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Die Erfindung betrifft eine Ölspritzdüse für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Eine solche Ölspritzdüse für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ist beispielsweise bereits der
DE 10 2015 016 370 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Ölspritzdüse weist wenigstens eine durch ein Leitungselement der Ölspritzdüse begrenzte Öffnung zum Ausspritzen von Öl aus der Ölspritzdüse auf. Außerdem weist die Ölspritzdüse eine in der Öffnung aufgenommenen Düsennadel auf, mittels welcher unter Bewegen der Düsennadel relativ zu dem Leitungselement ein Spritzbild der Ölspritzdüse variierbar ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ölspritzdüse der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Ölspritzdüse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Ölspritzdüse der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann, ist erfindungsgemäß wenigstens ein Dehnstoffelement vorgesehen, welches sich infolge eines Wärmeaustausches mit dem Öl selbstständig verformt, wodurch die Düsennadel relativ zu dem Leitungselement bewegbar ist. Dies bedeutet, dass es während eines Betriebs der Ölspritzdüse beziehungsweise der Verbrennungskraftmaschine insgesamt zu einem Wärmeaustausch zwischen dem Dehnstoffelement und dem auch als Schmieröl oder Motoröl bezeichneten Öl, welches mittels der Ölspritzdüse über die Öffnung aus der Ölspritzdüse ausgespritzt wird beziehungsweise auszuspritzen ist, kommt. Durch diesen Wärmeaustausch zwischen dem Öl und dem Dehnstoffelement gehen Temperaturänderungen des Öls mit Temperaturänderungen des Dehnstoffelements einher beziehungsweise Temperaturänderungen des Öls bewirken Temperaturänderungen des Dehnstoffelements. Kommt es beispielsweise zu einer Temperaturerhöhung des Öls, so geht Wärme von dem Öl zumindest mittelbar auf das Dehnstoffelement über, sodass es auch zu einer Temperaturerhöhung des Dehnstoffelements kommt. Kommt es beispielsweise zu einer Temperaturabsenkung des Öls, so geht beispielsweise Wärme von dem Dehnstoffelement zumindest mittelbar auf das Öl über, sodass es auch zu einer Temperaturabsenkung beziehungsweise einer Temperaturreduzierung des Dehnstoffelements kommt.
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Das Dehnstoffelement verformt sich in Folge seiner Temperaturänderungen selbstständig zumindest in einem Teilbereich, sodass es beispielsweise zu Bewegungen des Dehnstoffelements relativ zu dem Leitungselement kommt. Die Verformungen und die damit einhergehenden Bewegungen des Dehnstoffelements werden beispielsweise über wenigstens ein Verbindungselement, über welches das Dehnstoffelement mit der Düsennadel verbunden ist, auf die Düsennadel übertragen, sodass die Düsennadel durch die Verformungen beziehungsweise Bewegungen des Dehnstoffelements relativ zu dem Leitungselement bewegt wird. Hierdurch wird das Spritzbild der Ölspritzdüse variiert. Unter dem Variieren beziehungsweise Verändern des Spritzbilds der Ölspritzdüse kann insbesondere verstanden werden, dass ein beispielsweise teilweise durch das Leitungselement und teilweise durch die Düsennadel begrenzter und von dem Öl durchströmbarer Strömungsquerschnitt der Ölspritzdüse variiert beziehungsweise verändert werden kann, wobei mittels der Ölspritzdüse das Öl über den Strömungsquerschnitt aus der Ölspritzdüse ausgespritzt wird beziehungsweise ausgespritzt werden kann.
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Da das Spritzbild, insbesondere der Strömungsquerschnitt, durch temperaturbedingte Verformungen des Dehnstoffelements eingestellt wird, und da die temperaturbedingten Verformungen des Dehnstoffelements aus Temperaturänderungen des Öls resultieren beziehungsweise durch Temperaturänderungen des Öls bewirkt werden, ist bei der erfindungsgemäßen Ölspritzdüse eine temperaturbedingte beziehungsweise temperaturabhängige Variierung des Spritzbilds der Ölspritzdüse vorgesehen. Unter der temperaturabhängigen Variierung des Spritzbilds der Ölspritzdüse ist zu verstehen, dass das Spritzbild der Ölspritzdüse in Abhängigkeit von wenigstens einer Temperatur des Öls variierbar ist beziehungsweise variiert wird.
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Der Erfindung liegt dabei insbesondere die folgende Erkenntnis zugrunde: Ziel der Entwicklung von modernen, auch als Verbrennungsmotoren bezeichneten Verbrennungskraftmaschinen ist, Reibungsverluste kontinuierlich zu senken. Vorteilhaft ist dabei ein erhöhtes Kolben-Laufspiel in der Zylinderbuchse. Dies führt jedoch insbesondere in der Warmlaufphase der auch als Motor bezeichneten Verbrennungskraftmaschine zu einer erhöhten Körperschallanregung des Motorblocks durch den Anlagewechsel des Kolbens, was zu einem nur ungünstigen, auch als NVH-Verhalten bezeichneten Geräuschverhalten führen kann (NVH - Noise Vibration Harshness). Untersuchungen zeigen, dass eine gezielte Beölung der Zylinderlaufbahn den störenden Körperschall in der Warmlaufphase durch eine dämpfende Ölschicht deutlich reduzieren kann. Diese Beölung verbessert außerdem das Reibungs- und Verschleißverhalten des Motors in der kritischen Phase des Warmlaufs. Der betriebswarme Motor verringert durch thermische Ausdehnung der Kolben sein Laufspiel und damit die Körperschallanregung. Die zusätzliche Beölung der Zylinderlaufbahn kann nun deutlich reduziert werden. Die Erfindung übernimmt die Regulierung der auf die Zylinderbahn gespritzten Ölmenge in Abhängigkeit von der Temperatur des Öls und somit in Abhängigkeit von mindestens einer Temperatur der Verbrennungskraftmaschine.
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Üblicherweise ist es vorgesehen, den Kolben mittels der Ölspritzdüse von unten mit Öl anzuspritzen. Dies dient im Wesentlichen der Wärmeabfuhr aus beziehungsweise von dem Kolben. Das als Kühlöl fungierende Öl gelangt jedoch zwangläufig auch auf die Zylinderlaufbahn und beölt dort den Kolben und die Zylinderlaufbahn. Im Warmlauf des Motors ist eine Kühlung des Kolbens nicht erwünscht, um eine übermäßige Abfuhr von Wärme aus dem Verbrennungsraum zu vermeiden. Dies würde das Abgasverhalten des Motors negativ beeinflussen. Es ist also abzuwägen, ob ein günstiges Körperschallverhalten oder ein thermodynamisch optimaler Warmlauf gewünscht ist.
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Die erfindungsgemäße Ölspritze vermag durch den Einsatz des als temperaturabhängiges Schaltelement fungierenden Dehnstoffelements das Spritzbild und somit ein Spritzverhalten des Ölspritzdüse zu verändern. So kann auf besondere Betriebsbedingungen wie etwa den Warmlauf besonders vorteilhaft reagiert werden. Insbesondere können mittels der erfindungsgemäßen Ölspritzdüse ein günstiges Körperschallverhalten im Warmlauf und eine zumindest nahezu optimale Einstellung der Kolbenkühlung entsprechend der Motortemperatur realisiert werden. Insbesondere kann in einem entsprechenden Betrieb eine Öldurchflussmenge durch die Öffnung besonders gering gehalten werden, wodurch Ölpumpenleistung eingespart werden kann. Ein Verstopfen der auch als Öldüse bezeichneten Ölspritzdüse bei sehr kleinem Strömungsquerschnitt kann durch das Schaltverhalten des Dehnstoffelements und somit der Düsennadel vermieden werden, da beispielsweise regelmäßig auf einen großen Strömungsquerschnitt geschaltet wird.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ölspritzdüse für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
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Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Schnittansicht eine Ölspritzdüse 10 für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens wie beispielsweise eines Personenkraftwagens. Die Verbrennungskraftmaschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist, weist ein beispielsweise auch als Motorblock bezeichnetes Gehäuseelement 12 auf, welches beispielsweise als Zylindergehäuse, insbesondere als Zylinderkurbelgehäuse, ausgebildet ist. Insbesondere kann das Gehäuseelement 12 als Kurbelgehäuse ausgebildet sein. Das Gehäuseelement 12 bildet beziehungsweise begrenzt beispielsweise einen insbesondere als Zylinder ausgebildeten Brennraum, in welchem ein Kolben der Verbrennungskraftmaschine translatorisch bewegbar aufgenommen ist. Insbesondere während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine, während dessen befeuerten Betrieb Verbrennungsvorgänge in dem Zylinder ablaufen, wird der Kolben mittels der Ölspritzdüse 10 von unten mit Öl bespritzt, um dadurch den Kolben zu kühlen. Hierzu umfasst die Ölspritzdüse 10 einen von dem Öl, welches mittels der Ölspritzdüse 10 gegen den Kolben gespritzt wird, durchströmbaren Körper 14 und ein fluidisch mit dem Körper 14 verbundenes Leitungselement 16. Somit kann das Öl, welches durch den Körper 14 strömt, von dem Körper 14 in das Leitungselement 16 strömen und das Leitungselement 16 durchströmen.
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Dabei weist das Gehäuseelement 12 einen beispielsweise als Bohrung ausgebildeten und von dem Öl durchströmbaren Kanal 18 auf, über welchen das mittels der Ölspritzdüse 10 auszuspritzende und gegen den Kolben zu spritzende Öl in den Körper 14 einleitbar ist. Der Körper 14 wird auch als Ölspritzen-Körper bezeichnet.
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Das Leitungselement 16 begrenzt eine auch als Ausspritzöffnung bezeichnete Öffnung 20 der Ölspritzdüse 10, wobei das da Leitungselement 16 durchströmende Öl über die Öffnung 20 aus dem Leitungselement 16 und somit aus der Ölspritzdüse 10 insgesamt ausspritzbar und gegen den Kolben zu spritzen ist. Mit anderen Worten, während eines Betriebs der Ölspritzdüse 10 und somit der Verbrennungskraftmaschine insgesamt strömt das Öl zunächst durch den Kanal 18 und von dem Kanal 18 in den Körper 14. Das Öl strömt durch den Körper 14 und von dem Körper 14 in das Leitungselement 16 und somit durch das Leitungselement 16. Dann strömt das Öl durch die Öffnung 20, sodass das Öl über die Öffnung 20 aus der Ölspritzdüse 10 ausgespritzt und gegen den Kolben gespritzt wird. Somit mündet das Leitungselement 16 an dessen Umgebung 22 über die Öffnung 20.
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Die Ölspritzdüse 10 weist darüber hinaus eine in der Öffnung 20 aufgenommene Düsennadel 24 auf, welche, insbesondere zumindest translatorisch, relativ zu dem Leitungselement 16 bewegbar ist. Mittels der Düsennadel 24 ist unter Bewegen der Düsennadel 24 relativ zu dem Leitungselement 16 ein Spritzbild der Ölspritzdüse 10 variierbar. Aus der Fig. ist erkennbar, dass das Leitungselement 16 und die Düsennadel 24 einen von dem Öl durchströmbaren Strömungsquerschnitt der Ölspritzdüse 10 begrenzen, wobei der Strömungsquerschnitt vorliegend ein Querschnitt eines Ringspalts ist. Mit anderen Worten begrenzen die Düsennadel 24 und das Leitungselement 16 den zuvor genannten Ringspalt, welcher einen von dem Öl durchströmbaren Strömungsquerschnitt aufweist. Über diesen Strömungsquerschnitt wird das das Leitungselement 16 durchströmende Öl aus dem Leitungselement 16 und somit aus der Ölspritzdüse 10 ausgespritzt. Durch Bewegen der Düsennadel 24 relativ zu dem Leitungselement 16 ist beziehungsweise wird der Strömungsquerschnitt variierbar beziehungsweise variiert. Mit anderen Worten wird der Strömungsquerschnitt dadurch eingestellt, das heißt variiert beziehungsweise verändert, dass die Düsennadel 24 relativ zu dem Leitungselement 16 bewegt wird. Durch variieren des Querschnitts wird das Spritzbild der Ölspritzdüse 10 variiert, das heißt eingestellt beziehungsweise verändert. Durch Vergrößern des Strömungsquerschnitts kann beispielsweise eine je Zeiteinheit durch den Strömungsquerschnitt strömende Menge des Öls vergrößert werden.
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Demzufolge kann durch Verkleinern des Strömungsquerschnitts die je Zeiteinheit durch den Strömungsquerschnitt strömende Menge des Öls verringert werden.
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Um nun einen besonders vorteilhaften Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisieren zu können, umfasst die Ölspritzdüse 10 wenigstens oder genau ein in dem Körper 14 angeordnetes Dehnstoffelement 26, welches sich in Folge eines Wärmeaustausches mit dem Öl, welches mittels der Ölspritzdüse 10 gegen den Kolben zu spritzen ist, selbstständig verformt, wodurch die Düsennadel 24 relativ zu dem Leitungselement 16 bewegbar ist. Das Dehnstoffelement 26 ist derart in dem Körper 14 angeordnet, dass das Öl, welches durch die Ölspritzdüse 10 strömt, das Dehnstoffelement 26 direkt an- und umströmt. Hierdurch erfolgt ein Wärmeaustausch zwischen dem Dehnstoffelement 26 und dem das Dehnstoffelement 26 an- und umströmende Öl. Dadurch gehen Temperaturveränderungen des Öls mit Temperaturveränderungen des Dehnstoffelements 26 einher. Temperaturveränderungen des Dehnstoffelements 26 führen zu Verformungen des Dehnstoffelements 26. Im Rahmen seiner Verformung bewegt sich das Dehnstoffelement 26 zumindest in einem Teilbereich relativ zu dem Leitungselement 16. Diese, relativ zu dem Leitungselement 16 erfolgenden Bewegungen des Dehnstoffelements 26 werden über ein Verbindungselement 28 von dem Dehnstoffelement 26 auf die Düsennadel 24 übertragen.
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Die Bewegungen des Dehnstoffelements 26 relativ zu dem Leitungselement 16 führen zu Bewegungen des Verbindungselements 28 relativ zu dem Leitungselement 16. Da das Verbindungselement 28 einerseits mit dem Dehnstoffelement 26 und andererseits mit der Düsennadel 24 verbunden ist, führen die relativ zu dem Leitungselement 16 erfolgenden Bewegungen des Verbindungselements 28 zu Bewegungen der Düsennadel 24 relativ zu dem Leitungselement 16, wodurch der Strömungsquerschnitt beziehungsweise das Spritzbild der Ölspritzdüse 10 variiert wird. Aus der Fig. ist erkennbar, dass das Dehnstoffelement 26 mit der Düsennadel 24 über das Verbindungselement 28 verbunden ist, über welches Verformungen des Dehnstoffelements 26 auf die Düsennadel 24 übertragbar sind, wodurch die Düsennadel 24 relativ zu dem Leitungselement 16 bewegbar ist. Das Verbindungselement 28 fungiert somit als Übertragungselement, wobei das Verbindungselement 28 beispielsweise flexibel ausgebildet ist. Durch Verändern des Strömungsquerschnitts wird eine Menge des Öls, die je Zeiteinheit von der Ölspritzdüse 10 ausgespritzt wird, variiert, sodass eine temperaturabhängige Variierung der Spritzmenge und somit des Spritzbilds der Ölspritzdüse 10 vorgesehen ist. Diese Variierung des Spritzbilds und der Spritzmenge hängt von einer Temperatur des Öls ab, wodurch ein besonders vorteilhafter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann. Insbesondere kann der Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine gering gehalten werden, wobei gleichzeitig ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten der Verbrennungskraftmaschine gewährleistet werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ölspritzdüse
- 12
- Gehäuseelement
- 14
- Körper
- 16
- Leitungselement
- 18
- Kanal
- 20
- Öffnung
- 22
- Umgebung
- 24
- Düsennadel
- 26
- Dehnstoffelement
- 28
- Verbindungselement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015016370 A1 [0002]
