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Einrichtung zur Kühlung der Kolben eines Verbrennungsmotors Die Erfindung
betrifft eine Einrichtung zur Kühlung der Kolben eines Verbrennungsmotors unter
Verwendung der Motorölpumpe.
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Die bei Verbrennungsmotoren gebräuchlichen Ölpumpen für die Speisung
der verschiedenen Schmiestellen des Motors werden mit einer der Drehzahl der Kurbelwelle
proportionalen Drehzahl angetrieben und liefern dementsprechend eine der Drehzahl
proportionale Ölmenge. Um für den Schmierkreislauf sowohl bei sehr kleinen Drehzahlen
als auch bei sehr großen Drehzahlen eine ausreichende Ölmenge und einen ausreichenden
sowie im wesentlichen konstanten Öldruck zu erreichen, wird an die Pumpe ein Entlastungskreis
angeschlossen, der beim Erreichen eines vorgegebenen Druckes die überschüssige Ölmenge
in die Ansaugleitung oder in den Ölbehälter zurückführt. Die Pumpe liefert aIso
ständig eine größere Ölmenge als für die Schmierung erforderlich ist; bei maximaler
Drehzahl fördert die Pumpe etwa fünfmal soviel Öl wie für die Schmierung des Motors
benötigt wird.
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Die ständige Steigerung der spezifischen Leistung der Verbrennungsmotoren
führt - insbesondere wenn sie bis zur Grenze ihrer Leistung belastet sind - zu einer
Erhöhung der Temperatur der Kolben, wobei Werte eintreten können, die sich nachteilig
auf ihr Verhalten auswirken. Ein bekanntes
Mittel,um hier Abhilfe
zu schaffen, besteht in der Vergrößerung der Fördermenge der Pumpe für den Ölkreislauf,
um eine bessere Kühlung der Kolben durch die hierdurch erhaltene größere Ölmenge
zu erreichen. Diese Lösung ist aber sehr unwirtschaftlich und erfordert eine noch
größere Motorleistung, da letztlich der Motor die Ölpumpe antreiben muß.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorgenannten Schwierigkeiten
durch eine besondere Einrichtung zur Kühlung der Kolben zu beseitigen.
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Für die Verwirklichung der Erfindung wird die normalerweise vorhandene
Ölumlaufpumpe, deren überschüssige Liefermenge in eine durch ein Ventil gesteuerte
Entlastungsleitung fließt, ausgenutzt. %niäß der Erfindung sind an die Entlastungsleitung
Berieselungsdüsen angeschlossen, die in jedem Zylinder des Motorblocks an ihren
unteren Enden sa angeordnet sind, daß der austretende Öl strahl auf die innere Oberfläche
des Kolbens gerichtet ist.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ist an die Entlastungsleitung
ein Verteiler angeschlossen, von dem mehrere Netallrohre ausgehen, die an ihren
Enden als Düsen ausgebildet sind.
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Gemäß der Erfindung kann weiterhin im Zuge der Entlastungsleitung
vor dem Verteiler ein Ölkühler angeordnet seine Die Anwendung der Einrichtung nach
der Erfindung gewährleistet eine wirksame Kühlung der Kolben, ohne daß die Liefermenge
der Ölpumpe erhöht werden muß und ohne daß die Gesamtleistung des Motors verringert
wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf der Zeichnung dargestellt
und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
Fig., 1 eine schematische
Querschnittansicht eines Zylinderblocks eines Verbrennungsmotors-mit einer Einrichtung
zur Kühlung der Zylinder und Flg. 2 eine graphische Darstellung der Wirkungsweise
der Einrichtung Bei des dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Zylinderblock
mit A, die Zylinderbuchse mit B und der in der Zylinderbuchse gleitende Kolben mit
C bezeichnet. An seinem unteren Ende trägt der Zylinderblock einen Olbehälter D.
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Innerhalb des Ölbehälters befindet sich die an sich bekannte Pumpe
1,"'die das Öl unter Druck für die Schmierung der verschiedenen Teile des Motors
liefert. Die Pumpe 1 saugt das Ol durch ein Sieb 2 in der Nähe des Bodens des Ölbehälters
D an und drückt es in die Leitung 3, die zu den einzelnen Schmierstellen führt.
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Von der Leitung 3 geht eine Abzweigleitung 5 aus, in der ein Entlastungsventil
4 angeordnet ist, das zur Begrenzung und Regelung des Öldruckes dient, um eine einwandfreie
Schmierung sicherzustellen.
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Das Entlastungsventil 4 besteht in an sich bekannter Weise aus einem
Gehäuse 6 und einem in dem Gehäuse verschiebbar gelagerten Kolben 7, der nmi-t einer
Feder 8 in Verbindung steht, die sich an einem stopfen 9 abstützt. Das Ventil 4
ist über eine Leitung 10, die in einer Dichtungsmuffe 11 durch die Wandung des Zylinderblockes
geführt ist, mit einem Verteiler, 12 verbunden. An den Verteiler 12 sind mehrere,
zu den einzelnen Zylindern führende Berieselungsleitungen 13 angeschlossen. Dieser
Verteiler besteht aus eines einfachen Rohr, das sich etwa über die Länge des Zylinderblockes
A erstreckt.
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Jede Berieselungsleitung 13 ist durch eine Dichtungsmuffe
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in das Innere des Zylinderblockes geführt und auf: den entsprechenden Zylinder an
einer Stelle unterhalb der Zylinderbuhse B gerichtet. An ihrem Ende 15 ist die Leitung
13 nach oben in der Weise umgebogen daß weder der Fuß der Pleuelstange E noch der
Kolbenbolzen F den Berieselungs strahl beeinträchtigen. Das in-das Innere des Kolbens
G eingeleitete Öl fällt durch seine Schwerkraft wieder in den Ölbehälter D zurück.
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In Fig. 1 ist mit strichpunktierten,Linien ein Ölkühler 16 dargestellt,
der zwischen der Leitung 10 und dem Verteiler, 12 angeordaet-werden kann. Ein derartiger
Ölkühler ist nicht unbedingt erforderlich, bietet aber den Vorteil, daß die Kühlwirkung
gesteigert und damit die Kühlung der Kolben noch weiter verbessert werden kann.
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Das in Fig. 2 wiedergegebene Diagramm dient zum besseren Verständnis
der Wirkung der Einrichtung nach der Erfindung.
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In diesem Diagramm ist auf der Abszisse die Drehzahl n des Motors
und auf der Ordinate die Liefermenge d der Ölpumpe 1 aufgetragen. Die Liefermenge
steigt entsprechend der Linie a proportional mit der Drehzahl der Pumpe, Bei einer
ve"rhältnismäßig niedrigen Drehzahl, beispielsweise n11 ist der Druck und damit
die Liefermenge d1 groß genug, um den Verschlußkolben 7 soweit zu verschieben, daß
die Leitung 10 freigegeben wird.- Die von der Pumpe 1 gelieferte überschüssige Ölmenge
fließt nun durch die Leitung 10 zum Verteiler 12 und zu den Berieselungsleitungen
13 der Kolben C.
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Die Druckverluste in dem Schmierkreislauf sind wesentlich größer als
in dem Entlastungskreis. Die Ölmenge für die Schmierung der verschiedenen Teile
des Motors ist oberhalb der Drehzahl n1 nahezu konstant. In dem Diagramm ist dies
durch die Linie b dargestellt, die gegenüber der Horizontalen nur eine geringe Abwinklung
aufweist. Die fur die
Kühlung der Kolben zur Verfügung stehende
Ölmenge ergibt sich somit aus der Differenz zwischen der Fördermenge der Pumpe (Linie
a) und der für die Schmierung benutzten Menge (Linie b). Die Zunahme der Liefermenge
mit steigender Drehzahl n ergibt sich aus dem Abstand zwischen den Linien b und
a; bei der Drehzahl n2 entspricht die Lief ermenge für die Kühlung der Kolben dem
Abschnitt AB.
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Durch die Anwendung der Einrichtung nach der Erfindung läßt sich die
Temperatur der Kolbenköpfe um mehrere 1000 verringern und damit ihr Verhalten ohne
Beeinträchtigung der verfügbaren Leistung des Motors erheblich verbessern.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausfihrungsbeispiel beschränkt,
sondern kann auch in anderer Weise verwirilicht werden. So können beispielsweise
zwei Sprühdüsen für jeden Kolben benutzt werden; diese Düsen können in verschiedener
Weise ausgebildet sein.
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Patentansprüche