispielhaftes Ölzufuhrsystem der Kraftmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung dar.
3 zeigt eine vergrößerte Ansicht des beispielhaften Ölzufuhrsystems der Kraftmaschine nach 2.
4 ist ein Ablaufplan für ein beispielhaftes Verfahren zur Kolbenkühlung gemäß der vorliegenden Offenbarung.
5 stellt eine beispielhafte Ölzufuhr zu einem Kolben eines Zylinders der beispielhaften Kraftmaschine nach 1 während nachfolgender Zylinderzyklen dar.
6 veranschaulicht eine beispielhafte Ölzufuhr in vier Kraftmaschinenzylindern der beispielhaften Kraftmaschine nach 1 während eines einzigen, gemeinsamen Kraftmaschinenzyklus.

Ausführliche Beschreibung
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Kühlen eines Kolbens in einer Kraftmaschine, wie z. B. der in 1 gezeigten Kraftmaschine. Die Kraftmaschine umfasst mehrere Kolben, wobei sich jeder Kolben innerhalb eines Zylinders der Kraftmaschine hin- und herbewegt, und eine Kurbelwelle, die durch ein Schmiersystem, das eine Ölpumpe, einen Kühlkanal und mehrere Kolbenkühlanordnungen aufweist, wie in 2 dargestellt ist, geschmiert und gekühlt ist. Jeder der mehreren Kolben kann Kühlöl über eine zugeordnete Kolbenkühlanordnung empfangen. Eine Kolbenkühlanordnung kann ein Tellerventil, einen Ventilkörper und eine Düse umfassen, wie in 3 gezeigt ist. Die Kolbenkühlanordnung kann Öl auf den zugeordneten Kolben sprühen, wenn der zugeordnete Kolben die Position des unteren Totpunkts (UTP) erreicht. Ferner kann die Ölzufuhr beendet werden, wenn der zugeordnete Kolben zum oberen Totpunkt (OTP) weitergeht. Folglich kann die Ölzufuhr nur während eines Abschnitts jedes Zylinderzyklus wiederholt aktiviert werden (die 4 und 5). Noch weiter kann in einer Vierzylinder-Kraftmaschine während eines einzigen, gemeinsamen Kraftmaschinenzyklus das Öl zwei der vier Zylinder gleichzeitig zugeführt werden, während die verbleibenden zwei Zylinder kein Öl empfangen (6).
In 1 ist eine schematische graphische Darstellung, die einen Zylinder einer Mehrzylinder-Kraftmaschine 10, die in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs enthalten sein kann, zeigt. Die Kraftmaschine 10 kann wenigstens teilweise durch ein Steuersystem, das einen Controller 12 enthält, und durch eine Eingabe von einer Bedienungsperson 132 des Fahrzeugs über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert sein. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 130 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP.
Die Kraftmaschine 10 zeigt einen beispielhaften Zylinder 30 (der außerdem als eine Verbrennungskammer 30 bekannt ist). Die Verbrennungskammer 30 der Kraftmaschine 10 kann die Verbrennungskammerwände 24 enthalten, in denen ein Kolben 36 positioniert ist. Der Kolben 36 kann an eine Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, so dass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein (nicht gezeigtes) Zwischengetriebesystem an wenigstens ein Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Startermotor über ein (nicht gezeigtes) Schwungrad an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um eine Startoperation der Kraftmaschine 10 zu ermöglichen.
Die Verbrennungskammer 30 kann die Einlassluft über einen Einlasskanal 42 von einem Einlasskrümmer 44 empfangen und kann die Verbrennungsgase über einen Auslasskrümmer 48 ablassen. Der Einlasskrümmer 44 und der Auslasskrümmer 48 können wahlweise über ein Einlassventil 52 bzw. ein Auslassventil 54 mit der Verbrennungskammer 30 in Verbindung stehen. In einigen Ausführungsformen kann die Verbrennungskammer 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile enthalten.
In diesem Beispiel können das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 über jeweilige Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 durch Nockenbetätigung gesteuert sein. Jedes Nockenbetätigungssystem 51 und 53 kann einen oder mehrere Nocken enthalten und kann ein Nockenkurvenschaltsystem (CPS-System) und/oder ein System mit variabler Nockenzeitsteuerung (VCT-System) und/oder ein System mit variabler Ventilzeitsteuerung (VVT-System) und/oder ein System mit variablem Ventilhub (WL-System) verwenden, die durch den Controller 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Der Ventilbetrieb kann z. B. als Teil der Operationen zur Vorzündungsbekämpfung und zur Bekämpfung des Kraftmaschinenklopfens variiert werden. Die Positionen des Einlassventils 52 und des Auslassventils 54 können durch die Positionssensoren 55 bzw. 57 bestimmt werden. In alternativen Ausführungsformen können das Einlassventil 52 und/oder das Auslassventil 54 durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert sein. Der Zylinder 30 kann z. B. alternativ ein über eine elektrische Ventilbetätigung gesteuertes Einlassventil und ein über eine Nockenbetätigung, die CPS- und/oder VCT-Systeme enthält, gesteuertes Auslassventil enthalten.
Die Kraftmaschine 10 kann optional eine Kompressionsvorrichtung, wie z. B. einen Turbolader oder einen Lader, enthalten, die wenigstens einen Kompressor 162 enthält, der entlang dem Einlasskanal 42 angeordnet ist. Für einen Turbolader kann der Kompressor 162 wenigstens teilweise durch eine Turbine 164 (z. B. über eine Welle 166) angetrieben sein, die entlang einem Auslasskanal 19 angeordnet ist. Für einen Lader kann der Kompressor 162 wenigstens teilweise durch die Kraftmaschine und/oder eine elektrische Arbeitsmaschine angetrieben sein, wobei er keine Turbine enthalten kann. Folglich kann der Betrag der Kompression, der über einen Turbolader oder einen Lader dem einen oder den mehreren Zylindern bereitgestellt wird, durch einen Controller 12 verändert werden. Ein Ladedrucksensor 123 kann stromabwärts des Kompressors im Einlasskrümmer 44 positioniert sein, um dem Controller 12 ein Ladedrucksignal (Boost) bereitzustellen.
Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzdüse 66 direkt an die Verbrennungskammer 30 gekoppelt ist, um den Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite eines Signals FPW, das über einen elektronischen Treiber 68 von dem Controller 12 empfangen wird, direkt in sie einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzdüse 66 das bereit, was als Direkteinspritzung des Kraftstoffs in die Verbrennungskammer 30 bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse kann z. B. an der Seite der Verbrennungskammer oder im Oberteil der Verbrennungskammer angebracht sein. Der Kraftstoff kann durch ein (nicht gezeigtes) Kraftstoffzufuhrsystem, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler enthält, der Kraftstoffeinspritzdüse 66 zugeführt werden. In einigen Ausführungsformen kann die Verbrennungskammer 30 alternativ oder zusätzlich eine Kraftstoffeinspritzdüse enthalten, die in einer Konfiguration, die das bereitstellt, was als die Kanaleinspritzung des Kraftstoffs direkt in die Einlassöffnung stromaufwärts der Verbrennungskammer 30 bekannt ist, im Einlasskrümmer 44 angeordnet ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse 66 kann gesteuert werden, um die Kraftstoffeinspritzung in verschiedene Zylinder gemäß den Betriebsbedingungen zu variieren.
Der Einlasskanal 42 ist mit einer Drosselklappe 62 gezeigt, die eine Drosselklappen-Platte 64 enthält, deren Position die Luftströmung steuert. In diesem speziellen Beispiel kann die Position der Drosselklappen-Platte 64 durch den Controller 12 über ein Signal verändert werden, das einem Elektromotor oder einem Aktuator, der in der Drosselklappe 62 enthalten ist, bereitgestellt wird, eine Konfiguration, die üblicherweise als eine elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) bezeichnet wird. In dieser Weise kann die Drosselklappe 62 betrieben werden, um die der Verbrennungskammer 30 unter den anderen Kraftmaschinenzylindern bereitgestellte Einlassluft zu variieren. Die Position der Drosselklappen-Platte 64 kann dem Controller 12 durch ein Drosselklappen-Positionssignal TP bereitgestellt werden. Der Einlasskanal 42 kann einen Luftmassendurchflusssensor 120 enthalten und der Einlasskrümmer 44 kann einen Krümmerluftdrucksensor 122 enthalten, um die jeweiligen Signale MAF und MAP dem Controller 12 bereitzustellen.
Es ist gezeigt, dass ein Abgassensor 126 stromaufwärts eines Katalysators 70 an den Auslasskanal 19 gekoppelt ist. Der Sensor 126 kann irgendein geeigneter Sensor sein, um eine Angabe des Luft-/Kraftstoffverhältnisses des Abgases bereitzustellen, wie z. B. ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO (universeller oder Weitbereichs-Abgassauerstoff-), ein Zweizustands-Sauerstoffsensor oder EGO, ein HEGO (ein erwärmter EGO), ein NO_x-, HC- oder CO-Sensor. Das Abgassystem kann sowohl Anspringkatalysatoren und Unterbodenkatalysatoren als auch Luft-/Kraftstoffverhältnis-Sensoren stromaufwärts und/oder stromabwärts des Auslasskrümmers enthalten. Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel mehrere Katalysatorbausteine enthalten. In einem weiteren Beispiel können mehrere Abgasreinigungsvorrichtungen, jede mit mehreren Bausteinen, verwendet werden. Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel ein Dreiwegekatalysator sein.
In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 eine Zündkerze 92 zum Einleiten der Verbrennung enthalten. Das Zündsystem 88 kann gemäß ausgewählten Betriebsmodi in Reaktion auf ein Zündvorverstellungssignal SA vom Controller 12 über eine Zündkerze 92 der Verbrennungskammer 30 einen Zündfunken bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann jedoch die Zündkerze 92 weggelassen sein, wie z. B. wo die Kraftmaschine 10 die Verbrennung durch Selbstzündung oder durch die Einspritzung von Kraftstoff einleiten kann, wie es bei einigen Dieselkraftmaschinen der Fall sein kann. In einem Beispiel können die Zündereignisse in einer Vierzylinderkraftmaschine konfiguriert sein, um in der folgenden Reihenfolge stattzufinden: 1-3-2-4.
Die Kraftmaschine 10 enthält eine Schmierung, die bezüglich der 2 und 3 beschrieben wird, um den Kraftmaschinenkomponenten Kühlung und Schmierung bereitzustellen. Das Schmiersystem 200 enthält eine Ölpumpe 180, eine (nicht gezeigte) Ölwanne und wenigstens eine Kolbenkühlanordnung 184. Die Kolbenkühlanordnung 184 ist dem Zylinder 30 und dem Kolben 36 zugeordnet. Die in den verbleibenden Zylindern der Kraftmaschine 10 angeordneten Kolben können über ähnliche entsprechende Kolbenkühlanordnungen gekühlt sein. In einer Ausführungsform wird das von der Ölpumpe 180 gepumpte Öl durch wenigstens einen Kühlkanal, wie z. B. einen Ölkanal 182, zu einer oder mehreren Kraftmaschinenkomponenten geleitet. In dieser Weise kann die Ölpumpe 180 verschiedenen Bereichen und/oder Komponenten der Kraftmaschine 10 Öl bereitstellen, um Kühlung und Schmierung bereitzustellen. Das Öl kann z. B. durch die Ölpumpe 180 durch den Ölkanal 182 gepumpt werden, um eine Unterseite des Kolbens 36 über die Kolbenkühlanordnung 184 zu kühlen. In anderen Beispielen kann das Öl von der Ölpumpe 180 oder (nicht gezeigte) zusätzliche Ölpumpen über den Ölkanal 182 und/oder (nicht gezeigte) alternative Kanäle zu anderen Kraftmaschinenkomponenten, einschließlich z. B. der (nicht gezeigten) Turbinenlager und eines (nicht gezeigten) Systems zur variablen Zeitsteuerung der Nockenwelle in der Kraftmaschine 10, gepumpt werden. Eine beispielhafte Konfiguration eines Schmiersystems gemäß dieser Offenbarung wird im Folgenden bezüglich 2 beschrieben.
Die Ölpumpe 180 kann an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um Drehleistung bereitzustellen, um die Ölströmung über die Ölpumpe 180 zu betreiben. In einem weiteren Beispiel kann die Ölpumpe 180 eine elektrische Pumpe sein. In alternativen Ausführungsformen kann die Ölpumpe eine Ölpumpe mit variabler Strömung sein. Es wird erkannt, dass irgendeine geeignete Ölpumpenkonfiguration implementiert sein kann, um den Öldruck und/oder die Öldurchflussmenge zu variieren. In einigen Ausführungsformen kann die Ölpumpe 180 an eine Nockenwelle gekoppelt sein oder kann durch eine andere Leistungsquelle, wie z. B. einen Motor oder dergleichen, angetrieben sein, anstatt an die Kurbelwelle 40 gekoppelt zu sein. Die Ölpumpe 180 kann zusätzliche Komponenten enthalten, die in 1 nicht dargestellt sind, wie z. B. einen Hydraulikregler, ein elektrohydraulisches Solenoidventil usw.
Die Kolbenkühlanordnung 184 kann fluidtechnisch an den Ölkanal 182 gekoppelt sein und kann das von der Ölpumpe 180 aus der (nicht gezeigten) Ölwanne gepumpte Öl empfangen. In einem weiteren Beispiel kann die Kolbenkühlanordnung 184 in den Verbrennungskammerwänden 24 des Kraftmaschinenzylinders enthalten sein und kann Öl von den in den Wänden ausgebildeten Kanälen empfangen. Die Kolbenkühlanordnung 184 kann betreibbar sein, um nur während eines Abschnitts eines Zylinderzyklus Öl auf eine Unterseite des Kolbens 36 zu sprühen. Das durch die Kolbenkühlanordnung 184 verspritzte Öl stellt dem Kolben 36 Kühlung bereit. Außerdem wird in anderen Beispielen durch die Hin- und Herbewegung des Kolbens 36 Öl in die Verbrennungskammer 30 nach oben gezogen, um den Wänden der Verbrennungskammer 30 Kühlwirkungen bereitzustellen. In einer Ausführungsform kann der Controller 12 den Betrieb der Ölpumpe 180 in Reaktion auf verschiedene Betriebsbedingungen, wie z. B. die Kraftmaschinentemperatur, die Kraftmaschinendrehzahl usw., einstellen. Wenn die Ölpumpe 180 z. B. eine Ölpumpe mit variabler Strömung ist, kann der Controller die Ölausgabe einstellen, um die Öleinspritzung der Kolbenkühlanordnung 184, die auf den Kolben 36 zu spritzen ist, einzustellen.
Der Controller 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, die Eingabe-/Ausgabeports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Eichwerte, das in diesem speziellen Beispiel als ein Festwertspeicher 106 gezeigt ist, einen Schreib-Lese-Speicher 108, einen Haltespeicher 110 und einen Datenbus enthält. Der Controller 12 kann zusätzlich zu jenen Signalen, die vorher erörtert worden sind, verschiedene Signale von den an die Kraftmaschine 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung des eingeleiteten Luftmassendurchflusses (MAF) von dem Luftmassendurchflusssensor 120; eines Profil-Zündungs-Ansprechsignals (PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 118 (oder einem anderen Typ), der an die Kurbelwelle 40 gekoppelt ist; einer Drosselklappenposition (TP) von einem Drosselklappen-Positionssensor; und eines Absolut-Krümmerdrucksignals, MAP, von dem Drucksensor 122. Ein Kraftmaschinen-Drehzahlsignal, RPM, kann durch den Controller 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Angabe des Unterdrucks oder des Drucks in dem Einlasskrümmer bereitzustellen. Es sei angegeben, dass verschiedene Kombinationen der obigen Sensoren verwendet werden können, wie z. B. ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Während des stöchiometrischen Betriebs kann der MAP-Sensor eine Angabe des Kraftmaschinendrehmoments angeben. Ferner kann dieser Sensor zusammen mit der detektierten Kraftmaschinendrehzahl eine Schätzung der in den Zylinder eingeleiteten Ladung (einschließlich der Luft) bereitstellen. In einem Beispiel kann der Hall-Effekt-Sensor 118, der außerdem als ein Kraftmaschinendrehzahlsensor verwendet wird, bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine vorgegebene Anzahl gleich beabstandeter Impulse erzeugen.
Der Festwertspeicher 106 des Speichermediums kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die durch den Prozessor 102 ausführbare Anweisungen zum Ausführen sowohl der im Folgenden beschriebenen Verfahren als auch anderer Varianten, die vorausgesehen werden, aber nicht spezifisch aufgelistet sind, repräsentieren.
Wie oben beschrieben worden ist, zeigt 1 nur einen Zylinder einer Mehrzylinderkraftmaschine und dass jeder Zylinder ähnlich seinen eigenen Satz aus Einlass-/Auslassventilen, einer Kraftstoffeinspritzdüse, einer Zündkerze, einer Öleinspritzdüse usw. enthalten kann.
Während des Kraftmaschinenbetriebs kann jeder Zylinder der Kraftmaschine, z. B. der Kraftmaschine 10, einen Viertaktzyklus, der außerdem als ein Zylinderzyklus bezeichnet wird, durchlaufen. Der Viertaktzyklus oder der Zylinderzyklus enthält einen Einlasstakt, einen Verdichtungstakt, einen Arbeitstakt und einen Ausstoßtakt. Im Allgemeinen ist während des Einlasstakts das Auslassventil geschlossen und das Einlassventil geöffnet. Über den Einlasskanal wird Luft in den Zylinder, z. B. den Zylinder 30, eingeleitet, wobei sich der Zylinderkolben, z. B. der Kolben 36, zum Boden des Zylinders bewegt, um das Volumen innerhalb des Zylinders zu vergrößern. Die Position, an der sich der Kolben in der Nähe des Bodens des Zylinders und am Ende seines Takts befindet (z. B. wenn sich die Verbrennungskammer auf ihrem größten Volumen befindet), wird durch die Fachleute auf dem Gebiet typischerweise als unterer Totpunkt (UTP) bezeichnet. Während des Verdichtungstakts sind die Einlassventile und die Auslassventile geschlossen. Der Kolben bewegt sich zum Zylinderkopf, um die Luft in der Verbrennungskammer zu verdichten. Der Punkt, an dem sich der Kolben am Ende seines Takts und am nächsten beim Zylinderkopf befindet (z. B. wenn sich die Verbrennungskammer auf ihrem kleinsten Volumen befindet), wird durch die Fachleute auf dem Gebiet typischerweise als oberer Totpunkt (OTP) bezeichnet. In einem Prozess, der hier als Einspritzung bezeichnet wird, wird der Kraftstoff in die Verbrennungskammer eingeleitet. In einem Prozess, der hier als Zündung bezeichnet wird, wird der eingespritzte Kraftstoff durch bekannte Zündmittel, wie z. B. eine Zündkerze, gezündet, was zur Verbrennung führt. Während des Arbeitstakts schieben die sich ausdehnenden Gase den Kolben zurück zum UTP. Während des Ausstoßtakts sind in einer herkömmlichen Bauform die Auslassventile geöffnet, um das restliche verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch zu den entsprechenden Auslasskanälen auszustoßen, wobei der Kolben zum OTP zurückkehrt. Eine Kurbelwelle, wie z. B. die Kurbelwelle 40 nach 1, setzt die Kolbenbewegung in ein Drehmoment der Drehwelle um. Einen Kraftmaschinenzyklus enthält zwei Umdrehungen der Kurbelwelle. Ferner kann ein einziger Kraftmaschinenzyklus zu einem Zylinderzyklus für einen einzigen Zylinder der Kraftmaschine äquivalent sein. Genauer dargelegt, ein Kraftmaschinenzyklus enthält 720 Grad der Kurbeldrehung. Während der 720 Grad der Kurbeldrehung kann ein einziger Zylinder der Kraftmaschine einen Zylinderzyklus durchlaufen.
In 2 ist eine beispielhafte Kurbelwelle 40 der Kraftmaschine 10 gezeigt, die an ein Schmiersystem 200 gekoppelt ist, wobei das Schmiersystem 200 mehrere Kolbenkühlanordnungen 184, einen Ölkanal 220 und die Ölpumpe 180 enthält. Die Kraftmaschine 10 nach 2 kann zu der Kraftmaschine 10 nach 1 ähnlich sein. Die vorher in 1 eingeführten Komponenten als solche sind in 2 ähnlich nummeriert und werden nicht erneut eingeführt.
Es können mehrere Kolben 36 an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, wie gezeigt ist. Jeder der mehreren Kolben 36 ist innerhalb eines entsprechenden Zylinders angeordnet. Die Kraftmaschine 10 als solche enthält vier Zylinder: einen ersten Zylinder 30, einen zweiten Zylinder 32, einen dritten Zylinder 34 und einen vierten Zylinder 38. Ferner kann die Kraftmaschine 10 eine Vierzylinder-Reihenkraftmaschine sein. 2 stellt vier Kolben 36 dar, die entlang einer Länge der Kurbelwelle 40 in einer einzigen Reihe angeordnet sind. In anderen Beispielen können die vier Zylinder in einer anderen Konfiguration, wie z. B. einer V-förmigen Orientierung, angeordnet sein. In alternativen Ausführungsformen kann die Kraftmaschine 10 mehr als oder weniger als 4 Zylinder enthalten.
Die Kurbelwelle 40 umfasst ein Kurbelvorderteilende 240 (das außerdem als ein Vorderteil bezeichnet wird) mit dem Kurbelvorderteil 242 zum Anbringen von Riemenscheiben und/oder zum Installieren eines (nicht gezeigten) Schwingungsdämpfers zum Verringern der Torsionsschwingung. Die Kurbelwelle 40 enthält ferner ein Flanschende 230 (das außerdem als ein hinteres Ende bezeichnet wird) mit einem Flansch 232, der konfiguriert ist, ein (nicht gezeigtes) Schwungrad anzubringen. Die Kurbelwelle 40 in der Kraftmaschine 10 ist durch die Hin- und Herbewegung der Kolben 36, die über die Pleuelstangen 202 an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sind, angetrieben. Die über die Verbrennung erzeugte Energie kann von den Kolben zur Kurbelwelle und dem Schwungrad übertragen werden und darüber zu einem (nicht gezeigten) Getriebe, wobei dadurch Antriebsleistung für ein Fahrzeug bereitgestellt wird.
Die Kurbelwelle 40 kann außerdem mehrere Zapfen, Lagerzapfen, Wangen (die außerdem als Backen bezeichnet werden) und Gegengewichte umfassen. In dem dargestellten Beispiel enthält die Kurbelwelle 40 fünf Hauptlager-Lagerzapfen 225, wobei jeder Hauptlager-Lagerzapfen 225 auf eine Mittelachse der Drehung 250 der Kurbelwelle 40 ausgerichtet ist. Die Hauptlager-Lagerzapfen stützen die Lager, die konfiguriert sind, die Drehung der Kurbelwelle 40 zu ermöglichen, während sie eine Stütze für die Kurbelwelle bereitstellen. In alternativen Ausführungsformen kann die Kurbelwelle mehr oder weniger als fünf Hauptlager-Lagerzapfen aufweisen.
Die Kurbelwelle 40 kann vier Kurbelzapfen enthalten, wie z. B. einen ersten Kurbelzapfen 222, einen zweiten Kurbelzapfen 224, einen dritten Kurbelzapfen 226 und einen vierten Kurbelzapfen 228, wobei jeder Kurbelzapfen mechanisch und als Drehpunkt dienend an eine entsprechende Pleuelstange 202 und dadurch an einen entsprechenden Kolben 36 innerhalb sowohl des ersten Zylinders 30, des zweiten Zylinders 32, des dritten Zylinders 34 als auch des vierten Zylinders 38 gekoppelt ist. Ferner sind die vier Kurbelzapfen sequentiell vom Kurbelvorderteilende 240 bis zum Flanschende 230 angeordnet. Obwohl die Kurbelwelle 40 mit vier Kurbelzapfen gezeigt ist, sind Kurbelwellen mit einer alternativen Anzahl von Kurbelzapfen in Betracht gezogen worden. Es wird erkannt, dass sich die Kurbelwelle 40 während des Kraftmaschinenbetriebs um ihre Mittelachse der Drehung 250 dreht. Die Kurbelwangen 214 können jeden Kurbelzapfen stützen und können ferner jeden der Kurbelzapfen an die Hauptlager-Lagerzapfen koppeln. Ferner können die Kurbelwangen 214 mechanisch an (nicht gezeigte) Gegengewichte gekoppelt sein, um die Schwingungen in der Kurbelwelle 40 zu dämpfen.
Die Anordnung der Kurbelzapfen kann außerdem eine Zündreihenfolge von 1-3-4-2 mechanisch erzwingen. Hier kann die Zündreihenfolge 1-3-4-2 das Zünden des ersten Zylinders 30, gefolgt von dem Zünden des dritten Zylinders 34, umfassen. Der vierte Zylinder 38 kann nach dem dritten Zylinder 34 gezündet werden, während der zweite Zylinder 32 nach dem Zünden des vierten Zylinders 38 gezündet werden kann.
In 2 sind der erste Kurbelzapfen 222 und der vierte Kurbelzapfen 228 an ähnlichen Positionen bezüglich der Mittelachse der Drehung 250 gezeigt. Der an den ersten Kurbelzapfen 222 gekoppelte Kolben und der an den vierten Kurbelzapfen 228 gekoppelte Kolben können sich an der Position des OTP befinden. Genauer dargelegt, der an den ersten Kurbelzapfen 222 gekoppelte Kolben 36 und der an den vierten Kurbelzapfen 228 gekoppelte Kolben 36 können sich in ihren jeweiligen Takten an ähnlichen Positionen befinden. Mit anderen Worten, der erste Kurbelzapfen 222 kann außerdem bezüglich der Mittelachse der Drehung 250 auf den vierten Kurbelzapfen 228 ausgerichtet sein. Ferner können sich außerdem der zweite Kurbelzapfen 224 und der dritte Kurbelzapfen 226 in ihren jeweiligen Takten an ähnlichen Positionen um die Mittelachse der Drehung 250 befinden.
Selbst wenn der erste Kurbelzapfen 222 auf den vierten Kurbelzapfen 228 ausgerichtet dargestellt ist und jeder der beiden Kolben, die an den ersten Kurbelzapfen 222 und den vierten Kurbelzapfen 228 gekoppelt sind, in 2 an der Position des OTP dargestellt ist, können sich die beiden jeweiligen Kolben jedoch am Ende verschiedener Takte befinden. Der an den ersten Kurbelzapfen 222 gekoppelte Kolben kann sich z. B. am Ende eines Ausstoßtakts befinden, während sich der dem vierten Kurbelzapfen 228 zugeordnete Kolben am Ende eines Verdichtungstakts befinden kann. Folglich kann der an den ersten Kurbelzapfen 222 gekoppelte Kolben bezüglich eines Kraftmaschinenzyklus von 720 CAD 360 Kurbelwinkelgrad (CAD) von dem an den vierten Kurbelzapfen 228 gekoppelten Kolben entfernt sein. Ähnlich ist der zweite Kurbelzapfen 224 auf den dritten Kurbelzapfen 226 ausgerichtet dargestellt und ist jeder der beiden Kolben, die an den zweiten Kurbelzapfen 224 und den dritten Kurbelzapfen 226 gekoppelt sind, in 2 an der Position des UTP dargestellt. Die beiden jeweiligen Kolben können sich jedoch am Ende verschiedener Takte befinden, wobei sich der an den zweiten Kurbelzapfen 224 gekoppelte Kolben 36 z. B. am Ende eines Einlasstakts befinden kann, während sich der dem dritten Kurbelzapfen 226 zugeordnete Kolben am Ende eines Abteitstakts befinden kann. Folglich kann der an den zweiten Kurbelzapfen 224 gekoppelte Kolben bezüglich eines Kraftmaschinenzyklus von 720 CAD 360 CAD von dem an den dritten Kurbelzapfen 226 gekoppelten Kolben entfernt sein.
2 veranschaulicht außerdem das Schmiersystem 200, das bezüglich 1 erörtert worden ist. Wie gezeigt ist, kann jede Kolbenkühlanordnung 184 fluidtechnisch über eine jeweilige Ölempfangsleitung 227 an den Ölkanal 220 gekoppelt sein und Öl von dem Ölkanal 220 empfangen. Ferner kann die Ölpumpe 180 stromaufwärts des Ölkanals 220 fluidtechnisch angekoppelt sein, so dass die Ölpumpe 180 Öl aus einer (nicht gezeigten) Ölwanne zu dem Ölkanal 220 pumpt.
Jede Kolbenkühlanordnung 184 kann in einer Ausführungsform (z. B. mechanisch) an einen Kraftmaschinenblock gekoppelt sein. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann die Kolbenkühlanordnung 184 an einen Kurbelwellenlager-Lagerzapfen gekoppelt sein. Es können andere Formen des Anbringens der Kolbenkühlanordnung in Betracht gezogen werden, ohne vom Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen. Jede Kolbenkühlanordnung 184 kann unter ihrem zugeordneten Kolben positioniert sein, so dass eine Abwärtsbewegung des Kolbens zu einem Kontakt mit wenigstens einem Abschnitt der Kolbenkühlanordnung 184 führen kann. Folglich kann jede Kolbenkühlanordnung 184 unter ihrem entsprechenden Kolben positioniert sein, wenn sich der Kolben an der Position des unteren Totpunkts befindet. Ferner kann die Kolbenkühlanordnung in Richtung auf ein Kurbelgehäuse und nicht in Richtung auf einen Zylinderkopf angeordnet sein. Der Zylinderkopf als solcher kann vertikal über dem Kraftmaschinenblock (einschließlich des Kurbelgehäuses) angeordnet sein. Noch weiter kann die Kolbenkühlanordnung unter jedem Kolben 36 entfernt von den zugeordneten Zylindern positioniert sein. Die relativen Richtungen sind hier bezüglich einer Kraftmaschine in einem Fahrzeug, das auf einem ebenen Boden positioniert ist, bezüglich der Schwerkraft angegeben.
Es wird außerdem angegeben, dass das dargestellte Beispiel keine Ventile oder dazwischenliegenden Komponenten in dem Ölempfangsleitungen 227 enthält. Die Strömung des Öls über jede Kolbenkühlanordnung ist durch ein entsprechendes Tellerventil gesteuert, das sich innerhalb eines Ventilkörpers der Kolbenkühlanordnung befindet.
Jeder Kolben 36 der Kraftmaschine 10 empfängt Öl von einer zugeordneten Kolbenkühlanordnung 184. Weil die Kraftmaschine 10 als eine Vierzylinderkraftmaschine dargestellt ist, enthält 2 außerdem vier Kolbenkühlanordnungen 184. Jede Kolbenkühlanordnung 184 enthält einen Ventilkörper 206, wobei ein Tellerventil 210, das einen Ventilschaft aufweist, darin angeordnet sein kann. Der Ventilkörper 206 jeder Kolbenkühlanordnung 184 speichert das von dem Kühlkanal 220 empfangene Kühlöl. Der Ventilschaft des Tellerventils 210 kann orthogonal zur Mittelachse der Drehung 250 angeordnet sein. Es können andere Anordnungen des Tellerventils in Betracht gezogen werden, ohne vom Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen.
Der Ventilschaft des Tellerventils 210 kann sich in einem gegebenen Abstand direkt unter einem Mantel 212 des Kolbens 36 befinden, wobei sich der Mantel 212 an einem unteren Ende 216 des Kolbens 36 befindet. Spezifisch enthält ein unteres Ende 216 des Kolbens 36 einen Abschnitt des Kolbens 36, der in Richtung auf die Kurbelwelle 40 angeordnet ist. Das untere Ende 216 als solches kann sich einem oberen Ende 218 des Kolbens 36 gegenüberliegend befinden. Das obere Ende 218 des Kolbens 36 kann in Richtung auf die Einlass- und Auslassventile in dem entsprechenden Zylinder angeordnet sein. Ferner kann das obere Ende 218 eine Deckplatte des Kolbens 36 enthalten, die sich mit den Verbrennungsgasen innerhalb des entsprechenden Zylinders in direktem Kontakt befinden kann. Jeder Kolben 36 kann ein unteres Ende 216 und ein oberes Ende 218 enthalten, obwohl dies in 2 nicht angegeben ist.
Die Kolbenkühlanordnung 184 kann sich unter dem Kolben 36 befinden, so dass sich der Mantel 212 des Kolbens 36 während eines spezifischen Abschnitts eines Kraftmaschinentakts mit dem Ventilschaft des Tellerventils 210 in Kontakt befindet. Wie in 2 gezeigt ist, befindet sich z. B. der Kolben 36 des ersten Zylinders 30 am OTP, während sich der Kolbenmantel 212 entfernt von dem Tellerventil 210 befindet. Hier ist das Tellerventil freigegeben und befindet sich mit dem Kolbenmantel 212 des Kolbens 36 des ersten Zylinders 30 nicht in Kontakt. Wenn sich der Kolben 36 des ersten Zylinders 30 vom OTP zum UTP bewegt, kann der Kolbenmantel 212 des Kolbens 36 mit dem Ventilschaft des Tellerventils 210 in Kontakt gelangen. Wenn der Kolbenmantel 212 mit dem Ventilschaft des Tellerventils 210 in Kontakt gelangt, kann die Abwärtsbewegung des Kolbens 36 unvollständig sein. Folglich ermöglicht die fortgesetzte Abwärtsbewegung des Kolbens 36 die Verschiebung des Ventilschafts des Tellerventils 210 über den Kolbenmantel 212. Spezifisch kann das Tellerventil 210 in einer Richtung zu der Kurbelwelle 40 verschoben werden, wobei das innerhalb des Ventilkörpers 206 gehaltene Öl über eine Düse 208 freigesetzt werden kann. Folglich öffnet die Abwärtsbewegung des Tellerventils die Düse 208, was es ermöglicht, dass das Kühlöl einer Unterseite des Kolbens 36 zugeführt wird.
Die Düse 208 jeder Kolbenkühlanordnung 184 kann in einem Winkel orientiert sein, so dass das von der Düse 208 verspritzte Öl im Wesentlichen zur Unterseite des Kolbens 36 gerichtet ist. Der Kolben 36 als solcher kann einen oder mehrere Kühlkanäle (z. B. interne Kühlkanäle) enthalten, um eine Leitung für das von der Düse 208 empfangene Kühlöl bereitzustellen. Ferner kann sich ein Einlass in den einen oder die mehreren Kühlkanäle auf der Unterseite des Kolbens 36 befinden. Hier kann der Einlass in den einen oder die mehreren Kühlkanäle außerdem als eine Öffnung in den einen oder die mehreren Kühlkanäle bezeichnet werden. Folglich kann das von der Düse 208 verspritzte Öl in wenigstens einen Einlass der Kühlkanäle (die im Folgenden bezüglich 3 gezeigt sind), die sich auf der Unterseite des Kolbens 36 befinden, eintreten. Folglich kann durch das Ermöglichen der Ölzufuhr von den Kolbenkühlanordnungen, wenn sich der entsprechende Kolben in der Nähe der Düse (z. B. an dem oder in der Nähe des UTP) befindet, ein größerer Anteil des durch die Düse der Kolbenkühlanordnung versprühten Öls in die Einlässe des einen oder der mehreren Kühlkanäle in dem Kolben eintreten.
Wie in 2 dargestellt ist, können sich die Kolben 36 des zweiten Zylinders 32 und des dritten Zylinders 34 am UTP befinden, während sich die Kolben 36 des ersten Zylinders 30 und des vierten Zylinders 38 am OTP befinden können. Entsprechend können die Kolben 36 des zweiten Zylinders 32 und des dritten Zylinders 34 betätigen und deshalb eine Zufuhr von Kühlöl empfangen. Weil sich gleichzeitig die Kolben 36 des ersten Zylinders 30 und des vierten Zylinders 38 an dem (oder in der Nähe des) OTP und folglich entfernt von den Tellerventilen ihrer entsprechenden Kolbenkühlanordnungen befinden, empfängt folglich keiner der beiden Kolben eine Ölzufuhr.
Wie in 2 gezeigt ist, üben die Mäntel 212 der Kolben 36 des zweiten Zylinders 32 und des dritten Zylinders 34 eine Kraft auf jeden entsprechenden Ventilschaft des jeweiligen Tellerventils 210 aus. In Reaktion auf die durch jeden jeweiligen Kolbenmantel 212 ausgeübte Kraft werden die Tellerventile 210, die dem zweiten Zylinder 32 und dem dritten Zylinder 34 zugeordnet sind, geöffnet, wobei eine Menge des Kühlöls zur Unterseite des Kolbens 36 des zweiten Zylinders 32 und des dritten Zylinders 34 eingespritzt werden kann.
Das Tellerventil 210 kann einen Ventilhub aufweisen, der es ermöglicht, dass die Ölzufuhr während wenigstens 120 Grad der Kurbeldrehung in einem Zylinderzyklus, z. B. in 720 Grad der Kurbeldrehung, für jeden Zylinder aktiviert ist. In einem Beispiel kann das Tellerventil 210 einen Ventilhub aufweisen, der es ermöglicht, dass die Ölzufuhr während wenigstens 60 Grad der Kurbeldrehung kontinuierlich aktiviert ist. Die Ölzufuhr kann z. B. in einem gegebenen Zylinder während eines ersten Zylindertakts während etwa 60 Grad der Kurbeldrehung und abermals während eines zweiten Zylindertakts während etwa 60 Grad der Kurbeldrehung aktiviert sein, wobei der erste Zylindertakt und der zweite Zylindertakt innerhalb eines einzigen, gemeinsamen Zylinderzyklus stattfinden. Hier können der erste Zylindertakt und der zweite Zylindertakt nicht unmittelbar einander folgen, sondern können durch einen verschiedenen Kolbenhub in dem Zylinder getrennt sein. Als ein Beispiel kann der erste Zylindertakt ein Einlasstakt innerhalb des gegebenen Zylinders sein, während der zweite Zylindertakt ein nachfolgender Arbeitstakt innerhalb des gegebenen Zylinders sein kann. In einem Beispiel kann während eines einzigen Zylinderzyklus in dem gegebenen Zylinder die Ölzufuhr aktiviert werden, wenn sich der Kolben des gegebenen Zylinders etwa 30 CAD vor einer ersten Position des UTP befindet. Ferner kann die Ölzufuhr durch die erste Position des UTP des Kolbens aktiviert bleiben. Die Ölzufuhr kann etwa 30 CAD nach der ersten Position des UTP deaktiviert werden, wenn sich der Kolben zu einer ersten Position des OTP bewegt. Außerdem kann die Ölzufuhr abermals während desselben einzigen Zylinderzyklus in dem gegebenen Zylinder aktiviert werden, wenn sich der Kolben des gegebenen Zylinders etwa 30 CAD vor einer zweiten Position des UTP befindet, wobei die zweite Position des UTP anschließend an die erste Position des OTP erreicht wird. Die Ölzufuhr zu dem gegebenen Zylinder kann durch die zweite Position des UTP aktiviert bleiben und kann etwa 30 CAD nach der zweiten Position des UTP unterbrochen werden. Genauer dargelegt, die erste Position des UTP und die zweite Position des UTP treten innerhalb eines einzigen Zylinderzyklus des gegebenen Zylinders auf. Die erste Position des UTP kann sich bei 180 CAD befinden, während sich die zweite Position des UTP bei 540 CAD befinden kann.
Folglich kann es zwei Sätze von etwa 60 Grad der Kurbeldrehung in einem Zylinderzyklus geben. Die beiden Sätze von etwa 60 Grad der Kurbeldrehung, wenn die Kühlölzufuhr aktiviert ist, können einander nicht direkt folgen. Spezifisch ist jede Dauer der 60 Grad der Kurbeldrehung, wenn die Ölzufuhr zu dem Kolben aktiviert ist, von einer folgenden oder vorhergehenden Dauer der Ölzufuhr durch eine Dauer getrennt, wenn die Ölzufuhr dem Kolben nicht bereitgestellt ist.
Ein Abstand zwischen dem Mantel 212 des Kolbens 36 und dem oberen Ende des Ventilschafts (der außerhalb des Ventilkörpers 206 freigelegt ist) des Tellerventils 210 kann als solcher so konfiguriert sein, dass die Hin- und Herbewegung des Kolbens 36 den Kontakt des Ventilschafts des Tellerventils 210 mit dem Mantel 212 und die Verschiebung des Ventilschafts des Tellerventils 210 durch den Mantel 212 während wenigstens 120 Grad der Kurbeldrehung in einem Zylinderzyklus für den gegebenen Zylinder ermöglicht. In einem weiteren Beispiel ermöglicht die Hin- und Herbewegung des Kolbens 36 den Kontakt des Ventilschafts des Tellerventils 210 mit dem Mantel 212 und die Verschiebung des Ventilschafts des Tellerventils 210 durch den Mantel 212 während wenigstens 60 Grad der Kurbeldrehung in einer kontinuierlichen Weise. Folglich kann es den Kontakt und die Verschiebung des Ventilschafts des Tellerventils 210 während zwei Sätzen von etwa 60 Grad der Kurbeldrehung in einem Zylinderzyklus geben.
Während die vorliegende Offenbarung einen Hub eines Tellerventils beschreibt, der die Ölzufuhr zu dem Kolben während wenigstens 60 Grad der Kurbeldrehung kontinuierlich ermöglicht, können andere Ausführungsformen andere Dauern der Ölzufuhr zu dem Kolben enthalten. Mit anderen Worten, es können verschiedene Bereiche des Hubs des Tellerventils (anders als die, die die Ölzufuhr während wenigstens 120 Grad der Kurbeldrehung in einem Zylinderzyklus bereitstellen) in Betracht gezogen werden, ohne vom Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen.
In 3 ist eine vergrößerte Ansicht des eingekreisten Bereichs 300 nach 2 gezeigt. 3 zeigt spezifisch den ersten Zylinder 30 und den zweiten Zylinder 32 der Kraftmaschine 10. Wie früher beschrieben worden ist, enthalten sowohl der erste Zylinder 30 als auch der zweite Zylinder 32 jeweilige sich hin- und herbewegende Kolben 36. Die vorher in 2 eingeführten Komponenten sind in 3 ähnlich nummeriert und werden nicht erneut eingeführt.
Der erste Kurbelzapfen 222 ist an den Kolben 36 im ersten Zylinder 30 gekoppelt, während der zweite Kurbelzapfen 224 an den Kolben 36 im zweiten Zylinder 32 gekoppelt ist. Wie früher bezüglich 2 ausgearbeitet worden ist, ist der Kolben 36 im zweiten Zylinder 32 im Vergleich zu dem Kolben 36 im ersten Zylinder 30, der in der Nähe der oder an der Position des OTP positioniert ist, an der oder in der Nähe der Position des UTP (oder etwa der Position des UTP) gezeigt. In einem Beispiel kann sich der Kolben 36 im ersten Zylinder 30 am Ende seines Verdichtungstakts befinden, wenn sich der Kolben 36 des zweiten Zylinders 32 am Ende seines Einlasstakts befinden kann. In einem weiteren Beispiel kann sich der Kolben 36 im ersten Zylinder 30 am Ende seines Ausstoßtakts befinden, während sich gleichzeitig der Kolben 36 des zweiten Zylinders 32 am Ende seines Arbeitstakts befindet.
Wie in dem dargestellten Beispiel nach 3 gezeigt ist, empfängt der Kolben 36 im ersten Zylinder 30 keine Ölzufuhr (weil er sich z. B. am oder nah beim OTP befindet), während der Kolben 36 im zweiten Zylinder 32 Öl empfängt (weil er sich z. B. am oder nah beim UTP befindet). Der Kolben 36 im ersten Zylinder 30 ist entfernt von der Kolbenkühlanordnung 184, die dem ersten Zylinder 30 zugeordnet ist, positioniert, weil sich der Kolben im ersten Zylinder 30 am oder nah beim OTP befindet. Ferner befindet sich der Kolbenmantel 212 des Kolbens 36 im ersten Zylinder 30 nicht mit dem Ventilschaft des Tellerventils 210, das dem ersten Zylinder 30 zugeordnet ist, in direktem Kontakt. Folglich kann es keine äußere Kraft (z. B. vom Kolbenmantel 212) auf den Ventilschaft des Tellerventils 210, das dem ersten Zylinder 30 zugeordnet ist, geben, wobei das Tellerventil 210 freigegeben sein kann. Noch weiter kann das Tellerventil 210, das dem ersten Zylinder 30 zugeordnet ist, an einer ersten Position zu einem Oberteil 322 des Ventilkörpers 206 angeordnet sein. In der ersten Position blockiert das Tellerventil 210 im Wesentlichen eine Öffnung 308 der Düse 208, so dass das Strömen des Öls innerhalb des Ventilkörpers 206 durch die Düse 208 verhindert ist.
Wenn sich gleichzeitig der Kolben 36 im ersten Zylinder 30 entfernt von seiner zugeordneten Kolbenkühlanordnung 184 befindet, befindet sich der Kolben 36 des zweiten Zylinders 32 mit dem Ventilschaft seines entsprechenden Tellerventils 210 in direktem Kontakt. Spezifisch befindet sich der Mantel 212 am unteren Ende 216 des Kolbens 36 im zweiten Zylinder 32 mit dem Ventilschaft des Tellerventils 210 der Kolbenkühlanordnung 184, die dem zweiten Zylinder 32 zugeordnet ist, in direktem Kontakt. Ferner kann der Mantel 212 des Kolbens 36 im zweiten Zylinder 32 den Ventilschaft von seiner Anfangsposition am Oberteil 322 des Ventilkörpers 206 zu einer Basis 324 des Ventilkörpers 206 zwingen. Da sich der Kolben 36 des zweiten Zylinders 32 entweder während des Einlasstakts oder während des Arbeitstakts dem UTP nähert, kann der Ventilschaft des Tellerventils 210 in einer Abwärtsrichtung zur Kurbelwelle 40 verschoben werden. Wenn das Tellerventil 210 nach unten geschoben wird, wird die Öffnung 308 der Düse 208 freigegeben. Wie früher beschrieben worden ist, kann das Tellerventil 210 die Öffnung 308 der Düse 208 blockieren, wenn sich der Kolbenmantel 212 des zugeordneten Kolbens 36 entfernt von (und nicht in direktem Kontakt mit) dem Tellerventil 210 befindet.
Bei der Verschiebung des Tellerventils 210 durch den Mantel 212 des Kolbens 36 des zweiten Zylinders 32 verschiebt sich das Tellerventil 210 weg von der Öffnung 308. In Reaktion auf das Freigeben der Öffnung 308 in der Düse 208 kann die im Ventilkörper 206 gespeicherte Ölzufuhr zur Unterseite 326 des Kolbens 36 des zweiten Zylinders 32 gesprüht werden. Spezifisch kann ein beträchtlicher Anteil des Öls zur Unterseite 326 des Kolbens 36 gesprüht werden. Wie in 3 gezeigt ist, kann die Unterseite 326 des Kolbens 36 einen Einlass 304 eines Kühlkanals 302 enthalten. Der Kühlkanal 302 ist innerhalb eines inneren Abschnitts des Kolbens angeordnet, so dass das durch den Kühlkanal 302 strömende Kühlöl eine angemessene Kühlung für den Kolben bereitstellen kann. In einem Beispiel kann im Wesentlichen alles des durch die Düse 208 der Kolbenkühlanordnung 184 versprühten Kühlöls durch den Einlass 304 in den Kühlkanal 302 eintreten. Das Kühlöl innerhalb des Kühlkanals 302 ist als gestrichelte Linien 328 mit Pfeilen, die eine Strömungsrichtung angeben, gezeigt. Folglich tritt das von der Düse 208 versprühte Öl am Einlass 304 in den Kühlkanal 302 des Kolbens 36 ein, wobei es den Kühlkanal 302 aus dem Auslass 306 verlässt. Das Öl im Kühlkanal 302 kann (z. B. vom Auslass 306) zur Ölwanne innerhalb des (nicht gezeigten) Kurbelgehäuses nach unten tropfen. In alternativen Ausführungsformen, in denen die Kolbenkühlanordnung 184 näher am Auslass 306 (und nicht in der Nähe des Einlasses 304, wie in 3 gezeigt ist) positioniert ist, kann das über die Düse 208 versprühte Öl als solches über den Auslass 306 in den Kühlkanal 302 eintreten und über den Auslass 304 austreten.
Während die dargestellte Ausführungsform jeden Kolben 36 mit einem einzigen Kühlkanal 302 zeigt, können in einer weiteren Ausführungsform zusätzliche Kühlkanäle enthalten sein. Diese zusätzlichen Kühlkanäle können ferner getrennte und verschiedene Einlässe aufweisen, die sich an der Unterseite 326 des Kolbens befinden. Der Einlass 304 für den Kühlkanal 302 kann an einem Ort positioniert sein, der eine Wahrscheinlichkeit des Empfangens von Kühlöl von einer zugeordneten Kolbenkühlanordnung verbessert. In einer noch weiteren Ausführungsform kann der Kühlkanal 302 weggelassen sein und kann der Kolben einfach durch das auf die Unterseite des Kolbens gesprüht Öl gekühlt sein.
Die Düse 208 als solche kann so ausgebildet sein, dass ein Auslass der Düse 208 zur Unterseite 326 des Kolbens geneigt ist, um das Kühlöl direkt und effizient in wenigstens einen Einlass 304 des Kühlkanals 302 zu spritzen, wenn sich der Kolben 36 am oder in der Nähe des UTP befindet. In dieser Weise kann durch das Betätigen der Ölzufuhr über die Kolbenkühlanordnung 184 nur dann, wenn sich der zugeordnete Kolben am oder in der Nähe des UTP befindet, ein Abstand zwischen dem Einlass für die Kühlkanäle 302 des Kolbens 36 und dem Auslass der Düse 208 verringert werden. Folglich kann eine effektivere und genauere Zufuhr des Kühlöls zum Kühlkanal 302 des Kolbens 36 ermöglicht sein. Entsprechend kann ein Inneres des Kolbens in einer zuverlässigeren Weise ausreichend gekühlt werden.
In dieser Weise kann ein beispielhaftes System, wie z. B. das, das in den 2-3 gezeigt ist, bereitgestellt werden, das eine Kraftmaschine, die einen Zylinder enthält, einen Kolben, der zu einer Hin- und Herbewegung imstande ist und innerhalb des Zylinders angeordnet ist, wobei der Kolben einen Mantel enthält, ein Schmiersystem, das einen Ölkanal, eine Pumpe und eine Kolbenkühlanordnung, die fluidtechnisch an den Ölkanal gekoppelt ist, umfasst, wobei die Kolbenkühlanordnung unter dem Kolben positioniert ist, umfasst. Ferner kann die Kraftmaschine ein Tellerventil enthalten, das eine Öffnung einer Düse der Kolbenkühlanordnung im Wesentlichen blockiert, wobei die Öffnung der Düse durch das Verschieben des Ventilschafts des Tellerventils über den Mantel des Kolbens freigegeben werden kann, um die Ölzufuhr durch die Kolbenkühlanordnung einzuleiten. Das Tellerventil kann zu einem Ende sowohl eines Arbeitstakts als auch eines Einlass- oder Ansaugtakts in den Zylinder der Kraftmaschine hin verschoben werden, um die Ölzufuhr durch die Düse einzuleiten. Ferner kann in einem Beispiel das Tellerventil einen Ventilhub aufweisen, der es ermöglicht, dass die Ölzufuhr während wenigstens 120 Grad der Kurbeldrehung in einem Zylinderzyklus eingeleitet ist. In einem weiteren Beispiel kann das Tellerventil 210 einen Ventilhub aufweisen, der es ermöglicht, dass die Ölzufuhr während wenigstens 60 Grad der Kurbeldrehung kontinuierlich aktiviert ist. Es kann als solches zwei Sätze von etwa 60 Grad der Kurbeldrehung in einem Zylinderzyklus geben. Das Einleiten der Ölzufuhr kann das Spritzen eines Ölstroms über die Düse zu einer Unterseite des Kolbens enthalten, wobei die Unterseite des Kolbens eine oder mehrere Öffnungen (z. B. Einlässe) in einen oder mehrere Kühlkanäle enthält. Spezifischer können der eine oder die mehreren Kühlkanäle ein Inneres des Kolbens durchqueren und dem Kolben Kühlung bereitstellen, wenn die Ölzufuhr eingeleitet ist.
4 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 400 zum Aktivieren einer Ölzufuhr, um einem Kolben Kühlung bereitzustellen. Der Kolben kann innerhalb eines Zylinders einer Kraftmaschine, wie z. B. der Kraftmaschine 10 nach den 1 und 2, angeordnet sein. Es sollte erkannt werden, dass das Verfahren 400 durch einen oder mehrere Kolben, wie z. B. den Kolben 36 nach den 1, 2 und 3, von einem oder mehreren Zylindern gleichzeitig oder in einer gestaffelten Weise ausgeführt werden kann, um die Ölzufuhr zu aktivieren.
In einer Kraftmaschine mit vier Zylindern, die in der Weise einer Reihe angeordnet sind, wie z. B. die, die in 2 gezeigt ist, können sich z. B. sowohl ein erster Zylinder als auch ein vierter Zylinder einer Position des OTP nähern, wie z. B. während eines Verdichtungs- und/oder Ausstoßtakts. Gleichzeitig können sich ein zweiter Zylinder und ein dritter Zylinder einer Position des UTP nähern, wie z. B. in einem Einlass- und/oder Arbeitstakt. Anschließend können sich sowohl der erste Zylinder als auch der vierte Zylinder der Position des UTP nähern, während sich sowohl der zweite Zylinder als auch der dritte Zylinder der Position des OTP nähren können. In diesem Beispiel kann jeder der Kolben, die innerhalb des ersten Zylinders und des vierten Zylinders angeordnet sind, innerhalb eines Kraftmaschinenzyklus gleichzeitig Öl empfangen. Ferner kann jeder der Kolben, die innerhalb des zweiten Zylinders und des dritten Zylinders angeordnet sind, während eines anderen Takts in dem Kraftmaschinenzyklus gleichzeitig Öl empfangen. In anderen Beispielen können in Abhängigkeit von der Anzahl und der Orientierung der Kraftmaschinenzylinder verschiedene Kombinationen der Kolbenbewegung in jedem jeweiligen Zylinder erwünscht sein.
Das Verfahren 400 kann nicht durch einen Controller der Kraftmaschine aktiviert werden. Das Verfahren 400 als solches kann aufgrund der Bauform der Kolbenkühlanordnungen, wie bezüglich der 2 und 3 beschrieben worden ist, der zugeordneten Kolbenbewegung und der zugeordneten Hardware stattfinden.
Bei 402 bewegt sich ein Kolben, wie z. B. der Kolben 36 nach den 1, 2 und 3, entweder während eines Einlass- oder während eines Arbeitstakts zur Position des UTP in einem Zylinder, wie z. B. dem Zylinder 30. Dann verschiebt bei 404 ein Kolbenmantel (z. B. der Mantel 212 des Kolbens 36) des Kolbens einen Ventilschaft eines Tellerventils (z. B. des Tellerventils 210) einer Kolbenkühlanordnung (z. B. der Kühlanordnung 184, die dem Zylinder 30 zugeordnet ist). Wie früher bezüglich 3 beschrieben worden ist, kann das Tellerventil durch den Kolbenmantel, wenn der Kolben zur Position des UTP weitergeht, nach unten (z. B. zur Kurbelwelle 40) gezwungen werden. Der Kolbenmantel als solcher kann vor dem Erreichen der Position des UTP, z. B. 30 CAD vor dem UTP, mit dem Ventilschaft direkt in Kontakt gelangen, wobei der Kolbenmantel vorbei an dem UTP, z. B. 30 CAD nach dem UTP, mit dem Ventilschaft in direktem Kontakt bleiben kann. Folglich kann der Hub des Tellerventils etwa von 30 CAD vor dem UTP bis 30 CAD nach dem UTP geschehen.
Wenn sich das Tellerventil innerhalb des Ventilkörpers nach unten verschiebt, kann bei 406 eine Öffnung (wie z. B. die Öffnung 308) einer Düse (z. B. der Düse 208, wie bezüglich der 2 und 3 erörtert worden ist) freigegeben werden. Spezifisch kann die Düse geöffnet werden. Das Öffnen der Düse leitet bei 408 das Sprühen des in einem Ventilkörper (z. B. dem Ventilkörper 206, wie bezüglich der 2 und 3 erörtert worden ist) gespeicherten Kühlöls zu einer Unterseite des Kolbens ein.
Bei 410 tritt die Ölzufuhr, die Kühlöl umfasst, durch eine Öffnung (z. B. den Einlass 304 nach 3), die auf der Unterseite des Kolbens positioniert ist, in einen Kühlkanal (wie z. B. den Kühlkanal 304, der in 3 gezeigt ist) ein. Ferner strömt ein Ölstrom durch den internen Kühlkanal (die internen Kühlkanäle) innerhalb des Kolbens, um dem Kolben Kühlung bereitzustellen. Ein beträchtlicher Anteil der Ölzufuhr von der Düse kann in die Öffnung des Kühlkanals innerhalb des Kolbens eintreten, der den Ölstrom umfasst. Als solcher kann ein nomineller Betrag der Ölzufuhr von der Düse nicht in den Kühlkanal eintreten, wobei er stattdessen in eine Ölwanne in einem Kurbelgehäuse der Kraftmaschine zurückgeführt werden kann. Nachdem der Ölstrom durch den Kühlkanal 302 geströmt ist, kann der Ölstrom den Kühlkanal im Kolben verlassen und bei 412 zur Ölwanne im Kurbelgehäuse der Kraftmaschine zurückkehren.
Bei 414 beginnt der Kolben, während des Zylinderzyklus zur Position des oberen Totpunkts (OTP) aufzusteigen. Der Kolben als solcher kann sich anschließend an die Position des UTP nach 402 zur Position des OTP bewegen. Während der Kolbenbewegung zur Position des OTP kann sich das Tellerventil außerdem innerhalb des Ventilkörpers nach oben bewegen und die Öffnung der Düse allmählich blockieren.
An einem gegebenen Punkt während der Bewegung des Kolbens zur Position des OTP löst sich bei 416 der Kolbenmantel vom Ventilschaft des Tellerventils der Kolbenkühlanordnung, was es dem Tellerventil ermöglicht, zu einer geschlossenen Position zurückzukehren, an der die Düse blockiert ist. Wie früher beschrieben worden ist, kann sich der Kolbenmantel bei etwa 30 CAD nach der Position des UTP vollständig von dem Ventilschaft lösen. Falls die Position des UTP bei 180 CAD erreicht ist, kann sich der Kolbenmantel folglich bei etwa 210 CAD von dem Ventilschaft des Tellerventils lösen. Wenn sich der Kolbenmantel vom Ventilschaft trennt, kann das Tellerventil von dem äußeren Druck (der durch den Kolbenmantel ausgeübt wird) freigegeben werden und kann am Oberteil des Ventilkörpers zur Ruhe kommen und die Öffnung der Düse verschließen. Folglich wird die Düse bei 418 geschlossen, wobei die Ölzufuhr zur Kolbenunterseite versperrt werden kann. Spezifisch endet bei 420 das Sprühen des Kühlöls zur Unterseite des Kolbens. In dieser Weise kann der Kolbenmantel des Kolbens die Ölzufuhr zu dem Kolben in Betrieb setzen (und deaktivieren).
Die Ölzufuhr kann eingeleitet werden, wenn der Kolbenmantel in direkten Kontakt mit dem Ventilschaft des Tellerventils gelangt (wenn sich z. B. der Kolbenmantel zum UTP bewegt), während die Ölzufuhr unterbrochen werden kann, wenn der Kolbenmantel den Kontakt mit dem Ventilschaft des Tellerventils verliert (z. B. wenn sich der Kolben weg vom UTP zum OTP bewegt).
Die Ölzufuhr zur Unterseite des Kolbens kann über die Verschiebung des Ventilschafts des Tellerventils in der Kolbenkühlanordnung in Betrieb gesetzt werden. Folglich kann die Ölzufuhr zu einem Kolben eines gegebenen Zylinders in einer mit der Hin- und Herbewegung des Kolbens synchronen Weise wiederholt in Betrieb gesetzt werden. Das Verfahren 400 kann synchron mit einer Frequenz der Hin- und Herbewegung des Kolbens oder dem Kolbenhub für jeden Zylinder wiederholt werden.
In einem Beispiel kann die Einleitung der Ölzufuhr von der Düse bei etwa 30 CAD vor dem UTP stattfinden. In diesem Beispiel kann der UTP bei 180 CAD oder 540 CAD in einem gegebenen (einzigen) Zylinderzyklus auftreten. Mit anderen Worten, die Ölzufuhr kann bei etwa 150 CAD und/oder 510 CAD beginnen, wenn der Kolbenmantel mit dem Ventilschaft in Kontakt gelangt und den Ventilschaft verschiebt, um die Düse der Kolbenkühlanordnung zu öffnen. Ferner kann die Beendigung der Ölzufuhr bei etwa 30 CAD nach dem UTP stattfinden. Mit anderen Worten, bei etwa 210 CAD und/oder bei etwa 570 CAD kann sich der Kolbenmantel vom Ventilschaft lösen und die Düse der Kolbenkühlanordnung schließen.
Anders gesagt, die Ölzufuhr für einen gegebenen Kolben kann während etwa 60 CAD symmetrisch um die Position des UTP (180 CAD und/oder 540 CAD) des gegebenen Kolbens aktiviert sein. Folglich kann in einem einzigen Zylinderzyklus der gegebene Kolben eine Kühlölzufuhr von etwa 150 CAD bis 210 CAD und zwischen etwa 510 CAD und 570 CAD empfangen. Folglich kann in dem einzigen gegebenen Zylinderzyklus die Ölzufuhr zu dem Kolben während eines ersten Abschnitts des Zylinderzyklus in Betrieb gesetzt sein und kann während eines zweiten Abschnitts desselben Zylinderzyklus deaktiviert sein. Der zweite Abschnitt des Zylinderzyklus (wenn die Ölzufuhr deaktiviert ist) kann länger als der erste Abschnitt des Zylinderzyklus (wenn das Öl aktiviert ist) sein.
Entsprechend kann ein Verfahren für eine Kraftmaschine bereitgestellt werden, das das wiederholte Aktivieren einer Ölzufuhr zu einem Kolben nur während eines Abschnitts eines Zylinderzyklus synchron mit einer Frequenz der Hin- und Herbewegung des Kolbens umfasst. Die Ölzufuhr als solche kann durch die Hin- und Herbewegung des Kolbens aktiviert werden. Spezifischer kann die Ölzufuhr dem Kolben über eine Kolbenkühlanordnung, die ein Tellerventil enthält, bereitgestellt werden. In einem Beispiel kann das Tellerventil einen Ventilhub aufweisen, der es ermöglicht, dass die Ölzufuhr während wenigstens 120 Grad der Kurbeldrehung in dem Zylinderzyklus aktiviert ist. In einem weiteren Beispiel kann das Tellerventil 210 einen Ventilhub aufweisen, der es ermöglicht, dass die Ölzufuhr während wenigstens 60 Grad der Kurbeldrehung in dem Zylinderzyklus aktiviert ist. Spezifisch kann die Ölzufuhr während wenigstens 60 Grad der Kurbeldrehung in einem Zylinderzyklus kontinuierlich aktiviert sein. Es kann als solches zwei Sätze von etwa 60 Grad der Kurbeldrehung in einem Zylinderzyklus geben. Die Ölzufuhr kann durch das Verschieben des Tellerventils über die Hin- und Herbewegung des Kolbens und nämlich einen Mantel des Kolbens, der das Tellerventil verschieben kann, aktiviert werden. Die Kolbenkühlanordnung kann fluidtechnisch an einen Ölkanal gekoppelt sein und Öl davon empfangen. Das Aktivieren der Ölzufuhr als solches kann das Spritzen eines Ölstroms zu einer Unterseite des Kolbens umfassen. Nach dem Kühlen des Kolbens kann das Öl zu einer Ölwanne in einem Kurbelgehäuse der Kraftmaschine zurückgeführt werden.
In 5 ist ein Kennfeld 500 der Kolbenposition und der Aktivierung der Ölzufuhr bezüglich einer Kraftmaschinenposition für einen Kraftmaschinenzylinder gezeigt. Das Kennfeld 500 enthält die Kraftmaschinenposition entlang der x-Achse in Kurbelwinkelgraden (CAD). Der eine Kraftmaschinenzylinder, der hier dargestellt ist, kann einer der vier Zylinder der Kraftmaschine 10 nach 2 (z. B. der erste Zylinder 30, der zweite Zylinder 32, der dritte Zylinder 34 und/oder der vierte Zylinder 38) sein. Der eine Kraftmaschinenzylinder enthält einen Kolben, wie z. B. den Kolben 36, der von einer zugeordneten Kolbenkühlanordnung, wie z. B. der Kolbenkühlanordnung 184 nach den 2 und 3, die ein Tellerventil und eine Düse enthält, Kühlöl empfängt.
Die graphische Darstellung 502 veranschaulicht die Aktivierung der Ölzufuhr, während die Kurve 504 die Kolbenpositionen (entlang der y-Achse) bezüglich ihres Ortes vom oberen Totpunkt (OTP) und/oder vom unteren Totpunkt (UTP) und ferner bezüglich ihres Ortes innerhalb der vier Takte (Einlass, Verdichtung, Arbeit und Ausstoß) eines ersten Zylinderzyklus und eines zweiten Zylinderzyklus darstellt. Der erste und der zweite Zylinderzyklus enthalten jeder vier Takte, wobei die vier Takte einen Einlasstakt, einen Verdichtungstakt, einen Arbeitstakt und einen Ausstoßtakt enthalten, wie gezeigt ist. Ferner enthält jeder Zylinderzyklus zwei Umdrehungen der Kurbelwelle (z. B. 720 CAD). Ein Kraftmaschinenzyklus als solcher ist innerhalb von zwei Umdrehungen der Kurbelwelle abgeschlossen. Der Kolben kann zyklisch arbeiten, wobei daher seine Position innerhalb der Verbrennungskammer bezüglich des OTP und/oder des UTP sein kann.
Wie durch die sinusförmige Kurve 504 angegeben ist, bewegt sich während eines ersten Zylinderzyklus ein Kolben allmählich vom OTP nach unten, wobei er durch das Ende des Einlasstakts am UTP (bei 180 CAD) die Talsohle erreicht. Dann kehrt der Kolben durch das Ende des Verdichtungstakts nach oben zum OTP (bei 360 CAD) zurück. Dann bewegt sich der Kolben während des Arbeitstakts abermals zum UTP (bei 540 CAD) zurück nach unten, wobei er durch das Ende des Ausstoßtakts (nun am Ende des ersten Zylinderzyklus) zu seiner ursprünglichen oberen Position des OTP (bei 720 CAD) zurückkehrt. Für einen zweiten Zylinderzyklus (der als der Zylinderzyklus Nr. 2 angegeben ist) kann sich ein im Wesentlichen ähnliches oder gleiches Kolbenpositionsprofil wiederholen, wie in dem ersten Zylinderzyklus (der als der Zylinderzyklus Nr. 1 angegeben ist) im Kennfeld 500 in 5 gezeigt ist. Es wird angegeben, dass der zweite Zylinderzyklus dem Zylinderzyklus Nr. 1 in dem einen Zylinder unmittelbar folgen kann.
Wenn sich der Kolben in dem dargestellten Zylinder vom OTP zum UTP (die Kurve 504) im Einlasstakt des ersten Zylinderzyklus bewegt, kann die Einleitung der Ölzufuhr bei etwa 30 CAD vor dem Erreichen des UTP durch den Kolben stattfinden (die graphische Darstellung 502). Genauer dargelegt, während des Einlasstakts des ersten Zylinderzyklus kann bei CAD1 (z. B. 150 CAD) der Kolbenmantel, der sich dem UTP nähert, den Ventilschaft des Tellerventils der Kolbenkühlanordnung verschieben. In einem Beispiel kann CAD1 140 CAD sein, wohingegen in einem weiteren Beispiel CAD1 160 CAD sein kann. In einem noch weiteren Beispiel kann CAD1 exakt 150 CAD sein.
Durch das Verschieben des Tellerventils wird die Öffnung der Düse freigegeben, wie bezüglich der 2-4 worden beschrieben ist. Im Ergebnis wird die Düse, wie z. B. die Düse 208, geöffnet, wobei sie während einer Dauer T_O das Kühlöl zur Unterseite des Kolbens freisetzt, wie in der graphischen Darstellung 502 gezeigt ist. Spezifisch kann das Kühlöl von der Düse zu einer oder mehreren Öffnung(en) des Kühlkanals (der Kühlkanäle) im Kolben geleitet werden, wie bezüglich 4 erörtert worden ist. Ferner wird das Kühlöl während eines späteren Abschnitts des Einlasstakts zugeführt.
Nach dem Erreichen des UTP bei 180 CAD kann der Kolben dann beginnen, sich während des Verdichtungstakts nach oben zum OTP zu bewegen. Der Kolbenmantel, der sich zum OTP bewegt, kann sich von dem Ventilschaft des Tellerventils bei etwa 30 CAD nach dem UTP lösen oder trennen, was als CAD2 angegeben ist. In einem Beispiel kann sich der Kolbenmantel bei etwa 35 CAD nach dem UTP vom Ventilschaft des Tellerventils lösen. In einem weiteren Beispiel kann sich der Kolbenmantel bei 25 CAD nach dem UTP vom Ventilschaft des Tellerventils lösen. In einem noch weiteren Beispiel kann sich der Kolbenmantel bei exakt 30 CAD nach dem UTP vom Ventilschaft lösen. Mit anderen Worten, bei etwa 210 CAD (z. B. CAD2) des ersten Zylinderzyklus kann der Kolbenmantel den Ventilschaft nicht länger verschieben, wobei sich folglich die Düse der Kolbenkühlanordnung schließt. Spezifisch ist die Öffnung der Düse durch das Tellerventil blockiert. In Reaktion kann die Kühlölströmung durch die Düse blockiert sein und kann während einer Dauer T_C kein Öl zu der Öffnung des Kühlkanals (den Öffnungen der Kühlkanäle) im Kolben gesprüht werden, wie in der graphischen Darstellung 502 gezeigt ist.
Das Öl als solches kann während etwa 60 CAD (z. B. 30 CAD vor dem UTP bis 30 CAD nach dem UTP) zwischen 0 und 360 Grad der Kurbeldrehung versprüht werden. Genauer dargelegt, das Öl wird von etwa 150 CAD bis etwa 210 CAD, was eine Gesamtdauer von 60 CAD ist, die als T_O im Kennfeld 500 dargestellt ist, zur Kolbenunterseite gesprüht.
Ferner wird das Öl während des Einlasstakts des Kolbens während einer Dauer, die im Wesentlichen ein halb T_O ist, zur Kolbenunterseite zugeführt. Ähnlich kann das Öl während des nachfolgenden Verdichtungstakts des Kolbens während einer Dauer, die außerdem im Wesentlichen ein halb T_O ist, zur Kolbenunterseite gesprüht werden. Genauer dargelegt, die Ölzufuhr kann symmetrisch um die Position des UTP des Kolbens aktiviert sein.
Es wird angegeben, dass der Tellerventilhub von CAD1 bis CAD2 weitergehen kann, wie bei 506 gezeigt ist. Es wird außerdem angegeben, dass das Kühlöl während eines früheren Abschnitts des Verdichtungstakts und nicht zu einem späteren Abschnitt des Verdichtungstakts hin zugeführt wird.
Wenn sich der Kolben in dem dargestellten Zylinder zwischen etwa 210 CAD und 360 CAD (die Kurve 504) im Verdichtungstakt des ersten Zylinderzyklus vom UTP zum OTP bewegt, ist die Düse der Kolbenkühlanordnung weiterhin geschlossen, wobei kein Kühlöl zu der Öffnung des Kühlkanals (den Öffnungen der Kühlkanäle) in dem Kolben gesprüht wird. Bei 360 CAD befindet sich der Kolben am OTP. Wenn sich der Kolben in dem dargestellten Zylinder zwischen 360 CAD und 540 CAD im Arbeitstakt des ersten Zylinderzyklus vom OTP zum UTP (die Kurve 504) bewegt, kann die Einleitung der Ölzufuhr abermals bei etwa CAD3 oder etwa 30 CAD vor dem Erreichen des UTP durch den Kolben stattfinden (die graphische Darstellung 502). Mit anderen Worten, während des Arbeitstakts des ersten Zylinderzyklus kann bei etwa 510 CAD (z. B. CAD3) der Kolbenmantel, der sich dem UTP nähert, den Ventilschaft des Tellerventils der Kolbenkühlanordnung verschieben. Die Öffnung der Düse wird freigegeben, wobei während der Dauer T_O Kühlöl zur Unterseite des Kolbens freigesetzt wird, wie in der graphischen Darstellung 502 gezeigt ist. Spezifisch kann das Kühlöl von der Düse zu einer oder mehreren Öffnung(en) des Kühlkanals (der Kühlkanäle) in dem Kolben geleitet werden. Folglich wird das Kühlöl während eines späteren Abschnitts des Arbeitstakts zugeführt.
Nach dem Erreichen des UTP bei 540 CAD kann der Kolben dann beginnen, sich während des Ausstoßtakts nach oben zum OTP zu bewegen. Der Kolbenmantel, der sich zum OTP bewegt, kann sich bei CAD4 oder etwa 30 CAD nach dem UTP bei 540 CAD vom Ventilschaft des Tellerventils lösen oder trennen. Mit anderen Worten, bei etwa 570 CAD (z. B. CAD4) des ersten Zylinderzyklus kann der Kolbenmantel den Ventilschaft nicht länger verschieben, wobei sich folglich die Düse der Kolbenkühlanordnung schließt. Spezifisch ist die Öffnung der Düse durch das Tellerventil blockiert, wobei das Sprühen von Kühlöl zu der Öffnung des Kühlkanals (den Öffnungen der Kühlkanäle) in dem Kolben während der Dauer T_C beendet sein kann, wie in der graphischen Darstellung 502 gezeigt ist.
Das Öl als solches kann während etwa 60 CAD (z. B. 30 CAD vor dem UTP und 30 CAD nach dem UTP) zwischen 360 und 720 Grad der Kurbeldrehung versprüht werden. Genauer dargelegt, das Öl wird von etwa 510 CAD bis etwa 570 CAD, was eine Gesamtdauer von 60 CAD ist, zur Kolbenunterseite gesprüht.
Ferner wird Öl während des Arbeitstakts des Kolbens während einer Dauer, die im Wesentlichen ein halb T_O ist, zur Kolbenunterseite zugeführt. Ähnlich kann Öl während des nachfolgenden Ausstoßtakts des Kolbens während einer Dauer, die außerdem im Wesentlichen ein halb T_O, zur Kolbenunterseite gesprüht werden. Genauer dargelegt, die Ölzufuhr kann symmetrisch um die Position des UTP des Kolbens aktiviert sein.
Es wird angegeben, dass der Tellerventilhub bei CAD3 beginnen, von CAD3 bis CAD4 weitergehen und bei CAD4 enden kann, wie bei 512 gezeigt ist. Wie früher erwähnt worden ist, geschieht der Tellerventilhub bei 506 von CAD1 bis etwa CAD2. Ferner dauert der Tellerventilhub jedes Mal, wenn sich der zugeordnete Kolben in der Nähe des UTP befindet, während etwa 60 CAD. Folglich besteht der Tellerventilhub während eines einzigen Zylinderzyklus in einem Zylinder während einer Dauer von etwa 120 CAD, weil sich der Kolben zweimal dem UTP nähert. Mit anderen Worten, das Tellerventil 210 kann einen Ventilhub aufweisen, der es ermöglicht, dass die Ölzufuhr kontinuierlich während wenigstens 60 Grad der Kurbeldrehung aktiviert ist. Es kann als solches zwei Sätze von etwa 60 Grad der Kurbeldrehung in einem Zylinderzyklus geben. Entsprechend wird während etwa 120 CAD Öl dem Kolben des einen Zylinders in einem (z. B. einem einzigen) Zylinderzyklus zugeführt.
Wenn sich der Kolben in dem dargestellten Zylinder im Ausstoßtakt des ersten Zylinderzyklus zwischen etwa 570 CAD und 720 CAD vom UTP zum OTP bewegt (die Kurve 504), ist die Düse der Kolbenkühlanordnung weiterhin geschlossen, wobei kein Kühlöl zu der Öffnung des Kühlkanals (den Öffnungen der Kühlkanäle) in dem Kolben gesprüht wird. Bei 720 CAD befindet sich der Kolben am OTP, wobei der erste Zylinderzyklus abgeschlossen ist.
Es wird außerdem angegeben, dass Öl während eines früheren Abschnitts des Ausstoßtakts und nicht zum Ende des Ausstoßtakts hin dem Kolben zugeführt wird.
Folglich wird die Ölzufuhr für einen Kolben in einem Zylinder nur während eines Abschnitts eines Zylinderzyklus wiederholt aktiviert, wobei die Aktivierung der Ölzufuhr synchron mit einer Frequenz der Hin- und Herbewegung des Kolbens geschieht. Es wird außerdem angegeben, dass während eines einzigen Zylinderzyklus das Öl während einer kürzeren Dauer als der Dauer, während der kein Öl zugeführt wird, zugeführt wird. Genauer dargelegt, im Zylinderzyklus Nr. 1 des Kennfelds 500 wird Öl während des Doppelten der Dauer T_O zugeführt, während während des Doppelten der Dauer T_C kein Öl zugeführt wird. Wie gezeigt ist, ist jede Dauer T_C länger als die Dauer T_O. Entsprechend ist die Gesamtdauer T_C (wenn z. B. kein Öl zugeführt wird) länger als die Gesamtdauer T_O (wenn z. B. Öl zugeführt wird). Wie früher erwähnt worden ist, wird das Öl in einem Zylinderzyklus (z. B. einem gegebenen Zylinderzyklus) während etwa 60 CAD zugeführt. Folglich kann das Öl während etwa 660 CAD des Zylinderzyklus (z. B. des gegebenen Zylinderzyklus) nicht aktiviert sein.
Jede Dauer als solche, während der kein Öl versprüht wird, T_C, kann während der Zylinderzyklen für einen gegebenen Zylinderkolben die gleiche sein. Es kann z. B. während etwa 660 CAD in jedem Zylinderzyklus kein Öl versprüht werden. Ähnlich kann während etwa 60 CAD während jedes Zylinderzyklus Öl dem gegebenen Zylinderkolben zugeführt werden.
Wie im Kennfeld 500 gezeigt ist, kann sich die Dauer der Aktivierung der Ölzufuhr (T_O) mit einer Dauer der Deaktivierung der Ölzufuhr (T_C) abwechseln. Ferner kann jede Dauer der Aktivierung der Ölzufuhr etwa die gleiche Dauer sein. Gleichermaßen kann jede Dauer der Deaktivierung der Ölzufuhr etwa die gleiche Dauer sein.
Die durch die sinusförmige graphische Darstellung 504 angegebene obenerwähnte Kolbenbewegung und die durch die graphische Darstellung 502 angegebene Aktivierung der Ölzufuhr werden für den zweiten Zylinderzyklus wiederholt, wie in 5 gezeigt ist. Die Ölaktivierung als solche kann zwischen CAD5 und CAD6 symmetrisch um 180 CAD (den UTP) (z. B. zwischen 150 CAD während eines zweiten Abschnitts des Einlasstakts und 210 CAD während eines ersten Abschnitts des Verdichtungstakts des zweiten Zylinderzyklus) und CAD7 und CAD8 symmetrisch um 540 CAD (den UTP) (z. B. zwischen 510 CAD während des zweiten Abschnitts des Arbeitstakts und 570 CAD während des ersten Abschnitts des Ausstoßtakts des zweiten Zylinderzyklus) in Betrieb gesetzt sein. Mit anderen Worten, bezüglich der Kolbenposition und der Profile des In-Betrieb-Setzens der Ölzufuhr ist CAD5 im Wesentlichen der gleiche wie CAD1, ist CAD6 im Wesentlichen der gleiche wie CAD2, ist CAD7 im Wesentlichen der gleiche wie CAD3 und ist CAD8 im Wesentlichen der gleiche wie CAD4.
In einer Ausführungsform basieren die Kurbelwinkelgrade, bei denen die Ölzufuhr eingeleitet und beendet werden kann, auf einem Ventilhub des Tellerventils, wobei der Ventilhub eine Hublänge des Ventilschafts enthält. Der Ventilhub ermöglicht eine ausreichende Öffnung einer Düse des Tellerventils, um die Ölzufuhr während eines oder mehrerer vorgegebener CAD zu aktivieren. Der Ventilhub des Tellerventils kann z. B. so konfiguriert sein, dass der Ventilhub es erlaubt, dass die Ölzufuhr während wenigstens 60 Grad der Kurbeldrehung in einer kontinuierlichen Weise aktiviert ist, wie in 5 gezeigt ist. In dieser Weise kann der Ventilhub während etwa 120 Grad der Kurbeldrehung in dem Zylinderzyklus (z. B. zwei Sätze von 60 Grad in einem Zylinderzyklus) aktiviert sein. In anderen Ausführungsformen kann der Ventilhub vergrößert sein, so dass die Ölzufuhr während mehr als 120 Grad der Kurbeldrehung in dem Zylinderzyklus aktiviert sein kann. In noch weiteren Ausführungsformen kann der Ventilhub verringert sein, so dass die Ölzufuhr während weniger als 120 Grad der Kurbeldrehung in dem Zylinderzyklus aktiviert sein kann.
In dieser Weise kann die wiederholte Aktivierung der Ölzufuhr nur während eines Abschnitts eines Zylinderzyklus synchron mit einer Frequenz der Hin- und Herbewegung des Kolbens stattfinden. In einem Beispiel kann die Ölzufuhr aktiviert sein, wenn sich der Kolben innerhalb von 30 CAD symmetrisch vor und nach dem UTP (180 CAD und/oder 540 CAD) für einen oder mehrere Zylinderzyklen befindet. Folglich kann die Aktivierung der Ölzufuhr mit einer Frequenz der Hin- und Herbewegung des Kolbens für jeden Zylinder synchron sein.
Es wird erkannt, dass zusätzliche Zylinderzyklen unmittelbar nach dem zweiten Zylinderzyklus weitergehen können, die ein im Wesentlichen ähnliches Profil der Kolbenposition und der Ölzufuhr aufweisen, wie in 5 beschrieben ist. Folglich kann ein Verfahren für eine Kraftmaschine bereitgestellt werden, das das Zuführen von Öl zu einem Kolben während eines ersten Abschnitts eines Zylinderzyklus, wobei der Kolben innerhalb eines Zylinders der Kraftmaschine angeordnet ist, und das Nicht-Zuführen des Öls zu dem Kolben während eines zweiten Abschnitts des Zylinderzyklus umfasst. Der zweite Abschnitt des Zylinderzyklus kann länger als der erste Abschnitt des Zylinderzyklus sein. Spezifischer kann der erste Abschnitt des Zylinderzyklus sowohl während eines Einlasstakts als auch während eines Arbeitstakts eine Dauer enthalten, wenn sich der Kolben im Wesentlichen an der Position des unteren Totpunkts befindet. Ferner kann das Zuführen von Öl zu dem Kolben das Einleiten der Ölzufuhr zu einem Ende des Einlasstakts hin und das Unterbrechen der Ölzufuhr zu einem Beginn eines Verdichtungstakts hin enthalten (mit anderen Worten, die Ölzufuhr kann nach dem Beginnen des Verdichtungstakts unterbrochen werden), wobei der Verdichtungstakt unmittelbar nach dem Einlasstakt stattfindet. Die Ölzufuhr kann z. B. bei 30 CAD unterbrochen werden, nachdem der Verdichtungstakt begonnen hat. Ähnlich kann das Zuführen von Öl zu dem Kolben das Einleiten der Ölzufuhr zu einem Ende eines Arbeitstakts hin und das Unterbrechen der Ölzufuhr nach dem Beginnen eines Ausstoßtakts enthalten, wobei der Ausstoßtakt unmittelbar nach dem Arbeitstakt stattfindet. Die Ölzufuhr kann z. B. bei 30 CAD unterbrochen werden, nachdem der Ausstoßtakt begonnen hat.
Außerdem kann das Zuführen von Öl zu dem Kolben das Zuführen von Öl über eine Kolbenkühlanordnung enthalten, wobei die Kolbenkühlanordnung einen Ventilkörper, ein Tellerventil und eine Düse enthält. Das Tellerventil kann durch den Kolben im Wesentlichen an der Position des unteren Totpunkts verschoben werden, um die Düse innerhalb des Ventilkörpers zu öffnen.
6 zeigt eine beispielhafte graphische Darstellung 600 der Kolbenposition bezüglich einer Kurbelwellendrehung (der Kurbelwinkelgrade) innerhalb der vier Takte (Einlass, Verdichtung, Arbeit und Ausstoß) eines Zylinderzyklus in jedem Zylinder einer Vierzylinder-Reihenkraftmaschine mit einer Zündreihenfolge von 1-3-4-2. In einer derartigen Vierzylinderkraftmaschine dreht sich die Kurbelwelle 720 Grad für jeden vollständigen 4-Takt-Zyklus, wobei jeder Takt gleichmäßig über die 720 Grad jedes Zyklus verteilt ist, so dass jeder Takt während 180 Grad stattfindet. Ein Kraftmaschinenzyklus als solcher enthält zwei Umdrehungen der Kurbelwelle. Folglich enthält die graphische Darstellung 600 einen Kraftmaschinenzyklus. Wie beschrieben worden ist, enthält die graphische Darstellung 600 die Kraftmaschinenposition entlang der x-Achse und die Kolbenposition für jeden Zylinder in der 4-Zylinder-Kraftmaschine entlang der y-Achsen. Spezifisch stellt die graphische Darstellung 602 die Kolbenposition in einem Zylinder 1 dar, stellt die graphische Darstellung 604 die Kolbenposition in einem Zylinder 2 dar, stellt die graphische Darstellung 606 die Kolbenposition in einem Zylinder 3 dar und stellt eine graphische Darstellung 608 die Kolbenposition in einem Zylinder 4 entlang der y-Achsen dar.
Die in 6 dargestellte beispielhafte Kraftmaschine als solche kann die Kraftmaschine 10 nach 2 sein, wobei die vier Zylinder der beispielhaften Kraftmaschine zu dem ersten Zylinder 30, dem zweiten Zylinder 32, dem dritten Zylinder 34 und dem vierten Zylinder 38 nach 2 ähnlich sein können. Jeder Zylinder der beispielhaften Kraftmaschine kann während der 720 Grad der Kurbeldrehung, die in 6 dargestellt ist, einen einzigen Zylinderzyklus durchlaufen. Ferner kann jeder Zylinder einen einzigen Kolben enthalten. Die Kurbeldrehung von 720 CAD in 6 enthält vier Zylinderzyklen, einen Zylinderzyklus für jeden der gezeigten vier Zylinder (z. B. den Zylinder 1, den Zylinder 2, den Zylinder 3 und den Zylinder 4).
Wenn sich in dem dargestellten Beispiel der graphischen Darstellung 600 die Kurbeldrehung zwischen 0 und 180 Grad eines Kraftmaschinenzyklus befindet, befindet sich der Zylinder 1 im Einlasstakt, so dass sich sein Kolben zum UTP bewegt, befindet sich der Zylinder 2 in einem Ausstoßtakt, so dass sich sein Kolben zum OTP bewegt, befindet sich der Zylinder 3 in einem Verdichtungstakt, so dass sich sein Kolben zum OTP bewegt, und befindet sich der Zylinder 4 in einem Arbeitstakt, so dass sich sein Kolben zum UTP in einer Kraftmaschine bewegt. Der Zylinder 2 und der Zylinder 3 können 360 CAD voneinander getrennt sein, so dass, wenn der Zylinderzyklus beginnt (auf der linken Seite der graphischen Darstellung 600), sich jeder Kolben im Zylinder 2 und im Zylinder 3 beim UTP befinden kann.
Zwischen etwa 0 CAD und 30 CAD der Kurbeldrehung können der Kolben im Zylinder 2 (der bei 614 gezeigt ist) und der Kolben des Zylinders 3 (bei 620) Öl von ihrer zugeordneten Kolbenkühlanordnung empfangen. Außerdem wird das Öl den Kolben des Zylinders 2 und des Zylinders 3 etwa zum gleichen Zeitpunkt, z. B. bei der gleichen Kurbeldrehung, zugeführt. Es wird angegeben, dass das Öl dem Kolben des Zylinders 2 während eines früheren Abschnitts des Ausstoßtakts zugeführt wird, während der Kolben des Zylinders 3 das Öl in einem früheren Abschnitt des Verdichtungstakts empfängt. Die Ölzufuhr zu jedem der Kolben des Zylinders 2 und des Zylinders 3 kann nach 30 CAD der Kurbeldrehung z. B. in dem dargestellten Kraftmaschinenzyklus beendet werden. Wenn jeder Zylinderzyklus weitergeht, erreicht jeder der Kolben im Zylinder 2 und im Zylinder 3 gleichzeitig den OTP, wenn sich die Kraftmaschinenposition bei 180 CAD befindet.
Ähnlich können der Zylinder 1 und der Zylinder 4 360 CAD voneinander getrennt sein, so dass sowohl der Zylinder 1 als auf der Zylinder 4 den UTP gleichzeitig erreichen, wenn sich die Kurbelwellendrehung bei 180 CAD befindet. Wie gezeigt ist, kann jeder Kolben im Zylinder 1 und im Zylinder 4 zwischen 150 CAD und 210 CAD (z. B. 180 CAD ± 30 CAD um den UTP für jeden Kolben im Zylinder 1 und im Zylinder 4) von seiner zugeordneten Kolbenkühlanordnung Öl empfangen, wie in der graphischen Darstellung 602 bzw. in der graphischen Darstellung 608 gezeigt ist. Folglich können die Kolben, die sich im Zylinder 1 und im Zylinder 4 hin- und herbewegen, Öl etwa zum gleichen Zeitpunkt bei der Kurbeldrehung empfangen. Genauer dargelegt, jeder der Kolben des Zylinders 1 und des Zylinders 4 kann von etwa 150 Grad der Kurbeldrehung bis etwa 210 Grad der Kurbeldrehung Öl empfangen. Der Kolben des Zylinders 1 kann sich jedoch am Ende seines Einlasstakts befinden, während sich der Kolben des Zylinders 4 am Ende seines Arbeitstakts befindet, wenn die Ölzufuhr eingeleitet wird. Ferner stoppt der Kolben des Zylinders 1 das Empfangen von Öl bei etwa 30 Grad der Kurbeldrehung nach dem UTP (z. B. 210 CAD) innerhalb eines nachfolgenden Verdichtungstakts, während der Kolben des Zylinders 4 das Empfangen von Öl bei etwa 30 Grad der Kurbeldrehung nach dem UTP (z. B. 210 CAD) innerhalb eines nachfolgenden Ausstoßtakts stoppt, wie als 610 bzw. 626 gezeigt ist. Ferner kann jeder der Kolben die Kühlölzufuhr während einer ähnlichen Dauer (z. B. etwa 60 CAD) empfangen, wie bei 610 und 626 für den Zylinder 1 bzw. den Zylinder 4 gezeigt ist. Es wird außerdem angegeben, dass, wenn sich die Kurbelposition bei 180 CAD befindet, die im Zylinder 2 und im Zylinder 3 angeordneten Kolben kein Öl empfangen, weil sich jeder dieser Kolben an der Position des OTP befindet.
Das In-Betrieb-Setzen der Ölzufuhr bei einer gegebenen Kurbelposition und die Dauer der Ölzufuhr können vom Ventilhub des Tellerventils in der Kolbenkühlanordnung abhängen, wie in den 3 und 5 beschrieben ist. Das Ausmaß des Ventilhubs für die Kolbenkühlanordnung, die dem Zylinder 1 zugeordnet ist, ist durch 610 gezeigt, während das Ausmaß des Ventilhubs für die Kolbenkühlanordnung, die dem Zylinder 4 zugeordnet ist, durch 626 gezeigt ist. Spezifisch kann die Ölzufuhr für jeden der Kolben (des Zylinders 1 und des Zylinders 4) bei 150 CAD beginnen, während die Ölzufuhr für jeden Kolben des Zylinders 1 und des Zylinders 4 bei etwa 210 CAD beendet werden kann.
Wenn sich anschließend die Kurbel von 180 CAD und 360 CAD dreht, befindet sich der Zylinder 1 im Verdichtungstakt, so dass sich sein Kolben zum OTP bewegt, befindet sich der Zylinder 2 in einem Einlasstakt, so dass sich sein Kolben zum UTP bewegt, befindet sich der Zylinder 3 in einem Arbeitstakt, so dass sich sein Kolben zum UTP bewegt, und befindet sich der Zylinder 4 in einem Ausstoßtakt, so dass sich sein Kolben zum OTP in der Kraftmaschine bewegt. Der Zylinder 1 und der Zylinder 4 als solche erreichen den OTP gleichzeitig, wenn sich die Kurbelposition bei 360 CAD befindet. Gleichzeitig können sowohl der Zylinder 2 als auch der Zylinder 3 den UTP erreichen, wenn sich die Kurbelposition bei 360 CAD befindet.
Jeder Kolben des Zylinders 2 und des Zylinders 3 kann die Ölzufuhr von etwa 330 CAD bis 390 CAD (z. B. 360 CAD ± 30 CAD um den UTP jedes Kolbens im Zylinder 2 und im Zylinder 3) empfangen, wie in der graphischen Darstellung 604 bzw. der graphischen Darstellung 606 gezeigt ist. Folglich können die Kolben, die sich in dem Zylinder 2 und in dem Zylinder 3 hin- und herbewegen, etwa gleichzeitig Öl empfangen, z. B. bevor ihre jeweiligen Kolben den UTP erreichen, z. B. bei etwa 330 CAD, bis nach dem UTP, z. B. bei 390 CAD. Ferner kann jeder Kolben des Zylinders 2 und des Zylinders 3 eine Kühlölzufuhr während einer ähnlichen Dauer (z. B. 60 CAD) empfangen, wie bei 616 bzw. 622 gezeigt ist. Genauer dargelegt, jeder der Kolben des Zylinders 2 und des Zylinders 3 kann Öl von etwa 330 Grad der Kurbeldrehung bis etwa 390 Grad der Kurbeldrehung empfangen. Der Kolben des Zylinders 2 kann sich jedoch am Ende seines Einlasstakts befinden, während sich der Kolben des Zylinders 3 am Ende seines Arbeitstakts befindet, wenn die Ölzufuhr eingeleitet wird. Ferner stoppt der Kolben des Zylinders 2 das Empfangen von Öl bei etwa 30 Grad der Kurbeldrehung nach dem UTP (z. B. 390 CAD) innerhalb eines nachfolgenden Verdichtungstakts, während der Kolben des Zylinders 4 das Empfangen von Öl bei etwa 30 Grad der Kurbeldrehung nach dem UTP (z. B. 390 CAD) des Ausstoßtakts stoppt, der dem Arbeitstakt zwischen 180 CAD und 360 CAD folgt, wie als 610 bzw. 626 gezeigt ist.
Es wird außerdem angegeben, dass, wenn sich die Kraftmaschinenposition bei 360 CAD befindet, die im Zylinder 1 und im Zylinder 4 angeordneten Kolben kein Öl empfangen, weil sich jeder dieser Kolben in seiner jeweiligen Position des OTP befindet. Das Ausmaß des Ventilhubs für die Kolbenkühlanordnung, die dem Zylinder 2 zugeordnet ist, ist durch 616 gezeigt, während das Ausmaß des Ventilhubs für die Kolbenkühlanordnung, die dem Zylinder 3 zugeordnet ist, durch 622 gezeigt ist. Das Ausmaß des Tellerventilhubs kann die Dauer der Ölzufuhr zu dem zugeordneten Kolben bestimmen.
Als Nächstes, wenn sich die Kurbel von 360 und 540 CAD dreht, befindet sich der Zylinder 1 im Arbeitstakt, so dass sich sein Kolben zum UTP bewegt, befindet sich der Zylinder 2 im Verdichtungstakt, so dass sich sein Kolben zum OTP bewegt, befindet sich der Zylinder 3 im Ausstoßtakt, so dass sich sein Kolben zum OTP bewegt, und befindet sich der Zylinder 4 im Einlasstakt, so dass sich sein Kolben zum UTP in der Kraftmaschine bewegt. Weil der Zylinder 1 und der Zylinder 4 360 CAD voneinander getrennt sind, erreicht sowohl der Zylinder 1 als auch der Zylinder 4 den UTP gleichzeitig, wenn sich die Kraftmaschinenposition bei 540 CAD befindet. Ähnlich können der Zylinder 2 und der Zylinder 3 360 CAD voneinander getrennt sein, so dass sowohl der Zylinder 2 als auf der Zylinder 3 den OTP gleichzeitig erreichen, wenn sich die Kraftmaschinenposition bei 540 Grad befindet.
Wie in der graphischen Darstellung 602 für den Kolben im Zylinder 1 und in der graphischen Darstellung 608 für den Kolben im Zylinder 4 gezeigt ist, können der Kolben im Zylinder 1 und der Kolben im Zylinder 4 eine Kühlölzufuhr bei einer Kurbeldrehung zwischen etwa 510 CAD und 570 CAD (z. B. 540 CAD ± 30 CAD um den UTP) empfangen. Die Ölzufuhr zu dem Kolben des Zylinders 1 um den UTP bei 540 CAD ist bei 612 gezeigt, während die Ölzufuhr zu dem Kolben des Zylinders 4 um den UTP bei 540 CAD bei 628 gezeigt ist. Es wird angegeben, dass bei oder etwa bei 540 CAD der Kolben des Zylinders 2 und der Kolben des Zylinders 3 keine Ölzufuhr empfangen, weil sich jeder Kolben an der Position des OTP befindet.
Genauer dargelegt, jeder der Kolben des Zylinders 1 und des Zylinders 4 kann Öl von etwa 510 Grad der Kurbeldrehung bis etwa 570 Grad der Kurbeldrehung empfangen. Der Kolben des Zylinders 1 kann sich jedoch am Ende seines Arbeitstakts befinden, während sich der Kolben des Zylinders 4 am Ende seines Einlasstakts befindet, wenn die Ölzufuhr eingeleitet wird. Ferner stoppt der Kolben des Zylinders 1 das Empfangen von Öl bei etwa 30 Grad der Kurbeldrehung nach dem UTP (z. B. 570 CAD) in einem anschließenden Ausstoßtakt, während der Kolben des Zylinders 4 das Empfangen von Öl bei etwa 30 Grad der Kurbeldrehung nach dem UTP (z. B. 570 CAD) in einem nachfolgenden Verdichtungstakt stoppt, wie als 610 bzw. 626 gezeigt ist.
Als Nächstes, wenn sich die Kurbel von 540 CAD zu 720 CAD des Kraftmaschinenzyklus dreht, befindet sich der Zylinder 1 im Ausstoßtakt, so dass sich sein Kolben zum OTP bewegt, befindet sich der Zylinder 2 im Arbeitstakt, so dass sich sein Kolben zum UTP bewegt, befindet sich der Zylinder 3 im Einlasstakt, so dass sich sein Kolben zum UTP bewegt, und befindet sich der Zylinder 4 im Verdichtungstakt, so dass sich sein Kolben zum OTP in der Kraftmaschine bewegt. Der Zylinder 1 und der Zylinder 4 als solche erreichen den OTP gleichzeitig, wenn sich die Kurbelposition bei 720 CAD befindet. Gleichzeitig können sowohl der Zylinder 2 als auch der Zylinder 3 den UTP gleichzeitig erreichen, wenn sich die Kurbelposition bei 720 CAD befindet. Da jeder Kolben im Zylinder 2 und im Zylinder 3 seine jeweilige Position des UTP bei 720 CAD erreicht, können die Kolbenmäntel der beiden Kolben ihre jeweilige Ölzufuhr bei der Kurbeldrehung von etwa 690 CAD (z. B. etwa 30 CAD vor dem UTP bei 720 CAD) in Betrieb setzen, wie in den graphischen Darstellungen 604 bzw. 606 gezeigt ist. Die Ölzufuhr für jeden der beiden Kolben (des Zylinders 3 und des Zylinders 2) kann durch den UTP bei 720 CAD des ersten Kraftmaschinenzyklus stattfinden. Spezifisch kann die Ölzufuhr, die bei 618 (für den Zylinder 2) und 624 (für den Zylinder 3) gezeigt ist, bis etwa 30 CAD nach dem UTP bei 720 CAD der dargestellten Kurbeldrehung weitergehen. Genauer dargelegt, die Kolben im Zylinder 2 und im Zylinder 3 können weiterhin Öl in einem folgenden jeweiligen Zylinderzyklus bezüglich der dargestellten Zylinderzyklen, die für den Zylinder 2 und den Zylinder 3 in der graphischen Darstellung 600 gezeigt sind, empfangen. Folglich empfangen während der anfänglichen 30 CAD des folgenden Zylinderzyklus sowohl innerhalb des Zylinders 2 als auch innerhalb des Zylinders 3 jeder der Kolben im Zylinder 2 und im Zylinder 3 weiterhin Kühlöl.
Folglich kann in einer weiteren Darstellung ein beispielhaftes Verfahren für eine Kraftmaschine mit vier Zylindern das gleichzeitige In-Betrieb-Setzen der Ölzufuhr zu einem ersten Kolben und einem vierten Kolben, wobei sich sowohl der erste Kolben als auch der vierte Kolben zusammen der Position des unteren Totpunkts nähern, und das Nicht-In-Betrieb-Setzen der Ölzufuhr zu einem zweiten Kolben und einem dritten Kolben, wobei sich sowohl der zweite Kolben als auch der dritte Kolben zusammen der Position des oberen Totpunkts nähern, umfassen. Insbesondere können sowohl das In-Betrieb-Setzen der Ölzufuhr zu dem ersten Kolben und dem vierten Kolben als auch das Nicht-In-Betrieb-Setzen der Ölzufuhr zu dem zweiten Kolben und dem dritten Kolben innerhalb einer gemeinsamen Dauer der Kurbeldrehung stattfinden, wobei die erste gemeinsame Dauer der Kurbeldrehung von 0 Kurbelwinkelgrad bis 180 Kurbelwinkelgrad stattfindet. Ferner können sowohl das In-Betrieb-Setzen der Ölzufuhr zu dem ersten Kolben und dem vierten Kolben als auch das Nicht-In-Betrieb-Setzen der Ölzufuhr zu dem zweiten Kolben und dem dritten Kolben innerhalb einer zweiten gemeinsamen Dauer der Kurbeldrehung stattfinden, wobei die zweite gemeinsame Dauer der Kurbeldrehung von 360 Kurbelwinkelgrad bis 540 Kurbelwinkelgrad stattfindet.
Das Verfahren kann ferner das gleichzeitige In-Betrieb-Setzen der Ölzufuhr zu dem zweiten Kolben und dem dritten Kolben, wobei sich sowohl der zweite Kolben als auch der dritte Kolben zusammen der Position des unteren Totpunkts nähern, und das Nicht-In-Betrieb-Setzen der Ölzufuhr zu dem ersten Kolben und dem vierten Kolben, wobei sich sowohl der erste Kolben als auch der vierte Kolben zusammen der Position des oberen Totpunkts nähern, umfassen. Sowohl das In-Betrieb-Setzen der Ölzufuhr zu dem zweiten Kolben und dem dritten Kolben als auch das Nicht-In-Betrieb-Setzen der Ölzufuhr zu dem ersten Kolben und dem vierten Kolben als solche können innerhalb einer dritten gemeinsamen Dauer der Kurbeldrehung stattfinden, wobei die dritte gemeinsame Dauer der Kurbeldrehung von 180 Kurbelwinkelgrad bis 360 Kurbelwinkelgrad stattfindet. Außerdem können das In-Betrieb-Setzen der Ölzufuhr zu dem zweiten Kolben und dem dritten Kolben und das Nicht-In-Betrieb-Setzen der Ölzufuhr zu dem ersten Kolben und dem vierten Kolben innerhalb einer vierten gemeinsamen Dauer der Kurbeldrehung stattfinden, wobei die vierte gemeinsame Dauer der Kurbeldrehung von 540 Kurbelwinkelgrad bis 720 Kurbelwinkelgrad stattfindet. In jedem der obigen Verfahren kann das In-Betrieb-Setzen der Ölzufuhr das Verschieben eines Tellerventils einer Kolbenkühlanordnung über die Kolbenbewegung und das Freigeben einer Düse der Kolbenkühlanordnung enthalten.
Folglich kann eine beispielhafte Kraftmaschine ein Kühlsystem enthalten, das mehrere Kolbenkühlanordnungen umfasst. Jede der mehreren Kolbenkühlanordnungen kann einem Kolben der Kraftmaschine zugeordnet sein, so dass ein Kolben einer entsprechenden Kolbenkühlanordnung zugeordnet ist und Öl von einer entsprechenden Kolbenkühlanordnung empfängt. Die Kolbenkühlanordnung kann ein Tellerventil enthalten, das eine Öffnung einer Düse der Kolbenkühlanordnung im Wesentlichen blockiert, wenn sich das Tellerventil an einer ersten Position befindet. Das Tellerventil jeder Kolbenkühlanordnung kann durch einen Mantel des entsprechenden Kolbens verschoben werden, wenn sich der Kolben der Position des UTP nähert. Jede Kolbenkühlanordnung als solche kann innerhalb der Kraftmaschine positioniert sein, so dass ein Ventilschaft des Tellerventils mit dem Mantel des Kolbens in Kontakt gelangt, wenn sich der Kolben bei oder etwa bei 30 CAD vor der Position des UTP befindet. Die Kolbenkühlanordnung kann außerdem dafür ausgelegt sein, dass der Mantel des Kolbens den Kontakt mit dem Ventilschaft des Tellerventils bei oder etwa bei 30 CAD nach der Position des UTP löst oder verliert. Ferner wird der Kontakt zwischen dem Mantel des Kolbens und dem Ventilschaft von etwa 30 CAD vor dem UTP bis etwa 30 CAD nach dem UTP aufrechterhalten.
Wenn das Tellerventil von seiner ersten Position über den Mantel des Kolbens verschoben wird, wird die Öffnung der Düse freigegeben. Ferner kann eine Ölzufuhr zur Kolbenoberfläche, spezifisch einer Unterseite des Kolbens, die eine oder mehrere Öffnungen von Kühlkanälen enthalten kann, eingeleitet werden. Wenn sich der Kolben zum OTP bewegt, verliert der Kolbenmantel den Kontakt mit dem Ventilschaft des Tellerventils, wobei das Tellerventil zu seiner ersten Position freigegeben wird, die die Ölströmung zu dem Kolben blockiert.
Folglich kann die Kolbenbewegung die Ölzufuhr von der Kolbenkühlanordnung in Betrieb setzen. Ferner kann die Ölzufuhr in Abstimmung mit der Hin- und Herbewegung des Kolbens in Betrieb gesetzt werden. Noch weiter wird die Ölzufuhr nur während eines Abschnitts eines Zylinderzyklus in Betrieb gesetzt, z. B. wenn der Kolben in einem Zylinder die Position des unteren Totpunkts erreicht (oder gerade vor dem Erreichen der Position des unteren Totpunkts). Spezifisch kann die Ölzufuhr in dem Zylinderzyklus zu einem Ende sowohl eines Arbeitstakts als auch eines Einlasstakts eingeleitet werden, während die Ölzufuhr anschließend an ein Beginnen sowohl eines Verdichtungstakts als auch eines Ausstoßtakts im Zylinder der Kraftmaschine beendet werden kann.
Die technische Wirkung des wiederholten Aktivierens einer Ölzufuhr nur während eines Abschnitts eines Zylinderzyklus synchron mit einer Frequenz der Hin- und Herbewegung des Kolbens ist eine effektive und effiziente Kühlung eines sich hin- und herbewegenden Kolbens. Weil ferner die Kolbenbewegung die Ölkühlung über die Kolbenkühlanordnung nur während eines Takts des Kolbens aktiviert, in dem die Öffnung(en) der Kühlkanäle leichter zugänglich sind, kann es eine verringerte Notwendigkeit für den unwirtschaftlichen und kontinuierlichen Betrieb der Ölstrahlen geben.
In einer weiteren Darstellung kann ein Verfahren für eine Kraftmaschine bereitgestellt werden, das das Verschieben eines Tellerventils über eine Abwärtsbewegung eines Kolbens während eines Abschnitts eines Zylinderzyklus, wobei das Tellerventil innerhalb einer Kolbenkühlanordnung angeordnet ist und der Kolben innerhalb eines Zylinders der Kraftmaschine angeordnet ist, und das Aktivieren einer Ölzufuhr, wobei das Aktivieren das Sprühen eines Ölstroms zu einer Unterseite des Kolbens über die Kolbenkühlanordnung umfasst, umfasst. Spezifisch enthält die Unterseite des Kolbens wenigstens eine Öffnung für die Kühlkanäle, so dass der Ölstrom zu der wenigstens einen Öffnung geleitet wird. Ferner können die Kühlkanäle ein Inneres des Kolbens durchqueren und können die Kühlung des Kolbens ermöglichen, wenn die Ölzufuhr eingeleitet ist.
In dieser Darstellung kann die Kolbenkühlanordnung fluidtechnisch an eine Ölleitung gekoppelt sein, die Öl von einem Kühlkanal empfängt. Außerdem kann das Tellerventil einen Ventilhub aufweisen, der es ermöglicht, dass die Ölzufuhr während wenigstens 120 Grad der Kurbeldrehung in einem Zyklus der Kraftmaschine aktiviert ist. In einem Beispiel kann die Ölzufuhr zu einem Ende sowohl eines Arbeitstakts als auch eines Einlasstakts in dem Zylinder der Kraftmaschine aktiviert sein.
Es sei angegeben, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Konfigurationen des Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystems verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein und können durch das Steuersystem einschließlich des Controllers in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und der anderen Kraftmaschinen-Hardware ausgeführt werden. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere aus irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie z. B. ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, repräsentieren. Als solche können die veranschaulichten verschiedenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern sie ist für die Leichtigkeit der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der verwendeten besonderen Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen Code graphisch darstellen, der in den nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Kraftmaschinen-Steuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch das Ausführen der Anweisungen in einem System ausgeführt werden, das die verschiedenen Komponenten der Kraftmaschinen-Hardware in Kombination mit dem elektronischen Controller enthält.
Es ist klar, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Art sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technik kann z. B. auf V-6-, 1-4-, 1-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
Die folgenden Ansprüche legen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders dar, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder dessen Äquivalent beziehen. Derartige Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente enthalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Darstellung neuer Ansprüche in dieser oder einer in Beziehung stehenden Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche, ob ihr Schutzumfang umfassender als der, enger als der oder gleich dem Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche ist oder vom Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche verschieden ist, werden außerdem als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims

System, das Folgendes umfasst: eine Kraftmaschine, die einen Zylinder enthält; einen Kolben, der zu einer Hin- und Herbewegung imstande ist und innerhalb des Zylinders angeordnet ist, wobei der Kolben einen Mantel enthält; ein Schmiersystem, das einen Ölkanal, eine Pumpe und eine Kolbenkühlanordnung, die fluidtechnisch an den Ölkanal gekoppelt ist, umfasst, wobei die Kolbenkühlanordnung unter dem Kolben positioniert ist; und ein Tellerventil, das eine Öffnung einer Düse der Kolbenkühlanordnung im Wesentlichen blockiert, und wobei die Öffnung der Düse durch das Verschieben des Tellerventils über den Mantel des Kolbens freigegeben wird, um eine Ölzufuhr durch die Kolbenkühlanordnung einzuleiten.
System nach Anspruch 1, wobei das Tellerventil zu einem Ende sowohl eines Arbeitstakts als auch eines Ansaugtakts in den Zylinder der Kraftmaschine hin verschoben wird, um die Ölzufuhr durch die Düse einzuleiten.
System nach Anspruch 2, wobei der Mantel des Kolbens einen Ventilschaft des Tellerventils verschiebt, um die Ölzufuhr über die Düse einzuleiten.
System nach Anspruch 3, wobei das Tellerventil einen Ventilhub aufweist, der es ermöglicht, dass die Ölzufuhr während wenigstens 60 Grad der Kurbeldrehung in einem Zylinderzyklus eingeleitet ist.
System nach Anspruch 4, wobei das Einleiten der Ölzufuhr das Spritzen eines Ölstroms über die Düse zu einer Unterseite des Kolbens umfasst.
System nach Anspruch 5, wobei die Unterseite des Kolbens eine oder mehrere Öffnungen in einen oder mehrere Kühlkanäle enthält, die ein Inneres des Kolbens durchqueren und dem Kolben Kühlung bereitstellen, wenn die Ölzufuhr eingeleitet ist.