DE4331649A1 - Kolbenkühlung einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Kolbenkühlung einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine
Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der zumindest ein in einem von einem Zylinderkopf
abgedeckten Zylinder bewegbarer Kolben über ein Pleuel angelenkt ist, wobei der Kol
ben durch in einen an der Kolbenunterseite eingelassenen Kühlkanal eingespritztes Öl
kühlbar ist.
Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus der DE-OS 25 32 132 bekannt. Dabei wird
das Öl durch eine Spritzdüse in den Kühlkanal eingespritzt. Die Spritzdüse ist unterhalb
des Zylinders an diesem befestigt und weist im wesentlichen ein an der Wand be
festigtes Winkelstück auf, in dessen ersten Schenkel eine Spritzdüse eingeschraubt und
an dessen zweiten Schenkel eine Ölversorgungsleitung angeschraubt ist. Zur genauen
Ausrichtung der Spritzdüse zu der Öffnung des Kühlkanals ist ein spezielles Werkzeug
nötig, das die Spritzdüse, die zudem eine biegsame Stelle haben muß, zu der Öffnung
des Kühlkanals ausrichtet. Dazu sind dann noch weitere Hilfsmittel wie zum Beispiel eine
Lichtquelle und ein Spiegel notwendig. Zudem muß das Kurbelgehäuse der Brennkraft
maschine eine seitlich in das Kurbelgehäuse eingelassene Öffnung aufweisen, durch die
das Werkzeug und die Hilfsgeräte eingeführt werden können. Diese Öffnung muß
selbstverständlich nach dem Ausrichten durch eine geeignete Verschlußwand ver
schlossen werden. Somit ist diese Einrichtung durch die Vielzahl der benötigten Teile
und des Montage- und Ausrichtaufwandes aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, die
eine wirksame Kühlkanal-Kolbenkühlung aufweist, bei der der bauliche Aufwand gering
ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Öl durch mindestens eine
Spritzöffnung aus einer unterhalb des Kolbenstandortes im unteren Totpunkt gelegenen
Wand austritt, wobei die Spritzöffnung direkt in die Wand eingelassen ist und daß die
Eintrittsöffnung in den Kühlkanal einen geometrisch an den Spritzstrahl angepaßten
Fangtrichter aufweist. Durch diese Ausbildung wird einerseits eine zusätzlich zu montie
rende Spritzdüse mit all ihren Bauteilen sowie der notwendigen Ölversorgungsleitung
komplett eingespart, da die Spritzöffnung direkt in die Wand eingelassen ist und ent
sprechend über in der Wand eingelassene - beispielsweise beim Gießvorgang des Kur
belgehäuses - Kanäle mit Öl versorgt wird, andererseits entfällt durch den geometrisch
an den Spritzstrahl angepaßten Fangtrichter ein aufwendiges Justieren der Spritzöffnung
beziehungsweise von in dieser eingelassenen Spritzdüsen. Dadurch wird nicht nur die
Kolbenkühlung als solche vereinfacht, sondern darüber hinaus kann auch das Kurbel
gehäuse durch den Entfall der Justieröffnung kostengünstiger hergestellt werden. Zudem
sind bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Kolbenkühlung Montier- und Justierfehler
ausgeschlossen.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Spritzöffnung direkt in ein Zylinderrohr einge
lassen. Diese Ausbildung bietet sich insbesondere dann an, wenn das Kurbelgehäuse
einstückig mit den Zylinderrohren gegossen wird und die entsprechenden Kanäle und
Öffnungen direkt mit eingegossen werden können. Dabei ist dann lediglich nach dem
Gießvorgang bei dem Bearbeitungsvorgang des Kurbelgehäuses die Einspritzöffnung
entsprechend den geometrischen Anforderungen aufzubohren. Bei Brennkraftmaschi
nen, bei denen keine Kolbenkühlung benötigt wird, können diese Öffnungen durch einfa
che Verschlußstopfen verschlossen werden. Im Rahmen der Erfindung ist es aber auch
vorgesehen, die Öffnungen beim Gießvorgang nicht vollständig durch die Zylinderwand
durchzuführen, sondern eine Verschlußwand vorzusehen, die dann gegebenenfalls auf
gebohrt werden kann. Dabei ist dieser Bohrvorgang nicht aufwendiger als der Aufbohr
vorgang der schon vorhandenen Öffnung.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Spritzöffnung in eine Wand eines Kurbelwellen-
Lagerstuhls eingelassen. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß gegebenenfalls nur ein
kurzer Verbindungskanal von der Spritzöffnung zu der Ölversorgungsleitung der Kurbel
wellenlager erforderlich ist, die problemlos in das Kurbelgehäuse eingießbar ist. Zudem
kann je nach der Ausbildung des Kurbelgehäuses die Anordnung der Spritzöffnung in
der Wand eines Kurbelwellen-Lagerstuhls bezogen auf den Fangtrichter in der Kolben
unterseite geometrisch und insbesondere spritztechnisch günstiger sein als in einem Zy
linderrohr. Dabei ist erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen, Spritzöffnungen so in den
Kurbelwellen-Lagerstühlen anzuordnen, daß in jedes Zylinderrohr zwei Spritzöffnungen
münden, wodurch eine wirkungsvolle Kühlung ermöglicht ist. Denkbar ist auch eine
Kombination in beliebiger Ausgestaltung von Spritzöffnungen in einem Kurbelwellen-La
gerstuhl und in einem Zylinderrohr.
Eine Weiterbildung der Brennkraftmaschine sieht vor, daß die Spritzöffnung in der Be
wegungsachsrichtung des Kolbens versetzt zu dem Fangtrichter angeordnet ist. Wenn
auch im allgemeinen eine genau in der Bewegungsachsrichtung des Kolbens unterhalb
des Fangtrichters angeordnete Spritzöffnung für eine problemlose Kühlölversorgung der
Kühlkanäle in dem Kolben vorteilhaft ist, kann durch die geometrische Versetzung der
Spritzöffnung einerseits gegebenen baulichen Eigenheiten des Kurbelgehäuses besser
Rechnung getragen werden und darüber hinaus noch eine - im nachfolgenden näher
erläuterte - gezielte Ölversorgung des Kühlkanals erreicht werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Fangtrichter so zu der Spritzöffnung ausgerichtet,
daß er zumindest über eine Teilstrecke des Kolbenbewegungshubes zwischen dem un
teren Totpunkt und dem oberen Totpunkt mit Öl beschickt wird. Durch diese Ausbildung,
die zusammen mit der Versetzung der Spritzöffnung zu der Bewegungsachsrichtung des
Kolbens erreicht wird, kann eine gezielte Steuerung der Kühlung des Kolbens erreicht
werden. So ist es durch diese Ausbildung möglich, daß über einen ersten Bewegungs
hubbereich des Kolbens das Öl "nur" an die Unterseite des Kolbens gespritzt wird, was
zu einer geringeren Kühlleistung führt, und über den restlichen Kolbenhubbereich in den
Fangtrichter und somit in den Kühlkanal eintritt, was zu einer erhöhten Kühlleistung führt.
Dabei ist in Weiterbildung der Erfindung der Fangtrichter so zu der Spritzöffnung ausge
richtet, daß er zumindest im Bereich des oberen Totpunktes des Kolbenbewegungshu
bes und/oder des Abwärtsbewegungshubes des Kolbens mit Öl beschickt wird. Dies hat
den Vorteil, daß insbesondere dann, wenn die Temperaturentwicklung in dem Brenn
raum durch entzündendes Verbrennungsgemisch am höchsten ist, eine intensivere
Kühlung des Kolbens gewährleistet ist, als in den anderen Phasen.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Geometrie des Fangtrichters in Abhängigkeit der
Lagekoordinaten der Spritzöffnung und des Fangtrichters sowie des Abstandes zwischen
Spritzöffnung und Fangtrichter bestimmt. Dadurch kann im Konstruktionsstadium der
Brennkraftmaschine leicht und zuverlässig die genaue Dauer der unterschiedlichen Kol
benkühlintensitäten, die durch das Auftreffen des Spritzöls auf die Kolbenunterseite
und in den Fangtrichter bestimmt sind, festgelegt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu
entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel näher beschrie
ben ist.
Es zeigt
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Kolben entlang der Kolbenbolzenachse und mit
einer in die Zylinderwand eingelassen Spritzöffnung,
Fig. 2 eine Seitenansicht des Kolbens nach Fig. 1 mit zugeordneter Spritzöff
nung,
Fig. 3 eine Ansicht des Kolbens auf die Kolbenunterseite mit der zugeordneten
Spritzöffnung,
Fig. 4 eine Detailansicht der Fangöffnung in der Kolbenunterseite in der X-Achse
gemäß Fig. 1 und
Fig. 5 eine entsprechende Ansicht in der Y-Achse gemäß Fig. 2.
Ein Kolben 1 beispielsweise für eine selbstzündende Brennkraftmaschine weist eine
Kolbenoberseite 2 auf, in die gegebenenfalls eine im Ausführungsbeispiel nicht darge
stellte Brennraummulde eingelassen sein kann. Der Kolben 1 weist auf seinem Außen
umfang Ringnuten 3 auf, in die entsprechend den Erfordernissen ein Ölabstreifring und
ein oder mehrere Kolbenringe eingesetzt werden. Weiterhin weist der Kolben im Bereich
des Kolbenschaftes 4 ein Bolzenauge 5 auf, in das ein Kolbenbolzen einsetzbar ist, der
ein Pleuel gelenkig mit dem Kolben 1 verbindet. In den Kolbenboden 6 ist ein Kühlkanal
7 eingelassen, der mit Öl aus dem Schmierölkreislauf oder einem separaten Kühlölkreis
lauf der Brennkraftmaschine mit Öl versorgbar ist. Dazu ist eine Eintrittsöffnung in die
Kolbenunterseite eingelassen, die als Fangtrichter 8 (Fig. 3) ausgebildet ist. Auf der
gegenüberliegenden Seite zu dem Fangtrichter 8 ist eine Abflußöffnung 9 zum Austritt
des Kühlöls vorgesehen. Die Bewegungsachsrichtung des Kolbens ist im übrigen durch
die mit a gekennzeichneten Pfeile dargestellt.
In der Zylinderwand 10 ist eine Spritzöffnung 11 eingelassen, aus der das Öl -
dargestellt über den Pfeil 11a - austritt. Dabei sind die Spritzwinkel für den Ölstrahl in X-,
Y-, Z-Richtung gemäß den Fig. 1 bis 3 mit den entsprechenden Winkelbezeich
nungen α, β, γ bezeichnet.
In den Fig. 4 und 5 ist die Ausbildung des Fangtrichters 8 - wiederum bezogen zur
X-Achse und Y-Achse - entsprechend den Fig. 1 und 2 dargestellt. Bezogen zu der
Kolbenbewegungsachsrichtung a ist die Geometrie des Fangtrichters 8 durch die Winkel
δ, ε dargestellt, während die Winkel in der Y-Ebene wiederum bezogen zu der Bewe
gungsachsrichtung a durch die Winkel ξ, η bestimmt sind. Die Winkel α, β, γ, δ, ε, ξ, η
werden konstruktiv in Abhängigkeit von insbesondere der gewünschten in den Fangtrich
ter 8 einzuspritzenden Ölmenge unter Berücksichtigung des sich im Laufe der Kolben
bewegung von dessen unteren Totpunkt zu dessen oberen Totpunkt ändernden Abstan
des von der Spritzöffnung 11 bis zu dem Fangtrichter 8 festgelegt. Dabei handelt es sich
um eine einfache geometrische Beziehung mit einer Variablen während der Kolbenbe
wegung, nämlich der Bewegungskoordinate Z′. Durch entsprechende Festlegung der
einzelnen Winkel kann über die Bewegungskoordinate Z′ einfach festgelegt werden, bis
zu welchem Bewegungspunkt das aus der Spritzöffnung 11 gemäß dem Pfeil 11a austre
tende Spritzöl auf die Kolbenunterseite oder in den Fangtrichter 8 eintritt.
Claims (7)
1. Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar
gelagert ist, an der zumindest ein in einem von einem Zylinderkopf abgedeckten Zylinder
bewegbarer Kolben über ein Pleuel angelenkt ist, wobei der Kolben durch in einen in der
Kolbenunterseite eingelassenen Kühlkanal eingespritztes Öl kühlbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Öl durch mindestens eine Spritzöffnung (11) aus einer
unterhalb des Kolbenstandortes im unteren Totpunkt gelegenen Wand austritt, wobei die
Spritzöffnung (11) direkt in die Wand eingelassen ist und daß die Eintrittsöffnung in den
Kühlkanal (7) einen geometrisch an den Spritzstrahl (11a) angepaßten Fangtrichter (8)
aufweist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzöffnung (11) in eine Zylinderrohrwand einge
lassen ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzöffnung (11) in eine Wand eines Kurbelwellen-
Lagerstuhls eingelassen ist.
4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzöffnung (11) in der Bewegungsachsrichtung a
des Kolbens (1) versetzt zu dem Fangtrichter (8) angeordnet ist.
5. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Fangtrichter (8) so zu der Spritzöffnung (11) ausge
richtet ist, daß er zumindest über eine Teilstrecke des Kolbenbewegungshubes zwischen
unterem Totpunkt und oberen Totpunkt mit Öl beschickt wird.
6. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Fangtrichter (8) so zu der Spritzöffnung (11) ausge
richtet ist, daß er im Bereich des oberen Totpunktes des Kolbenbewegungshubes
und/oder des Abwärtsbewegungshubes des Kolbens (1) mit Öl beschickt wird.
7. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Geometrie des Fangtrichters (8) in Abhängigkeit der
Lagekoordinaten der Spritzöffnung (11) und des Fangtrichters (8) sowie des Abstandes
zwischen Spritzöffnung (11) und Fangtrichter (8) bestimmt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934331649 DE4331649A1 (de) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | Kolbenkühlung einer Brennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19934331649 DE4331649A1 (de) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | Kolbenkühlung einer Brennkraftmaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4331649A1 true DE4331649A1 (de) | 1995-03-23 |
Family
ID=6497961
Family Applications (1)
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DE19934331649 Withdrawn DE4331649A1 (de) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | Kolbenkühlung einer Brennkraftmaschine |
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