DEM0023017MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 11. Mai 1954 Bekaniitgemacht aiii 9s Mai 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenkühlung für Brennkraftmaschinen, speziell Hochleistungsdieselmotoren für Lastwagen, bei der aus dem Haüptschmierölkreisiauf der Maschine ö! abgezweigt Und mittels einer hierzu geeigneten Vorrichtung, z. B. Düse, gegen eine zu kühlende Stelle des Kolbens, z. B. das Innere des Kolbenbodens, angeworfen wird.

Zweck der Erfindung ist es, die unter dem vollen Druck des Schmierölkreislaufes stehende Einspritzung von Kühl- und Schmieröl in das Kolbeniiirtere in Abhängigkeit von dem im Hauptschmieröikreisiäüf herrschenden Öldruck zu steuern.

Bei Höchleistüngsdieselmptoren für Lastwagen wird zur Regelung der Temperatur des Kolbens, speziell im Hinblick auf dessen heißeste Stelle — den Kolbenboden — gegen den letzteren ständig ein Ölstrahl angeworfen oder gespritzt. Hierzu dient üblicherweise eine Düse, der Öl aus dem Haüptschmierölkreisiauf zugeführt wird. An Stelle einer Düse kann natürlich auch irgendeine andere Anwurf- oder Schleudervorrichtung verwendet werden, sofern sie den gleichen Zweck erfüllt. Für jeden Zylinder ist dann eine derartige Vorrichtung vorgesehen. Bei der Verwendung einer Düse als Ölanwurfvörrichtung hat sich bislang die Schwierigkeit gezeigt, daß dieselbe leicht durch Ölunreinigkeiten verstopft wird. Um dies zu vermeiden, war man gezwungen, den Düsendurchmesser größer zu bemessen als dies an und für sich

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für den beabsichtigten Zweck notwendig wäre. So hat es sich beispielsweise nach den Erfahrungen der Praxis als zweckmäßig erwiesen, einen Düsendurchmesser von 1,5 mm nicht zu unterschreiten. Bei einem derartigen Düsendurchmesser ist aber die Schmierölmenge, welche bei einer Mehrzylindermaschine durch alle Düsen abfließt, recht beträchtlich. Bei einer Achtzylindermaschine beträgt z. B. bei dem vorgenannten Düsendurchmesser von 1,5 mm der gesamte Düsenquerschnitt für alle Zylinder etwa 14 mm², was auf eine einzige symbolische Ersatzdüse umgerechnet einem Düsendurchmesser von etwa 4,25 entspräche. Nun ist aber der gesamte Schmieröldurchsatz des Motors,

i,5 wie praktische Messungen ergeben haben, nur dem Querschnitt einer symbolischen Ersatzdüse von etwa 6 mm Durchmesser angepaßt, was unmittelbar erkennen läßt,-daß der Anteil des durch die Spritzdüsen ausströmenden Schmieröls ein sehr erheblicher ist. Es muß also unter diesen Verhältnissen ein genügend großer Schmieröldruck aufgestaut werden, damit alle Ölverbrauchsstellen des Motors ausreichend beliefert 'werden. Dies setzt wiederum eine entsprechend hohe Förderleistung der ölumlaufpumpe voraus. Derart große ,01-umlaufpumpen sind aber im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit des Motors nachteilig, da sie einen beträchtlichen Kraftaufwand, der vom Motor aufgebracht werden muß, verzehren. Wenn andererseits aber bei Verwendung von Ölspritzdüsen für die Kolbenkühlung die ölumlaufpumpe zu knapp bemessen wird, dann bricht bei Langsam- oder Leerlauf des Motors der Schmieröldruck auf nahezu den Wert Null zusammen, weil die geförderte Ölmenge proportional der Motordrehzahl abnimmt, während jedoch der Austrittsquerschnitt der Spritzdüsen dabei unverändert bleibt.

Es ergibt sich hierbei der Nachteil, daß während des Motorlangsam- oder -leerlaufes das Schmieröl, dem Weg des geringsten Widerstandes folgend, in der Hauptsache aus den mit relativ großer Bohrung versehenen Düsen austritt, während beispielsweise die Lager nur zu einem geringen Teil mit Schmieröl versorgt werden; dies erfolgt außerdem zu einem Zeitpunkt, in dem ein zwingender Grund zur Kühlung des Kolbens bzw. Kolbenbodens nicht vorliegt.

Ähnliche' Verhältnisse können sich natürlich auch dann ergeben, wenn statt Düsen irgendeine andere Vorrichtung zum Anwerfen des Öles an den Kolbenboden verwendet wird, bei der der Öldurchsatz für die Kolbenkühlung aus konstruktiven Gründen größer gehalten sein muß, als dies normalerweise erforderlich wäre.

Es ist auch eine Zusatzschmierung der Kolben und Zylinder von Kolbenmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen kleinerer Leistung bekannt, wonach bei kalter Maschine und kaltem, zähem Schmieröl das von der Ölpumpe zuviel geförderte, über das Überdruckventil abfließende öl dazu benutzt wird, die Kolben und Zylinder der Maschine zusätzlich zu schmieren, während bei normaler ölbetriebstemperatur diese Zusatzschmierung durch ein Überdruckventil abgeschaltet ist. Bei derartiger Zusatzschmierung würde jedoch, wenn man sie für die Kolbenspritzkühlung gemäß der Erfindung verwenden wollte, die als Überschuß anfallende Ölmenge bei weitem zu gering sein. Außerdem würde gerade im Hochleistungsbetrieb, wo es bei warmgelaufener Maschine auf eine intensive Kühlung ankommt, jeder Überschußbetrieb aufhören. Weiterhin ist die hierbei vorgesehene Düsenanordnung nur für Schmierbetrieb geeignet und kann nicht durch bloße Richtungsverstellung der Düse für Einspritzkühlung verwendet werden, da dann die Austrittsöffnungen der Düsen außer der Kühlölmenge auch noch der insbesondere beim Anfahren anfallenden Ölüberschußmenge angepaßt sein müßten. Dies hätte aber beim Zurückgehen der Ölüberschußmenge, z. B.- nach erfolgtem Anfahren der Maschine, eine zu geringe Strahlleistung an den dann zu großen Austrittsmündungen der Düsen zur Folge.

Weiterhin ist auch schon vorgeschlagen worden, für die Kolbenkühlung mittels Spritzdüsen einen besonderen Ölkreislauf mit besonderer Ölpumpe vorzusehen, der von dem Hauptschmiersystem (Lagerschmierung) des Motors mit der diesem zugeordneten Hauptölpumpe vollständig getrennt ist. Dieser bekannte Vorschlag hat jedoch den Nachteil, daß mehrere Pumpen erforderlich sind, wobei die ölpumpe für die Kolbenkühlung sogar eine ' größere Leistung als die Hauptölpumpe aufweist. Außer einer Verteuerung der Anlage ist bei dieser Anordnung, auch ein Leerlauf der Kühlölpumpe bei abgeschaltetem Nebenölkreislauf derselben nicht zu vermeiden.

Schließlich ist auch noch eine Schmieranordnung für Sternmotoren bekanntgeworden, bei der eine Ringleitung für Kühlflüssigkeit vorgesehen ist, an welche Spritzleitungen für die Kolbeninnenkühlung angeschlossen sind. Die Ringleitung ist unter Zwischenschaltung einer Drosseldüse an die Hauptdruckleitung angeschlossen, jedoch dient die Drossel lediglich dazu, den Öldruck in der Ringleitung auf einen geringeren Wert herabzusetzen. Die Spritzdüsen stehen hier nicht unter dem vollen Druck des Hauptschmiersystems, und es ist kein selbsttätiges Abstellen der Drosseldüse in Abhängigkeit von dem Druck des Hauptschmierölkreislaufes vorgesehen.

Im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen und in Beseitigung der denselben anhaftenden Mangel und Nachteile beschreitet die Erfindung einen anderen Weg und sieht eine Kolbenkühlung der. eingangs vorausgesetzten Art. vor, deren wesentliches Merkmal erfindungsgemäß darin besteht, daß der in den Hauptschmierölkreislauf über eine Abzweigleitung angeschlossenen Anwurfvor richtung für das Kühlöl jeweils ein Sperrorgan zugeordnet ist, das derart vom vollen Öldruck des Hauptschmierölkfeislaufes gesteuert wird, daß bei Absinken dieses Druckes bis. auf eine untere Grenze, z. B. den Leerlaufdruck der Ölpumpe, der Austritt von öl aus der Anwurfvorrichtung selbsttätig verhindert wird. *

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Claims (3)

M23017lal46cl Wird als einwurfvorrichtung in an sich bekannter Weise eine Düse benützt, so wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Düse . ein Rückschlagventil vorgeschaltet, das auf den bei Langsam- oder Leerlauf der Maschine im Hauptschmierölkreislauf herrschenden Druck derart anspricht, daß in diesem Betriebszustand die Düse gegen ölaustritt gesperrt ist. /Auf diese Weise ist es möglich, einerseits die ίο maximale Kühlung des Kolbens stets dann zu erreichen, wenn die Maschine im Hochleistungsgebiet arbeitet und andererseits eine bestwirtschaftliche Pumpenleistung vorzusehen, ohne daß dadurch die effektive Kühlleistung an dem Kolben bzw. die Schmierleistung bei absinkendem Pumpendruck irgendwie beeinträchtigt wird. In der Zeichnung ist die Erfindung an einem , Ausführungsbeispiel dargestellt. Hierin zeigt Fig. ι einen Vertikalschnitt durch eine Einspritz-Brennkraftmaschine mit an die Hauptschmierölleitung angeschlossener Düse für die Kolbenkühlung, wobei die Düse mit Düsenhalter teilweise perspektivisch dargestellt ist, Fig. 2 eine in vergrößertem Maßstab dargestellte Schnittansicht der erfindungsgemäßen Düse nebst Düsenhalter. In Fig. i, welche eine übliche Einspritz-Brennkraftmaschine mit Brennraum im Kolben darstellt, ist ι der Kolben, gegen dessen innere Kolbenbodenwandung 2 aus der nächst dem Kurbelgehäuse angeordneten Düse 3 Öl gespritzt wird, das aus der Hauptschmierölleitung 4 durch den Kanal 5 im Düsenhalter 6 der Düse 3 unter Druck zugeführt wird. Wie näher aus Fig. 2 zu ersehen, ist im Düsenhalter 6 ein der Düse 3 vorgeschaltetes Rückschlagventil 7 eingebaut, das unter der ständigen Einwirkung einer Feder 8 steht. Der Ölzulauf zur Düse 3 über das Ventil 7 und den Düsenhalter 6 ist durch die Pfeile 9 angedeutet. 10 ist eine Reinigungsöffnung am Düsenhalter, die normalerweise durch einen Stopfen verschlossen ist. Die Spannung der Feder 8 ist derart eingestellt, daß dieselbe normalerweise durch den in der Hauptschmierölleitung 4 herrschenden Druck überwunden wird, so daß das Ventil 7 im Normalbetrieb der Maschine stets offen bleibt und somit Öl durch die Düse 3 gegen den Kolbenboden 2 gespritzt wird. Erst bei Unterschreitung eines durch die FederSpannung 8 einstellbaren Öldruckes, was beispielsweise bei Langsam- oder Leerlauf der Maschine der Fall ist, wird das Ventil 7 durch den nunmehr überwiegenden Federdruck geschlossen, wodurch die Düse 3 gesperrt wird und Schmieröl nur noch den übrigen Schmierstellen, vorzugsweise den Lagern der Maschine, zufließen kann. Die erfindungsgemäße Maßnahme ist insofern besonders zweckmäßig und vorteilhaft, als — wie bereits eingangs angedeutet — der Wärmeanfall im Motorkolben während des Langsam- oder Leerlaufes der Maschine außerordentlich gering ist und somit eine Anspritzung des Kolbenbodens mit Kühlöl sich in diesem Betriebszustand erübrigt. ] A TE N T A N S 1J R Ü C II E:

1. Kolbenkühlung für Brennkraftmaschinen, speziell Hochleistun'gsdieselmotoren, bei der aus dem Hauptschmierölkreislauf der Maschine öl abgezweigt und mittels einer hierzu geeigneten Vorrichtung, z. B. Düse, gegen eine zu kühlende Stelle des Kolbens, z. B. das Innere des Kolbenbodens, angeworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Vorrichtung ein Sperrorgan zugeordnet ist, das derart vom vollen Öldruck des Hauptschmierölkreislaufes gesteuert wird, daß bei Absinken dieses Drukkes bis auf eine untere Grenze, z. B. den Leerlaufdruck der Ölpumpe, der Austritt von Öl aus der Anwurfvorrichtung selbsttätig verhindert wird.

2. Kolbenkühlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Benützung einer an sich bekannten Düse (3) als Ölanwurfvorrichtung derselben ein Ventil (7) vorgeschaltet ist,, das auf den bei Langsam- oder Leerlauf der Maschine im Hauptschmierölkreislauf herrschenden Druck derart anspricht, daß in diesen Betriebszuständen die Düse (3) gegen Ölaustritt gesperrt ist.

3. Kolbenkühlung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß das der Düse (3) zugeordnete Ventil (7) ein an sich bekanntes Rückschlagventil ist.

Angezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 833880;
britische Patentschrift Nr. 593 501;
USA.-Patentschrift Nr. 2 352 497.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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