WO2018149546A1

WO2018149546A1 - Brennkraftmaschine und verfahren

Info

Publication number: WO2018149546A1
Application number: PCT/EP2018/000054
Authority: WO
Inventors: Jan Gerrit PRUNNBAUER; Daniel Stecher; Gerald Fast
Original assignee: Mtu Friedrichshafen Gmbh
Priority date: 2017-02-18
Filing date: 2018-02-08
Publication date: 2018-08-23
Also published as: DE102017001615B3

Abstract

Brennkraftmaschine (1), insbesondere Hubkolben-Brennkraftmaschine, mit einer Nockenwelle (3) und einer Ölspritzkühleinrichtung (15), welche eingerichtet ist, Ölspritzstrahlen (A) für die Kühlung wenigstens eines Kolbens (7) der Brennkraftmaschine (1) zu erzeugen, wobei die Brennkraftmaschine (1) eingerichtet ist, die Ölspritzstrahlerzeugung via die Ölspritzkühleinrichtung (15) mechanisch über die Nockenwelle (3) zu steuern. Einher geht hiermit ein Verfahren zur Ausführung mit der Brennkraftmaschine.

Description

BESCHREIBUNG Brennkraftmaschine und Verfahren

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von

Anspruch 1 sowie ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 10. Im Stand der Technik ist aus der Druckschrift DE 10 2013 113 217 A1 eine Vorrichtung bekannt, welche entweder nur eine Schmierung oder eine Spritzölkühlung samt Schmierung von Kolben einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit eines Öl-Druckniveaus eines Spritzölkühlkreises bewirkt, welches über eine Ölpumpe unter Berücksichtigung der aktuellen Motortemperatur eingestellt wird. Hierbei erfolgt die Schmierung, falls das Öl-Druckniveau unter einer Schalt- schwelle eines druckgesteuerten Schaltventils rangiert, insoweit insbesondere bei relativ niedriger Motortemperatur, eine Kühlung über Spritzöl weiterhin dann, wenn das Öl-Druckniveau eine Schaltschwelle überschreitet, insoweit bei relativ höherer Motortemperatur. Eine solche Ausgestaltung ist jedoch in nachteiliger Weise aufwändig in Hinsicht z.B. auf die

Ölpumpensteuerung, daneben problematisch in Hinblick auf Federdegeneration am Schaltventil, d.h. bezüglich eines Verschiebens der Schaltschwellen über die Zeit, und weiterhin in Hinsicht auf etwaige Fehlfunktion der Temperatursensorik. Zudem ist mit dieser Ausgestaltung in nachteiliger Weise nurmehr eine kontinuierliche Kühlung über Spritzöl gegeben, solange jene Motortemperatur überschritten ist, ab welcher die Spritzölkühlung einsetzt. Dies wiederum führt aufgrund der resultierenden, erheblichen Menge freigesetzten Spritzöls im Motor jedoch zu nachteilig hohen Reibleistungsverlusten an demselben, weiterhin zu einem hohen Spritzölbedarf, welcher wiederum eine nachteilig leistungsstarke und damit teure Ölpumpe erfordert.

Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine und ein Verfahren anzugeben, welche die vorstehenden Nachteile überwinden und im Rahmen derer die Spritzölkühlung zuverlässig und robust gesteuert und zudem reibleistungs- verlustarm sowie kostengünstig erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben. Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine Hubkolben- Brennkraftmaschine, weiterhin insbesondere in Form eines Großmotors, zum Beispiel für ein Kraftfahrzeug wie etwa ein Schiff, einen Triebwagen oder eine Lok, für ein Nutz- oder Sonderfahrzeug, oder zum Beispiel für eine stationäre Einrichtung, z.B. für ein Blockheizkraftwerk, ein (Not-) Stromaggregat, z.B. auch für Industrieanwendungen. Die Brennkraftmaschine kann nach dem Selbst- und/oder Fremdzünderprinzip arbeiten, z.B. eine Zylinderanzahl zwischen 6 bis 24 Zylinder aufweisen, weiterhin z.B. als Reihenmotor oder V-Motor ausgestaltet sein.

Die Brennkraftmaschine umfasst eine Nockenwelle, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine untenliegende (innenliegende) Nockenwelle ist, auf an sich übliche Weise insbesondere mit einer Anzahl an Nocken bereitgestellt. Weiterhin bevorzugt ist die Nockenwelle an der Brennkraftmaschine dazu vorgesehen, wenigstens ein Einlass- und/oder Auslassventil der Brennkraftmaschine zu betätigen, zum Beispiel direkt oder indirekt, insbesondere über die vorgenannten Nocken. Die Nockenwelle dreht im Rahmen der Anordnung in der Brennkraftmaschine bevorzugt mit der halben Drehzahl einer Kurbelwelle der Brennkraft- maschine.

Die Brennkraftmaschine umfasst weiterhin eine Olspritzkühleinrichtung, welche eingerichtet ist, Ölspritzstrahlen für die Kühlung wenigstens eines Kolbens der Brennkraftmaschine zu erzeugen. Vorzugsweise spritzt die Ölspritzkühleinrichtung Spritzöl bzw. die erzeugten Ölspritzstrahlen in Richtung einer Kolbenunterseite, d.h. von unten gegen den jeweiligen zu kühlenden Kolben.

Hierbei kann ein jeweiliger Kolben bevorzugt einen Ölkanal bzw. Kühlkanal aufweisen, hin zu welchem ein jeweiliger erzeugter Ölspritzstrahl gerichtet ist, i.e. um (Spritz-)Öl zur Kühlung des Kolbens über den Ölkanal in den Kolben (auffangen und) einbringen zu können. Vorzugsweise ist der Kolben hierbei ferner so ausgestaltet, dass sich das über den Ölkanal eingetretene Spritzöl sodann im Kolben (über geeignete Leitungswege) verteilen kann, das heißt bis zu einem Austreten (z.B. über Auslasskanäle). Die Ausdüsung der Ölspritzstrahlen zur Kühlung des jeweiligen Kolbens kann vorzugsweise über eine Ölspritzdüse der Ölspritzkühleinrichtung erfolgen. Vorzugsweise ist die Ölspritzkühleinrichtung im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingerichtet, eine Anzahl von Kolben der Brennkraftmaschine je mittels erzeugter Öl spritzstrahlen (Öl- Jets) zu kühlen, das heißt wie vorstehend erörtert. Insoweit weist die Ölspritzkühleinrichtung je zu kühlendem Kolben vorzugsweise wenigstens eine Ölspritzdüse auf.

In erfindungsgemäßer Weise ist die Brennkraftmaschine nunmehr weiterhin eingerichtet, die Olspritzstrahlerzeugung via die Ölspritzkühleinrichtung mechanisch über die Nockenwelle zu steuern, insbesondere mittels deren Nocken. Hierbei wird die Ölspritzkühleinrichtung zur Olspritzstrahlerzeugung vorzugsweise über die Nockenwelle, insbesondere über deren Nocken, auch betätigt, weiterhin vorzugsweise unmittelbar bzw. direkt.

Bevorzugt ist hierbei vorgesehen, dass jene - oben bereits erwähnte - Nocken der Nockenwelle, welche auch zur Steuerung der Einlass- und/oder Auslassventile, insbesondere z.B. der Einlassventile, der Brennkraftmaschine bereitgestellt sind, auch die mechanische Steuerung der Öl- spritzstrahlerzeugung via die Ölspritzkühleinrichtung leisten bzw. bewirken, insbesondere auch die Betätigung derselben im Rahmen der Olspritzstrahlerzeugung, woneben jedoch auch separat bzw. zusätzlich an der Nockenwelle bereitgestellte Nocken vorgesehen werden können.

Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Brennkraftmaschine lässt sich die Ölspritzstrahl- erzeugung robust und zuverlässig mechanisch steuern, woneben auch die Vorteile erzielt werden können, die Reibleistungsverluste im Motor sowie die Kosten zu minimieren. Das deshalb, als mit der Nocken wellensteuerung eine Ölspritzstrahlausbringung für einen jeweiligen zu kühlenden Kolben - in einem jeweiligen Arbeitsspiel - nur noch zeitweilig bzw. diskontinuierlich (phasenweise) und ferner vorteilhaft bedarfsangepasst erfolgen kann. Hierdurch wird in der Folge der Ölbedarf verringert, mithin auch der Leistungsbedarf der Ölpumpe für die

Ölspritzkühleinrichtung, weiterhin auch die ausgebrachte Ölmenge und somit vorteilhaft wiederum die Reibleistungsverluste.

Bevorzugte Ausfuhrungsformen der Erfindung sehen vor, dass die Brennkraftmaschine ein- gerichtet ist, im Rahmen der mechanischen Steuerung der Ölspritzstrahlerzeugung über die

Nockenwelle dann einen Ölspritzstrahl zur Kühlung des wenigstens einen bzw. des jeweiligen Kolbens via die Ölspritzkühleinrichtung zu erzeugen, wenn sich der wenigstens eine Kolben der Brennkraftmaschine im Bereich des unteren Totpunkts befindet, insbesondere am Ende des Verbrennungstakts, ansonsten (im jeweiligen Arbeitsspiel) insbesondere keinen Ölspritzstrahl zur Kühlung dieses Kolbens via die Ölspritzkühleinrichtung zu erzeugen.

In Weiterbildung kann die Brennkraftmaschine vorzugsweise auch eingerichtet sein, im Rahmen der mechanischen Steuerung der Ölspritzstrahlerzeugung über die Nockenwelle einen Ölspritzstrahl in einem Bereich des Kolbenhubs des wenigstens einen bzw. jeweiligen Kolbens via die Ölspritzkühleinrichtung zu erzeugen, welcher Bereich mit Bewegung des betreffenden Kolbens hin zu dem unteren Totpunkt bei etwa oder in Hubmitte beginnt, insbesondere im Verbrennungstakt (mit Bezug auf den Kolben), und mit Bewegung des Kolbens in Richtung oberer Totpunkt bei etwa oder in Hubmitte endet, insbesondere im Ausstoßtakt (des Kolbens). Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Brennkraftmaschine eingerichtet ist, im Rahmen der mechanischen Steuerung der Ölspritzstrahlerzeugung über die Nockenwelle einen Ölspritzstrahl in diesem gesamten, vorgenannten Bereich oder alternativ z.B. nur in einem Ausschnitt daraus via die Ölspritzkühleinrichtung zu erzeugen (insoweit vorzugsweise auch die Ölspritzkühleinrichtung über die Nockenwelle zu betätigen). Weiterhin bevorzugt ist die Brennkraftmaschine hierbei auch eingerichtet, die Ölspritzstrahlerzeugung für den Kolben via die Ölspritzkühleinrichtung ansonsten über die Nockenwelle gesteuert auszusetzen (keine Spritzölausdüsung an den Kolben).

Mit den vorgenannten Ausführungsformen, welche insoweit eine Ölspritzstrahlausbringung im Bereich des unteren Totpunkts (UT) bzw. um denselben herum vorsehen, kann die Kolbenkühlung über die erzeugten Ölspritzstrahlen mit der vorgesehenen Spritzölbeaufschlagung von unten insoweit besonders vorteilhaft erfolgen, als der Kolben in diesem Bereich der jeweiligen Ölspritzdüse stark bis maximal (vorzugsweise UT) angenähert ist. Hierdurch kann das freigesetzte SpritzöT in vorteilhaft hohem Maße durch den Kolben aufgenommen werden, d.h. ein vorteilhaft hoher Fanggrad realisiert werden. Da außerhalb dieses Bereichs daneben keine Spritzölausbringung vorgesehen ist, wird vermieden, dass mit zunehmender Entfernung des Kolbens von der Ölspritzdüse, mithin mit deutlich abnehmendem Fanggrad, unnötig Spritzöl aufgewendet wird. Dadurch, dass die mechanisch nockenwellengesteuerte Ölspritzstrahlerzeugung für den jeweiligen Kolben weiterhin vorzugsweise nur im Zeitfenster beginnend mit der jeweiligen zweiten Hälfte des Verbrennungstakts und endend nach der jeweilig nachfolgenden ersten Hälfte des Ausstoßtakts des Kolbens vorgesehen ist, kann weiterhin vorteilhaft die Kühlung bedarfsgerecht immer dann erfolgen, wenn der Kolben nach der Verbrennung gerade stark erwärmt ist. Außerhalb dieses Zeitfensters ist eine Spritzölkühlung insoweit folgerichtig somit nicht vorgesehen.

Vorteilhaft einfach realisierbare Ausgestaltungen der Brennkraftmaschine gehen nunmehr zum Beispiel dahin, dass die Ölspritzkühleinrichtung einen vorzugsweise umgrenzten Ölraum aufweist, insbesondere einen Druckölraum, welcher unterhalb der Nockenwelle angeordnet ist. Der Ölraum, zum Beispiel kanalförmig ausgebildet, ist hierbei zentral für die Versorgung von Spritzöl an die Gesamtzahl der Ölspritzdüsen vorgesehen, d.h. im Rahmen der mechanisch nockenwellengesteuerten Ölspritzstrahlerzeugung.

Bei weiterhin bevorzugten Ausführungsformen kann die Ölspritzkühleinrichtung wenigstens eine Aktuierungsvorrichtung, z.B. wenigstens ein Ventil aufweisen, welche bzw. welches für die mechanisch über die Nockenwelle gesteuerte Ölspritzstrahlerzeugung durch die Nockenwelle, insbesondere einen Nocken derselben, mechanisch betätigbar ist (d.h. vorzugsweise durch Eingriff des Nockens am Ventil). Das Ventil kann z.B. ein Linearventil sein, wobei z.B. ein

Teller oder Rollenstößel des Ventils in Eingriff am Nocken ist, z.B. auch ein Drehschieberventil, ein Tulpenventil oder ein davon verschiedenes Ventil.

Mit Betätigung kann das wenigstens eine Ventil eine Strömungsverbindung zwischen einem wie zum Beispiel oben erläuterten Druckölraum und einer Ölspritzdüse je der Ölspritzkühleinrichtung freigeben, woraufhin der Ölspritzstrahl mechanisch nockenwellengesteuert (und hierbei auch nockenwellenbetätigt) erzeugt wird. Vorzugsweise weist die Ölspritzkühleinrichtung bei einer solchen Ausgestaltung eine Anzahl von Ventilen auf, welche jeweils Ölspritzdüsen zugeordnet sind. Angemerkt sei, dass das Spritzöl bwz. ein Ölvolumen hierbei vorzugsweise mit dem im Druckölraum vorherrschenden Öldruckniveau ausgedüst wird.

Alternativ oder zusätzlich kann die Ölspritzkühleinrichtung auch eingerichtet sein, im Rahmen der mechanisch durch die Nockenwelle gesteuerten Ölspritzstrahlerzeugung über die Nockenwelle eine Hydraulikdruckerhöhung am Spritzöl für die Erzeugung eines jeweiligen Ölspritz- Strahles zu bewirken, d.h. mittels einer geeigneten Aktuierungsvorrichtung. Zum Beispiel kann eine solche Ausgestaltung nach dem bekannten Prinzip Pumpe-Düse arbeiten, wobei eine über die Ölspritzdüse auszubringende Spritzölmenge im Rahmen der mechanischen Nockenwellensteuerung auch eine Druckbeaufschlagung erfährt. Einher geht hiermit die Möglichkeit, eine Ausdüsung mit einem höheren Druckniveau als dem Öl- Versorgungsdruck am Druckraum zu bewirken. Folglich kann hierbei die Pumpenleistung für den Spritzölkreis vorteilhaft gering ausfallen.

Mit der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zur Durchführung mit einer Brennkraft- maschine vorgeschlagen, welche zur Kolbenkühlung über Ölspritzstrahlen eingerichtet ist, insbesondere wie vorstehend erörtert. Mit dem Verfahren ist vorgesehen, dass mit der Brennkraftmaschine eine Olspritzstrahlerzeugung für die Kolbenkühlung über eine Nockenwelle der Brennkraftmaschine mechanisch gesteuert erfolgt. Hierbei kann im Rahmen der mechanischen

Steuerung über die Nockenwelle eine Ölspritzstrahlausbringung für einen zu kühlenden Kolben zeitlich - und vorzugsweise ausschließlich - im (zusammenhängenden) Bereich ab Mitte des Verbrennungstakts bis Mitte des Ausstoßtakts des Kolbens erfolgen, insbesondere um den unteren Totpunkt herum.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in verschiedener Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 exemplarisch und schematisch in einer abgebrochenen Schnittansicht eine

Brennkraftmaschine gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 2 exemplarisch und schematisch eine Ansicht gerichtet auf eine Aktuierungs

Vorrichtung der Ölspritzkühleinrichtung einer Brennkraftmaschine gemäß weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 3 exemplarisch und schematisch eine Ansicht einer Ölspritzkühleinrichtung einer

Brennkraftmaschine gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung, einen zentralen Ölkanal mit daran angeordneten Ölspritzdüsen und Betätigungspositionen veranschaulichend. Fig. 4 exemplarisch und schematisch eine Schnittansicht einer Ölspritzkühleinrichtung einer Brennkraftmaschine gemäß noch einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung, mit einem Ölkanal gemäß Fig. 3 und einer Aktuierungsvorrichtung. Fig. 5 exemplarisch und schematisch eine Ansicht einer Ölspritzkühleinrichtung einer

Brennkraftmaschine gemäß einer noch weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung, gerichtet auf die Aktuierungsvorrichtung.

Fig. 6 exemplarisch und schematisch eine Ansicht der Ölspritzkühleinrichtung einer

Brennkraftmaschine gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform, wobei die

Aktuierungsvorrichtung nach dem Drehschieberprinzip arbeitet.

Fig. 7 exemplarisch und schematisch eine Ansicht einer Ölspritzkühleinrichtung einer

Brennkraftmaschine gemäß noch einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung, wobei die Aktuierungsvorrichtung zur Druckerhöhung eingerichtet ist.

In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen entsprechen gleichen Bezugszeichen Elemente gleicher oder vergleichbarer Funktion. Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1 , insbesondere eine Hubkolben-Brennkraftmaschine, welche vorliegend exemplarisch als V-Motor ausgestaltet ist. Die Brennkraftmaschine 1 weist eine - untenliegende - Nockenwelle 3 auf, welche von einer Kurbelwelle angetrieben wird, zum Beispiel über einen Zahnriemen oder einen Zahnrädersatz (nicht dargestellt), insbesondere mit halber Drehzahl der Kurbelwelle. An der Nockenwelle 3 sind Nocken 5 angeordnet, welche zur Ventilsteuerung der Brennkraftmaschine 1 bereitgestellt sind, das heißt zur Steuerung der Ein- lass- und/oder Auslassventile (Gas Wechsel ventile).

Die Brennkraftmaschine 1 umfasst weiterhin eine Anzahl von Kolben 7 (jeweiliger Zylinder), welche in einem Kurbelgehäuse 9 der Brennkraftmaschine 1 hubbeweglich aufgenommen sind, zum Beispiel in Zylinderlauf buchsen 11. Zu deren Antrieb sind die Kolben 7 auf an sich bekannte Weise mit der Kurbelwelle verbunden, insbesondere über Pleuel 13.

Wie Fig. 1 weiterhin veranschaulicht, umfasst die Brennkraftmaschine 1 auch eine Ölspritzkühleinrichtung 15, welche eingerichtet ist, Ölspritzstrahlen (Pfeil A) für die Kühlung der Kolben 7 der Brennkraftmaschine 1 zu erzeugen. Die mit der Olspritzkühleinrichtung 15 erzeugten Ölspritzstrahlen A werden hierbei gegen eine jeweilige Kolbenunterseite gerichtet, insbesondere ausgerichtet auf die Einlassöffnung eines Ölkanals 17, welcher an einem jeweiligen Kolben 7 gebildet ist. Über den Ölkanal 17 kann das (Spritz-)Öl vom Kolben 7 aufgenommen bzw. gefangen werden und sich sodann im Kolbeninneren über darin vorgesehene Leitungswege verteilen. Derart kann eine verlässliche Kolbenkühlung bewirkt werden. Über einen Auslasskanal (nicht dargestellt) kann das Öl sodann wieder austropfen.

Für die Ausdüsung des Spritzöls bzw. die Olspritzstrahlerzeugung weist die Ölspritzkühleinrich- tung 15 Ölspritzdüsen 19 auf, insbesondere je eine Ölspritzdüse 19 je zu kühlendem Kolben 7, welche von einem (Druck-)Ölraum 21 der Olspritzkühleinrichtung 15 abmünden. Der Drucköl- raum 21 ist hierbei für die Vielzahl von Ölspritzdüsen 19 bereitgestellt, insoweit als zentraler (Versorgungs-)Kanal in einem Gehäuse 23 gebildet und mit diesem gleichsam eines Rails ausgestaltet bzw. wirkend. Der Druckölraum 21 erstreckt sich vorzugsweise achsparallel zur Nockenwelle 3 und weiterhin in einer Anordnung unterhalb derselben, insbesondere nahe darunter. Drucköl für die Erzeugung der Ölspritzstrahlen A wird vorzugsweise über eine Öl- pumpe 25 (der Ölspritzkühleinrichtung 15) an den Druckölraum 21 versorgt, das heißt mit vorbestimmtem Druckniveau. Die in Fig. 1 aufgezeigte Brennkraftmaschine 1 ist weiterhin erfindungsgemäß eingerichtet, die Olspritzstrahlerzeugung via die Ölspritzkühleinrichtung 15 mechanisch über die Nockenwelle 3 zu steuern. Im Rahmen dieser Steuerung werden die Ölspritzstrahlen A insbesondere in Abhängigkeit der Drehstellung der Nockenwelle 3 bzw. der Nockenstellung erzeugt (in einem jeweiligen Arbeitsspiel). Im Rahmen der vorliegenden Erfindung geht hiermit vorzugsweise weiterhin auch die Betätigung der Ölspritzkühleinrichtung 15 zur Olspritzstrahlerzeugung durch die Nockenwelle 3 bzw. deren Nocken 5 einher, insbesondere unmittelbar durch dieselbe und vorzugsweise mittels Eingriffnahme der Nockenwelle 3 (über deren Nocken 5) an wenigstens einer Aktuierungsvorrichtung 27 der Ölspritzkühleinrichtung 15. Bevorzugt weist die Ölspritzkühleinrichtung 15 eine Anzahl an Aktuierungsvorrichtungen 27 auf, z.B. in Form von Ventilen 29, welche z.B. je wenigstens einer Ölspritzdüse 19 zugeordnet sind und vorzugsweise auf vorbezeichnete Weise durch Eingriffnahme der Nocken 5 der Nockenwelle 3 betätigt werden, das heißt in Abhängigkeit der Drehstellung desselben. Neben einem unmittelbaren Eingriff eines Nockens 5 an einer jeweiligen Aktuierungsvorrichtung 27 kann aber auch ein mittelbarer Eingriff erwogen werden, zum Beispiel über ein Gestänge.

Bei der in Fig. 1 exemplarisch dargestellten Ausführungsform der Brennkraftmaschine 1 umfasst eine jeweilige als (Linear-) Ventil 29 ausgestaltete Aktuierungsvorrichtung 27 ein Eingriffselement 31, vorliegend zum Beispiel mit einem (Rollen-)Stößel 33, welcher z.B. dauerhaft in Eingriff gegen einen zugeordneten Nocken 5 der Nockenwelle 3 gedrängt ist, zum Beispiel mittels einer Federlast 35 (Druckfeder). Das Eingriffselement 31 ist hubverschieblich in einer (Axial-)Führung am Kurbelgehäuse 9 aufgenommen und kann einerseits durch den Nocken 5 und andererseits durch die Federlast 35 verschoben werden, d.h. axial in Richtung +B weg vom Nocken 5 bzw. in Richtung -B hin zum Nocken 5.

Mit einer Verschiebung des Eingriffselements 31 in Richtung des Druckölraums 21 (+B), d.h. bewirkt durch einen das Eingriffselement 31 zeitweilig überstreichenden Exzenterabschnitt 37 des Nockens 5, wird hierbei ein Ventilkörper 39 des Ventils 29 mitverschoben, mit der Folge, dass eine Ausströmöffnung 41 bzw. -Mündung aus dem Druckölraum 21 freigegeben wird und Drucköl (Spritzöl) aus dem Druckölraum 21 hin zur Ölspritzdüse 19 entweichen kann, mithin ein Ölspritzstrahl A erzeugt wird. Eine Rückstellung des Ventilkörpers 39 samt Eingriffselement 31, einhergehend mit einem Verschluss der Ausströmöffnungen 41 und Enden der Ölspritzstrahl- erzeugung, wird sodann über die Federlast 35 bewirkt, das heißt sobald der das Eingriffselement 31 auslenkende bzw. verschiebende Exzenterabschnitt des Nockens 5 das Eingriffselement 31 überstrichen hat. Auf vorteilhaft raumsparende Weise können die Ventilkomponenten Eingriffselement 31, Federlast 35 und Ventilkörper 39 hierbei ersichtlich in oder am Gehäuse 23 des Ölraums 21 angeordnet sein.

Mit dieser Ausgestaltung der Brennkraftmaschine 1 wird ein Ölspritzstrahl A je zu kühlendem Kolben 7 insoweit einmal je Nockenwellen-Umdrehung erzeugt, das heißt einmal je Arbeitsspiel. Hierbei ist beachtlich, dass das Zeitfenster in welchem ein Ölspritzstrahl A je Kolben 7 erzeugt wird, im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise so auf den Kolbenhub und die Kolbentemperatur abgestimmt ist, das heißt durch Wahl einer geeigneten Nockenkurve, dass zum einen eine große Ölmenge des Ölspritzstrahls A durch den Kolben 7 aufgenommen werden kann und zum anderen die Ölspritzstrahl-Ausbringung dann erfolgt, wenn die Kolbentemperatur stark erhöht ist. Mit anderen Worten wird der Ölspritzstrahl A somit vorzugsweise dann erzeugt, wenn sich der Kolben 7 nach der Verbrennung der Ölspritzdüse 19 relativ deutlich angenähert hat, insbesondere also in UT.

Mit Vorteil ist die Brennkraftmaschine 1 insoweit vorzugsweise eingerichtet, einen Olspritzstrahl A nur in einem Kolbenhubbereich eines jeweiligen Arbeitsspiels zu erzeugen, welcher Bereich mit Bewegung des Kolbens 7 hin zu dem unteren Totpunkt (UT) etwa in Hubmitte beginnt, insbesondere im Verbrennungstakt, und mit Bewegung des Kolbens 7 in Richtung oberer Totpunkt (OT) etwa bei Hubmitte endet, insbesondere im Ausstoßtakt. Zur Bereitstellung dieser Funktionalität bzw. einer geeigneten Nockenkurve können - bei baulicher Eignung der Brennkraftmaschine 1 - auf einfache Weise zum Beispiel die Nocken 5 jeweiliger Einlassventile der Brennkraftmaschine 1 auch für die Steuerung der Ölspritz- strahlerzeugung vorgesehen werden. Allgemein kann auch erwogen werden, separate Nocken 5 für die Steuerung der Ölspritzstrahlerzeugung bereitzustellen, z.B. alternativ oder zusätzlich zu Nocken 5 der Ventilsteuerung.

Fig. 2 zeigt nunmehr beispielhaft eine alternativ mögliche Aktuierungsvorrichtung 27 einer Brennkraftmaschine 1, welche wiederum einen Stößel 33 (Tassenstößel) am Eingriffselement 31 für den Nocken 5 vorsieht, weiterhin zum Beispiel ein Gehäuse 23, welches sowohl den Druck- ölraum 21 (kanalförmig) ausbildet als auch Ventilgehäuse der jeweiligen Aktierungsvorrich- tungen 27 (der auch hierbei als Ventil 29 gebildeten Aktuierungsvorrichtung 27).

Bei dieser Ausgestaltung ist der Tassenstößel 33 über eine zwischen Tassenstößel 33 und

Gehäuse 23 gefangene Federlast 35 (Druckfeder) gegen den Nocken 5 in Eingriff gedrängt. Über eine Stößelstange 43 kann hierbei ein Ventilkörper 39 der Aktuierungsvorrichtung 27 verschoben werden, welcher in Abhängigkeit seiner Steuerstellung einen Strömungsweg vom Drucköl- raum 21 zur Ölspritzdüse 19 öffnet (via den verjüngten Abschnitt 45) oder versperrt (via den Korrespondenzabschnitt 47 zur Ventilbohrung 49). Aus der gezeigten Sperrstellung kann der Ventilkörper 39 in die Offenstellung verschoben werden, sobald der Exzenterabschnitt 37 des Nockens 5 den Tassenstößel 33 samt Stößelstange 41 und Ventilkörper 39 gegen die Federlast

35 nach unten drängt, die Rückstellung erfolgt wiederum über die Federlast 35. Die Aktuierungsvorrichtung 27 kann zum Beispiel über Abstandshalter 51 und Schraubverbindungen 53 unter der Nockenwelle 3 geeignet befestigt werden, insbesondere am Kurbelgehäuse 9. Fig. 3 zeigt, insbesondere analog zu Fig. 2, ein Gehäuse 23 einer Ölspritzkühleinrichtung 15 einer weiteren möglichen Ausführungsform einer Brennkraftmaschine 1 , in welchem wiederum ein Druckölraum 21 bereitgestellt ist, wobei ferner eine Anzahl Olspritzdüsen 19 veranschaulicht ist, welche an dem Gehäuse 23 aufgenommen sind. Weiterhin sind die Positionen 55 dargestellt, an welchen in Ubereinstimmung mit den Positionen der die Ölspritzstrahlerzeugung steuernden Nocken 5 die Eingriffselemente 31 der Aktuierungs Vorrichtungen 27 anordenbar sind. Mit einer solchen Ausführung mit einem gemeinsamen Gehäuse 23 kann eine einfache Vormontage der Ölspritzkühleinrichtungs-Komponenten erfolgen, welche sodann über das Gehäuse 23 als Einheit sämtlich unterhalb der Nockenwelle 3 montierbar sind, d.h, insbesondere am Kurbelgehäuse 9. Eine Anordnung der Olspritzdüsen 19 am Gehäuse 23 kann zum Beispiel auch die Zündfolge der Zylinder der Brennkraftmaschine 1 berücksichtigen.

Fig. 4 zeigt nunmehr eine Ansicht einer Ölspritzkühleinrichtung 15 wie diese z.B. mit einem Gehäuse 23 nach Fig. 3 bildbar ist. Bei dieser Ausgestaltung kann der Druckölraum 21 zum Beispiel unterhalb des jeweiligen Ventilkörpers 39 angeordnet sein, welcher bei Auslenkung über den Nocken 5 und eine Stößelstange 43 eines zum Beispiel Rollenstößels 33 in den Druckölraum 21 eintaucht (gestrichelt veranschaulicht) und somit (über den verjüngten Abschnitt 45) einen Strömungsweg hin zur Ölspritzdüse 19 freigibt, mithin ein Ölspritzstrahl A mechanisch über den Nocken 5 gesteuert erzeugt wird.

Ein Stößelbecher 57 des Rollenstößels 33 ist hierbei schwimmend an einem Kopf 59 der

Stößelstange 43 angelagert, wodurch etwaige Toleranzen vorteilhaft einfach ausgeglichen werden können. Eine Druckfeder 35 sorgt nach Überstreichen des Rollenstößels 33 durch die Nockenexzentrität 37 wieder für die Rückstellung des Ventilkörpers 39 in die gezeigte Sperr- Stellung.

Fig. 5 zeigt eine Aktuierungsvorrichtung 27 einer Brennkraftmaschine 1 , bei welcher die

Aktuierungsvorrichtung 27 z.B. als Tulpenventil 29 bereitgestellt ist. Ein Gehäuse 23 kann hierbei modular zusammengesetzt sein, zum Beispiel mittels einer den Druckölraum 21 aus- bildenden Schiene samt Verschlussleiste (Deckel) 61 und Dichtung 63, wobei ein Ventilgehäuse 65 auf das derart gebildete Gehäuse 23 aufgesetzt ist. Ein über den Nocken 5 betätigbarer bzw. verschiebbarer Ventilkörper 39 kann hierbei in Abhängigkeit seiner Steuerstellung ein Überströmen vom Druckölraum 21 in einen Stichkanal 67 zur Ölspritzdüse 19 ermöglichen oder verhindern. Die derart gebildete Anordnung kann eine Verschraubung der Gehäusekomponenten mitsamt dem Kurbelgehäuse 9 vorsehen. Eine Abdichtung am Eingriffselement 31 gegen eine Korrespondenzbohrung 49 am Ventilgehäuse 65 kann z.B. mit einem Dichtring 31a erfolgen.

Fig. 6 zeigt beispielhaft eine Ansicht einer Ölspritzkühleinrichtung 15 einer weiteren möglichen Ausführungsform einer Brennkraftmaschine 1 , wobei zur mechanischen Steuerung der Ölspritz- strahlerzeugung über die Nockenwelle 3 eine Aktuierungsvorrichtung 27 vorgesehen ist, welche nach dem Drehschieberprinzip arbeitet. Über eine Gestängeverbindung 69 mit Andruckrolle 71 wird hierbei ein Schlitzkörper 73 mit einer (Blenden-)Öffnung in Abhängigkeit der Stellung der Nockenwelle 3 betätigt, d.h. rotiert, mithin ein Strömungsweg seitens des Druckölraums 21 hin zur Ölspritzdüse 19 freigegeben oder versperrt. Der Schlitzkörper 73 kann hierbei im Drucköl- raum 21 aufgenommen und geführt sein.

Fig. 7 zeigt nunmehr beispielhaft eine Ölspritzkühleinrichtung 15 einer Brennkraftmaschine 1 gemäß noch einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Aktuierungs- Vorrichtung 27 nach dem Prinzip Pumpe-Düse arbeitet. Hierbei wirkt der Nocken 5 (über das Eingriffselement 31) auf ein Kolbenelement 75 (im Sinne eines Pumpenkolbens) der

Aktuierungsvorrichtung 27, welches mit Überstreichen durch den Exzenterabschnitt 37 des Nockens 5 in Richtung zu einer Ölkammer 77 (im Sinne eines Pumpenarbeitsraums) verschoben wird, und nach Überstreichen durch die Exzentrizität 37 sodann über eine Federlast 35 wieder zurückverlagert wird (z.B über eine Druckfeder 35 in der Ölkammer 77 oder z.B. eine

(gestrichelt dargestellte) Zugfeder 35 zwischen dem Kolbenelement 75 und einem Lager (am Kurbelgehäuse 9)).

In die Ölkammer 77 kann Öl hierbei seitens des (Druck-)Ölraums 21 über einen Strömungsweg (Stichleitung 79) eingebracht werden, in welchem ein Rückschlagventil 81 aufgenommen ist.

Die Sperrrichtung des Rückschlagventils 81 weist hierbei von der Ölkammer 77 hin zum Ölraum 21. Weiterhin ist die Ölkammer 77 mit der Ölspritzdüse 19 kommunizierend verbunden.

Mit dieser Ausgestaltung kann ein Ölspritzstrahl A mechanisch über den Nocken 5 gesteuert erzeugt werden, sobald das Kolbenelement 75 eine in der Ölkammer 77 aufgenommene Öl- menge infolge einer Verlagerung in Richtung der Ölkammer 77 (+B) druckbeaufschlagt. Das Rückschlagventil 81 wird hierbei infolge der Druckerhöhung in der Ölkammer 77 in Sperrstellung gedrängt, und ein Ölspritzstrahl A damit einhergehend über die Ölspritzdüse 19 freigesetzt. Mit Rückverlagerung des Kolbenelements 75 durch die Federlast 33 (nach Überstreichen durch den Exzenterabschnitt 37) sinkt der Druck in der Ölkammer 77, dass Rückschlagventil 81 öffnet in der Folge und Öl aus dem Ölraum 21 strömt in die Ölkammer 77 dieselbe nachbefullend über. Mit der nächsten nockengesteuerten Verlagerung des Kolbenelements 75 in Richtung Ölkammer 77 wird sodann ein neuer Ölspritzstrahl A wie vorstehend erörtert erzeugt.

Mit der vorliegenden Erfindung ist es ersichtlich möglich, einen jeweiligen Kolben 7 vorteilhaft bedarfsgerecht zu kühlen und daneben die Kosten für die Kolbenkühlung signifikant zu redu- zieren. Letzteres wird nachfolgend beispielhaft dargelegt für eine Brennkraftmaschine 1 aus dem Stand der Technik mit 20 Zylindern und einem Olvolumenstrom über die Olspritzdüsen von 390 1/min für die Kolbenkühlung, weiterhin für eine Ölpumpe mit 12,7bar Druck. Die mit der Erfindung vorgesehene Öleinspritzung einmal pro Arbeitstakt führt hierbei zu einer Reduktion der benötigten Ölmenge auf 25 %, wodurch die Ölpumpenleistung um 6 KW reduziert werden kann. Bei angenommenen 4000 Betriebsstunden pro Jahr können hiermit 4,8t Kraftstoff gespart werden.

Letztlich sei noch angemerkt, dass mit der Erfindung ein vorteilhaft robuster Motorbetrieb sicherstellbar ist. Darüber hinaus ergeben sich mit der Erfindung weitere Optimierungsmöglich- keiten, wie z.B. die Absenkung des Öldrucks vor Ölspritzdüse im Motorkennfeld.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Brennkraftmaschine

3 Nockenwelle

5 Nocken

7 Kolben

9 Kurbelgehäuse

11 Zylinderlaufbuchse

13 Pleuel

15 Ölspritzkühleinrichtung

17 Ölkanal

19 Ölspritzdüse

21 (Druck-)Ölraum

23 Gehäuse

25 Ölpumpe

27 Aktuierungsvomchtung

29 Ventil

31 Eingriffselement

31a Dichtring

33 Stößel

35 Federlast

37 Exzenterabschnitt

39 Ventilkörper

41 Ausströmöffnung

43 Stößelstange

45 verjüngter Abschnitt

47 Korrespondenzabschnitt

49 Bohrung

51 Abstandselement

53 Schraubverbindung

55 Positionen

57 Stößelbecher

59 Kopf

61 Deckel Dichtung

Ventilgehäuse Stichkanal

Gestängeverbindung Andruckrolle Schlitzkörper Kolbenelement Ölkammer

Stichleitung Rückschlagventil

Ölspritzstrahl Richtung

Claims

ANSPRÜCHE

1. Brennkraftmaschine (1), insbesondere Hubkolben-Brennkraftmaschine, mit einer

Nockenwelle (3) und einer Olspritzkühleinrichtung (15), welche eingerichtet ist, Ölspritzstrahlen (A) für die Kühlung wenigstens eines Kolbens (7) der Brennkraftmaschine (1) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass

die Brennkraftmaschine (1) eingerichtet ist, die Ölspritzstrahlerzeugung via die

Olspritzkühleinrichtung (15) mechanisch über die Nockenwelle (3) zu steuern.

2. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Brennkraftmaschine (1) eingerichtet ist, im Rahmen der mechanischen Steuerung der Ölspritzstrahlerzeugung über die Nockenwelle (3) dann einen Ölspritzstrahl (A) zur Kühlung des wenigstens einen Kolbens (7) via die Ölspritzkühleinrichtung (15) zu erzeugen, wenn sich der wenigstens eine Kolben (7) der Brennkraftmaschine (1) im Bereich des unteren Totpunkts (UT) befindet, insbesondere am Ende seines jeweiligen Verbrennungstakts, ansonsten insbesondere keinen Ölspritzstrahl (A) zur Kühlung dieses Kolbens (7) via die Ölspritzkühleinrichtung (15) zu erzeugen.

3. Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Brennkraftmaschine (1) eingerichtet ist, im Rahmen der mechanischen Steuerung der Ölspritzstrahlerzeugung über die Nockenwelle (3) einen Ölspritzstrahl (A) in einem Kolbenhubbereich des wenigstens einen Kolbens (3) via die Ölspritzkühleinrichtung (15) zu erzeugen, welcher Bereich mit Bewegung des Kolbens (3) hin zu dem unteren

Totpunkt (UT) in Hubmitte beginnt, insbesondere im Verbrennungstakt des Kolbens (7), und mit Bewegung des Kolbens (7) in Richtung oberer Totpunkt (OT) bei Hubmitte endet, insbesondere im Ausstoßtakt des Kolbens (7), wobei

die Brennkraftmaschine (1) eingerichtet ist, im Rahmen der mechanischen Steuerung der Ölspritzstrahlerzeugung über die Nockenwelle (3) einen Ölspritzstrahl (A) in diesem gesamten Bereich oder einem Ausschnitt daraus via die Ölspritzkühleinrichtung (15) zu erzeugen, wobei die Brennkrafitmaschine (1) insbesondere auch eingerichtet ist, die Ölspritzstrahlerzeugung für den Kolben (7) via die Olspritzkühleinrichtung (15) ansonsten über die Nockenwelle (3) gesteuert auszusetzen.

4. Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Nockenwelle (3) eine untenliegende oder innenliegende Nockenwelle (3) ist, und/oder

die Olspritzkühleinrichtung (15) einen eingehäusten Ölraum (21) aufweist, insbesondere einen Druckölraum, welcher unterhalb der Nockenwelle (3) angeordnet ist; und/oder - wenigstens eine Olspritzdüse (19) der Olspritzkühleinrichtung (15) zur Spritzung von Drucköl an eine Kolbenunterseite eines zu kühlenden Kolbens (7) eingerichtet ist.

5. Brennkrafitmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Brennkraftmaschine (1) eingerichtet ist, im Rahmen der mechanischen Steuerung der Ölspritzstrahlerzeugung über die Nockenwelle (3) die Olspritzkühleinrichtung (15) für die Ölspritzstrahlerzeugung auch durch die Nockenwelle (3), insbesondere über wenigstens einen Nocken (5) derselben, zu betätigen.

6. Brennkrafitmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Ölspritzkühleinrichtung (15) wenigstens ein Ventil (29) aufweist, welches für die mechanisch über die Nockenwelle (3) gesteuerte Ölspritzstrahlerzeugung durch die Nockenwelle (3), insbesondere einen Nocken (5) derselben, mechanisch betätigbar ist.

7. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

das wenigstens eine Ventil (29) bei Betätigung eine Strömungsverbindung zwischen einem Druckölraum (21) und einer Olspritzdüse (19) je der Ölspritzkühleinrichtung (15) für die Erzeugung eines Ölspritzstrahls (A) freigibt.

8. Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass - die Ölspritzkühleinrichtung (15) eingerichtet ist, im Rahmen der mechanisch durch die Nockenwelle (3) gesteuerten Ölspritzstrahlerzeugung über die Nockenwelle (3) eine Hydraulikdruckerhöhung am Spritzöl für die Erzeugung eines jeweiligen Ölspritzstrahles (A) zu bewirken.

9. Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Steuerung der Ölspritzstrahlerzeugung über eine Nockenwelle (3) oder Nocken (5) derselben erfolgt, welche auch wenigstens ein Einlass- und/oder Auslassventil der Brennkraftmaschine (1) steuert bzw. steuern.

10. Verfahren zur Durchführung mit einer Brennkraftmaschine (1), welche zur Kolbenkühlung über Ölspritzstrahlen (A) eingerichtet ist, insbesondere nach einem der vorhergehenden

Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

mit Betrieb der Brennkraftmaschine (1) eine Ölspritzstrahlerzeugung für die Kolbenkühlung über eine Nockenwelle (3) der Brennkraftmaschine (1) mechanisch gesteuert erfolgt.

11. Verfahren nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

im Rahmen der mechanischen Steuerung über die Nockenwelle (3) eine Ölspritzstrahl- ausbringung für einen zu kühlenden Kolben (7) zeitlich im Bereich ab Mitte des Verbrennungstakts bis Mitte des Ausstoßtakts des Kolbens (7) erfolgt, insbesondere um den unteren Totpunkt (UT) herum.