DE2817515A1

DE2817515A1 - Brennkraftmaschine mit direkter kraftstoffeinspritzung

Info

Publication number: DE2817515A1
Application number: DE19782817515
Authority: DE
Inventors: Eckhard Dipl Ing Haas
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1978-04-21
Filing date: 1978-04-21
Publication date: 1979-10-25

Description

Brennkraftmaschine mit direkter Kraftstoffeinspritzung
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit direkter Kraftstqffeinspritzung und einem im Kolben angeordneten Brennraum, dessen Wandungen von der Unterseite des Kolbens durch Spritzöl gekühlt werden, wobei die Kühlölmenge in Abhängigkeit von der Belastung der Brennkraftmaschine geregelt wird.
Bei Brennkraftmaschinen mit direkter Kraftstoffeinspritzung, insbesondere mit wandnaher Gemischbildung oder niedrigem Verdichtungsverhältnis, treten während der Kaltlaufphase hohe Kohlenwasserstoffemissionen sowie Kaltrauchbildung auf, die zum Teil auf die noch zu niedrigen Wand temperaturen des Kolbenbrennraums zurückgeführt werden. Höhere Wandtemperaturen vermindern die Kondensation des Kraftstoffs auf der Brennraumwand und erleichtern das Abdampfen. Betriebsæust2nde der Brennkraftmaschine, in denen erhöhte Kaltrauchbildung auftritt, sind insbesondere während der Warmlaufphase unmittelbar nach dem Kaltstart gegeben9 sowie beim niedrigen Leerlauf.
Es sind Brennkraftmaschinen mit einer Spritzölkühlung bekannt (DE-PS 12 19 283), bei denen ein Kühlölstrahl gegen die untere Kolbenseite gerichtet ist und dessen Stärke durch eine außerhalb des Kolbens befindliche Drosselvorrichtung so zu regeln ist, daß eine günstige Temperatur des Kolbenbodens an den Auftreffstellen des Kraftstoffs auch während des Betriebes leicht reguliert werden kann.
Es ist ferner eine Vorrichtung zum Unterbrechen des Kolbenkühlmittellaufes im Leerlauf bekannt (DE-GM 17 66 329), bei der im Leerlauf der Brennkraftmaschine der Kühlölstrom durch eine hydraulische Stelleinrichtung in Abhängigkeit von der Leerlaufstellung eines Drehzahlreglers unterbrochen wird. Die bekannten Brennkraftmaschinen und Einrichtungen sind in ihrem Aufbau kompliziert und aufwendig und ermöglichen keine sich den Temperatur- und Drehzahlverhältnissen schnell anpassende Regelung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln die Kolbenkühlung einer Brennkraftmaschine der eingangs beschriebenen Art derart zu gestalten, daß in Abhängigkeit der Drehzahl oder der Brennraumtemperatur die Spritzölkühlung möglichst verzögerungsfrei verstärkt bzw. vermindert wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,-daß der Brennraum von einem dünnwandigen Einsatz gebildet wird, der mit seiner äußeren Oberfläche einen im Kolben liegenden Kühlraum begrenzt, in den das Kühlöl über eine von einem Regelventil beherrschten Öffnung mittels einer Spritzdüse gefördert wird.
Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung liegt das Regelventil unmittelbar im Kolben. Es beansprucht daher keinen zusätzlichen Bauraum.
Ferner sind die Verbindungswege zwischen den Temperaturmeßwertgebern und dem Ventilkörper sehr kurz, so daß das Regelventil auf Betriebszustandsänderungen sehr schnell reagiert. Gleichzeitig wird durch den dünnwandigen Einsatz schnell eine günstige Wandtemperatur erreicht.
In vorteilhafter Weise wird gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung der Schließkörper des Regelventils von einer Bimetallfeder belastet.
Diese nimmt verzogerungsarm sehr schnell die Temperatur des Kolbens im Bereich des Brennraums an und öffnet mit steigender Temperatur das Regelventil und damit den Zufluß des Kühlöls zum Kühlraum.
In weiterer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß der Schließkörper in einer Bohrung in Bewegungsrichtung des Kolbens geführt ist und von einer Feder belastet ist, die auf die Masse des Schließkörpers so abgestimmt ist, daß das Regelventil von einer bestimmten vorgeblaren Drehzahl an öffnet. Hierdurch wird mit einfachen Mitteln eine drehzahlabhängige Betätigung des Regelventils erzielt, ohne daß der beanspruchte Bauraum und der Bauaufwand sich wesentlich vergrößern. Die Feder kann auch mit der Bimetallfeder kombiniert, angewendet werden.
Normalerweise wird man den gesamten Brennraum als dünnwandige Schale ausbilden, es kann jedoch für bestimmte Einsatzfälle vorteilhaft sein, daß der Kühlraum nur im Bereich der Auftreffstellen der Brennstoffstrahlen angeordnet ist, da für das Betriebsverhalten die Regelung der Temperatur in diesem Bereich von ausschlaggebender Bedeutung ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Abb. 1 einen Längsschnitt durch einen Kolben einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit einem eingesetzten Brennraum, Abb. 2 einen Längsschnitt durch einen Kolben einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, bei der der Kühlraum nur im Bereich der Auftreffstellen der Kraftstoffstrahlen angeordnet ist, Abb. 3 bis 7 verschiedene Ausführungsbeispiele eines Regelventils mit entsprechenden Schaubildern des Regelverhaltens in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Temperatur.
Die Abbildung 1 zeigt einen Kolben 1 mit einem Brennraum 2, der von einem dünnwandigen Einsatz 3 gebildet wird. Dieser ist in den Kolben -1 eingeschweißt und begrenzt mit seiner äußeren Oberfläche 4 einen Kühlraum 5. Der Kühlraum 5 ist über eine Zuflußbohrung 6 und Abflußbohrungen 7 mit dem inneren Hohlraum 8 des Kolbens 1 verbunden. In der Zuflußbohrung 6 ist ein Regelventil angeordnet, bestehend aus einem Ventilsitzkörper 9, einem Schließkörper 10 und Regelfedern 11 und 12. Die Regelfeder 12 ist eine Bimetallfeder, während die Feder 11 so auf die Masse des Schließkörpers 10 abgestimmt ist, daß das Regelventil von einer bestimmten vorgebbaren Drehzahl an öffnet. Das Kühlöl wird von einer Spritzdüse 13 in die Öffnung 14 der Zuflußbohrung 6 gefördert.
Die Ausführung nach Abbildung 2 unterscheidet sich von der nach Abbildung 1 dadurch, daß ein Kühlraum 15 nur im Bereich von Auftreffstellen 16 der Kraftstoffstrahlen 17 einer Einspritzdüse 18 angeordnet ist.
Die Abbildung 3 zeigt ein Regelventil, bei dem der Schließkörper 10 nur durch eine Regelfeder 11 belastet ist. Das Ventil öffnet dementsprechend - wie im Diagramm dargestellt - unabhängig von der Temperatur von einer vorgebbaren Drehzahl an.
Bei der Ausführung gemäß Abbildung 4 wird der Schließkörper des Regelventils nur von einer Bimetallfeder belastet, so daß das Regelventil unabhängig von der Motordrehzahl von einer bestimmten Temperatur ab öffnet.
Bei der Ausführung nach Abbildung 5 sind die Feder 11 und die Bimetallfeder 12 in Reihe angeordnet. Die Regelcharakteristik ergibt sich aus dem darüberstehenden Schaubild.
Eine Parallelschaltung der Feder 11 und 12 unter Verwendung zweier Schließkörper 10 und 19 ergibt eine Regelcharakteristik gemäß Abbildung 6, bei der das Regelventil von einer bestimmten Drehzahl ab und oberhalb einer vorgebbaren Temperatur öffnet. Die Abbildung 7 zeigt eine Ausführungsform mit drei Regelfedern und zwei Schließkörpern 10 und 19, wobei der Schließkörper 10 von einer Feder 11 und einer Bimetallfeder 12, die in Reihe geschaltet sind, belastet wird, während der Schließkörper 19 nur mit einer zweiten Bimetallfeder 12 zusammenarbeitet.
Leerseite

Claims

Patentansprüche Brennkraftmaschine mit direkter Kraftstoffeinspritzung und einem im Kolben angeordneten Brennraum, dessen Wandungen von der Unterseite des Kolbens durch Spritzöl gekühlt werden, wobei die Kühlölmenge in Abhängigkeit von der Belastung der Brennkraftmaschine geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraum (2) von einem dünnwandigen Einsatz (3) gebildet wird, der mit seiner äußeren Oberfläche (4) einen im Kolben (1) liegenden Kühlraum (5) begrenzt, in den das Kühlöl über eine von einem Regelventil (9, 10, 11, 12) beherrschten Öffnung (14) mittels einer Spritzdüse (18) gefördert wird.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (10) des Regelventils von einer Bimetallfeder (12) belastet ist.
3. Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (10) in einer Bohrung (6) in Bewegungsrichtung des Kolbens (1) geführt und von einer ?eder (11) belastet ist, die auf die Masse des Schließkörpers (10) so abgestimmt ist, daß das Regelventil von einer bestimmten vorgebbaren Drehzahl an öffnet.
4. Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlraum (15) nur im Bereich der Auftreffstellen (16) der Kraftstoffstrahlen (17) angeordnet ist.