DE1025674B

DE1025674B - Piston cooling in internal combustion engines

Info

Publication number: DE1025674B
Application number: DEM25367A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans L Hockel
Original assignee: Motoren Werke Mannheim AG
Current assignee: Caterpillar Energy Solutions GmbH
Priority date: 1954-12-04
Filing date: 1954-12-04
Publication date: 1958-03-06

Description

Kolbenkühlung von Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine, deren Kolben durch Schmieröl gekühlt wird, das von den Kurbelwellenlagern durch Bohrungen in der Kurbelwelle zu den Pleuellagern und von dort zum Kolbenbolzenlager geleitet wird, wobei die den genannten Lagern fortwährend zugeführte Schmierölmenge so reichlich bemessen ist, daß die Möglichkeit besteht, die zum Kolbenbolzenlager führende Leitung mittels einer Düse anzuzapfen, das Öl gegen den Kolbenbolzen zu spritzen und so den Kolben zu kühlen.Piston cooling of internal combustion engines The invention relates to an internal combustion engine, the piston of which is cooled by lubricating oil produced by the Crankshaft bearings through holes in the crankshaft to the connecting rod bearings and from there is passed to the piston pin bearing, the said bearings continuously the amount of lubricating oil supplied is sufficiently large that it is possible To tap the line leading to the piston pin bearing by means of a nozzle, the oil to spray against the piston pin and thus to cool the piston.

Eine bekannte derartige Kolbenkühleinrichtung weist die Anordnung eines ölgekühlten Kolbens für Brennkraftmaschinen auf, bei der von der Mantelfläche der beiden einem Pleuellagerzapfen. -benachbarten Kurbelwellenzapfenlager je ein Ölkanal zu der Mantelfläche des Pleuellagerzapfens vorgesehen ist. Hierbei ist aber kein ununterbrochener, ungedrosselter Kühlölstrom für den Kolben vorgesehen. Außerdem reicht die Ouernut hierbei weit in die Tragzone der Lager, wodurch die Ausbildung eines tragfähigen Ölfilmes gestört wird.A known piston cooling device of this type has the arrangement an oil-cooled piston for internal combustion engines, in the case of the outer surface of the two a connecting rod journal. -adjacent crankshaft journal bearings each one Oil channel is provided to the outer surface of the connecting rod journal. But here is no uninterrupted, unthrottled cooling oil flow provided for the piston. aside from that The Ouernut extends here far into the bearing zone of the bearing, whereby the training a stable oil film is disturbed.

Weiterhin bekannt ist eine Ausführung, bei der die Ausnehmung der Pleuellagerschale, deren Enden vorzugsweise in verbreiterte, in der Nähe der Lagerteilungsebene gelegene Öltaschen führen, über zwei in die Öltaschen mündende Bohrungen mit einer in den Pleuelstangenfuß eingearbeiteten, längs dem Außenumfang der oberen Pleuellagerschale verlaufenden Ringnut in Verbindung steht, aus der das Kühlöl zur Spritzdüse weitergeleitet wird. Bei dieser Veröffentlichung ist die Verbindung zu den Kurbelwellenlagern nicht gezeigt und somit das Vorhandensein eines ununterbrochenen, ungedrosselten Kühlölstromes nicht offenbart.Also known is an embodiment in which the recess of the Big end bearing shell, the ends of which are preferably in widened, near the bearing division plane located oil pockets lead through two holes opening into the oil pockets with one worked into the connecting rod base along the outer circumference of the upper connecting rod bearing shell running annular groove is in connection, from which the cooling oil is passed to the spray nozzle will. In this publication, the connection to the crankshaft bearings is not shown and thus the presence of an uninterrupted, unthrottled cooling oil flow not disclosed.

Bei einer anderen bekannten Anordnung findet der Zu- und Ablauf durch die hohle Kurbelwelle statt, doch fließt hierbei der Ölstrom infolge zeitweiliger Abdeckung des Olaustrittsloches im Lager nicht ununterbrochen.In another known arrangement, the inflow and outflow take place the hollow crankshaft takes place, but here the oil flow flows as a result of intermittent The oil outlet hole in the warehouse is not continuously covered.

Bei weiteren bekannten Ausführungen wäre zwar ein ununterbrochener Ölstrom im Pleuellager denkbar, doch ist hierbei keine entsprechende Verbindung für den Ölstrom vom Hauptlager zum Pleuellager Ofenbart.In other known designs, it would be an uninterrupted one Oil flow in the connecting rod bearing is conceivable, but there is no corresponding connection here for the oil flow from the main bearing to the connecting rod bearing furnace bit.

Zweck der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Brennkraftmaschinen zu vermeiden. Dies wird bei einer Ölkühlung für Kolben von Brennkraftmaschinen, bei denen das Kühlöl von Ausnehmungen in den Kurbelwellenlagerschalen durch Bohrungen fließt, die von den Mantelflächen der Kurbelwellenlagerzapfen zu den Mantelflächen der Pleuellagerzapfen führen und dort in Ausnehmungen der Pleuellager münden, die ihrerseits wiederum mit in der Nähe des Kolbenbodens angeordneten Spritzdüsen in Verbindung stehen, wobei die sich annähernd und mindestens über den halben Lagerumfang erstreckenden Ausnehmungen in den Kurbelwellenlagerschalen bei stehenden Maschinen in der oberen Hälfte des Lagerumfanges und bei den Pleuellagerschalen in der unteren Hälfte des Lagerumfanges angeordnet sind, dadurch erreicht, daß von der Mantelfläche der beiden einem Pleuellagerzapfen benachbarten Kurbelwellenlagerzapfen je ein Ölkanal zur Mantelfläche des Pleuellagerzapfens vorgesehen ist, daß ferner die Mündungen der Ölkanäle in den Mantelflächen der Kurbelwellen- und Pleuellagerzapfen jeweils um 1ä0° gegeneinander versetzt angeordnet sind und daß die Ölkanäle vorzugsweise über eine Mittelbohrung des Pleuellagerzapfens miteinander so verbunden sind, daß eine ununterbrochene Kühlölzufuhr jeweils von einem der dem zu versorgenden Pleuellager benachbarten Kurbelwellenlager aus gewährleistet ist.The purpose of the invention is to overcome the disadvantages of the known internal combustion engines to avoid. This is the case with oil cooling for pistons of internal combustion engines, in which the cooling oil from recesses in the crankshaft bearing shells through holes flows from the outer surfaces of the crankshaft journal to the outer surfaces lead the connecting rod journals and open there into recesses of the connecting rod bearings in turn with spray nozzles arranged in the vicinity of the piston crown Connection are, which are approximately and at least over half the scope of the warehouse extending recesses in the crankshaft bearing shells in stationary machines in the upper half of the bearing circumference and in the lower half of the connecting rod bearing shells Half of the bearing circumference are arranged, achieved in that of the lateral surface the two crankshaft journals adjacent to a connecting rod journal each have an oil channel is provided for the outer surface of the connecting rod journal that furthermore the mouths the oil channels in the outer surfaces of the crankshaft and connecting rod journals, respectively are arranged offset from one another by 1-0 ° and that the oil channels are preferably are connected to each other via a central bore of the connecting rod journal that an uninterrupted supply of cooling oil from one of the connecting rod bearings to be supplied neighboring crankshaft bearings is guaranteed.

Weiterhin steht die Ausnehmung der Pleuellagerschale, deren Enden vorzugsweise in verbreiterte, in der Nähe der Lagerteilungsebene gelegene Öltaschen führen, über zwei in die Öltasche mündende Bohrungen mit einer in den Pleuelstangenfuß eingearbeiteten, längs dem Außenumfang der oberen Pleuellagerschale verlaufenden Ringnut in Verbindung, aus der das Kühlöl zur Spritzdüse weitergeleitet wird. Erst die Kombination dieser Merkmale ergibt einen ununterbrochenen, ungedrosselten Kühlölstrom bei gleichzeitiger Ausbildung eines sehr tragfähigen Ölfilmes, wodurch erst die Voraussetzung für den ungestörten Betrieb einer schnell laufenden, hochbelasteten Verbrennungskraftmaschine gegeben ist.Furthermore, there is the recess of the connecting rod bearing shell, its ends preferably in widened oil pockets near the bearing division level lead through two holes opening into the oil pocket with one in the connecting rod base incorporated, running along the outer circumference of the upper connecting rod bearing shell Ring groove in connection from which the cooling oil is passed on to the spray nozzle. First the combination of these features results in an uninterrupted, unthrottled flow of cooling oil with simultaneous formation of a very stable oil film, whereby only the Prerequisite for the undisturbed operation of a fast running, heavily loaded Internal combustion engine is given.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung Fig. 1 bis 4 veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 an einer V-Maschine einen teilweisen Schnitt durch den zu kühlenden Kolben und die Pleuelstange sowie das zugehörige Kurbelwellenstück, Fig. 2 einen. Schnitt durch ein Pleuel längs der Linie A-B, Fig.3 einen ebensolchen Schnitt durch ein schräg gestelltes Pleuellager und Fig. 4 die im Pleuelauge sitzende Spritzdüse.An embodiment of the subject matter of the invention is in Drawing Figs. 1 through 4 illustrates. It shows Fig. 1 on a V-machine shows a partial section through the piston to be cooled and the connecting rod and the associated crankshaft piece, Fig. 2 a. Section through a connecting rod lengthways the line A-B, Figure 3 is a similar section through an inclined connecting rod bearing and FIG. 4 shows the spray nozzle seated in the connecting rod eye.

Das Schmiermittel wird durch die Bohrungen 1 über die auf der Innenfläche der oberen Kurbelwellenlagerschale 2 angeordnete Ringnut 3 den von der Mantelfläche der Kurbelwellenlagerzapfen 4 ausgehenden Bohrungen 5 zugeführt, die in den durch die Stopfen 6 verschlossenen zylindrischen Hohlraum 7 des Pleuellagerzapfens 8 münden. Von dort gelangt es durch die Bohrungen 9 in die Ringnut 10 der unteren Pleuellagerschale 11. Die Ringnut 10 erweitert sich im Bereich der Teilungsebene des Pleuels in Öltaschen 12, die durch Bohrungen 13 mit der in den Pleuelfuß eingearbeiteten Ringnut 14 in Verbindung stehen. Die in die Ringnut 14 mündende Bohrung 15 führt das Schmiermittel über die am Außenumfang der Kolbenbolzenbüchse 17 eingearbeitete Ringnut 16 der Spritzdüse 18 zu, welch letztere in der Kolbenachse unterhalb des Kolbenbodens zur Kühlung des Kolbens 19 am Pleuelstangenauge angeordnet ist, wobei die Düseneintrittsöffnungen 20, wie aus Fig. 4 ersichtlich, senkrecht auf der Achse der Düsenbohrung 21 stehen.The lubricant is drawn through the holes 1 on the inner surface the upper crankshaft bearing shell 2 arranged annular groove 3 from the outer surface of the crankshaft journal 4 outgoing bores 5 fed into the through the plug 6 closed cylindrical cavity 7 of the connecting rod journal 8 open. From there it passes through the bores 9 into the annular groove 10 of the lower connecting rod bearing shell 11. The annular groove 10 widens in the area of the dividing plane of the connecting rod in oil pockets 12, which through bores 13 with the annular groove 14 machined in the connecting rod foot in Connected. The bore 15 opening into the annular groove 14 guides the lubricant via the annular groove 16 of the incorporated on the outer circumference of the piston pin bushing 17 Spray nozzle 18 to, which latter in the piston axis below the piston head for Cooling of the piston 19 is arranged on the connecting rod eye, the nozzle inlet openings 20, as can be seen from FIG. 4, are perpendicular to the axis of the nozzle bore 21.

Durch die Anordnung der Ringnuten 3 und 10 sowie der Ölkanäle 5 und 9 wird erreicht, daß das Schmiermittel während der ersten Hälfte einer Kurbelwellenumdrehung vom linken Kurbelwellenlager und während der anderen Hälfte einer Umdrehung vorn rechten Kurbelwellenlager zur Kolbenbolzenbüchse 17 gelangt, wobei wechselweise eine der Bohrungen 9 die Verbindung von dem Innenraum 7 zur Ringnut 10 darstellt. Die Ringnuten 3 und 10 liegen in dem von den Verbrennungsdrücken nicht belasteten Teil der Lagerschalen, vermindern also die Tragfähigkeit der Lager nicht. da die in Richtung der genuteten Lagerschalen wirkenden Massenkräfte nur einen Bruchteil der Gaskräfte ausmachen.Due to the arrangement of the annular grooves 3 and 10 and the oil channels 5 and 9 is achieved that the lubricant during the first half of a crankshaft revolution from the left crankshaft bearing and forward during the other half of a revolution right crankshaft bearing reaches the piston pin bushing 17, alternately one of the bores 9 represents the connection from the interior 7 to the annular groove 10. The annular grooves 3 and 10 are located in the area not loaded by the combustion pressures Part of the bearing shells, so do not reduce the load-bearing capacity of the bearings. because the Mass forces acting in the direction of the grooved bearing shells are only a fraction the gas forces make up.

In weiterer Ausbildung der Erfindung zeigt die Ausführung der Ringnut 14 nach Fig. 3 den Vorteil, daß das Öl einen kürzeren Weg nehmen kann als bei der Ausführung gemäß Fig.2. Dafür hat die letztgenannte den Vorteil der einfacheren Herstellung.In a further embodiment of the invention shows the execution of the annular groove 14 of FIG. 3 has the advantage that the oil can take a shorter route than in the Execution according to Fig. 2. Instead, the latter has the advantage of the simpler one Manufacturing.

Die Erfindung erlaubt eine völlig gleichmäßige Versorgung eines Zylinderpaares von Maschinen mit einer Zylinderanordnung, bei der zwei Pleuelstangen nebeneinander auf einem gemeinsamen Pleuelzapfen laufen, also insbesondere bei Maschinen mit V-förmig angeordneten Zylindern. Es ist in diesem Fall lediglich notwendig, zwei Bohrungspaare 9 in dem Pleuelzapfen 8 anzuordnen, die in einer Ebene mit den Zylinderachsen liegen und in der Drehrichtung um den Betrag des Zylinderachsenwinkels gegeneinander versetzt sind.The invention allows a completely uniform supply of a pair of cylinders of machines with a cylinder arrangement in which two connecting rods are side by side run on a common connecting rod pin, especially in machines with a V-shape arranged cylinders. In this case it is only necessary to have two pairs of holes 9 to be arranged in the connecting rod pin 8, which lie in a plane with the cylinder axes and offset from one another in the direction of rotation by the amount of the cylinder axis angle are.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Oil cooling for pistons of internal combustion engines. in which the cooling oil from recesses in the crankshaft bearing shells through holes flows from the jacket surfaces of the crankshaft journal to the jacket surfaces lead the connecting rod journals and open there into recesses of the connecting rod bearings in turn with spray nozzles arranged in the vicinity of the piston crown Connection are, which are approximately and at least over half the scope of the warehouse extending recesses in the crankshaft bearing shells in stationary machines in the upper half of the bearing circumference and in the lower half of the connecting rod bearing shells Half of the storage circumference are arranged, characterized in that in per se known way of the: outer surface of the two adjacent a connecting rod journal (8) Crankshaft bearing journal (4) one oil channel (5, 9) each to the outer surface of the connecting rod journal it is provided that, furthermore, the mouths of the oil channels (5, 9) in the lateral surfaces the crankshaft and connecting rod journals by approximately 180 ° against each other are arranged offset and that the oil channels preferably via a central bore (7) of the connecting rod journal are connected to each other so that an uninterrupted Cooling oil supply from one of the connecting rod bearings supplying your zti Crankshaft bearing is guaranteed.

2. Oil cooling according to claim 1, characterized in that that in a known manner the recess (10) of the connecting rod bearing shell. their ends preferably lead into widened oil pockets (12) near the bearing division level, bores (13) opening into the oil pockets with one in the connecting rod base incorporated, running along your outer circumference of the upper connecting rod bearing shell Annular groove (14) is in connection, from which the cooling oil is passed to the spray nozzle (18) will. Publications considered: German Patent Specifications N o. 302 557, 804 048; British Patent No. 587,736; U.S. Patents No. 2,142,175, 2 193 684, 2236401.