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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor.
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Anstatt eines Aluminiumkolbens wird ein Stahlkolben für einen Verbrennungsmotor eingesetzt, da ein Stahlkolben den Vorteil hat, dass er den Wärmewirkungsgrad stark verbessert.
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Eine Verkleinerung wird eher bei Stahlkolben als bei Aluminiumkolben in Betracht gezogen.
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Hierzu wird eine Kolbenbolzenbuchse, die zwischen dem oberen Pleuelabschnitt einer Pleuelstange und einem Kolbenbolzen vorgesehen ist, angrenzend an eine Verbrennungskammer angeordnet. Entsprechend wird eine massive Buchse, die korrosionsbeständig ist, als die Kolbenbolzenbuchse verwendet.
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Hierbei ist es bisweilen erwünscht, da eine massive Buchse kostenintensiv ist, eine gewalzte Buchse einzusetzen, welche weniger Kosten verursacht. Allerdings weist eine gewalzte Buchse das Problem auf, dass sich der Schwefelbestandteil zur Ölkühlung und der Kupferbestandteil der gewalzten Buchse bei hoher Temperatur bisweilen miteinander verbinden, so dass sie zu Kupfersulfid werden. Unter diesen Umständen ist es erwünscht, die gewalzte Buchse zu kühlen.
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Die vorliegende Erfindung ist unter Berücksichtigung dieses Problems entwickelt worden. Unter diesen Umständen besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, der eine gewalzte Buchse ausreichend kühlen kann, während eine Kombination aus einem verkleinerbaren Stahlkolben und einer kostengünstigen gewalzten Buchse verwirklicht wird.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht einen Verbrennungsmotor vor, mit:
einem Zylinderblock und einem Zylinderkopf zur Bildung einer Zylinderkammer;
einem in der Zylinderkammer verschiebbaren Kolben;
einem Kolbenbolzen, der ein Paar von durch den Kolben hindurch ausgebildeten Stiftbohrungen überbrückt;
einer Pleuelstange, die schwenkbar an dem Kolbenbolzen an einem oberen Pleuelabschnitt derselben angebracht ist;
einer Kolbenbolzenbuchse, die zwischen der Pleuelstange und dem oberen Pleuelabschnitt vorgesehen ist; sowie
einem Öleinspritzabschnitt zum Einspritzen von Kühlöl,
wobei der Kolben aus Eisen besteht,
wobei die Kolbenbolzenbuchse eine gewalzte Buchse ist,
wobei der Kolben mit einem Kühlkanal versehen ist, durch welchen das eingespritzte Kühlöl strömt,
wobei der obere Pleuelabschnitt einen Strömungskanal des oberen Pleuelabschnittes aufweist, durch welchen das Kühlöl strömt, wobei das Kühlöl den Kühlkanal durchströmt hat und aus dem Kühlkanal abgeführt worden ist,
wobei der Strömungskanal des oberen Pleuelabschnittes eine Verbindung zwischen einer äußeren Umfangsfläche und einer inneren Umfangsfläche des oberen Pleuelabschnittes bereitstellt,
und wobei das aus dem Kühlkanal abgeführte Kühlöl zu der Kolbenbolzenbuchse geleitet wird.
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Durch diesen Aufbau kann, da Kühlöl über den Kühlkanal und den Strömungskanal des oberen Pleuelabschnittes auf die Kolbenbolzenbuchse geschleudert wird, die Kolbenbolzenbuchse ausreichend gekühlt werden.
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Die Kolbenbolzenbuchse kann mit einem Strömungskanal der Kolbenbolzenbuchse versehen sein, die mit dem Strömungskanal des oberen Pleuelabschnittes in Verbindung steht. Der Strömungskanal der Kolbenbolzenbuchse kann das Kühlöl zu dem Kolbenbolzen leiten, wobei das Kühlöl aus dem Strömungskanal des oberen Pleuelabschnittes ausgestoßen worden ist.
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Durch diesen Aufbau können, da Kühlöl über den Strömungskanal der Kolbenbolzenbuchse auf den Kolbenbolzen geschleudert wird, der Kolbenbolzen und die Kolbenbolzenbuchse ausreichend gekühlt werden.
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Der Öleinspritzabschnitt kann das Kühlöl in Richtung des Kühlkanals einspritzen und spritzt das Kühlöl direkt in Richtung des oberen Pleuelabschnittes ein.
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Da Kühlöl direkt auf den oberen Pleuelabschnitt geschleudert wird, kann durch diesen Aufbau der obere Pleuelabschnitt ausreichend gekühlt werden.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht einen Verbrennungsmotor vor, mit:
einem Zylinderblock und einem Zylinderkopf zur Bildung einer Zylinderkammer;
einem in der Zylinderkammer verschiebbaren Kolben;
einem Kolbenbolzen, der ein Paar von durch den Kolben hindurch ausgebildete Stiftbohrungen überbrückt;
einer Pleuelstange, die schwenkbar an dem Kolbenbolzen an einem oberen Pleuelabschnitt derselben angebracht ist; und
einer Kolbenbolzenbuchse, die zwischen der Pleuelstange und dem oberen Pleuelabschnitt vorgesehen ist;
wobei der Kolben aus Eisen besteht,
wobei die Kolbenbolzenbuchse eine gewalzte Buchse ist,
wobei ein Strömungskanal des Stangenabschnittes, welchen Kühlöl durchströmt, von einem Stangenabschnitt der Pleuelstange bis zu dem oberen Pleuelabschnitt angeordnet ist,
und wobei der Strömungskanal des Stangenabschnittes an dem oberen Pleuelabschnitt offen ist, um das Kühlöl zu der Kolbenbolzenbuchse zu leiten, wobei das Kühlöl den Strömungskanal des Stangenabschnittes durchströmt.
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Da Kühlöl über den Strömungskanal des Stangenabschnittes auf die Kolbenbolzenbuchse geschleudert wird, kann durch diesen Aufbau die Kolbenbolzenbuchse ausreichend gekühlt werden.
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Die Kolbenbolzenbuchse kann mit einem Strömungskanal der Kolbenbolzenbuchse versehen sein, die mit dem Strömungskanal des Stangenabschnittes in Verbindung steht. Der Strömungskanal der Kolbenbolzenbuchse kann das Kühlöl zu dem Kolbenbolzen leiten, wobei das Kühlöl aus dem Strömungskanal des Stangenabschnittes abgeführt worden ist.
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Da Kühlöl über den Strömungskanal der Kolbenbolzenbuchse auf den Kolbenbolzen geschleudert wird, können durch diesen Aufbau der Kolbenbolzen und die Kolbenbolzenbuchse ausreichend gekühlt werden.
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Der Kolben kann Folgendes aufweisen:
einen Kopfabschnitt in Zylinderform; und
einen Mantelabschnitt in Röhrenform, wobei sich der Mantelabschnitt von einem Randabschnitt einer Oberfläche des Kopfabschnittes auf einer Seite der Pleuelstange erstreckt. Die paarweise angeordneten Stiftbohrungen können durch den Mantelabschnitt hindurch ausgebildet sein. Die Oberfläche des Kopfabschnittes auf der Seite der Pleuelstange kann mit einer Spiralnut an einem Teil gegenüber dem oberen Pleuelabschnitt versehen sein.
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Durch diesen Aufbau kann Kühlöl durch die Spiralnut auf den oberen Pleuelabschnitt getröpfelt werden, und der obere Pleuelabschnitt kann dadurch ausreichend gekühlt werden.
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Der Kolben kann Folgendes aufweisen:
einen Kopfabschnitt in Zylinderform; und
einen Mantelabschnitt in Röhrenform, wobei sich der Mantelabschnitt von einem Randabschnitt einer Oberfläche des Kopfabschnittes auf einer Seite der Pleuelstange erstreckt. Die paarweise angeordneten Stiftbohrungen können durch den Mantelabschnitt hindurch ausgebildet sein. Die Oberfläche des Kopfabschnittes auf der Seite der Pleuelstange kann mit einer Vielzahl von Vorsprüngen an einem Teil gegenüber dem oberen Pleuelabschnitt versehen sein.
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Durch diesen Aufbau kann Kühlöl durch die Vorsprünge auf den oberen Pleuelabschnitt getröpfelt werden, und der obere Pleuelabschnitt kann dadurch gekühlt werden.
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Eine Literleistung kann 60,0 kW/l oder weniger betragen, ein Bohrungsdurchmesser des Kolbens beträgt 79 mm oder weniger, und ein Abstand zwischen einer oberen Fläche und den Stiftbohrungen des Kolbens liegt in einem Bereich von 20 mm bis 25 mm.
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Durch diesen Aufbau ist es möglich, die Einspritzmenge von Kühlöl zu reduzieren, während eine Kombination aus einem verkleinerbaren Stahlkolben und einer kostengünstigen gewalzten Buchse verwirklicht wird.
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Ein Aspekt der Erfindung sieht einen Verbrennungsmotor vor, mit:
einem Zylinderblock und einem Zylinderkopf zur Bildung einer Zylinderkammer;
einem in der Zylinderkammer verschiebbaren Kolben;
einem Kolbenbolzen, der ein Paar von durch den Kolben hindurch ausgebildeten Stiftbohrungen überbrückt;
einer Pleuelstange, die schwenkbar an dem Kolbenbolzen an einem oberen Pleuelabschnitt derselben angebracht ist;
einer Kolbenbolzenbuchse, die zwischen der Pleuelstange und dem Kolbenbolzen vorgesehen ist; und
einem Öleinspritzabschnitt (16) zum Einspritzen von Öl zum Kühlen der Kolbenbolzenbuchse,
wobei der Kolben aus Eisen besteht,
wobei die Kolbenbolzenbuchse eine gewalzte Buchse ist,
und wobei eine Literleistung 60,0 kW/l oder weniger beträgt, ein Bohrungsdurchmesser des Kolbens 79 mm oder weniger beträgt, und ein Abstand zwischen einer oberen Fläche und den Stiftbohrungen des Kolbens in einem Bereich von 20 mm bis 25 mm liegt.
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Mit der vorlegenden Erfindung ist es möglich, bei Reduzierung der Einspritzmenge an Kühlöl, eine Kombination aus einem verkleinerbaren Stahlkolben und einer kostengünstigen gewalzten Buchse zu verwirklichen.
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1 zeigt den Innenaufbau eines Motors in einer Ausführungsform gemäß vorliegender Erfindung;
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2A und 2B zeigen eine teilweise vergrößerte Ansicht von 1 und zeigen den Aufbau eines Kolbens und eines Kolbenbolzens im Querschnitt;
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3A zeigt eine Kurve, die ein Beispiel der Beziehung zwischen dem Bohrungsdurchmesser eines Zylinders und dem Abstand von der oberen Fläche des Kolbens zu dem oberen Endabschnitt einer Stiftbohrung darstellt;
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3B zeigt eine Kurve, die ein Beispiel der Beziehung zwischen der Literleistung des Motors und dem Abstand von der oberen Fläche des Kolbens zu dem oberen Endabschnitt der Stiftbohrung darstellt;
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4 zeigt eine Kurve, die ein Beispiel der Beziehung zwischen dem Abstand von der Oberfläche des Kolbens zu dem oberen Endabschnitt der Stiftbohrung, die Einspritzmenge von Schmieröl und das Gewicht des Kolbens darstellt;
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5A und 5B zeigen einen Motor in einem ersten abgewandelten Beispiel, wobei 5A die hintere Fläche eines Kolbens zeigt und 5B den Schnittaufbau des Kolbens und eines Kolbenbolzens zeigt; und
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6A und 6B zeigen einen Motor in einem zweiten abgewandelten Beispiel, wobei 6A die hintere Fläche eines Kolbens zeigt und 6B den Schnittaufbau des Kolbens und eines Kolbenbolzens zeigt.
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Eine erfindungsgemäße Ausführungsform wird nachstehend im Einzelnen mit Bezug auf die Zeichnungen soweit zutreffend beschrieben. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und sich überschneidende Beschreibungen werden weggelassen.
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Wie in 1 gezeigt, ist ein Motor 1 in der vorliegenden Ausführungsform ein sogenannter Dieselmotor mit einem Zylinder (Zylinderkammer) 12, welcher von einem Rohrloch gebildet ist, das zu einem Zylinderblock 11 offen ist, einem Kolben 21, der beweglich in Richtung der Rohrachse in dem Zylinder 12 angeordnet ist, einer Pleuelstange 13, die schwenkbar mit dem Kolben 21 verbunden ist, und einer Kurbelwelle 15, die die Hin- und Herbewegung des Kolbens 21 in eine Drehbewegung durch die Pleuelstange 13 umwandelt, während sie von einem Kurbelkasten 14 abgestützt wird. Der Zylinder 12 wird von dem Zylinderblock 11 und einem Zylinderkopf 17 gebildet.
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Weiterhin ist der Kurbelkasten 14 mit einem Schmieröl-Einspritzabschnitt 16 (Schmieröl-Einspritzvorrichtung) 16 zum Einspritzen von Schmieröl (Kühlöl) in einen Teil vorgesehen, der sich angrenzend an den unteren Totpunkt des Kolbens 21 befindet. Eine Einspritzdüse 16a des Schmieröl-Einspritzabschnittes 16 ist in Richtung einer nachstehend beschriebenen Einlassöffnung 26a offen. Von der Einspritzdüse 16a wird Schmieröl mit einem von einer (nicht dargestellten) Ölpumpe erhöhten Druck in Richtung der Einlassöffnung 26a eingespritzt.
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Die Pleuelstange 13 ist einstückig mit einem Stangenabschnitt 13a in H-Form in einer Querschnittsansicht versehen, wobei ein großer Pleuelabschnitt 13b an einem Endabschnitt des Stangenabschnittes 13a ausgebildet und mit der Kurbelwelle 15 verbunden ist und ein oberer Pleuelabschnitt 13c an dem anderen Endabschnitt des Stangenabschnittes 13a ausgebildet und durch einen Kolbenbolzen 27c schwenkbar mit dem Kolben 21 verbunden ist.
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Der Kolben 21 besteht aus Eisen, d. h. einem Stahllegierungsmaterial, oder besteht im Wesentlichen aus einer Stahllegierung und ist, wie in 2 dargestellt, aus einem auf der Zylinderkopfseite 17 angeordneten Kopfabschnitt 22 und einem auf der Kurbelkastenseite 14 vorliegenden Mantelabschnitt 23 in einem innerhalb des Zylinders 12 angeordneten Zustand aufgebaut.
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Der Kopfabschnitt 22 weist einen Durchmesser auf, der etwas geringer als der des Rohrlochs des Zylinders 12 ist, und hat im Wesentlichen eine Zylinderform, deren Abmessung in axialer Richtung kürzer ist als der Durchmesser. Im Übrigen wird die dem Zylinderkopf 17 des Kopfabschnittes 22 gegenüberliegende Fläche als eine obere Fläche 22a bezeichnet, wird die dem Kurbelkasten 14 gegenüberliegende Fläche als eine hintere Fläche 22b bezeichnet, und wird die der Rohröffnung des Zylinders 12 gegenüberliegende Fläche als eine äußere Umfangsfläche 22c bezeichnet.
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Die obere Fläche 22a des Kopfabschnittes 22 ist an dem mittigen Abschnitt derselben mit einem Hohlraum 24 in Form eines kreisförmigen Rücksprungs versehen. Weiterhin ist innerhalb eines ringförmigen Rahmenabschnittes 25, der den Hohlraum 24 umschließt, ein Reinigungskanal 26 ausgebildet.
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Die hintere Fläche 22b des Kopfabschnittes 22 ist mit zwei Nabenabschnitten 27, sich erstreckenden Wandabschnitten 27a, die sich von den Nabenabschnitten 27 erstrecken, sowie aufrechten Gleitwandabschnitten 28 versehen, sowie weiterhin mit einer Einlassöffnung 26a und einer Auslassöffnung 26b versehen.
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Die äußere Umfangsfläche 22c des Kopfabschnittes 22 ist mit einer Ringnut 22ca versehen, und ein Kolbenring 22cb ist in der Ringnut 22ca angebracht.
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Der Hohlraum 24 ist derart zurückgesetzt, dass der mittige Abschnitt flach ist, der Randabschnitt tief ist und der Hohlraum 24 enger an dem Abschnitt in der Nähe der oberen Fläche 22a als an dem unteren Abschnitt liegt. Im Übrigen ist die Form des Hohlraumes 24 nicht auf die Form in der vorliegenden Ausführungsform beschränkt und kann verschiedene Formen entsprechend der erforderlichen Form einer Brennkammer (nicht dargestellt) aufweisen.
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Der Kühlkanal 26 ist innerhalb des den Hohlraum 24 umschließenden, ringförmigen Rahmenabschnittes 25 als ringförmiger Raum ausgebildet, der zu den Formen des Hohlraumes 24 und des ringförmigen Rahmenabschnittes 25 passt. Mit anderen Worten ist der Kühlkanal 26 derart ausgebildet, dass der Raum in radialer Richtung an dem Teil in der Nähe der oberen Fläche 22a breiter ist als an dem Mittelteil. Im Übrigen ist die Form des Kühlkanals 26 nicht auf die Form in der vorliegenden Ausführungsform beschränkt und kann verschiedene Formen entsprechend der Form des Hohlraumes 24 aufweisen.
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Wie in 1 dargestellt, weist das Paar von Nabenabschnitten 27 jeweils eine ebene Plattenform auf und steht derart parallel, dass es einander gegenüberliegt. Der Abstand zwischen dem Paar von Nabenabschnitten 27 ist auf eine Abmessung eingestellt, welche die Anordnung des einen Endes der Pleuelstange 13, anders ausgedrückt des oberen Pleuelabschnittes 13c, innerhalb diesem ermöglicht. Die paarweise angeordneten Nabenabschnitte 27 sind jeweils mit Stiftbohrungen 27b versehen und sind darin offen.
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Die Stiftbohrungen 27b durchdringen die paarweise angeordneten Nabenabschnitte 27, wobei sie denselben Öffnungsdurchmesser aufweisen und auf derselben Linie ausgerichtet sind.
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Die beiden Enden des Kolbenbolzens 27c, der den oberen Pleuelabschnitt 13c der Pleuelstange 13 durchdringt, sind in die Stiftbohrungen 27b eingeschoben und darin befestigt. Das heißt, dass der Kolbenbolzen 27c die Pleuelstange 13 axial abstützt, wodurch ein Schwenken der Pleuelstange 13 ermöglicht wird, und somit die Pleuelstange 13 mit dem Kolben 21 verbindet.
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Die sich erstreckenden Wandabschnitte 27a bestehen aus platten-förmigen Elementen, die entlang der Plattenoberflächen der jeweiligen Nabenabschnitte 27 verlaufen, wobei sie eine geringere Dicke als die der Nabenabschnitte 27 aufweisen.
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Auf der hinteren Fläche 22b des Kopfabschnittes 22 sind die Gleitwandabschnitte 28 aus einem Paar von aufrechten bogenförmigen Wänden aufgebaut, während sie die Endabschnitte der sich erstreckenden Wandabschnitte 27a verbinden. Das heißt, die Gleitwandabschnitte 28 verbinden die Endabschnitte der beiden Nabenabschnitte 27. Die Bögen der Gleitwandabschnitte 28 weisen dieselbe Biegung wie die der äußeren Umfangsfläche 22c des Kopfabschnittes 22 auf.
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Mit anderen Worten ist die hintere Oberflächenseite 22b des Kolbens 21 mit dem Mantelabschnitt 23 in einer Röhrenform mit einem im Wesentlichen ellipsenförmigen Querschnitt versehen, wobei der Mantelabschnitt 23 durch die jeweiligen Paare von Nabenabschnitten 27, die sich erstreckenden Wandabschnitte 27a und die Gleitwandabschnitte 28 ausgebildet ist.
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Die Einlassöffnung 26a ist durch den Randabschnitt der hinteren Fläche 22b hindurch offen, welche von den Nabenabschnitten 27, den sich erstreckenden Wandabschnitten 27a und den Gleitwandabschnitten 28 umschlossen ist, wobei die Einlassöffnung 26a in Richtung des Schmieröl-Einspritzabschnittes 16 offen ist. Die Einlassöffnung 26a steht mit dem Kühlkanal 26 in Verbindung und führt dem Kühlkanal 26 aus dem Schmieröl-Einspritzabschnitt 16 eingespritztes Schmieröl zu. Hierbei ist die Einlassöffnung 26a in einer Form angeordnet, welche das aus der Einspritzdüse 16a eingespritzte Schmieröl problemlos in den Kühlkanal 26 leitet.
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Pleuelstange
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Wie in 2 dargestellt, ist die Pleuelstange 13 mit dem Stangenabschnitt 13a in H-Form in einer Querschnittsansicht versehen, wobei der untere Pleuelabschnitt 13b (siehe 1) an einem Endabschnitt des Stangenabschnittes 13a ausgebildet und mit der Kurbelwelle 15 verbunden ist und der obere Pleuelabschnitt 13c an dem anderen Endabschnitt des Stangenabschnittes 13a ausgebildet und schwenkbar durch einen Kolbenbolzen 27c mit dem Kolben 21 verbunden ist. Der Kolbenbolzen 27c ist in das Durchgangsloch des oberen Pleuelabschnittes 13c eingeführt.
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Der obere Endabschnitt des oberen Pleuelabschnittes 13c ist mit Strömungskanälen des oberen Pleuelabschnittes 13c1 versehen. Die Strömungskanäle des oberen Pleuelabschnittes 13c1 sind Öffnungsabschnitte, die zwischen der äußeren Umfangsfläche 13c4 (siehe 5B) und der inneren Umfangsfläche 13c5 des oberen Pleuelabschnittes 13c in Verbindung stehen.
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An dem Stangenabschnitt 13a und dem unteren Endabschnitt des oberen Pleuelabschnittes 13c ist ein Strömungskanal des Stangenabschnittes 13a1 vorgesehen. Der Strömungskanal des Stangenabschnittes 13a1 ist ein Öffnungsabschnitt, der zu der inneren Umfangsfläche des Durchgangslochs des oberen Pleuelabschnittes 13c offen ist.
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Kolbenbolzenbuchse
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Eine Kolbenbolzenbuchse 31 ist zwischen der äußeren Umfangsfläche des Kolbenbolzens 27c und der inneren Umfangsfläche des oberen Pleuelabschnittes 13c der Pleuelstange 13 vorgesehen. Die Kolbenbolzenbuchse 31 ist eine gewalzte Buchse aus einer Kupfer und Nickel enthaltenden Legierung. Die Kolbenbolzenbuchse 31 ist mit Strömungskanälen der Kolbenbolzenbuchse 31a, 31b versehen. Die Strömungskanäle der Kolbenbolzenbuchse 31a sind an dem Teil entsprechend den Strömungskanälen des oberen Pleuelabschnittes 13c1 ausgebildet und stellen Öffnungsabschnitte dar, die zwischen der äußeren Umfangsfläche und der inneren Umfangsfläche der Kolbenbolzenbuchse 31 in Verbindung stehen. Der Strömungskanal der Kolbenbolzenbuchse 31b ist an dem Teil entsprechend dem Strömungskanal des Stangenabschnittes 13a1 ausgebildet und stellt einen Öffnungsabschnitt dar, der zwischen der äußeren Umfangsfläche und der inneren Umfangsfläche der Kolbenbolzenbuchse 31 in Verbindung steht.
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Durchfluss von Schmieröl
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Der Durchfluss und die Funktion von aus dem Schmieröl-Einspritzabschnitt 16 eingespritzten Schmieröl wird nachstehend beschrieben.
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Durchfluss über den Kühlkanal
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Von der Einspritzdüse 16a des Schmieröl-Einspritzabschnittes 16 eingespritztes Schmieröl strömt von der Einlassöffnung 26a in den Kühlkanal 26. Schmieröl, das nicht in die Einlassöffnung 26a eingeströmt ist, trifft auf den Umfang der Einlassöffnung 26a und die inneren Umfangsflächen 28a der Gleitwandabschnitte 28 auf, um diese Teile zu kühlen, und trifft auf die innere Umfangsfläche des Zylinders 12 auf, um zwischen den Gleitwandabschnitten 28 und dem Zylinder 12 eine Schmierung vorzusehen.
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Das in die Einlassöffnung 26a eingeströmte Schmieröl nimmt Wärme von dem ringförmigen Rahmenabschnitt 25 auf, der den Hohlraum 24 umschließt, und kühlt dadurch den ringförmigen Rahmenabschnitt 25, während es den Kühlkanal 26 durchströmt.
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Danach wird das Schmieröl, das durch das Innere des Kühlkanals 26 gelangt ist, von Schmieröl hinausgedrückt, welches anschließend in den Kühlkanal 26 eingeführt worden ist, und wird aus der Auslassöffnung 26b ausgestoßen.
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Das aus der Auslassöffnung 26b ausgestoßene Schmieröl wird durch die Ausstoßkraft auf die Pleuelstange 13 und den Kolbenbolzen 27c geblasen. Das auf die Pleuelstange 13 und den Kolbenbolzen 27c geblasene Schmieröl tritt in einen Zwischenraum ein, um zwischen der Pleuelstange 13 und dem Kolbenbolzen 27c sowie zwischen dem Kolbenbolzen 27c und den Stiftbohrungen 27b eine Schmierung bereitzustellen.
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Weiterhin prallt das an die Pleuelstange 13 und den Kolbenbolzen 27c geblasene Schmieröl von der hinteren Fläche 22b des Kopfabschnittes 22 und den inneren Umfangsflächen 28a der Gleitwandabschnitte 28 ab. Daraufhin kühlt das von der hinteren Fläche 22b des Kopfabschnittes 22 abgeprallte Schmieröl den unteren Abschnitt 24a des Hohlraumes 24.
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Das von den inneren Umfangsflächen 28a der Gleitwandabschnitte 28 abgeprallte Schmieröl strömt ferner durch (nicht dargestellte) Verbindungsöffnungen, welche durch die Gleitwandabschnitte 28 hindurch gebildet sind, zu den äußeren Umfangsflächen 28b der Gleitwandabschnitte 28 aus, um dadurch zwischen den Gleitwandabschnitten 28 und dem Zylinder 12 eine Schmierung bereitzustellen.
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Weiterhin wird das aus der Auslassöffnung 26b ausgestoßene Schmieröl über die Strömungskanäle des oberen Pleuelabschnittes 13c1 zu der Kolbenbolzenbuchse 31 geleitet. Das zu der Kolbenbolzenbuchse 31 geleitete Schmieröl wird weiterhin über den Strömungskanal der Kolbenbolzenbuchse 31a zu dem Kolbenbolzen 27c geleitet. Schmieröl kühlt auf diese Weise ausreichend den oberen Pleuelabschnitt 13c, die Kolbenbolzenbuchse 31 sowie den Kolbenbolzen 27c, und eine Korrosion dieser Teile wird dadurch verhindert.
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Direkteinspritzung in den oberen Pleuelabschnitt
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Von der Auslassöffnung 26b eingespritztes Schmieröl wird direkt auf die äußere Umfangsfläche des oberen Pleuelabschnittes 13c geblasen. Dieses Schmieröl sorgt für ausreichende Kühlung des oberen Pleuelabschnittes 13c.
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Durchfluss über den Strömungskanal des Stangenabschnittes
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Weiterhin wird aus einer nicht dargestellten Einspritzdüse eingespritztes Schmieröl über den Strömungskanal des Stangenabschnittes 13a1 zu der Kolbenbolzenbuchse 31 geleitet. Das zu der Kolbenbolzenbuchse 31 geleitete Schmieröl wird über den Strömungskanal der Kolbenbolzenbuchse 31b zu dem Kolbenbolzen 27c geleitet. Das derart geleitete Schmieröl sorgt für ausreichende Kühlung der Kolbenbolzenbuchse 31 und des Kolbenbolzens 27c, und eine Korrosion dieser Teile wird dadurch verhindert.
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Im Übrigen ist, wie in 2 und den nachstehend beschriebenen 5A bis 6B dargestellt, mindestens eine der inneren Umfangsfläche des oberen Pleuelabschnittes 13c und der äußeren Umfangsfläche der Kolbenbolzenbuchse 31 mit einem Nutabschnitt/Nutabschnitten versehen, die mit mindestens einem des Strömungskanals des Stangenabschnittes 13a1 und der Strömungskanäle des oberen Pleuelabschnittes 13c1 in Verbindung stehen, wobei Schmieröl den Nutabschnitt durchströmt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die innere Umfangsfläche des oberen Pleuelabschnittes 13c mit Nutabschnitten 13c2 versehen, die mit dem oberen Pleuelabschnitt 13c in Verbindung stehen und sich in Richtung senkrecht zu dem Papierbogen von 2 erstrecken. Weiterhin ist die innere Umfangsfläche des oberen Pleuelabschnittes 13c mit einem Nutabschnitt 13c3 versehen, der mit dem Strömungskanal des Stangenabschnittes 13a1 in Verbindung steht und sich in Richtung senkrecht zu dem Papierbogen von 2 erstreckt.
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Weiterhin kann eine Anordnung derart erfolgen, dass mindestens eine der inneren Umfangsfläche der Kolbenbolzenbuchse 31 und der äußeren Umfangsfläche des Kolbenbolzens 27c mit einem Nutabschnitt/Nutabschnitten versehen ist, der/die mit mindestens einem der Strömungskanäle der Kolbenbolzenbuchse 31a und des Strömungskanals der Kolbenbolzenbuchse 31b in Verbindung steht/stehen, wobei Schmieröl den/die Nutabschnitt(e) durchströmt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die äußere Umfangsfläche des Kolbenbolzens 27c mit Nutabschnitten 27c1 versehen, die mit den Strömungskanälen der Kolbenbolzenbuchse 31a in Verbindung stehen und sich in die zu dem Papierbogen von 2 senkrechte Richtung erstrecken. Weiterhin ist die äußere Umfangsfläche des Kolbenbolzens 27c mit einem Nutabschnitt 27c2 versehen, welcher mit dem Strömungskanal der Kolbenbolzenbuchse 31b in Verbindung steht und sich in die zu dem Papierbogen von 2 senkrechte Richtung erstreckt.
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Diese Nutabschnitte 13c2, 13c3, 27c1 und 27c2 sind an den jeweiligen axialen Endabschnitten des oberen Pleuelabschnittes 13c, der Kolbenbolzenbuchse 31 und des Kolbenbolzens 27c offen. Schmieröl, das diese Nutabschnitte 13c2, 13c3, 27c1 und 27c2 durchströmt, kann aus diesen Nutabschnitten 13c2, 13c3, 27c1 und 27c2 abgeführt werden. Wenn Schmieröl diese Nutabschnitte 13c2, 13c3, 27c1 und 27c2 durchströmt, können der obere Pleuelabschnitt 13c, die Kolbenbolzenbuchse 31 und der Kolbenbolzen 27c noch besser gekühlt werden.
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Weiterhin sind in der vorliegenden Ausführungsform zwei Sätze eines Strömungskanals des oberen Pleuelabschnittes 13c1 und eines Strömungskanals der Kolbenbolzenbuchse 31a ausgebildet. Ein Satz des Strömungskanals des oberen Pleuelabschnittes 13c1 und des Strömungskanals der Kolbenbolzenbuchse 31a ist derart ausgebildet, dass er im Wesentlichen der Auslassöffnung 26b gegenüberliegt. Der andere Satz des Strömungskanals des oberen Pleuelabschnittes 13c1 und des Strömungskanals der Kolbenbolzenbuchse 31a ist derart ausgebildet, dass er im Wesentlichen axial symmetrisch zu dem einen Satz des Strömungskanals des oberen Pleuelabschnittes 13c1 und des Strömungskanals der Kolbenbolzenbuchse 31a bezüglich des Stangenabschnittes 13a ist.
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Abmessung von Kolben etc.
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Wie in 3A und 3B dargestellt, wird im Allgemeinen, da ein Stahlkolben eine geringere Wärmeleitfähigkeit gegenüber einem Aluminiumkolben besitzt, eine Verkleinerung insbesondere in der axialen Richtung des Zylinders verwirklicht, und der Abstand zwischen der oberen Fläche des Kolbens und dem oberen Endabschnitt der Stiftbohrung ist gering eingestellt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Motor 1 mit der Literleistung von 60,0 [kW/l] oder weniger, dem Bohrungsdurchmesser des Kolbens 21 von 79 [mm] oder kleiner und dem Abstand zwischen der oberen Fläche 22a und dem oberen Endabschnitt der Stiftbohrungen 27b des Kolbens 21 in einem Bereich von 20 [mm] bis 25 [mm] ausgelegt.
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Hierbei ist die Literleistung auf 60,0 [kW/l] oder weniger zum Zwecke der Durchführung einer Verkleinerung des Motors 1 eingestellt. Der Bohrungsdurchmesser des Kolbens 21 ist auf 79 [mm] oder weniger eingestellt, und der Abstand zwischen der oberen Fläche 22a und dem oberen Endabschnitt der Stiftbohrung 27b des Kolbens 21 ist auf 25 [mm] oder weniger eingestellt, um eine Verringerung der Gebrauchstauglichkeit aufgrund von Schwingung des Motors 1 bedingt durch einen Anstieg des Gewichtes des Kolbens 21 zu verhindern. Der Abstand zwischen der oberen Fläche 22a und dem oberen Endabschnitt der Stiftbohrung 27b des Kolbens 21 ist auf 20 [mm] oder mehr eingestellt, um die Kolbenbolzenbuchse 31 von der oberhalb des Kolbens 21 abgetrennten Brennkammer zu trennen, um einen Anstieg der Temperatur der Kolbenbolzenbuchse 31 zu verhindern.
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Das heißt, wie in 4 dargestellt, wird die Obergrenze des Abstandes zwischen der oberen Fläche 22a und der Stiftbohrung 27b des Kolbens 21 durch die Untergrenze der Einspritzmenge eines Schmieröl-Einspritzabschnittes 16 unter Berücksichtigung der Kraftstoffersparnis bestimmt. Weiterhin wird die Untergrenze des Abstandes zwischen der oberen Fläche 22a und der Stiftbohrung 27b des Kolbens durch die Obergrenze der Einspritzmenge des Schmieröl-Einspritzabschnittes 16 unter Berücksichtigung der Kraftstoffersparnis bestimmt. Die Obergrenze (anders ausgedrückt die Obergrenze des Bohrungsdurchmessers) des Gewichts des Kolbens 21 wird durch die Obergrenze des Gewichtes unter Berücksichtigung der Schwingung des Motors 1 bestimmt. Die Untergrenze (anders ausgedrückt die Untergrenze des Bohrungsdurchmessers) des Kolbens 21 wird durch die Untergrenze der Einspritzmenge des Schmieröl-Einspritzabschnittes 16 unter Berücksichtigung der Kraftstoffersparnis bestimmt.
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Abgewandelte Beispiele
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Nachfolgend wird ein abgewandeltes Beispiel des Aufbaus der hinteren Fläche 22b des Kolbens 21 in Bezug auf die 5A bis 6B beschrieben.
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Erstes abgewandeltes Beispiel
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Wie in 5A dargestellt, ist die hintere Fläche 22b des Kolbens 21 mit einer Spiralnut 22b1 versehen. Die Spiralnut 22b1 ist an dem dem oberen Pleuelabschnitt 13c der Pleuelstange 13 gegenüberliegenden Teil ausgebildet. Wie in 5B gezeigt, bewegt sich an der hinteren Fläche 22b anhaftendes Schmieröl während der Abwärtsbewegung des Kolbens 21 entlang der Spiralnut 22b1 und sammelt sich in dem mittigen Abschnitt der Spiralnut 22b1. Das in dem mittigen Abschnitt der Spiralnut 22b1 zusammengeströmte Schmieröl tropft während der Aufwärtsbewegung des Kolbens 21 auf den oberen Pleuelabschnitt 13c der Pleuelstange 13, um den oberen Pleuelabschnitt 13c ausreichend kühlen zu können.
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Zweites abgewandeltes Beispiel
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Wie in 6A dargestellt, ist die hintere Fläche 22a des Kolbens 21 mit einer Vielzahl von Vorsprüngen 22b2 versehen. Wie in 6B dargestellt, sammelt sich an der hinteren Fläche 22b anhaftendes Schmieröl während der Abwärtsbewegung des Kolbens 21 an den mehreren Vorsprüngen 22b2. Das sich an den mehreren Vorsprüngen 22b2 gesammelte Schmieröl tropft in der Aufwärtsbewegung des Kolbens 21 auf den oberen Pleuelabschnitt 13c der Pleuelstange 13, um den oberen Pleuelabschnitt 13c ausreichend kühlen zu können.
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Der Motor 1 ist in der vorliegenden erfindungsgemäßen Ausführungsform derart angeordnet, dass er Schmieröl über den Kühlkanal 26 und die Strömungskanäle des oberen Pleuelabschnittes 13c1 auf die Kolbenbolzenbuchse 31 schleudert, Schmieröl direkt auf den oberen Pleuelabschnitt 13c schleudert sowie Schmieröl über den großen Pleuelabschnitt 13b auf die Kolbenbolzenbuchse 31 schleudert. Auf diese Weise kann der Motor 1 die Kolbenbolzenbuchse 31 ausreichend kühlen.
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Weiterhin wird in dem Motor 1 Schmieröl über die Strömungskanäle der Kolbenbolzenbuchse 31a und 31b auf den Kolbenbolzen 27c geschleudert und der Kolbenbolzen 27c und die Kolbenbolzenbuchse 31 können ausreichend gekühlt werden.
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Wiederum weiterhin ist der Motor 1 mit der Literleistung von 60,0 [kW/l] oder weniger, dem Bohrungsdurchmesser des Kolbens 21 von 79 [mm] oder weniger und dem Abstand zwischen der oberen Fläche 22a und dem oberen Endabschnitt der Stiftbohrungen 27b des Kolbens 21 in einem Bereich von 20 [mm] bis 25 [mm] ausgelegt. Entsprechend ist es bei einer Reduzierung der Einspritzmenge von Schmieröl möglich, eine Kombination aus einem Stahlkolben 21 und einer kostengünstigen gewalzten Buchse als Kolbenbolzenbuchse 31 zu verwirklichen.
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Vorstehend ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform beschrieben worden, allerdings ist die Erfindung nicht auf diese beschränkt und kann gegebenenfalls in einem Bereich abgewandelt und verändert werden, ohne von dem Erfindungsgedanken abzuweichen. Beispielsweise können, wenn der Nutabschnitt 13c2 (13c3) vorhanden ist, der Strömungskanal der Kolbenbolzenbuchse 31a (31b) und der Nutabschnitt 27c1 (27c2) wegfallen. Weiterhin kann, wenn der Strömungskanal der Kolbenbolzenbuchse 31a (31b) und der Nutabschnitt 27c1 (27c2) vorgesehen sind, der Nutabschnitt 13c2 (13c3) wegfallen.
