DE4243571C2 - Ölversorgung für den Kolben einer Hubkolbenbrennkraftmaschine - Google Patents
Ölversorgung für den Kolben einer HubkolbenbrennkraftmaschineInfo
- Publication number
- DE4243571C2 DE4243571C2 DE19924243571 DE4243571A DE4243571C2 DE 4243571 C2 DE4243571 C2 DE 4243571C2 DE 19924243571 DE19924243571 DE 19924243571 DE 4243571 A DE4243571 A DE 4243571A DE 4243571 C2 DE4243571 C2 DE 4243571C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- piston
- oil
- groove
- nozzle
- oil supply
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/16—Pistons having cooling means
- F02F3/20—Pistons having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
- F01M1/00—Pressure lubrication
- F01M1/08—Lubricating systems characterised by the provision therein of lubricant jetting means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P3/00—Liquid cooling
- F01P3/06—Arrangements for cooling pistons
- F01P3/08—Cooling of piston exterior only, e.g. by jets
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/16—Pistons having cooling means
- F02F3/20—Pistons having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston
- F02F3/22—Pistons having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston the fluid being liquid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
- F01M1/00—Pressure lubrication
- F01M1/08—Lubricating systems characterised by the provision therein of lubricant jetting means
- F01M2001/083—Lubricating systems characterised by the provision therein of lubricant jetting means for lubricating cylinders
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
- F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
- F01M11/02—Arrangements of lubricant conduits
- F01M2011/022—Arrangements of lubricant conduits for lubricating cylinders
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
- F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
- F01M11/03—Mounting or connecting of lubricant purifying means relative to the machine or engine; Details of lubricant purifying means
- F01M2011/031—Mounting or connecting of lubricant purifying means relative to the machine or engine; Details of lubricant purifying means characterised by mounting means
- F01M2011/033—Mounting or connecting of lubricant purifying means relative to the machine or engine; Details of lubricant purifying means characterised by mounting means comprising coolers or heat exchangers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
- F01M2250/00—Measuring
- F01M2250/60—Operating parameters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
- F01M2250/00—Measuring
- F01M2250/62—Load
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
- F01M2250/00—Measuring
- F01M2250/64—Number of revolutions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
- F01M5/00—Heating, cooling, or controlling temperature of lubricant; Lubrication means facilitating engine starting
- F01M5/005—Controlling temperature of lubricant
- F01M5/007—Thermostatic control
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P2025/00—Measuring
- F01P2025/08—Temperature
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Ölversorgung zur Schmierung
und Kühlung eines Kolbens einer Hubkolbenbrennkraftma
schine, bei welcher aus dem Schmierölkreislauf der Brenn
kraftmaschine Öl abgezweigt und durch eine Ventileinrich
tung einer Düse zugeführt wird, von der es für die Kol
benkühlung in Abhängigkeit von Betriebsparametern
der Brennkraftmaschine regelbar gegen die Innenwand
des Kolbenbodens gespritzt wird.
In der DE 35 43 084 C2 ist eine derartige Einrichtung zur
Kolbenkühlung beschrieben, bei welcher die Düse unterhalb
des unteren Randes des Zylinders angeordnet ist, so daß
der aus der Düse austretende Ölstrahl ständig, d. h. über
den gesamten Kolbenweg auf den Kolbenboden abgespritzt
werden kann. Ein Rechengerät verarbeitet dabei die Kühl
wassertemperatur, die Öltemperatur sowie die Drehzahl der
Brennkraftmaschine und ermittelt eine Stellung der Ven
tileinrichtung, bei welcher eine solche Menge Öl von der
Düse an den Kolbenboden gespritzt wird, daß dessen Tempe
ratur während des Betriebsverlaufes der Brennkraftma
schine in einem optimalen Bereich für den Verbrennungs
vorgang des Kraftstoffes bleibt.
Beim Start der kalten Brennkraftmaschine wird zwar die
von der Düse abgespritzte Ölmenge bis auf Null zurückge
stellt, um möglichst rasch auf die optimale Betriebstem
peratur zu gelangen. Eine Unterstützung der während die
ser Betriebsphase kritischen Schmierungsverhältnisse ins
besondere zwischen Kolben und Zylinderbahn erfolgt jedoch
nicht. Es wird im Gegenteil an diesen Gleitpaarungen bei
kalter Maschine weniger Schmieröl vorhanden sein als bei
warmer Maschine, da bei betriebswarmer Maschine die Düse
zumindest eine anteilige Menge Öl abspritzt, welches in
erheblichem Teil zur Schmierung des Kolbens gegenüber der
Zylinderbahn beiträgt. Bei kalter Maschine fehlt diese
anteilige Menge Öl, so daß die bei diesem Betriebszustand
erschwerenden Laufbedingungen wie Kraftstoffkondensation,
Mischreibungsverhalten und dgl. weiter kompliziert werden
mit der Folge, daß der Verschleiß, der Kraftstoffver
brauch und die Abgasemission während des Kaltstartes zu
nehmen.
In der EP 0 239 303 B1 ist eine Hubkolbenbrennkraftma
schine beschrieben, bei welcher zwischen Zylinderblock
und einer eingesetzten Zylinderbüchse am unteren Zylin
derende eine umlaufende Nut gebildet ist, von der aus
eine oder mehrere über den Zylinderumfang verteilte Dü
senbohrungen zum Zylinderraum abgehen. Die Nut ist mit
dem Öldruck der Maschine beaufschlagt. Nach Überschreiten
eines Schwellendruckes wird Öl durch die Düsenbohrungen
unter den Kolben gespritzt. Eine Verbesserung des
Schmierfilmaufbaues bei einem Kaltstart, bei dem sich der
Öldruck erst aufbauen muß, kann nicht erwartet werden.
Die DE 39 28 577 C2 beschreibt einen Kolben für eine
Brennkraftmaschine mit einer Einspritzdüse für Kühlöl,
bei dem der der Düse benachbarte Kolbenrand verstärkt
ist. Eine Verbesserung des Schmierverhaltens bei Kalt
start wird damit nicht erreicht.
Die DE-OS 28 17 515 zeigt einen von Spritzöl gekühlten
Kolben einer Brennkraftmaschine. Die Kühlkanäle im Kolben
werden von einem Bimetallelement geöffnet, wenn die Tem
peratur über einen definierten Wert steigt. In diese Öff
nung wird von einer Düse Öl eingespritzt. Eine Verbesse
rung des Schmierverhaltens bei Kaltstart wird dadurch
nicht erzielt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Öl
versorgung für den Kolben einer Brennkraftmaschine der
gattungsgemäßen Art nach der DE 35 43 084 C2 so weiterzu
bilden, daß neben der Optimierung der Kolbentemperatur
während des normalen Betriebes auch eine optimale Ölver
sorgung der Reibpaarung Kolbenwand - Zylinderbahn während
des Kaltstarts bis zum Erreichen der Betriebstemperatur
und darüber hinaus bei allen Betriebsbedingungen erzielt
werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den kennzeichnen
den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Ringnut verläuft zwischen dem Kolbenbolzenauge und
der unteren Kolbenkante von der Nut zu einer auf dem Kol
benschaft gegenüber der Nut befindlichen Öltasche, die
gegenüber der tragenden Kolbenfläche
zurückgesetzt ist.
Die von Nut, Ringnut und Öltasche zur tragenden Kolben
fläche des Kolbens gebildeten Begrenzungen sind mit Run
dungen versehen.
Die Zuführung des Öls zur Düse kann in an sich bekannter
Weise mengenmäßig in Abhängigkeit von der Last und/oder
der Drehzahl und/oder der Kühlwassertemperatur und/oder
der Öltemperatur der Brennkraftmaschine erfolgen.
In vorteilhafter Weise kann in einem die Düse bildenden
Einsatz ein temperaturabhängiges Ventil enthalten sein,
dessen Ventilkörper (23) bei zunehmender Öltemperatur einen Durchgang
zur Düse (18) erweitert.
In vorteilhafter Weise kann von der Ringnut zu jedem Kol
benbolzenauge jeweils eine Bohrung vorgesehen sein, so
daß ein im Kolben schwimmend gelagerter Kolbenbolzen
ständig geschmiert wird.
In einer weiteren Ausführung kann ein Kühlkanal im Kolben
durch eine von der Nut ausgehen
den Bohrung mit Öl versorgt werden, welches über eine
Rücklaufbohrung wieder austritt.
Es ist auch möglich, eine von der Nut ausgehende Bohrung
als Spritzbohrung auszubilden, deren freies Ende auf
einen besonders intensiv zu kühlenden Bereich des Kolben
bodens gerichtet ist, so daß dieser während der Über
deckung der Düse durch den Kolben vermittels dieser
Spritzbohrung mit Öl bespritzt wird.
Bei einer Ölversorgung nach der vorliegenden Erfindung
baut sich infolge der zwangsweisen Zuführung von Schmier
öl durch die in der Zylinderwand angeordnete Düse über
die in Hubrichtung verlaufende Nut sowie über die Ringnut
unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine ein Öl
polster zwischen den Laufflächen der Kolben und der Zy
linderwand auf. Dazu reicht eine relativ geringe Ölmenge
aus, da im unteren Bereich des Kolbenhubes die gesamte
durch die Düse zugeführte Ölmenge dafür genutzt wird. Der
Kolben kann somit bereits unmittelbar nach einem Kalt
start auf diesem Ölpolster mit sehr geringer Reibungs
leistung gleiten, d. h. die Anforderungen an die Starter
leistung wird verringert. Mischreibung während des Kalt
starts wird weitestgehend vermieden, der Kraftstoff
4verbrauch beim Start wird reduziert und die Abgaswerte
während des Starts und unmittelbar danach werden verbes
sert. Infolge der Rundung der Begrenzungen von Nut, Ring
nut und Öltasche gleitet der Kolben auf dem Ölpolster
auf. Es stellt sich ein optimaler Schmierspalt ein. Die
geringe zugeführte Ölmenge ist zwar ausreichend zum Aus
bilden des beschriebenen Ölpolsters, reicht aber nicht
aus, um einen gezielten Strahl zum Kolbenboden hin zu
bilden, wenn die Kolbenunterkante die Öffnung der Düse
zum Zylinderraum hin freigegeben hat. Damit wird er
reicht, daß sich der Kolben und damit auch der Brennraum
schneller auf ihre Betriebstemperatur erwärmen. Die
Brennkraftmaschine erreicht so schneller ihr normales Be
triebsverhalten. Der zugeführte Kraftstoff wird optimal
verbrannt, was sich in sparsamem Kraftstoffverbrauch und
reduziertem Schadstoffausstoß auswirkt.
Mit zunehmender Erwärmung der Brennkraftmaschine wird
vermittels von Regelelementen, z. B. einem temperaturab
hängigen Ventil im Einsatz der Düse und/oder durch eine
Steuereinheit zur Regelung der Ölzufuhr zur Düse in Ab
hängigkeit von Motorparametern, wie an sich bekannt, die
zugeführte Ölmenge vergrößert, so daß sich an der Düse
ein Druck aufbaut, der ausreicht, einen Ölstrahl zu bil
den, der immer dann gegen den Kolbenboden gerichtet ist,
wenn die Kolbenunterkante die Düse freigibt, d. h. im
oberen Bereich des Kolbenhubes. Dieser Ölstrahl, dessen
Strahllänge gegenüber sonstigen Spritzkühlungen sehr kurz
ist, kühl wirkungsvoll den Kolbenboden. Die kurze Strahl
länge erleichtert eine gebundene Strahlführung. Die In
tensität der Kühlung kann über die Ölmenge einfach den
Anforderungen angepaßt werden. Im Ergebnis kann damit mit
geringen Ölmengen für die Kühlung ausgekommen werden und
nur diese relativ geringe Kühlölmenge wird durch die ho
hen Kolbentemperaturen belastet. Die ursprüngliche Ölqua
lität bleibt über einen längeren Zeitraum als bei her
kömmlichen Kolbenkühlungen erhalten. Der Leistungsaufwand
für die Ölpumpe ist gegenüber den bekannten Spritzkühlun
gen gering.
Da sich über den gesamten Betriebsbereich der Brennkraft
maschine innerhalb der in Hubrichtung verlaufenden Nut,
der Ringnut sowie der Öltasche zumindest im Bereich des
unteren Kolbenhubes ein Öldruck einstellt, wird eine
wirksame Dämpfung der Kolbenbewegung beim Anlagewechsel
erreicht. Die wirkungsvollere Kolbenschmierung ermöglicht
auch eine Reduzierung des Kolbenspiels. Im Ergebnis ver
mindern sich die Kolbengeräusche.
Der in der Ringnut vorhandene Öldruck kann auch vorteil
haft zur Schmierung eines schwimmend gelagerten Kolben
bolzens genutzt werden, in dem jeweils eine Bohrung von
der Ringnut zu den Kolbenbolzenlagerungen geführt wird.
Die Kolbenbolzenlagerung ist damit an eine Zwangsschmie
rung eingebunden.
Erforderlichenfalls können von der in Hubrichtung verlau
fenden Nut oder von der Ringnut ausgehend auch eine oder
mehrere Spritzbohrungen vorgesehen werden, durch die Öl
zur gezielten zusätzlichen Kühlung des Kolbens geleitet
wird. Damit können Bereiche des Kolbens gekühlt werden,
die mit einer herkömmlichen Spritzkühlung nicht erreich
bar sind.
Ebenso kann über diese Ölzuführung ein im Kolben vorgese
hener Kühlkanal beschickt werden, so daß dafür keine zu
sätzlichen Aufwendungen erforderlich sind.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend an
hand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 einen Querschnitt durch wesentliche Teile
einer Brennkraftmaschine mit einer erfin
dungsgemäßen Ölversorgung;
Fig. 2 die Einzelheit X in Fig. 1 in vergrößertem
Maßstab;
Fig. 3 einen Kolben der Brennkraftmaschine nach
Fig. 1 in perspektivischer Darstellung,
wobei ein Viertel entlang der Mittellinie
ausgeschnitten ist;
Fig. 4 eine Ansicht in Richtung A auf den Kolben
nach Fig. 3;
Fig. 5 eine Ansicht in Richtung B auf den Kolben
nach Fig. 3;
Fig. 6 die Einzelheit Y in Fig. 5, vergrößert und
geschnitten;
Fig. 7 bis
Fig. 9 andere Ausführungsformen des Kolbens ana
log Fig. 3;
Fig. 10 das Schemabild einer erfindungsgemäßen Öl
versorgung, deren veränderlich zugeführte
Ölmenge von Zustandsgrößen
der Brennkraftmaschine abhängig ist.
In einer Brennkraftmaschine wird ein Kolben 1 in einem
Zylinder 2, der Teil eines Zylinderkurbelgehäuses 3 ist,
entlang einer Zylinderwand 4 geführt. Der Kolben 1 ist
über einen Kolbenbolzen 5 vermittels einer Pleuelstange 6
an einer Kurbelwelle 7 angelenkt. Die Kurbelwelle 7 ist
im Zylinderkurbelgehäuse 3 gelagert. Der Kolben 1 weist
einen Kolbenboden 8 und einen Kolbenschaft 9 auf. Der
Kolbenschaft 9 ist in seinem oberen Bereich mit Kolben
ringnuten 10 versehen, in denen nicht dargestellte Kol
benringe gehalten sind. Der Kolben 1 wird nach unten von
einer Kolbenkante 11 begrenzt. Mit einer äußeren Kolben
fläche 12 liegt er an der Zylinderwand 4 an. An einer
äußeren Seite des Kolbenschaftes 9 befindet sich eine in
Hubrichtung verlaufende Nut 13, die in Richtung zu den
Kolbenringnuten 10 sowie in Richtung zur unteren Kolben
kante 11 von der Kolbenfläche 12 gebildete Begrenzungen
14 aufweist. Von der Nut 13 geht eine Ringnut 15 aus, die
sich unterhalb des Kolbenbolzens 5 und oberhalb der unte
ren Kolbenkante 11 in der Kolbenfläche 12 erstreckt. Ge
genüber der Nut 13 bezogen auf den Umfang des Kolbens 1
ist in die Kolbenfläche 12 eine Öltasche 16 eingearbei
tet, in welche die Ringnut 15 von beiden Umfangsseiten
des Kolbens 1 her einmündet. Ringnut 15 und Öltasche 16
sind gleichfalls wie die Nut 13 von Begrenzungen 14 der
Kolbenfläche 12 umgeben. Die Begrenzungen 14 sind gegen
über der Kolbenfläche 12 mit Rundungen 17 versehen (Fig.
6).
Bei Stellung des Kolbens 1 im unteren Totpunkt befindet
sich gegenüber der Nut 13 in der Zylinderwand 4 eine Düse
18, die von einem im Zylinderkurbelgehäuse 3 gehaltenen
Einsatz 19 gebildet oder geführt ist. Die Düse 18 steht
über einen Kanal 20 mit einer Ölzuführung 21 in Verbin
dung (Fig. 2), die Teil des Schmiersystems der Brenn
kraftmaschine ist. Im Verlauf des Kanals 20 befindet sich
ein Ventil 22. Nach Fig. 2 ist dieses Ventil 22 als tem
peraturabhängiges Ventil ausgebildet, bei dem ein Ven
tilkörper 23 den Durchgang mit zunehmender Temperatur des
durchströmenden Öls von einer Drosselstellung mit einem
Mindestöldurchgang an erweitert, indem ein Dehnstoff 24
den Ventilkörper 23 entgegen der Kraft einer Feder 25 vom
Ventilsitz 26 abhebt.
Die Düse 18 ist ausgerichtet auf den Kolbenboden 8, so
daß ein von ihr ausgehender Ölstrahl 27 (Fig. 1) den Kol
benboden 8 erreicht, wenn die untere Kolbenkante 11 die
Düse 18 bei Aufwärtsbewegung des Kolbens 1 freigegeben
hat und ein für das Abspritzen des Öls ausreichender
Druck an der Düse 18 anliegt.
Die Düse 18 ist mit Befestigungsmitteln 28 am Zylinder
kurbelgehäuse 3 gehalten.
Das Ventil 22 kann jedoch auch gesondert von der Düse 18
angeordnet sein und über eine Steuereinheit 29 betätigt
werden, welche in Abhängigkeit von Betriebskennwerten der
Brennkraftmaschine durch Sensoren 30, 31, 32, 33 für z. B.
Motordrehzahl, Motorlast, Öltemperatur und Kühlwasser
temperatur beaufschlagt wird. Das Ventil 22 wird dann vom
Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine über die Ölzu
führung 21 mit Öl beschickt, welches über eine Leitung 34
der Düse 18 zugeführt wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform (Fig. 7) ist von der
Ringnut 15 des Kolbens 1′ aus jeweils eine Bohrung 35 zu
den Kolbenbolzenaugen 36 geführt, so daß während der
Zeit, in welcher die Nut 13 über der Düse 18 liegt und
von dieser ein ausreichend großer Öldruck aufgebaut wird,
auch Öl zwangsweise zu einem schwimmend gelagerten Kol
benbolzen geführt wird.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung hat einen Kolben
1′′ mit einem Kühlkanal 37, welchem Öl über eine von der
Nut 13 ausgehende Bohrung 38 zugeleitet wird, welches
über eine weitere Bohrung 39 wieder abfließen kann (Fig.
8).
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in ei
nem Kolben 1′′′ eine von der Nut 13 ausgehende Spritzboh
rung 40 vorgesehen, die auf den Kolbenboden 8 zielt und
so Öl in einem sehr kurzen Strahl 41 zu Kühlzwecken auf
besonders zu kühlende Bereiche lenken kann (Fig. 9).
Mit der erfindungsgemäßen Ölversorgung wird der Kolben 1
einer Hubkolbenbrennkraftmaschine einerseits in einer op
timalen Weise gegenüber der Zylinderwand 4 geschmiert und
andererseits unter Beachtung der von der Brennkraftma
schine gegebenen Anforderungen gekühlt. Bereits beim
Start der Brennkraftmaschine, nämlich unmittelbar nachdem
sich in der Ölzuführung 21 ein Druck von der Ölpumpe her
aufbaut, wird durch den Kanal 20 der Düse 18 eine be
stimmte Ölmenge zugeführt. Diese Ölmenge gelangt immer
dann, wenn sich der Kolben 1 im unteren Hubbereich des
Zylinders 2 befindet, in die Nut 13 und von dieser in die
Ringnut 15 und die Öltasche 16. Infolge der Gestaltung
des Querschnittes von Nut 13, Ringnut 15 und Öltasche 16
an ihren Begrenzungen 14 durch Rundungen 17 baut sich an
den Kolbenflächen 12 ein Schmierspalt auf, welcher opti
male Schmierverhältnisse zwischen Kolben 1 und Zylinder
wand 4 gewährleistet. So wird die sonst beim Start einer
Brennkraftmaschine auftretende Mischreibung sicher ver
mieden. Die Brennkraftmaschine kann mit geringer Starter
leistung gestartet werden.
Die beim Kaltstart der Brennkraftmaschine aus der Düse 18
austretende Ölmenge reicht jedoch nicht aus, um einen
frei spritzenden Ölstrahl 27 zu erzeugen, wenn der Kolben
1 mit seiner unteren Kolbenkante 11 die Düse 18 freigibt,
da die Ölmenge durch das Ventil 22 gedrosselt ist. Der
Kolbenboden 8 wird bei diesem Betriebszustand also nicht
mit kühlendem Öl benetzt und der Brennraum 42 sowie seine
Umgebung können sich schnell auf Betriebstemperatur er
wärmen. Dadurch wird die Kaltstartphase verkürzt und der
dabei erhöhte Kraftstoffverbrauch reduziert, ebenso wie
die dabei entstehenden höheren Schadstoffemissionen. Erst
bei Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine wird über
das Ventil 22, welches entweder allein von der Öltempera
tur durch Ausdehnung des Dehnstoffes 24 oder aber durch
eine Ansteuerung über die Steuereinheit 29 unter Einbe
ziehung von Signalen von Sensoren 30, 31, 32, 33 ein
größerer Öldurchlaß eingestellt. Dabei bleibt die opti
male Schmierung des Kolbens 1 erhalten. Der Öldruck
reicht aber jetzt aus, daß von der Düse 18 ein stabiler
Ölstrahl 27 gebildet wird, sobald die Kolbenkante 11 bei
ihrer Aufwärtsbewegung die Düse 18 freigibt. Dieser Öl
strahl 27, der im Vergleich zu üblichen Spritzkühlungen
sehr kurz ist, benetzt gezielt den Kolbenboden 8 und
kühlt somit den Kolben 1. Der kurze Ölstrahl gewährlei
stet, daß das Öl weitestgehend den zu kühlenden Bereich
am Kolbenboden 8 erreicht. Damit bedarf es einer relativ
geringen Menge Öl für die Kühlung. Auch wird nicht wäh
rend der vollen Umdrehung der Kurbelwelle 7 Öl zur Küh
lung in Richtung Kolbenboden gespritzt, sondern nur in
dem Winkelbereich, während dem der Kolben 1 sich mit sei
ner unteren Kolbenkante 11 oberhalb der Düse 18 befindet.
Dies ist aber auch der Bereich, in dem der Kolben 1 die
größte Wärmemenge während der Verdichtung und Verbrennung
aufnimmt. Dieser Bereich beträgt maximal 200° Kurbelwel
lenwinkel. Während der verbleibenden 160° Kurbelwellen
winkel wird aus der Düse 18 kein Öl abgespritzt. Dadurch
wird weiter ein erheblicher Anteil an Spritzöl vermieden,
ohne daß der Kühleffekt leidet. Damit kann auch die ur
sprüngliche Ölqualität über einen längeren Zeitraum er
halten werden.
Durch die optimale Ausbildung des Ölfilmes zwischen Kol
benfläche 12 und Zylinderwand 4 bei praktisch allen Be
triebsbedingungen der Brennkraftmaschine wird nicht nur
das Gleitverhalten des Kolbens 1 positiv beeinflußt son
dern auch die Kolbendynamik bei Anlagewechsel. Der Anla
gewechsel des Kolbens 1 in den Totpunktbereichen, insbe
sondere der Lastanlagewechsel vollzieht sich durch die in
der Nut 13 sowie in der Öltasche 16 befindliche Ölmenge
sehr viel weicher als üblich. Damit kann ein geräuschär
meres Arbeiten der Brennkraftmaschine erzielt werden.
Die Erfindung ermöglicht darüber hinaus eine weitere ge
zielte Ölführung im Kolben, z. B. um einen schwimmend ge
lagerten Kolbenbolzen 5 zu schmieren, einen Kühlölkanal
37 zu beschicken oder eine zusätzliche über die restli
chen 160° Kurbelwellenwinkel wirkende Spritzkühlung zu
realisieren.
Claims (8)
1. Ölversorgung zur Schmierung und Kühlung eines Kol
bens einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, bei welcher
aus dem Schmierölkreislauf Öl abgezweigt und durch
eine Ventileinrichtung einer Düse zugeführt wird,
von der es für die Kolbenkühlung in Abhängigkeit von
Betriebsparametern der Brennkraftmaschine regelbar
gegen die Innenwand das Kolbenbodens gespritzt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (18) in der Zy
linderwand (4) in einem Bereich der Zylinderwand (4)
angeordnet ist, der im unteren Totpunkt des Kolbens
(1) von der Außenseite des Kolbenschafts (9) abge
deckt ist, und daß zur Schmierung des Kolbens der
Kolbenschaft (9) - bezogen auf die Kolbenstellung im
unteren Totpunkt - im Bereich der Düse (18) eine
sich in Hubrichtung des Kolbens (1) erstreckende be
grenzte Nut (13) aufweist, von der eine um den Kol
ben (1) am Kolbenschaft (9) verlaufende Ringnut (15)
ausgeht.
2. Ölversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Ringnut (15) zwischen dem Kolbenbolzen
auge (35) und der unteren Kolbenkante (11) von der
Nut (13) zu einer auf
dem Kolbenschaft (9) gegenüber der Nut (13) befind
lichen Öltasche (16) verläuft, die gegenüber der
tragenden Kolbenfläche (12) zurückgesetzt ist.
3. Ölversorgung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die von Nut (13), Ringnut (15) und Öl
tasche (16) zur tragenden Kolbenfläche (12) gebilde
ten Begrenzungen (14) mit Rundungen (17) versehen
sind.
4. Ölversorgung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Zuführung des Öls zur Düse (18) in
an sich bekannter Weise mengenmäßig in Abhängigkeit
von der Last und/oder der Drehzahl und/oder der
Kühlwassertemperatur und/oder der Öltemperatur der
Brennkraftmaschine erfolgt.
5. Ölversorgung nach den vorherigen Ansprüchen, dadurch
gekennzeichnet, daß in einem die Düse (18) bildenden
Einsatz (19) ein temperaturabhängiges Ventil (22)
enthalten ist, dessen Ventilkörper (23) bei zunehmender Öltemperatur
einen Durchgang zur Düse (18)
erweitert.
6. Ölversorgung nach einem oder mehreren der vorherigen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von der Ring
nut (15) zu jedem Kolbenbolzenauge (36) jeweils eine
Bohrung (35) vorgesehen ist.
7. Ölversorgung nach einem oder mehreren der vorherigen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Kolben
(1′′) vorhandener Kühlkanal (37) mit einer von der
Nut (13) ausgehenden
Bohrung (38) verbunden ist und eine weitere Bohrung
(39) vom Kühlkanal (37) zur Innenseite des Kolbens
(1′′) führt.
8. Ölversorgung nach einem oder mehreren der vorange
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine
von der Nut (13) ausgehende Spritzbohrung (40) vor
gesehen ist, deren freies Ende auf einen zu kühlen
den Bereich des Kolbenbodens (8) gerichtet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924243571 DE4243571C2 (de) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | Ölversorgung für den Kolben einer Hubkolbenbrennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924243571 DE4243571C2 (de) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | Ölversorgung für den Kolben einer Hubkolbenbrennkraftmaschine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4243571A1 DE4243571A1 (de) | 1994-06-23 |
DE4243571C2 true DE4243571C2 (de) | 1997-05-28 |
Family
ID=6476187
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19924243571 Expired - Fee Related DE4243571C2 (de) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | Ölversorgung für den Kolben einer Hubkolbenbrennkraftmaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4243571C2 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1070836A2 (de) | 1999-07-20 | 2001-01-24 | DaimlerChrysler AG | Vorrichtung zur Kühlung und/oder Schmierung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine |
DE102009057549A1 (de) * | 2009-12-09 | 2011-06-16 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Verfahren zur Kühlung und/oder Schmierung wenigstens eines Kolbens und/oder der Zylinderlaufbahn einer Brennkraftmaschine |
US8281755B2 (en) | 2004-06-10 | 2012-10-09 | Achates Power, Inc. | Internal combustion engine with provision for lubricating pistons |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10045725B4 (de) * | 2000-09-15 | 2005-05-04 | Wacker Construction Equipment Ag | Zweitaktmotor mit einer Ölschmierung |
US6866011B1 (en) * | 2003-10-09 | 2005-03-15 | General Motors Corporation | Block-mounted piston squirter |
DE102004019630A1 (de) | 2004-04-22 | 2005-11-17 | Wacker Construction Equipment Ag | Ölversorgung für einen Verbrennungsmotor |
EP1607599A3 (de) * | 2004-06-02 | 2009-09-09 | SchmitterGroup AG | Fluid-Motorkolbenkühlung mit direkt gesteuertem Druckventil in Brennkraftmaschinen |
US7360511B2 (en) | 2004-06-10 | 2008-04-22 | Achates Power, Inc. | Opposed piston engine |
DE102008029047B4 (de) * | 2008-06-16 | 2017-12-21 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | Verfahren zur Regeneration des Schmiermittels einer Verbrennungskraftmaschine |
JP6110300B2 (ja) | 2010-08-16 | 2017-04-05 | アカーテース パワー,インク. | 対向ピストンエンジン用ピストン構造 |
DE102011012686A1 (de) * | 2011-03-01 | 2012-09-06 | Mahle International Gmbh | Kolben für einen Verbrennungsmotor |
DE102011012685A1 (de) * | 2011-03-01 | 2012-09-06 | Mahle International Gmbh | Kolben für einen Verbrennungsmotor |
DE102012017217A1 (de) | 2012-08-31 | 2014-05-15 | Mahle International Gmbh | Kolben für einen Verbrennungsmotor |
US9470136B2 (en) | 2014-03-06 | 2016-10-18 | Achates Power, Inc. | Piston cooling configurations utilizing lubricating oil from a bearing reservoir in an opposed-piston engine |
DE102015009568B4 (de) * | 2015-07-23 | 2021-02-11 | Audi Ag | Brennkraftmaschine mit einer Steuereinrichtung zur gezielten Ansteuerung einer Kolbenkühldüse oder eines Kolbenkühlkanals sowie Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine |
DE102016001926A1 (de) | 2016-02-18 | 2017-08-24 | Man Truck & Bus Ag | Kolben für eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2817515A1 (de) * | 1978-04-21 | 1979-10-25 | Kloeckner Humboldt Deutz Ag | Brennkraftmaschine mit direkter kraftstoffeinspritzung |
JPS61138816A (ja) * | 1984-12-07 | 1986-06-26 | Toyota Motor Corp | 直噴式内燃機関の燃料蒸発率制御装置 |
GB8607542D0 (en) * | 1986-03-26 | 1986-04-30 | Jaguar Cars | I c engine |
JPH0736110Y2 (ja) * | 1988-08-31 | 1995-08-16 | 株式会社ユニシアジェックス | 内燃機関用ピストン |
-
1992
- 1992-12-22 DE DE19924243571 patent/DE4243571C2/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1070836A2 (de) | 1999-07-20 | 2001-01-24 | DaimlerChrysler AG | Vorrichtung zur Kühlung und/oder Schmierung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine |
US8281755B2 (en) | 2004-06-10 | 2012-10-09 | Achates Power, Inc. | Internal combustion engine with provision for lubricating pistons |
DE102009057549A1 (de) * | 2009-12-09 | 2011-06-16 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Verfahren zur Kühlung und/oder Schmierung wenigstens eines Kolbens und/oder der Zylinderlaufbahn einer Brennkraftmaschine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4243571A1 (de) | 1994-06-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE4243571C2 (de) | Ölversorgung für den Kolben einer Hubkolbenbrennkraftmaschine | |
DE60124735T2 (de) | Dualmode-kraftstoffeinspritzventil | |
DE69819378T2 (de) | Ventilsaugleichselement mit, in der Ruhelage, in die Öffnungsrichtung vorgespannter Rückschlagventilvorrichtung | |
DE69907028T2 (de) | Kostengünstige brennkraftmaschine mit erhöhtem wirkungsgrad, brennstoffersparnis und schadstoffausstosssteuerung | |
DE3807244C1 (de) | ||
DE69500496T2 (de) | Brennstoffventil und hochdruckphasenmotor mit solchem ventil | |
DE69413620T2 (de) | Brennkraftmaschine mit einer direkten Schmierungsanlage | |
DE69814350T2 (de) | Zweitaktbrennkraftmaschine mit einem ventil integriert mit einem einspritzventil | |
DE19933363A1 (de) | Vorrichtung zur Kühlung und/oder Schmierung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine | |
DE68905316T2 (de) | Zweitaktbrennkraftmaschine. | |
EP0289872B1 (de) | Kolben mit variabier Bauhöhe | |
WO2005103456A2 (de) | Ölversorgung für einen verbrennungsmotor | |
DE2937944A1 (de) | Hydraulischer ventilstoessel | |
WO2006037515A1 (de) | Vorrichtung zum regeln einer kolbenkühlung einer hubkolbenbrennkraftmaschine | |
WO2006010413A1 (de) | Hydraulisches ventilspielausgleichselement | |
DE69816782T2 (de) | Kraftstoffeinspritzpumpe mit hydraulisch gesteuertem überlaufventil | |
DE102004048672B4 (de) | Blockmontierte Kolbenspritzvorrichtung | |
DE3238981A1 (de) | Hydraulischer spielnachsteller | |
DE112020000519T5 (de) | Kombinierte mehrzylindrige hochdruckölpumpe für einen langsam laufenden schiffsmotor | |
EP0461213B1 (de) | Kraftstoffeinspritzpumpe für brennkraftmaschinen | |
DE19549221A1 (de) | Brennkraftmaschine mit einem Nockenantrieb | |
DE69613625T2 (de) | Brennkraftmaschine | |
EP0016381A1 (de) | Luftgekühlter, drehschiebergesteuerter Viertakt-Verbrennungsmotor | |
EP0757173A2 (de) | Kraftstoffeinspritzsystem | |
DE69414321T2 (de) | Eine Zweitaktbrennkraftmaschine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |