JP2022097556A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、請求項1の前提部に係る、ピストンヘッドに全周の少なくとも一部を延びるクーリングチャンネルが形成されたピストンを備えた内燃エンジンに関する。本発明は、また、そのような内燃エンジンを作動させる方法に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine according to the premise of claim 1, wherein the piston head includes a piston having a cooling channel extending at least a part of the entire circumference. The present invention also relates to a method of operating such an internal combustion engine.
自動車製造業では、一般的なタイプの内燃エンジンが、広く知られると共に既に様々に利用されている。ここで、ピストンの、したがって内燃エンジンの出力を増大させることができるように、当該ピストンは、例えば燃焼ボウルやトップランドといった熱的負荷の高い領域において冷却される。この目的のために、一般的には、ピストンヘッドにクーリングチャンネルが設けられる。このクーリングチャンネル内には、燃焼ボウルまたはトップランドからピストン下側の低温領域への優れた熱輸送を生み出す冷却媒体が設けられる。クーリングチャンネルが閉じたものである場合には、冷却状態では固体となる一方、作動状態では液体になるナトリウム/カリウム合金が使用されることが多い。クーリングチャンネルが開いたものである場合には、一般にはその内部に冷却オイルが導入される。この場合、そのようなクーリングチャンネルは、少なくとも1つのオイル流入口および少なくとも1つのオイル流出口を有し、これらを介して冷却オイルが当該クーリングチャンネルに供給されまたは当該クーリングチャンネルから排出される。 In the automobile manufacturing industry, a general type of internal combustion engine is widely known and already used in various ways. Here, the piston is cooled in a region of high thermal load, such as a combustion bowl or topland, so that the output of the piston, and thus the internal combustion engine, can be increased. A cooling channel is generally provided on the piston head for this purpose. Within this cooling channel is a cooling medium that produces excellent heat transfer from the combustion bowl or topland to the cold region below the piston. When the cooling channel is closed, sodium / potassium alloys are often used, which are solid in the cooled state and liquid in the operating state. If the cooling channel is open, cooling oil is generally introduced inside it. In this case, such a cooling channel has at least one oil inlet and at least one oil outlet through which cooling oil is supplied to or discharged from the cooling channel.
特許文献1には、冷却オイルをピストンのクーリングチャンネルに供給するためのじょうご状要素を備えた一般的なタイプの内燃エンジンが開示されている。当該クーリングチャンネルは、カバープレートによって閉じられている。また、当該じょうご状要素は、クーリングチャンネルに対向する上側筒状パイプ部分と、その下方に隣接する下側開口じょうご状部分と、当該パイプ部分の上側に設けられ、じょうご状要素の縦軸の両側に配置されかつ径方向外側を向いた2つのチャンネルを有するディフューザとを備える。このディフューザは、径方向外側を向いた2つのチャンネルの間に、軸方向中央チャンネルを有する。当該中央チャンネルは、パイプ部分を流通する冷却オイルの一部を、じょうご状要素と逆側のクーリングチャンネルの上側境界部に案内し、それによりピストンの当該領域を冷却する。 Patent Document 1 discloses a general type internal combustion engine including a funnel-shaped element for supplying cooling oil to a cooling channel of a piston. The cooling channel is closed by a cover plate. Further, the funnel-shaped element is provided on both sides of the vertical axis of the funnel-shaped element, which is provided on the upper tubular pipe portion facing the cooling channel, the lower opening funnel-shaped portion adjacent to the lower side thereof, and the upper side of the pipe portion. It is equipped with a diffuser having two channels arranged in the radial direction and facing outward. This diffuser has an axial center channel between two radially outwardly oriented channels. The central channel guides a portion of the cooling oil flowing through the pipe portion to the upper boundary of the cooling channel opposite the funnel element, thereby cooling the area of the piston.
ここで、閉じたクーリングチャンネルを有するピストンの欠点は、当該閉じたクーリングチャンネル内に集められる冷却媒体の結果として、冷却性能の調節可能性が限られることである。これに対し、開いたクーリングチャンネルを有するピストンの欠点は、冷却オイルの熱容量が小さいために冷却性能が弱くなることである。 Here, the drawback of a piston with a closed cooling channel is that the controllability of cooling performance is limited as a result of the cooling medium collected within the closed cooling channel. On the other hand, the disadvantage of a piston with an open cooling channel is that the cooling performance is weakened due to the small heat capacity of the cooling oil.
したがって、本発明の目的は、一般的なタイプの内燃エンジンに対して、特に従来技術から知られている欠点を克服することのできる改善されたまたは少なくとも従来のものに代わる実施形態を提示することである。 Accordingly, it is an object of the present invention to present, for general types of internal combustion engines, an improved or at least alternative embodiment that can overcome the shortcomings known in particular in the prior art. Is.
本発明によると、この目的は、独立請求項1の主題によって達成される。従属請求項は
、有利な実施形態に関する。
According to the present invention, this object is achieved by the subject matter of independent claim 1. Dependent claims relate to advantageous embodiments.
本発明は、内燃エンジンのピストンを必要に応じて冷却することを可能とすること、つまり生じる負荷に応じてピストンをより強くまたはより弱く冷却することを可能とすることによって、内燃エンジンの出力を増大させるという基本思想に基づく。ここで、本発明に係る内燃エンジンは、ピストンヘッドの領域に全周の少なくとも一部を延びるクーリングチャンネルが形成された少なくとも1つのピストンを備える。当該クーリングチャンネルは、少なくとも1つの入口開口および少なくとも1つの出口開口を有しており、内燃エンジンのクランクケースの領域には、クーリングチャンネルの対応する入口開口に冷却オイルを噴射するための第1噴射ノズルが設けられている。内燃エンジンのピストンは、対応する入口開口に設けられ、第1噴射ノズルからの冷却オイルジェットを集めてクーリングチャンネル内に導入するための少なくとも1つのじょうご状要素を有する。本発明によると、クランクケースに、第1噴射ノズルと同じじょうご状要素に向けられた少なくとも1つの第2噴射ノズルが設けられる。ここで、じょうご状要素は、本発明によると、少なくとも対応する第1および第2噴射ノズルからの冷却オイルジェットを集めてクーリングチャンネル内に導入することができるように構成される。したがって、本発明に係る内燃エンジンによると、クランクケース内の複数の噴射ノズルによる冷却オイルを対応するピストンに作用させることが初めて可能になる。そして、それにより、特に第2または追加噴射ノズルを接続することで、対応するピストンのクーリングチャンネルに第2または追加冷却オイルジェットを供給することによって、より強力にピストンを冷却することができる。そのため、例えば、第2または追加噴射ノズルは、内燃エンジンの全負荷運転時に接続されてもよく、それによりピストンのクーリングチャンネルにより多くの冷却オイルが供給されて当該ピストンが良好に冷却され得る。また、部分負荷運転時には、第2噴射ノズルを介した第2冷却オイルジェットが遮断されてもよい。したがって、比較的小さな冷却力が必要とされる部分負荷運転時には、対応するピストンのクーリングチャンネルへの冷却オイルの噴射量が少なくなり、当該ピストンの冷却が比較的弱くなる。一方、ピストンの強力な冷却が必要とされる全負荷運転時には、ピストンは、第2噴射ノズルの冷却オイルジェットによってさらに冷却され得る。以上のように、ピストンは必要に応じて冷却され得る。したがって、本発明に係る内燃エンジンによると、改善されかつ必要に応じた、よって出力に応じた冷却、特に内燃エンジンの高出力化を可能とする冷却を実現することができる。純粋に理論的には、部分負荷運転時に両噴射ノズルからの冷却オイルをクーリングチャンネルに作用させることも当然に考えられ、ここで当該2つの冷却オイルジェットは、内燃エンジンの全負荷運転時における冷却オイルジェットのジェット出力またはジェット量の一部のみを有する。そして、内燃エンジンのピストンは、全負荷運転時にも両噴射ノズルからの冷却オイルの作用を受けるが、全負荷運転時における第1および第2噴射ノズルの各冷却オイルジェットは部分負荷運転時におけるそれよりも多量または強力である。また、少なくとも1つの第2噴射ノズルを設けることによると、例えば、第1噴射ノズルを従来よりも小さくすること、およびそれにより例えば大きな噴射ノズルのためにクランクケース内でこれまでアクセス不能であった箇所に当該ノズルを設けることが可能となり、それにより従来はアクセス不能であった構造的空間をより小さな噴射ノズルを配置するために利用することができる。 The present invention increases the output of an internal combustion engine by allowing the pistons of the internal combustion engine to be cooled as needed, i.e., cooling the pistons stronger or weaker depending on the load generated. Based on the basic idea of increasing. Here, the internal combustion engine according to the present invention includes at least one piston in which a cooling channel extending at least a part of the entire circumference is formed in the region of the piston head. The cooling channel has at least one inlet opening and at least one outlet opening, and in the area of the crankcase of the internal combustion engine, a first injection for injecting cooling oil into the corresponding inlet opening of the cooling channel. A nozzle is provided. The piston of the internal combustion engine is provided at the corresponding inlet opening and has at least one funnel-like element for collecting the cooling oil jet from the first injection nozzle and introducing it into the cooling channel. According to the present invention, the crankcase is provided with at least one second injection nozzle directed at the same funnel-shaped element as the first injection nozzle. Here, the funnel-shaped element is configured so that at least the corresponding cooling oil jets from the first and second injection nozzles can be collected and introduced into the cooling channel according to the present invention. Therefore, according to the internal combustion engine according to the present invention, it becomes possible for the first time to apply cooling oil from a plurality of injection nozzles in a crankcase to a corresponding piston. And thereby, the piston can be cooled more powerfully by supplying the second or additional cooling oil jet to the cooling channel of the corresponding piston, especially by connecting the second or additional injection nozzle. So, for example, a second or additional injection nozzle may be connected during full load operation of the internal combustion engine, which may supply more cooling oil to the cooling channel of the piston and allow the piston to cool well. Further, during the partial load operation, the second cooling oil jet via the second injection nozzle may be shut off. Therefore, during partial load operation, which requires a relatively small cooling force, the amount of cooling oil injected into the cooling channel of the corresponding piston becomes small, and the cooling of the piston becomes relatively weak. On the other hand, during full load operation where strong cooling of the piston is required, the piston may be further cooled by the cooling oil jet of the second injection nozzle. As described above, the piston can be cooled as needed. Therefore, according to the internal combustion engine according to the present invention, it is possible to realize cooling that is improved and necessary, and thus cooling according to the output, particularly cooling that enables high output of the internal combustion engine. Purely theoretically, it is naturally conceivable that the cooling oil from both injection nozzles acts on the cooling channel during partial load operation, where the two cooling oil jets are used for cooling the internal combustion engine during full load operation. It has only a portion of the jet output or jet volume of the oil jet. The piston of the internal combustion engine is affected by the cooling oil from both injection nozzles even during full load operation, but the cooling oil jets of the first and second injection nozzles during full load operation are those during partial load operation. More or more powerful than. Also, by providing at least one second injection nozzle, for example, the first injection nozzle is made smaller than before, and thereby is previously inaccessible in the crankcase due to, for example, a large injection nozzle. It is possible to provide the nozzle at a location, which allows the structural space that was previously inaccessible to be used for arranging smaller injection nozzles.
本発明に係る解決策の有利な実施形態では、第1および第2噴射ノズルは、それぞれの冷却オイルジェットが、対応するじょうご状要素に互いに異なるピストン半径において達するように構成されている。したがって、この場合、じょうご状要素は、2つの対応する噴射ノズルからの冷却オイルジェットを互いに異なるピストン半径において集められるように構成され、それにより当該2つの噴射ノズルは、2つの冷却オイルジェットが互いに平行であるときには互いに異なるピストン半径に設けられてもよく、または2つの冷却オイルジェットが互いに斜めに延びるときにはクランクケース内の全く異なる箇所に設けられてもよい。ここで、第1噴射ノズルは、その第1冷却オイルジェットが、クーリングチャンネルの実質的に径方向中央部において当該クーリングチャンネルに達するように向けられている。第2噴射ノズルからの第2冷却オイルジェットは、クーリングチャンネルの径方向範囲内には実際には達しないが、じょうご状要素によって集められて当該クーリングチャンネル内に導かれる。 In an advantageous embodiment of the solution according to the invention, the first and second injection nozzles are configured such that the respective cooling oil jets reach the corresponding funnel-shaped elements at different piston radii. Thus, in this case, the crankcase is configured to collect the cooling oil jets from the two corresponding injection nozzles at different piston radii from each other so that the two injection nozzles have the two cooling oil jets together. When they are parallel, they may be provided at different piston radii, or when the two cooling oil jets extend diagonally from each other, they may be provided at completely different locations within the crankcase. Here, the first injection nozzle is directed so that the first cooling oil jet reaches the cooling channel at a substantially radial center of the cooling channel. The second cooling oil jet from the second injection nozzle does not actually reach within the radial range of the cooling channel, but is collected by a funnel-shaped element and guided into the cooling channel.
有利には、クーリングチャンネルは、以下から知られる態様で、クーリングチャンネルカバー、例えばクーリングチャンネルプレートによって覆われており、ここで、じょうご状要素は、当該じょうご状要素をクーリングチャンネルカバーに保持する保持部を有する。最も好ましい場合には、少なくとも1つのじょうご状要素を、例えば当該じょうご状要素の対応する保持部にクーリングチャンネルカバーを単に押し付けまたはクランプすることによって、クーリングチャンネルのクーリングチャンネルカバーに比較的シンプルに固定することが可能であり、それによりまた、比較的シンプルに、かつよって廉価にピストンを組み立てることが可能となる。 Advantageously, the cooling channel is covered by a cooling channel cover, eg, a cooling channel plate, in a manner known from the following, where the funnel-shaped element is a retainer that holds the funnel-shaped element to the cooling channel cover. Has. Most preferably, at least one funnel-shaped element is relatively simply secured to the cooling channel cover of the cooling channel, for example by simply pressing or clamping the cooling channel cover to the corresponding holding portion of the funnel-shaped element. It is possible, which also makes it possible to assemble the piston relatively simply and thus inexpensively.
有利には、保持部は、クーリングチャンネルカバーを挟んでクランプするための複数のクランプフィンガを有しており、当該クランプフィンガの間でクーリングチャンネルカバーがクランプされる。そのようなクランプフィンガは、したがって、ピストンにじょうご状要素が固定された状態で互いに対してプレストレスを与えられ、よってその間にクーリングチャンネルカバーをクランプする。2つの対向する保持部がそれぞれ2つのクランプフィンガを有するように設けられることによって、ここでは当該2つの保持部が例えば互いに対して180°未満の角度を隔てて配置されることによって、じょうご状要素を、1つのクーリングチャンネルカバーまたは当該領域において互いに隣り合う複数のクーリングチャンネルカバーの対応する入口開口に回転しないように設けることが可能となる。対応する入口開口の領域にじょうご状要素を回転しないように設けることは、少なくとも2つの噴射ノズルの冷却オイルジェットを特に確実に集められるようにするために、およびしたがって特に効果的かつ確実なピストン冷却を実現できるようにするために特に重要である。 Advantageously, the holding portion has a plurality of clamp fingers for sandwiching and clamping the cooling channel cover, and the cooling channel cover is clamped between the clamp fingers. Such clamp fingers are therefore prestressed against each other with the funnel-shaped elements fixed to the piston, thus clamping the cooling channel cover in the meantime. The two opposing holdings are provided so as to have two clamp fingers each, wherein the two holdings are arranged, for example, at an angle of less than 180 ° with respect to each other, thereby forming a funnel-shaped element. Can be provided so as not to rotate to the corresponding inlet openings of one cooling channel cover or a plurality of cooling channel covers adjacent to each other in the area. The non-rotating funnel element in the area of the corresponding inlet opening ensures that the cooling oil jets of at least two injection nozzles are particularly reliably collected, and therefore particularly effective and reliable piston cooling. Is especially important to be able to achieve.
本発明に係る解決策の別の有利な実施形態では、第1および第2噴射ノズルは、第1および第2冷却オイルジェットが互いに対して斜めに延びるように向けられる。これにより、特に、クランクケース内で2つの噴射ノズルを特に自由に配置することが可能となり、そのことが特に構造的自由度の向上につながる。 In another advantageous embodiment of the solution according to the invention, the first and second injection nozzles are directed such that the first and second cooling oil jets extend obliquely with respect to each other. This makes it possible to arrange the two injection nozzles particularly freely in the crankcase, which in particular leads to an improvement in the degree of structural freedom.
本発明に係る解決策の有利な展開では、じょうご状要素は、非対称じょうごボウルを有する。例えば、そのような非対称じょうごボウルのようなじょうごボウルの配置は、ピストンシャフトまたはピストンスカートに対して比較的細くなるように選択されてもよく、そのことはまた、じょうご状要素の構成に関する利点や、じょうご状要素のじょうごボウルのサイズおよび捕集範囲に関する利点をもたらす。 In an advantageous development of the solution according to the invention, the funnel-shaped element has an asymmetric funnel bowl. For example, the arrangement of the funnel bowl, such as an asymmetric funnel bowl, may be chosen to be relatively thin with respect to the piston shaft or piston skirt, which also has advantages regarding the composition of the funnel-shaped element. , Brings advantages in terms of funnel bowl size and collection range of funnel-shaped elements.
本発明に係る解決策の別の有利な実施形態では、内燃エンジンは、それぞれにじょうご状要素が設けられた2つの入口開口を有する少なくとも1つのピストンを備えており、ここで、クランクケース内の当該ピストンの領域には、対応する入口開口内に冷却オイルを噴射するための少なくとも4つの噴射ノズルが設けられており、そのうち2つの噴射ノズルは一方の入口開口に向けられ、他の2つの噴射ノズルは他方の入口開口に向けられる。それにより、例えば全負荷運転時に必要とされるピストンの特に効率的かつ強力な冷却を実現することができ、これにより内燃エンジンの出力を増大させることもできる。 In another advantageous embodiment of the solution according to the invention, the internal combustion engine comprises at least one piston having two inlet openings, each provided with a rugged element, wherein here in the crankcase. The area of the piston is provided with at least four injection nozzles for injecting cooling oil into the corresponding inlet opening, two of which are directed at one inlet opening and the other two. The nozzle is directed at the other inlet opening. Thereby, for example, it is possible to realize particularly efficient and powerful cooling of the piston required during full load operation, which can also increase the output of the internal combustion engine.
本発明は、また、内燃エンジンを作動させる方法であって、部分負荷運転時には、第1噴射ノズルのみによって対応するじょうご状要素に冷却オイルジェットを噴射させる一方、全負荷運転時には、第1噴射ノズルおよび少なくとも1つの第2噴射ノズルの両方によって同じじょうご状要素に冷却オイルジェットを噴射させる方法を提示するという基本思想に基づく。それによると、したがって、特に必要に応じて内燃エンジンを冷却すること、およびしたがって内燃エンジンの出力を増大させることを可能とする作動方法を実現することができる。ここで、もちろん、内燃エンジンは、1つのシリンダのみでなく、例えば4つまたは8つのシリンダを備えていてもよく、ここで少なくとも1つの上記じょうご状要素を有するピストンは、本発明によると、これらのシリンダの少なくとも1つに設けられ、また内燃エンジンのクランクケースは、少なくとも1つのピストンの領域に、好ましくは複数または全てのピストンの領域に、共通のじょうご状要素に向けられた少なくとも2つの噴射ノズルを有しており、それにより特に必要に応じて当該ピストンを冷却することが可能となる。ここで、特に有利には、例えば第2噴射ノズルは、そのような態様で向けられかつ接続されまたは作動されている場合に、特定の領域、例えばピストンの上死点または下死点においてのみ当該ピストンのクーリングチャンネル内に冷却オイルを噴射し、それにより位置および回転角度の両方に応じてピストンを冷却するように構成されている。 The present invention is also a method of operating an internal combustion engine, in which a cooling oil jet is injected into a corresponding cage element only by a first injection nozzle during partial load operation, while a first injection nozzle is injected during full load operation. And based on the basic idea of presenting a method of injecting a cooling oil jet into the same cage element by both at least one second injection nozzle. Accordingly, it is possible to implement a method of operation that allows the internal combustion engine to be cooled, and thus to increase the output of the internal combustion engine, in particular as needed. Here, of course, the internal combustion engine may include not only one cylinder but also, for example, four or eight cylinders, wherein the piston having at least one of the above-mentioned rugged elements is these, according to the invention. The internal combustion engine crankcase is provided in at least one of the cylinders of the internal combustion engine and has at least two injections directed at a common rugged element in the area of at least one piston, preferably in the area of multiple or all pistons. It has a piston, which makes it possible to cool the piston specifically as needed. Here, particularly advantageously, for example, the second injection nozzle, when directed and connected or actuated in such a manner, is only relevant in a particular region, eg, the top dead center or bottom dead center of the piston. It is configured to inject cooling oil into the cooling channel of the piston, thereby cooling the piston according to both position and angle of rotation.
本発明の他の重要な特徴および利点は、従属請求項から、図面から、および図面を参照した対応する図の説明から明らかになるだろう。 Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings, and from the description of the corresponding figures with reference to the drawings.
上述したまたは後述する特徴は、それぞれに示す組合せにおいてのみでなく、本発明の範囲を逸脱することなく、他の組合せにおいてまたは単独でも利用可能であることを理解されたい。 It should be appreciated that the features described above or below may be used not only in the combinations shown respectively, but also in other combinations or alone without departing from the scope of the invention.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいはその用途を制限することを意図するものでは全くない。また、同一の参照符号は、同一のもしくは類似のまたは機能的に同一の構成要素を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following description of preferred embodiments is merely exemplary and is not intended to limit the invention, its applications, or its uses. Also, the same reference numerals indicate the same or similar or functionally identical components.
図1に示すように、詳しくは図示しない自動車2の本発明に係る内燃エンジン1は、ピストン3を備える。このピストン3は、ピストンヘッド4の領域に、全周の少なくとも一部を延びるクーリングチャンネル5が形成されている。クーリングチャンネル5は、その中に冷却オイル7を導入するための少なくとも1つの入口開口6、好ましくは図2に示すように2つの入口開口6,6’と、クーリングチャンネル5から冷却オイル7を排出するための図示しない少なくとも1つの出口開口とを有する。内燃エンジン1のクランクケース8の領域には、冷却オイル7を対応する入口開口6に噴射するための第1噴射ノズル9が設けられている。また、少なくとも1つの入口開口6には、第1噴射ノズル9からの冷却オイルジェット11を集めてクーリングチャンネル5内へ導入するためのじょうご状要素10(図2および図3も参照)が設けられている。本発明によると、クランクケース8に、第1噴射ノズル9と同じじょうご状要素10に向けられた少なくとも1つの第2噴射ノズル12(図1を参照)が設けられる。ここで、じょうご状要素10は、少なくとも対応する第1および第2噴射ノズル9,12からの冷却オイルジェット11,13を集めてそれらを対応するピストン3のクーリングチャンネル5内に導入できるように構成されている。
As shown in FIG. 1, the internal combustion engine 1 according to the present invention of the automobile 2 (not shown in detail) includes a
ここで、図2に示すように、第1および第2噴射ノズル9,12は、それぞれの冷却オイルジェット11,13が互いに異なるピストン半径R1,R2において対応するじょうご状要素10に達するように向けられている。ここで、少なくとも1つの第2噴射ノズル12を設けることによって、内燃エンジン1の全く新しい冷却コンセプトが可能となる。とりわけ、例えば全負荷運転時には第2噴射ノズル12を接続する一方、部分負荷運転時には第2噴射ノズル12を遮断することで、内燃エンジン1を必要に応じて冷却することが可能となる。それにより、特に内燃エンジン1の出力容量を実質的に増大させることができる。
Here, as shown in FIG. 2, the first and
図1および図2に示すように、クーリングチャンネル5は、クーリングチャンネルカバー14、例えばクーリングチャンネルプレートによって覆われている。じょうご状要素10は、クランプフィンガ16を有する保持部15を備える。クランプフィンガ16は、じょうご状要素10がピストン3に適合した状態で、クーリングチャンネルカバー14が当該クランプフィンガ16の間にクランプされ得るように向けられかつ構成されている。もちろん、じょうご状要素10は、溶接によって製造されて閉じたクーリングチャンネル5を有するピストン1にも適合可能である。この場合には、したがって、クーリングチャンネル5は、上側ピストン部分と下側ピストン部分とを組み立てることによって形成される。そして、じょうご状要素10は、クーリングチャンネル5の凹部(ドリル加工、鍛造、または鋳造によって作られる)にピストン軸方向において保持されてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the cooling
特に図2に示すように、じょうご状要素10の2つの保持部15は、互いに180°を隔てて対向して設けられてはおらず、180°未満の角度を隔てて設けられている。それにより、クーリングチャンネルカバー14に対してじょうご状要素10を所定の位置に明確に取り付けることが可能となり、そのため、当該じょうご状要素10のじょうごボウル17を所定の向きに固定することが可能となりまたは実現される。このことは特に、冷却オイルジェット11,13を高い信頼性をもって集めるために必須である。ここで、2つの噴射ノズル9,12は、少なくとも1つの追加的な噴射ノズル、この例では第2噴射ノズル12を設けることを純粋に例示的に説明するためのものである。したがって、さらなる噴射ノズル、例えば図示しない第3または第4噴射ノズルを設けることも当然に考えられる。
In particular, as shown in FIG. 2, the two holding
図1に示すように、2つの冷却オイルジェット11,13は、対応する噴射ノズル9,12から互いに実質的に平行に延びている。しかしながら、もちろん、第1および第2噴射ノズル9,12は、第1および第2冷却オイルジェット11,13が互いに対して斜めに延びるように向けられていてもよい。後者の例は、図1において、冷却オイルジェット13’を伴う第2噴射ノズル12によって表されている。
As shown in FIG. 1, the two cooling
図1~図3に示すように、じょうご状要素10は、冷却オイルジェット11,13または図示しない追加的な冷却オイルジェットを確実に集めるための非対称じょうごボウル17を備える。ここで、じょうご状要素10は、金属、例えばアルミニウムから、または樹脂材料から構成されていてもよく、一方でピストン3は、例えば、鋼製ピストンとしてまたはアルミピストンとして構成されていてもよい。また、例えば図2のピストン3におけるように、ピストン3毎に2つの入口開口6,6’が設けられていてもよい。この場合、じょうご状要素10は、各入口開口6,6’に設けられてもよく、この例では冷却オイル7を対応する入口開口6,6’内に噴射するために全部で4つの噴射ノズル9,12が設けられる。ここで、2つの噴射ノズル9,12は、一方の入口開口6に向けられ、残る2つの噴射ノズル9,12は、他方の入口開口6’に向けられる。この場合、したがって、内燃エンジン1は、ピストン3毎に、全部で4つの噴射ノズル9,12、すなわち2つの第1噴射ノズル9および2つの第2噴射ノズル12を有する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the funnel-shaped
入口開口6,6’毎に少なくとも2つの噴射ノズル9,12を設けることにより、特にピストン3を必要に応じて冷却すること、よって内燃エンジン1を必要に応じて冷却することが可能となり、それにより内燃エンジン1の冷却を改善することができると共に、内燃エンジン1の出力を増大させることができる。
By providing at least two
クーリングチャンネル5内での冷却オイル7の流れを最適化するために、じょうご壁の勾配は当然に重要である。この勾配は、じょうごボウル17の高さHおよび/または冷却オイルジェット11,13の直径によって操作できるが、それらは通常予め規定される。ここで、じょうご高さHは、自由に選択可能であるが、その軸方向の広がりにおいて下側シャフト端部18を超えてはならない(図1を参照)。また、高さHの変更によって、じょうご状要素10の配置に関する自由度が向上し得る。もちろん、じょうご状要素10がクーリングチャンネル5に係合する係合高さhは、特に衝突する冷却オイルジェット11,13の方向転換、よってクーリングチャンネル5内における冷却オイル7の流れ方向が予め規定されるように、個別に設定されてもよい(図3を参照)。
The slope of the funnel wall is of course important for optimizing the flow of cooling
したがって、本発明に係る内燃エンジン1および本発明に係るじょうご状要素10によると、必要に応じて出力に対応した内燃エンジン1の冷却を実現し、それにより内燃エンジン1の出力容量を増大させることができる。
Therefore, according to the internal combustion engine 1 according to the present invention and the
1 内燃エンジン
3 ピストン
4 ピストンヘッド
5 クーリングチャンネル
6 入口開口
6’ 入口開口
7 冷却オイル
8 クランクケース
9 第1噴射ノズル
10 じょうご状要素
11 冷却オイルジェット
12 第2噴射ノズル
13 冷却オイルジェット
14 クーリングチャンネルカバー
15 保持部
16 クランプフィンガ
17 非対称じょうごボウル
R1 ピストン半径
R2 ピストン半径
1
Claims (13)
上記クーリングチャンネル(5)に連通する入口開口(6)と、
クランクケース(8)の領域に設けられ、対応する上記入口開口(6)内に冷却オイル(7)を噴射するための第1噴射ノズル(9)と、
上記入口開口(6)に設けられ、上記第1噴射ノズル(9)からの第1冷却オイルジェット(11)を集めて上記クーリングチャンネル(5)内に導入するためのじょうご状要素(10)とを備えた内燃エンジン(1)であって、
上記クランクケース(8)に設けられ、上記じょうご状要素(10)に向けられた第2噴射ノズル(12)をさらに備え、
上記じょうご状要素(10)は、上記第1噴射ノズル(9)からの上記第1冷却オイルジェット(11)および上記第2噴射ノズル(12)からの第2冷却オイルジェット(13)を集めて上記クーリングチャンネル(5)内に導入することができるように構成され、
上記第1噴射ノズル(9)の直径と上記第2噴射ノズル(12)の直径とが互いに異なっている
ことを特徴とする内燃エンジン。 A piston (3) in which a cooling channel (5) extending at least a part of the entire circumference is formed in the region of the piston head (4).
The entrance opening (6) communicating with the cooling channel (5) and
A first injection nozzle (9) provided in the area of the crankcase (8) for injecting cooling oil (7) into the corresponding inlet opening (6).
With a funnel-shaped element (10) provided at the inlet opening (6) for collecting the first cooling oil jet (11) from the first injection nozzle (9) and introducing it into the cooling channel (5). Internal combustion engine (1) equipped with
Further provided with a second injection nozzle (12) provided in the crankcase (8) and directed at the funnel-shaped element (10).
The cage element (10) collects the first cooling oil jet (11) from the first injection nozzle (9) and the second cooling oil jet (13) from the second injection nozzle (12). It is configured so that it can be introduced in the cooling channel (5).
An internal combustion engine characterized in that the diameter of the first injection nozzle (9) and the diameter of the second injection nozzle (12) are different from each other.
上記第1および第2噴射ノズル(9,12)は、上記第1および第2冷却オイルジェット(11,13)が、対応する上記じょうご状要素(10)に互いに異なるピストン半径(R1,R2)において達するように構成されている
ことを特徴とする内燃エンジン。 In claim 1,
In the first and second injection nozzles (9, 12), the first and second cooling oil jets (11, 13) have different piston radii (R 1 , R) from the corresponding funnel-shaped element (10). An internal combustion engine characterized by being configured to reach in 2 ).
上記クーリングチャンネル(5)は、クーリングチャンネルカバー(14)によって覆われている
ことを特徴とする内燃エンジン。 In claim 1 or 2,
The internal combustion engine, wherein the cooling channel (5) is covered with a cooling channel cover (14).
上記クーリングチャンネル(5)は、上側ピストン部分と下側ピストン部分とを組み立てることで形成されている
ことを特徴とする内燃エンジン。 In claim 1 or 2,
The cooling channel (5) is an internal combustion engine characterized in that it is formed by assembling an upper piston portion and a lower piston portion.
上記じょうご状要素(10)は、上記クーリングチャンネル(5)の凹部にピストン軸方向において保持されている
ことを特徴とする内燃エンジン。 In claim 4,
An internal combustion engine characterized in that the funnel-shaped element (10) is held in a recess of the cooling channel (5) in the piston axial direction.
上記凹部は、ドリル加工、鍛造、または鋳造によって形成されている
ことを特徴とする内燃エンジン。 In claim 5,
The recess is an internal combustion engine characterized by being formed by drilling, forging, or casting.
上記じょうご状要素(10)は、該じょうご状要素(10)を上記クーリングチャンネルカバー(14)に保持するための保持部(15)を有する
ことを特徴とする内燃エンジン。 In claim 3,
The funnel-shaped element (10) is an internal combustion engine having a holding portion (15) for holding the funnel-shaped element (10) on the cooling channel cover (14).
上記保持部(15)は、上記クーリングチャンネルカバー(14)を挟んでクランプするクランプフィンガ(16)を有する
ことを特徴とする内燃エンジン。 In claim 7,
The internal combustion engine, wherein the holding portion (15) has a clamp finger (16) that clamps the cooling channel cover (14).
上記第1および第2噴射ノズル(9,12)は、上記第1および第2冷却オイルジェット(11,13)が互いに対して斜めに延びるように向けられている
ことを特徴とする内燃エンジン。 In any one of claims 1 to 8,
The first and second injection nozzles (9, 12) are internal combustion engines characterized in that the first and second cooling oil jets (11, 13) are directed so as to extend obliquely with respect to each other.
上記じょうご状要素(10)は、非対称じょうごボウル(17)を有する
ことを特徴とする内燃エンジン。 In any one of claims 1 to 9,
The funnel-shaped element (10) is an internal combustion engine characterized by having an asymmetric funnel bowl (17).
上記じょうご状要素(10)は、金属から構成され、
および/または、
上記ピストン(3)は、鋼製ピストンまたはアルミピストンとして構成されている
ことを特徴とする内燃エンジン。 In any one of claims 1 to 10,
The funnel-shaped element (10) is made of metal and is made of metal.
And / or
The piston (3) is an internal combustion engine characterized in that it is configured as a steel piston or an aluminum piston.
それぞれに上記じょうご状要素(10)が設けられた2つの上記入口開口(6,6’)と、
対応する上記入口開口(6,6’)内に上記冷却オイル(7)を噴射するための全部で4つの上記噴射ノズル(9,12)、すなわち一方の上記入口開口(6)に向けられた2つの上記噴射ノズル(9,12)および他方の上記入口開口(6’)に向けられた2つの上記噴射ノズル(9,12)とを備える
ことを特徴とする内燃エンジン。 In any one of claims 1 to 11,
The two entrance openings (6, 6') each provided with the funnel-shaped element (10), and
A total of four injection nozzles (9, 12) for injecting the cooling oil (7) into the corresponding inlet openings (6, 6'), i.e. directed to one of the inlet openings (6). An internal combustion engine comprising two of the injection nozzles (9,12) and two of the above injection nozzles (9,12) directed at the other inlet opening (6').
部分負荷運転時には、上記第1噴射ノズル(9)のみによって、対応する上記ピストン(3)の対応する上記じょうご状要素(10)内に冷却オイルジェット(11)を噴射させ、
全負荷運転時には、上記第1噴射ノズル(9)および上記第2噴射ノズル(12)によって、対応する上記ピストン(3)の同じ上記じょうご状要素(10)内に冷却オイルジェット(11,13)を噴射させる
ことを特徴とする方法。 The method for operating the internal combustion engine (1) according to any one of claims 1 to 12.
During the partial load operation, the cooling oil jet (11) is injected into the corresponding funnel-shaped element (10) of the corresponding piston (3) only by the first injection nozzle (9).
During full load operation, the cooling oil jets (11, 13) are placed in the same funnel-shaped element (10) of the corresponding piston (3) by the first injection nozzle (9) and the second injection nozzle (12). A method characterized by injecting.
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