DE102004047549A1

DE102004047549A1 - Vorrichtung zum Regeln einer Kolbenkühlung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102004047549A1
Application number: DE200410047549
Authority: DE
Inventors: Robert Dipl.-Ing. Niklas
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2006-04-20
Also published as: WO2006037515A1

Abstract

Die Erfindung geht von einer Vorrichtung zum Regeln einer Kolbenkühlung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine aus, die eine Hauptdruckölleitung aufweist, von der Schmierölkanäle zu Hauptlagern einer Kurbelwelle und Spritzölkanäle zu Spritzdüsen für die Kolbenkühlung abzweigen. Es wird vorgeschlagen, dass in der Hauptdruckölleitung ein rohrförmiger Walzenschieber schwenkbar gelagert ist, der im Bereich der abzweigenden Spritzölkanäle Steueröffnungen aufweist, durch die der Durchfluss zu den Spritzölkanälen gesteuert wird, und der im Bereich der Schmierölkanäle sich in Umfangsrichtung erstreckende Öffnungen besitzt, die über den gesamten Schwenkbereich des Walzenschiebers den Durchfluss zu den Lagern der Kurbelwelle ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln einer Kolbenkühlung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 35 43 084 A1 ist eine Hubkolbenbrennkraftmaschine bekannt, deren Kolben von Spritzdüsen an ihrem Brennraumboden von einer Kurbelgehäuseseite mit Schmier- und Kühlöl angespritzt werden. Die Spritzdüsen stehen über einen Ölkanal mit einer in einem Zylinderblock vorgesehenen Hauptöldruckleitung in Verbindung, die in der Regel über Schmierölkanäle Hauptlager einer Kurbelwelle mit Schmieröl versorgt. Der Ölkanal ist mit einer Absperreinrichtung zum Einregeln des Durchflussquerschnitts versehen, sodass die der jeweiligen Öldüse zugeführte Ölmenge durch die Absperreinrichtung geregelt wird, die ein Magnetventil umfassen kann. Das Magnetventil ist elektrisch an ein Rechengerät angeschlossen, das die der Öldüse zugeführte Ölmenge in Abhängigkeit von Parametern der Hubkolbenbrennkraftmaschine steuert, z.B. von der Drehzahl, von der Last und/oder von der Öl- und Kühlwassertemperatur.

Aus der DE-OS 16 01 435 ist eine Vorrichtung zur Regelung der Kolbenkühlung von Brennkraftmaschinen bekannt. Hierbei spritzen an einen Ölführungskanal der Brennkraftmaschine angeschlossene Spritzdüsen Schmieröl an die Innenwand des Kolbens und an den Kolbenboden oder auch in eine besondere Auffangbohrung des Kolbens. In dem Ölführungskanal ist zur leistungsabhängigen und mengenmäßigen Steuerung des Kühlöls ein Hahn angeordnet, der eine offene und eine geschlossene Schaltstellung aufweist. Es können aber auch progressiv wirkende Mittel wie federbelastete Ventile, Nadelventile oder dgl. vorgesehen werden. Die mengenmäßige Regelung des Kühlöls kann außer von der Leistung der Brennkraftmaschine auch von anderen Parametern abhängig sein, z.B. von der Last, dem Ladedruck, der Abgastemperatur usw. Der Ölkanal, der zu den Spritzdüsen führt, kann an die Hauptdruckölleitung angeschlossen sein oder von einer besonderen Pumpe beschickt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Bauaufwand der Vorrichtung zu verringern und die Montage zu vereinfachen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nach der Erfindung ist in der Hauptdruckölleitung ein rohrförmiger Walzenschieber schwenkbar gelagert, der im Bereich der abzweigenden Spritzölkanäle Steueröffnungen aufweist, durch die der Durchfluss zu den Spritzölkanälen gesteuert wird. Im Bereich der Schmierölkanäle besitzt der Walzenschieber sich in Umfangsrichtung erstreckende Öffnungen, die über den gesamten Schwenkbereich des Walzenschiebers den Durchfluss zu den Lagern der Kurbelwelle ermöglichen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung benötigt weder eine zusätzliche Ölleitung, in der ein für alle Spritzdüsen gemeinsames Steuerelement angeordnet ist, z.B. ein Hahn oder ein Absperrventil, noch bedarf es mehrere Steuereinrichtungen, die jeweils einer Spritzdüse zugeordnet sind. Vielmehr wird durch den Walzenschieber der Bauraum der Hauptdruckölleitung genutzt, von der die Spritzölkanäle zu den Spritzdüsen abzweigen. Dabei ist der Walzenschieber so ausgebildet, dass die Schmierölzufuhr zu den übrigen Versorgungsstellen des Schmierkreislaufs nicht behindert ist.

Zweckmäßigerweise ist der Walzenschieber im Bereich der Steueröffnungen im Außendurchmesser geringfügig vergrößert und gleitet mit einem Dichtspalt an der Innenwand der Hauptdruckölleitung. Da der Walzenschieber nur in den Bereichen mit dem vergrößerten Außendurchmesser bearbeitet zu werden braucht, können mit geringem Fertigungsaufwand Dichtspalte mit geringen Fertigungstoleranzen hergestellt werden. Gleichzeitig ist es zweckmäßig, an dem Walzenschieber ein Antriebselement anzubringen, das von einem Aktuator betätigt wird. Ein solches Antriebselement kann eine Schneckenrad-, Schraubenrad- oder Stirnradverzahnung sein, die in den Walzenschieber eingearbeitet oder als separates Bauelement mit dem Walzenschieber verbunden ist. In ein solches Antriebselement greift der Abtrieb eines geeigneten Aktuators, z.B. eines mechanisch, hydraulisch oder elektrisch betätigten Aktuators, ein. Für den Aktuator ist eine öldichte Gehäusedurchführung notwendig.

Um zu vermeiden, dass der Walzenschieber falsch montiert wird oder sich über den zulässigen Drehwinkelbereich verstellen kann, wodurch die Schmierölversorgung der Hauptlager der Kurbelwelle gefährdet sein könnte, ist es zweckmäßig, dass der Walzenschieber eine Einrichtung besitzt, die eine Fehlmontage verhindert. Zu diesem Zweck weist der Walzenschieber an einer Stirnseite eine Aussparung auf, die sich über den Schwenkbereich des Walzenschiebers erstreckt. An den Enden der Aussparung befinden sich Begrenzungsanschläge, die mit mindestens einem Anschlag im Kurbelgehäuse zusammenwirken.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
1 einen schematischen Teilquerschnitt durch eine Zylindereinheit und
2 perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Walzenschiebers.
Eine Hubkolbenbrennkraftmaschine 10 kann in Einreihen- oder Mehrreihen-Bauweise ausgebildet sein. Sie besitzt in der Regel mehrere Zylinder 12, die in einem Zylinderblock 11 üblicherweise in Reihen angeordnet sind. In dem Zylinder 12 bewegt sich ein Kolben 13, der durch Kolbenringe 14 gegenüber dem Zylinder 12 abgedichtet und über einen Kolbenbolzen 15 und eine Pleuelstange 16 mit einem Hubzapfen 17 einer Kurbelwelle triebmäßig verbunden ist. Diese ist in einem Kurbelgehäuse 18 drehbar gelagert und dient als Abtriebswelle der Hubkolbenbrennkraftmaschine 10.
Zum Schmieren der Hauptlager der Kurbelwelle und darüber hinaus der Hubzapfen 17 und Kolbenbolzen 15 ist im Zylinderblock 11 bzw. im Kurbelgehäuse 18 eine Hauptdruckölleitung 19 vorgesehen, die in üblicher Weise über einen nicht dargestellten Filter mit einer nicht dargestellten Schmierölpumpe verbunden ist. An die Hauptdruckölleitung 19 ist über einen Spritzölkanal 22 für jeden Zylinder 12 mindestens eine Spritzdüse 23 angeschlossen, durch die je nach Bedarf mehr oder weniger Kühlöl in einem Spritzölstrahl 24 durch eine Öffnung 28 in einem Kolbenboden 27 gegen einen Brennraumboden 25 gespritzt wird. Zwischen dem Brennraumboden 25 und dem Kolbenboden 27 befindet sich ein Shakerraum 26, in dem sich das an den Kolbenboden 25 gespritzte Kühlöl verteilt und eine kurze Zeit verweilt, bevor es durch die Öffnung 28 oder eine separate Abflussöffnung den Shakerraum 26 wieder verlässt.
Die Kühlölmenge, die durch die Spritzdüsen 23 austritt, wird durch einen rohrförmigen Walzenschieber 20 geregelt, der im Bereich der Einmündung des Spritzölkanals 22 in die Hauptdruckölleitung 19 eine Steueröffnung 21 besitzt. Diese kann durch Drehen des Walzenschiebers 20 um seine Längsachse zwischen einer Öffnungsposition und einer Schließposition kontinuierlich oder intermittierend verstellt werden. Hierzu dient ein Antriebselement 31, z.B. in Form einer Schraubenrad-, Schneckenrad- oder Stirnradverzahnung, in die ein entsprechendes Element eines Aktuators eingreift. Der Aktuator kann über eine elektronische Steuereinheit in Abhängigkeit relevanter Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 10 aktiviert werden.
Um im geschlossenen Zustand der Steueröffnung 21 die Leckage über die Spritzdüsen 23 möglichst gering zu halten, ist zwischen der Außenkontur des Walzenschiebers 20 und der Innenkontur der Hauptöldruckleitung 19 ein geringes Spiel vorgesehen. Dieses kann mit einem geringen Fertigungsaufwand und engen Fertigungstoleranzen hergestellt werden, in dem der Walzenschieber im Bereich der Steueröffnung 21 im Durchmesser vergrößert ist, sodass sich zum übrigen Teil des Walzenschiebers 20 ein Absatz 29 ergibt. Dadurch braucht der Walzenschieber 20 nur über eine relativ kurze axiale Erstreckung genau bearbeitet zu werden.
Um den Durchfluss zu den Hauptlagern der Kurbelwelle zu gewährleisten, die unabhängig von der Kühlung des Kolbens 13 ständig geschmiert werden müssen, sind im Walzenschieber im Bereich der Schmierölkanäle, die von der Hauptdruckölleitung 19 zu den Hauptlagern der Kurbelwelle führen, Öffnungen 30 vorgesehen, die sich in Umfangsrichtung über den Schwenkbereich des Walzenschiebers 20 erstrecken. Da an diesen Öffnungen 30 keine Steuerung des Schmierölstroms stattfindet, können die Öffnungen 30 auch in den Bereichen des Walzenschiebers 20 mit einem geringeren äußeren Durchmesser vorgesehen.
Damit der Walzenschieber 20 nicht falsch in die Hauptdruckleitung 19 eingesetzt werden kann, besitzt er an einer Stirnseite eine Aussparung 32, die an ihren Enden quer zur Umfangsrichtung Anschläge 33 besitzt, die mit einem entsprechenden Anschlag im Kurbelgehäuse 18 bzw. im Zylinderblock 11 zusammenwirken. Gleichzeitig wird durch die Anschläge 33 bewirkt, dass der Walzenschieber 20 nicht über den vorgesehenen Schwenkbereich hinaus verstellt werden kann.

Claims

Vorrichtung zum Regeln einer Kolbenkühlung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, die eine Hauptdruckölleitung aufweist, von der Schmierölkanäle zu Hauptlagern einer Kurbelwelle und Spritzölkanäle zu Spritzdüsen für die Kolbenkühlung abzweigen, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hauptdruckölleitung (19) ein rohrförmiger Walzenschieber (20) schwenkbar gelagert ist, der im Bereich der abzweigenden Spritzölkanäle (22) Steueröffnungen (21) aufweist, durch die der Durchfluss zu den Spritzölkanälen (22) gesteuert wird, und der im Bereich der Schmierölkanäle sich in Umfangsrichtung erstreckende Öffnungen (30) besitzt, die über den gesamten Schwenkbereich des Walzenschiebers (20) den Durchfluss zu den Lagern der Kurbelwelle ermöglichen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenschieber (20) im Bereich der Steueröffnungen (21) im Außendurchmesser geringfügig vergrößert ist und mit einem Dichtspalt an der Innenwand der Hauptdruckölleitung (19) gleitet.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenschieber (20) mit einem Antriebselement (31) verbunden ist, das von einem Aktuator betätigt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenschieber (20) an einer Stirnseite eine Aussparung (32) aufweist, die sich über den Schwenkbereich des Walzenschiebers (20) erstreckt und an ihren Enden Begrenzungsanschläge (33) besitzt, die mit mindestens einem Anschlag im Kurbelgehäuse (18) zusammenwirkt.