NO116951B

NO116951B -

Info

Publication number: NO116951B
Application number: NO16427866A
Authority: NO
Inventors: W Harders
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1965-08-18
Filing date: 1966-08-12
Publication date: 1969-06-09
Also published as: GB1113708A

Description

Stempelkjøling for forbrenningsmotorer. Piston cooling for internal combustion engines.

Denne oppfinnelse vedrører en stempel-kjøling for forbrenningsmotorer, særlig store dieselmotorer for lastevogner ved hvilke der fra maskinens hoved-smøre-oljekretsløp avgrenes olje og denne under smøreoljekretsløpets fulle trykk kastes eller sprøytes ved hjelp av en innretning fortrinsvis dyser, mot et sted på stemplet som skal kjølés, f. eks. mot det indre av stempelbunnen. Oppfinnelsen går ut på å styre den til stemplets eller stempelbunnens kjøling avgrenede del av smøreoljen i avhengighet av motorens omløpstall. This invention relates to a piston cooling system for internal combustion engines, particularly large diesel engines for trucks, whereby oil is branched off from the machine's main lubricating oil circuit and this, under the full pressure of the lubricating oil circuit, is thrown or sprayed by means of a device, preferably nozzles, against a place on the piston which must be cooled, e.g. towards the inside of the piston base. The invention consists in controlling the part of the lubricating oil branched off for the cooling of the piston or piston base in dependence on the engine's revolution rate.

Ved store dieselmotorer for lastevogner blir det stadig kastet eller sprøy-tet en oliestråle på stemplets varmeste sted, nemlig stempelbunnen, for å regu-lere stemplets temperatur. Hertil tje-ner vanligvis en dyse som tilføres olje fra et hovedsmøreoljekretsløp. Istedenfor en dyse kan det naturligvis også brukes en hvilken som helst annen påførings- eller slyngeinnretning for så vidt som denne oppfyller den samme hensikt. For hvev sy-linder anordnes det da en sådan innretning. Ved hjelp av en dyse som oljekaste-innretning har det forlengst vist seg den vanskelighet at den lett tilstoppes av for-urensninger i oli en. For å unngå dette var man tvunget til å gjøre dysediameteren større enn det skulle være nødvendig i og for seg for det tilsiktede øyemed. Således har det f. eks. etter erfaringer i prak-sis vist seg hensiktsmessig ikke å gjøre dysediameteren mindre enn 1,5 mm. Ved en sådan dysediameter er imidlertid den smø-remengde ganske stor som løper gjennom alle dyser ved en flersylindermaskin. Ved en 8-sylindermaskin utgjør f. eks. ved den foran nevnte dysediameter av 1,5 mm det samlede dysetverrsnittsareal for alle sy-lindre omtrent 14 mm2, hvilket ville svare til en dysediameter på ca. 4,25- mm. omreg-net for en eneste tenkt erstatningsdyse. Nå er imidlertid motorens samlede smøre-olje-gjennomgang, som det har vist seg ved praktiske målinger, bare tilpasset tverr-snittet av en tenkt erstatningsdyse med omtrent 6 mm diameter, hvorav man uten videre vil forstå at andelen av den gjennom sprøytedysen utstrømmende smøreolje er meget betydelig. Under disse forhold må man altså sørge for et tilstrekkelig stort smøreoljetrykk for at alle motorens oljefor-brukssteder skal forsynes tilstrekkelig med olje. Dette forutsetter igjen en tilstrekkelig stor befordringsytelse av oljesirkulasjonspumpen. Så store oljepumper er imidlertid uheldige med henblikk på motorens økonomi, da de sluker en stor kraftmengde som må leveres av motoren. Hvis man på den annen side ved bruk av olj esprøy te-dyser for stempelkjølingen dimensjonerer oljesirkulasjonspumpen for knapt, så vil smøreoljetryikket, når motoren løper langsomt eller i tomgang, bryte sammen til omtrent verdien null fordi den befordrede oljemengde avtar proporsjonalt med motorens omløpstall, mens allikevel sprøyte-dysens utløpstverrsnitt holder seg uforan-dret. In the case of large diesel engines for lorries, a jet of oil is constantly thrown or sprayed at the piston's hottest place, namely the piston bottom, in order to regulate the piston's temperature. A nozzle that is supplied with oil from a main lubricating oil circuit usually serves this purpose. Instead of a nozzle, any other application or slinging device can of course also be used as long as this fulfills the same purpose. For each cylinder such a device is then arranged. With the help of a nozzle as an oil throwing device, the difficulty has long been that it is easily clogged by impurities in the oil. To avoid this, one was forced to make the nozzle diameter larger than would be necessary in and of itself for the intended purpose. Thus, it has e.g. after experience in practice it has proven appropriate not to make the nozzle diameter smaller than 1.5 mm. With such a nozzle diameter, however, the amount of lubrication that runs through all nozzles in a multi-cylinder machine is quite large. In the case of an 8-cylinder engine, e.g. with the above-mentioned nozzle diameter of 1.5 mm, the total nozzle cross-sectional area for all sewing threads is approximately 14 mm2, which would correspond to a nozzle diameter of approx. 4.25 mm. recalculated for a single imaginary replacement nozzle. Now, however, the motor's overall lubrication-oil passage, as has been shown by practical measurements, is only adapted to the cross-section of an imaginary replacement nozzle with a diameter of approximately 6 mm, from which one will readily understand that the proportion of the lubricating oil flowing through the spray nozzle is very significant. Under these conditions, a sufficiently large lubricating oil pressure must therefore be ensured so that all the engine's oil consumption points are supplied with sufficient oil. This in turn requires a sufficiently large conveying performance of the oil circulation pump. However, such large oil pumps are unfortunate in terms of the engine's economy, as they swallow a large amount of power that must be delivered by the engine. If, on the other hand, when using oil spray nozzles for the piston cooling, the oil circulation pump is dimensioned too little, then the lubricating oil pressure, when the engine is running slowly or at idle, will break down to approximately the value zero because the amount of oil delivered decreases proportionally with the engine revolutions, while nevertheless, the outlet cross-section of the spray nozzle remains unchanged.

I denne henseende opptrer den mangel at smøreoljen under langsomt løp eller tomløp av motoren idet den følger den minste motstands vei, strømmer i hoved-saken ut fra de med relativt stor boring forsynte dyser, mens f. eks. lagrene i for-holdsvis liten utstrekning forsynes med smøreolje. Dette foregår dessuten på et tidspunkt hvori der ikke er tilstede eh tvingende grunn til kjøling av stemplet eller stempelbunnen. Liknende forhold kan naturligvis også inntre når man i stedenfor dyser bruker hvilke som helst andre inn- In this respect, the shortcoming is that during slow running or idling of the engine, as it follows the path of least resistance, it mainly flows out of the relatively large-bore nozzles, while e.g. the bearings to a relatively small extent are supplied with lubricating oil. This also takes place at a time when there is no compelling reason to cool the piston or piston base. Similar conditions can of course also occur when, instead of nozzles, any other input is used.

retninger til utkastning av oljen på stempelbunnen, hvor oljegjennomløpet for stempelkjølingen av konstruktive grunner må holdes større enn det normalt ville kreves. directions for ejection of the oil on the piston bottom, where the oil flow for piston cooling must be kept larger for constructive reasons than would normally be required.

For nå å fjerne de foran omtalte mang- In order to remove the previously mentioned many-

ler foreslås ifølge oppfinnelsen at innret- ler, it is proposed according to the invention that equip-

ningen for den kjøleolje som kastes ut på stempelbunnen avgrenet fra hovedsmøre-oljekretsløpet, er forsynt med et sperre- The outlet for the cooling oil that is ejected onto the piston base, branched off from the main lubricating oil circuit, is equipped with a

organ som uavhengig av den overtrykks- organ which, independently of the overpressure

ventil som vanligvis er anordnet i dette kretsløp, styres således fra kretsløpets olje- valve, which is usually arranged in this circuit, is thus controlled from the circuit's oil

trykk at utløpet av olje fra utkastings-innretningen automatisk forhindres når dette trykk synker ned til en på forhånd fastlagt nedre grense, f. eks. til oljepum- pressure that the outflow of oil from the ejection device is automatically prevented when this pressure drops to a predetermined lower limit, e.g. to oil pump

pens tomløpstrykk. Hvis man som oljeut-kastingsinnretning bruker på i og for seg kjent måte en dyse, så blir der ifølge et videre trekk ved oppfinnelsen foran dysen koplet en tilbakeslagsventil som rea- pen idle pressure. If a nozzle is used as an oil ejection device in a manner known per se, then according to a further feature of the invention a non-return valve is connected in front of the nozzle which reacts

gerer på det trykk som råder ved langsom gang eller tomgang av maskinen i hoved-smøreoljekretsløpet, således at dysen i den- generates on the pressure that prevails during slow running or idling of the machine in the main lubricating oil circuit, so that the nozzle in the

ne driftstilstand sperres mot utløp av olje. ne operating condition is blocked against leakage of oil.

På denne måte er det mulig å gjøre oljepumpen vesentlig svakere uten at der- In this way, it is possible to make the oil pump significantly weaker without

ved den effektive kjølevirkning på stem- by the effective cooling effect on stem-

pelet blir påvirket i noen nevneverdig grad. the pile is affected to any significant degree.

På tegningen er oppfinnelsen vist i et utførelseseksempel. Fig. 1 viser et vertikalt snitt gjennom en oljeinnsprøytnings-for-brenningsmotor med dyse som er tilsluttet hoved-smøreoljeledningen for stempelkjø- In the drawing, the invention is shown in an exemplary embodiment. Fig. 1 shows a vertical section through an oil injection internal combustion engine with a nozzle which is connected to the main lubricating oil line for the piston

lingen, idet dysen er vist delvis i perspek- the nozzle, as the nozzle is shown partly in perspective

tivriss med dyseholder. squeegee with nozzle holder.

Fig. 2 viser i større målestokk et snitt- Fig. 2 shows on a larger scale an average

oppriss av dysen ifølge oppfinnelsen ved siden av dyseholderen. elevation of the nozzle according to the invention next to the nozzle holder.

I fig. 1, som viser en vanlig innsprøyt-ningsforbrenningsmotor med forbren- In fig. 1, which shows a conventional injection internal combustion engine with combustion

ningsrom i stemplet, er 1 stemplet mot hvis indre stempelbunnvegg 2 der fra den nær- ning space in the piston, 1 is the piston against whose inner piston bottom wall 2 there from the

mest veivhuset anordnede dyse 3 sprøytes olje, som tilføres under trykk fra hoved-smøreoljeledningen 4 gjennom kanalen 5 i dysens 3 holder 6. oil is sprayed into the nozzle 3 arranged in the crankcase, which is supplied under pressure from the main lubricating oil line 4 through the channel 5 in the nozzle 3 holder 6.

Som det vil ses bedre av fig. 2, er det As will be seen better from fig. 2, it is

i dyseholderen 6 innebygget foran dysen en tilbakeslagsventil 7 som står under sta- in the nozzle holder 6 built in in front of the nozzle is a non-return valve 7 which stands under the sta-

dig innvirkning av en fjær 8. Oljeløpet til dysen 3 over ventilen 7 og dyseholderen 6 er antydet ved pilen 9. 10 er en renseåpning på dyseholderen som normalt er lukket med the effect of a spring 8. The oil flow to the nozzle 3 above the valve 7 and the nozzle holder 6 is indicated by the arrow 9. 10 is a cleaning opening on the nozzle holder which is normally closed with

en propp. Fjærens 8 spenning er slik inn- a plug. The tension of the spring 8 is thus in-

stilt at den normalt overvinnes av det trykk som, råder i hoved-smøreoljelednin- provided that it is normally overcome by the pressure that prevails in the main lubricating oil line

gen 4, så ventilen.7 under normal drift av maskinen alltid holder seg åpen og der- gen 4, so the valve.7 during normal operation of the machine always remains open and there-

ved olje sprøytes gjennom dysen 3 mot stempelbunnen 2. Først når oljetrykket underskrider det ved fjærspenningen 8 innstillbare oljetrykk, hvilket forekommer ved langsom gang eller tomgang av maski- by oil is sprayed through the nozzle 3 towards the piston base 2. Only when the oil pressure falls below the oil pressure adjustable by the spring tension 8, which occurs when the machine is running slowly or idling

nen, vil ventilen 7 lukkes av det nå over- nen, the valve 7 will be closed by the now over-

veiende fjærtrykk, så dysen 3 sperres og smøreolje bare kan strømme til de øvrige smøresteder, fortrinsvis til maskinens lågere. weighing spring pressure, so the nozzle 3 is blocked and lubricating oil can only flow to the other lubrication points, preferably to the machine's bearings.

Den ventil 7 som er innkoplet foran sprøytedysen 3, har intet å gjøre med den overtrykksventil som vanligvis er anordnet i smøreoljekretsløpet og ved hvilken der føres overflødig smøreolje tilbake til smøre-pljepumpen, og er i sin funksjon helt uav- The valve 7 which is connected in front of the spray nozzle 3 has nothing to do with the overpressure valve which is usually arranged in the lubricating oil circuit and through which excess lubricating oil is returned to the lubrication pump, and is completely independent in its function.

hengig av denne overtrykksventil. Forholdsregelen ifølge oppfinnelsen er depending on this pressure relief valve. The rule of thumb according to the invention is

særlig hensiktsmessig og fordelaktig, da — particularly appropriate and advantageous, then —

som allerede tidligere antydet — motor- as already indicated earlier — motor-

stemplets oppvarming under langsom gang eller tomløp av maskinen er overordentlig liten og derfor en påsprøytning på stempelbunnen med kjøleolje ikke er nødven- the heating of the piston during slow operation or idling of the machine is extremely small and therefore spraying the piston base with cooling oil is not necessary

dig i denne driftstilstand. you in this operating state.

Claims

1. Piston cooling for combustion mo-

tors, especially large diesel engines, where there is a branch from the machine's main lubricating oil circuit; oil that under the full circulation pressure using a suitable device, e.g. a nozzle, is thrown against a place on the piston to be cooled, e.g. towards the inside of the piston bottom, characterized in that for this device a blocking device is arranged which, independently of the overpressure valve1 normally arranged in the lubricating oil circuit, is controlled by the oil pressure of the main lubricating oil circuit so that the outflow of the oil from the oil throwing device is automatically prevented when this pressure drops to a predetermined lower limit, e.g. to the oil pump idle.

2. Piston cooling according to claim 1, characterized in that when using a known nozzle (2) as an oil-throwing device immediately in front of this nozzle, a valve (7) is connected which thus reacts to the pressure prevailing in the main oil - the oil circuit during slow operation or idle running of the machine that the nozzle (3) is blocked against oil outlet in these operating conditions. Piston cooling according to claim 2, characterized in that the valve (7) belonging to the nozzle (3) is a check valve known per se.