DE1119601B

DE1119601B - Vorrichtung zum Kuehlen von Leichtmetallkolben fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1119601B
Application number: DESCH21395A
Authority: DE
Inventors: Franz Wittenberg
Original assignee: Karl Schmidt GmbH
Current assignee: Karl Schmidt GmbH
Priority date: 1957-01-15
Filing date: 1957-01-15
Publication date: 1961-12-14

Description

Vorrichtung zum Kühlen von Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Kühlen von Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen. Als Kühlmittel dient das Schmieröl, das durch die in dem Motor vorgesehene Pumpe in. Bewegung gesetzt und durch die Pleuelstange zu den Pleuelaugen gelangt, um von dort aus in den Kühlmittelraum des Kolbens zu strömen, und schließlich aus demselben in den Kurbelraum wieder abzufließen.
Der Kühlmittelraum befindet sich im Kolbenkopf vornehmlich hinter der Ringpartie.
Die wachsende thermische Belastung der Leichtmetallkolben, insbesondere der Hochleistungs-Dieselmotoren, macht es erforderlich, die Ringpartie, vorzugsweise in ihrem oberen Teil, zu schützen, um einerseits dem starken Verschleiß der Ringnuten vorzubeugen und andererseits das Festgehen der Dichtungsringe in den letzteren durch Verkoken des Schmieröles zu verhindern.
Es sind schon besonders ausgebildete Ringträger bekanntgeworden, die aus einem Werkstoff bestehen, der selbst bei den in den Brennkraftmaschinen üblichen Betriebstemperaturen annähernd gleichbleibende Härte und Festigkeit beibehält. Es ist ferner bekannt, Kolben auf verschiedene Weise zu kühlen, um das Temperaturniveau im oberen Teil des Kolbens, insbesondere bei solchen Motoren, deren Zylinderbohrung über 200 mm Durchmesser aufweist, herabzusetzen. So wurde z. B. eine Rohrschlange zum Durchleiten eines Kühlmittels im Kolbenkopf eingegossen. Bei einem anderen Kühlsystem wird das Innere des Kolbenbodens vom Pleuelauge aus durch Anspritzen mit Kühlmittel gekühlt.
Es ist auch nicht mehr neu, bei einer solchen Kühleinrichtung das als Kühlmittel verwendete Öl in einem auf dem Pleuelauge vorgesehenen, nach dem Kolbenoden hin offenen Behälter aufzufangen, um bei der Kolbenbewegung eine Planschwirkung zu bewirken.
Um den Kolbenbolzen zu schmieren, ist der Kopf des Pleuelauges auch schon in Form eines Behälters zur Aufnahme von Schmieröl ausgebildet worden. Der Behälter ist nach dem Kolbenboden hin offen. -Seine Öffnung wird während der Bewegung des Kolbens in seinen Totpunktstellungen durch eine entsprechend geformte Fläche an der Unterseite des Kolbenbodens dicht abgeschlossen. In den Behälter ragt vom Kolbenboden aus ein zungenartiges Glied hinein, das bei der Bewegung des Kolbens bzw. der Pleuelstange eine Pumpwirkung erzeugt. Das in die beiden durch die Zunge unterteilten Räume des Behälters gelangende Öl fließt beim Auf- und Abwärtsgang des Kolbens durch die im Boden des Behälters vorgesehenen Bohrungen zu dem Pleuelauge ab. Eine Kühlung der Ringpartie und des Kolbenbodens tritt jedoch nicht ein und ist auch nicht erwünscht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das mittels der Ölpumpe des Motors in das Kühlsystem des Kolbens beförderte Schmieröl unter erhöhtem Druck zu bewegen, und auf diese Weise die Durchflußgeschwindigkeit des Kühlöles durch den Kolben und damit seine Kühlwirkung zu steigern. Dabei macht die Erfindung von der bekannten Anordnung eines Behälters auf dem Pleuelauge und einer vom Kolbenboden aus in diesen Behälter hineinragenden Zunge Gebrauch, durch die der Behälter in zwei Räume aufgeteilt ist. Der nach dem Kolbenboden zu offene Behälter wird erfindungsgemäß während des ganzen Betriebes, also auch in den Totpunktlagen vollkommen durch eine entsprechend geformte Fläche an der Innenseite des Kolbenbodens dicht abgeschlossen. Außerdem sind die Schmierölzuleitungen, durch die das Kühlmittel über das Pleuelauge in den Behälter gelangt, so angeordnet, daß ihre in die beiden Räume der letzteren mündenden Öffnungen durch die Zunge abwechselnd kurz bevor der Kolben den oberen bzw. unteren Totpunkt erreicht hat, während des Betriebes verschlossen werden. Weiterhin führen aus dem Behälter Verbindungsleitungen zu dem Kühlmittelraum. Die Verbindungszuleitungen münden mit ihren Öffnungen an den Breitseiten der Zunge und werden daher von ihr aufgenommen. Infolge der Pumpwirkung, die durch die Bewegung des Kolbens und damit auch durch die des Behälters in dessen durch die Zunge unterteilten beiden Räumen entsteht, wird das Kühlmittel unter Druck in die Verbindungsleitungen gefördert.
Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung gelingt es, mittels der in jedem Motor üblicherweise vorgesehenen Ölpumpe, unter Ausnutzung einer durch die Pleuelbewegung erzeugten Pumpwirkung das Kühlmittel zuverlässig in dem Kühlmittelraum und nach den zu kühlenden Stellen im Kolbenkopf zu drücken- Auf diese Weise ist eine Kühlung der thermisch hoch beaufschlagten Bereiche im Kolbenkopf gewährleistet und außerdem die Durchflußgeschwindigkeit des Öles durch das gesamte Kühlsystem ausreichend groß gemacht, während bisher das Kühlöl lediglich durch die Wirkung der Pumpe allein in das Kühlsystem gelangte.
Die Abbildungen zeigen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung. Die Abb.1 und 2 stellen einen in der Längsrichtung aufgeschnittenen Kolben dar, während die Abb. 3 den Querschnitt in Richtung A-B erkennen läßt.
In einem Leichtmetallkolben a ist zwecks Kühlung der oberen Ringpartie und des Kolbenkopfes ein Kühlrohr b als Durchlaufkühlkammer vorgesehen. Es steht über Verbindungsleitungen c mit einem Behälter d in Verbindung, der auf dem Pleuelauge e vorgesehen ist.
Das Öl wird mittels der im Motor vorhandenen und nicht besonders dargestellten üblichen Ölpumpe über Kurbelwelle, Pleuel und Pleuelauge e durch die Leitungen g, h in den Behälter d befördert. In den letzteren ragt ein am Kolbenbodeninnern befestigtes Zungenglied f so hinein, daß es die beiden Öffnungen der Verbindungsleitungen c aufnimmt.
Durch die oszillierende Bewegung des Behälters d gegen die Zunge f, in der er durch die Pleuelbewegung versetzt wird, wird das Öl aus dem Behälter durch jeweils eine der beiden Verbindungsleitungen c in das Kühlrohr b gedrückt, wobei die Mündungen der Leitungen g, h durch die Zunge f verschlossen werden. Da der nach der erfindungsgemäßen Einrichtung erreichbare Öldruck bereits kurz vor den Umkehrpunkten, also vor dem jeweiligen Anlagewechsel des Kolbens am Zylinder, einsetzt, wird der Kolben ferner bereits vorher auf die jeweilige, durch die Pleuellage bedingte Druckseite gelegt, so daß dem harten Kolbenkippen entgegengewirkt ist. Den Ölrückfluß aus dem Kühlrohr b übernehmen Ablaufrohre i, die in den freien Kolbenraum ragen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zum Kühlen von Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen, bei denen als Kühhnittel das Schmieröl dient, welches durch die Pleuelstange zugeführt wird, aus dem Pleuelauge in -den Kühhnittelraum des Kolbens strömt und daraus frei in den Kurbelraum abfließt, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise das Pleuelauge einen nach dem Kolbenboden zu offenen Behälter trägt, dessen Öffnung durch eine entsprechend geformte Fläche des Kolbens dichtend abgeschlossen ist, von der aus eine Zunge in den Behälter ragt und diesen zum Erzeugen einer Pumpwirkung in zwei Räume teilt und daß in jedem der Räume eine Schmierölzuleitung mündet, deren öffnung so. angeordnet ist, daß sie jeweils durch die Zunge, kurz bevor der Kolben den oberen bzw. unteren Totpunkt erreicht, verschlossen wird, und daß aus jedem der Räume eine Verbindungsleitung zu dem Kühlmittelraum führt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge die Öffnungen der beiden Verbindungsleitungen aufnimmt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 742 696; britische Patentschrift Nr. 122 602.