DE102018122249A1 - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem in einem Zylinder hin und her bewegbaren Kolben (1), der einen Kolbenkühlraum (6) zur Aufnahme von Mittel zur Kühlung und Schmierung aufweist, wobei der Kolben (1) über einen in einem kleinen Pleuellager (3) angeordneten Kolbenbolzen (2) schwenkbar mit einer Pleuelstange (4) verbunden ist und zwischen Kolbenkühlraum (6) und einer zur Pleuelstange (4) orientierten Fläche (FF) des Kolbens (1) zumindest ein Verbindungskanal (10) vorgesehen ist und in der Pleuelstange (4) ein Zulaufkanal (11) zu dem kleinen Pleuellager (3) angeordnet ist. Aufgabe der Erfindung ist es eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, die ausreichende Kühlung der Kolbenkrone (7), sowie Schmierung und Kühlung des kleinen Pleuellagers (3) erreicht. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im Wesentlichen zwischen Verbindungskanal (10) und Zulaufkanal (11) zwischen Pleuelstange (4) und Kolben (1) ein Auffangelement (13) zum Auffangen von Mittel zur Kühlung und Schmierung angeordnet ist.The invention relates to an internal combustion engine having at least one piston (1) which can be moved back and forth in a cylinder and has a piston cooling space (6) for accommodating means for cooling and lubrication, the piston (1) being connected to a small connecting rod bearing (3 ) arranged piston pin (2) is pivotally connected to a connecting rod (4) and between the piston cooling chamber (6) and a connecting rod (4) oriented surface (FF) of the piston (1) at least one connecting channel (10) is provided and in the connecting rod (4) an inlet channel (11) to the small connecting rod bearing (3) is arranged. The object of the invention is to provide an internal combustion engine which achieves adequate cooling of the piston crown (7), as well as lubrication and cooling of the small connecting rod bearing (3). This object is achieved in that substantially between the connecting channel (10) and inlet channel (11) between the connecting rod (4) and piston (1) a collecting element (13) for collecting means for cooling and lubrication is arranged.
Description
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem in einem Zylinder hin und her bewegbaren Kolben, der einen Kolbenkühlraum zur Aufnahme von Mittel zur Kühlung und Schmierung aufweist, wobei der Kolben über einen in einem kleinen Pleuellager angeordneten Kolbenbolzen schwenkbar mit einer Pleuelstange verbunden ist und zwischen Kolbenkühlraum und einer zur Pleuelstange orientierten Fläche des Kolbens zumindest ein Verbindungskanal vorgesehen ist und in der Pleuelstange ein Zulaufkanal zu dem kleinen Pleuellager angeordnet ist.The invention relates to an internal combustion engine having at least one reciprocable in a cylinder piston having a piston cooling chamber for receiving means for cooling and lubrication, wherein the piston is pivotally connected via a piston rod arranged in a small pivot bearing with a connecting rod and between the piston cooling chamber and a connecting rod oriented to the connecting rod surface of the piston is provided at least one connecting channel and in the connecting rod an inlet channel to the small connecting rod bearing is arranged.
Aufgrund der hohen thermischen sowie mechanischen Belastungen ist es notwendig die Pleuellager zu kühlen sowie zu schmieren, wobei dazu in der Regel Öl eingesetzt wird. Um den Bereich des kleinen Pleuellagers mit Öl zu versorgen ist es dabei im Stand der Technik bekannt, von einem Ölkühlkanal durch den Kolben zu einer zur Pleuelstange orientierten Fläche des Kolbens einen Verbindungskanal in Form einer Bohrung vorzusehen und in der Pleuelstange zu dem kleinen Pleuellager einen Zulaufkanal ebenfalls in Form einer Bohrung vorzusehen. Durch diese Bohrungen wird je nach Drehzahl das Öl in Richtung des kleinen Pleuellagers befördert. Allerdings ist nicht vorhersagbar wieviel Öl tatsächlich zum kleinen Pleuellager gelangen kann, da das Öl bei der Bewegung der Pleuelstange an den Bohrungen vorbeiströmt und verloren geht.Due to the high thermal and mechanical loads, it is necessary to cool and lubricate the connecting rod bearing, which is usually used oil. In order to supply the area of the small connecting rod bearing with oil, it is known in the prior art to provide a connecting channel in the form of a bore from an oil cooling channel through the piston to a connecting rod-oriented surface of the piston and an inlet channel in the connecting rod to the small connecting rod bearing also provided in the form of a bore. Depending on the speed of rotation, these holes move the oil in the direction of the small connecting rod bearing. However, it is unpredictable how much oil can actually get to the small connecting rod bearing, since the oil flows past the holes during the movement of the connecting rod and is lost.
Durch hohe Zünddrücke und hohe Flächenpressungen im kleinen Pleuellager ist die Lagerschale des kleinen Pleuellagers aber hoch belastet. Bei schlechter Ölversorgung kann es daher bei mangelnder Schmierung und/oder Kühlung zu Schäden kommen, die häufige Wartung oder auch Austausch der entsprechenden Komponenten mit damit verbundenen Stillstandszeiten mit sich bringen.Due to high ignition pressures and high surface pressures in the small connecting rod bearing, the bearing shell of the small connecting rod bearing is heavily loaded. In the case of poor oil supply, lack of lubrication and / or cooling can therefore lead to damages which entail frequent maintenance or replacement of the corresponding components with associated downtimes.
Die
Aufgabe der Erfindung ist es eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, die diese Nachteile vermeidet und bei der der Kolben, insbesondere die Kolbenkrone ausreichend gekühlt werden kann und bei der die Schmierung und Kühlung des kleinen Pleuellagers gewährleistet ist.The object of the invention is to provide an internal combustion engine which avoids these disadvantages and in which the piston, in particular the piston crown can be sufficiently cooled and in which the lubrication and cooling of the small connecting rod bearing is ensured.
Diese Aufgabe wird durch eine eingangs erwähnte Brennkraftmaschine erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass im Wesentlichen zwischen Verbindungskanal und Zulaufkanal zwischen Pleuelstange und Kolben ein Auffangelement zum Auffangen von Mittel zur Kühlung und Schmierung angeordnet ist. Dadurch ist es möglich mit dem Mittel zur Kühlung und Schmierung - z.B. Öl -, das vom Kolbenkühlraum zum kleinen Pleuellager fließt, das Pleuellager trotzdem ausreichend zu kühlen und zu schmieren, da weniger Mittel zur Kühlung und Schmierung für diesen Zweck verloren geht und zurück in den Kurbelraum oder zur Ölwanne fließt.This object is achieved by an internal combustion engine mentioned above, according to the invention, that a collecting element for collecting means for cooling and lubrication is arranged substantially between the connecting channel and inlet channel between the connecting rod and piston. This makes it possible with the means for cooling and lubrication - e.g. Oil - which flows from the piston cooling chamber to the small connecting rod bearing, nevertheless sufficiently cools and lubricates the connecting rod bearing, since less cooling and lubrication means are lost for this purpose and flow back into the crankcase or to the oil sump.
Um leichte Verschwenkbarkeit zwischen Kolben und Pleuelstange zu gewährleisten ist es günstig, wenn das Auffangelement Bürstenelemente und/oder Lamellen aufweist. Der Widerstand und die Reibung, die durch das Auffangelement zwischen Pleuelstange und Kolben entstehen, ist aufgrund der Bürstenelemente gering und für den Wärmeeintrag vernachlässigbar.In order to ensure easy pivoting between the piston and the connecting rod, it is advantageous if the collecting element brush elements and / or lamellae. The resistance and friction caused by the collecting element between connecting rod and piston is low due to the brush elements and negligible for the heat input.
Um einen Puffer für das Mittel zur Kühlung und Schmierung bereitzustellen ist es vorteilhaft, wenn das Auffangelement im Wesentlichen mit Bürstenelementen und/ der Lamellen, Pleuelstange und Kolben ein inneres Auffangvolumen begrenzt, wobei die Bürstenelemente und/oder Lamellen vorzugsweise ringförmig um einen der Kanäle angeordnet sind.In order to provide a buffer for the means for cooling and lubrication, it is advantageous if the collecting element essentially defines an inner collecting volume with brush elements and / of the lamellae, connecting rod and piston, wherein the brush elements and / or lamellae are preferably arranged annularly around one of the channels ,
Um die Dichtheit des Auffangelements und trotzdem die erforderliche Beweglichkeit zu erhalten, ist es günstig, wenn Enden von den Bürstenelementen und/oder den Lamellen zur Außenfläche der Pleuelstange gerichtet sind und vorzugsweise die Außenfläche berühren.In order to maintain the tightness of the collecting element and still the required mobility, it is advantageous if ends of the brush elements and / or the lamellae are directed to the outer surface of the connecting rod and preferably touch the outer surface.
Eine besonders einfache Ausführung ergibt sich, wenn das Auffangelement mit einem Basiselement an der zur Pleuelstange orientierten Fläche des Kolbens befestigt ist.A particularly simple embodiment results when the collecting element is fastened with a base element on the piston rod-oriented surface of the piston.
Um eine einfache und leicht herstellbare Form zu erhalten, ist in einer bevorzugten Ausführung vorgesehen, dass das Auffangelement eine Grundfläche aufweist, die elliptisch, vorzugsweise kreisförmig ist.In order to obtain a simple and easily produced shape, it is provided in a preferred embodiment that the collecting element has a base area which is elliptical, preferably circular.
Der maximale Effekt des Auffangelements lässt sich erreichen, wenn das Auffangelement bei verschwenkter Pleuelstange den Zulaufkanal umschließt/bedeckt, und/oder wenn das Auffangelement in Umfangsrichtung einen Winkel von 25° bis 30° einschließt.The maximum effect of the collecting element can be achieved if the collecting element encloses / covers the inlet channel when the connecting rod is pivoted, and / or if the collecting element encloses an angle of 25 ° to 30 ° in the circumferential direction.
Um ein möglichst großes Volumen innerhalb des Auffangelements zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn das Auffangelement eine Breite in Richtung einer Drehachse des Kolbenbolzens aufweist, die im Wesentlicher einer Pleuelaugenbreite der Pleuelstange entspricht. In order to obtain the largest possible volume within the collecting element, it is advantageous if the collecting element has a width in the direction of an axis of rotation of the piston pin, which substantially corresponds to a Pleuelaugenbreite the connecting rod.
Eine besonders bevorzugte Ausführung sieht vor, dass das Auffangelement oberhalb einer Drehachse des Kolbenbolzens angeordnet ist.A particularly preferred embodiment provides that the collecting element is arranged above a rotational axis of the piston pin.
In der Folge wird die Erfindung anhand eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels, das in den Figuren dargestellt ist, näher erläutert. Darin zeigen:
-
1 einen Kolben einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäß der Linie I-I der2 ; -
2 den Kolben in einer Ansicht von einer Unterseite; -
3 das Detail III aus1 ; -
4 ein Auffangelement in einem Grundriss; -
5 den Kolben in einem Schnitt gemäß der Linie V-V der2 ; und -
6 ein Auffangelement in einer perspektivischen Darstellung mitangedeutetem Verbindungskanal 10 .
-
1 a piston of an internal combustion engine according to the invention in a section along the line II of2 ; -
2 the piston in a view from a bottom; -
3 the detail III off1 ; -
4 a catch element in a floor plan; -
5 the piston in a section along the line VV the2 ; and -
6 a collecting element in a perspective view with indicated connectingchannel 10 ,
Gleiche Elemente sind in den Figuren aus Gründen der Übersichtlichkeit jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die
Das Innere des Kolbens
Auf einer der Pleuelstange
Die Zuführung des Öls erfolgt über eine im Bereich der Ölwanne bzw. des Kurbelgehäuses angeordnete Ölspritzdüse
Um das Öl, beziehungsweise das Mittel zur Kühlung und Schmierung in dem ringförmig in dem Kolben
Das Öl wird durch Öffnungen und Rohre
Neben der Kühlfunktion wird das Öl auch dazu benutzt, die Pleuelstange
Zusätzlich ist in der Pleuelstange
Das Öl, das über den Verbindungskanal
Das Öl gelangt also von der Kolbenspritzdüse
Der Verbindungskanal
Verbindungskanal
Nachteilig an derartigen Lösungen ist insbesondere, dass Öl aus dem Verbindungskanal
Um dieses Problem zu beheben und das Öl von dem Verbindungskanal
Mit anderen Worten ist zwischen der der Pleuelstange
Das Auffangelement
Die Bürstenelemente
Unabhängig davon, wo das Basiselement
Im dargestellten Ausführungsbeispiel, wie insbesondere den
Das Auffangelement
Wenn nun Öl von dem Kolbenkühlraum
Das Auffangelement
In
Das Detail III aus
Das Auffangelement
In
In Richtung der Drehachse
Die erfindungsgemäße Lösung mit dem beschriebenen Auffangelement
Entgegen den im Stand der Technik bekannten Lösungen wird damit eine dauerhafte Schmierung und Kühlung der Lagerbuchse ermöglicht, was insbesondere bei hochbelasteten Motoren, z.B. im Großmotorenbereich, von Vorteil ist.Contrary to the solutions known in the prior art, this makes possible a permanent lubrication and cooling of the bearing bush, which is particularly the case with highly loaded engines, e.g. in the large engine area, is an advantage.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
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R163 | Identified publications notified |