DE3511835A1 - Oil cooled trunk piston of an internal combustion engine - Google Patents

Oil cooled trunk piston of an internal combustion engine

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    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Abstract

Oil serving for cooling is fed under pressure to an oil-cooled trunk piston of an internal combustion engine, coupled by way of a piston pin to a connecting rod and by way of the latter to a crankshaft journal, from feed ducts of the crankshaft journal by way of ducts in the connecting rod bearing and connecting rod shank and in or around the piston pin and through a spray bore running coaxially with the connecting rod longitudinal axis. The cooling oil flow is introduced into a piston cooling chamber by way of a cooling oil passage hole, which in the admission side entry area widens like a funnel towards the small end such that the cooling oil flow emerging from the spray bore and moving to and fro due to the connecting rod motion always enters the cooling oil passage hole where it can be directed by the wall of the funnel-like entry area in the direction of the piston cooling chamber. At the same time at least those wall sections of the funnel-like entry area of the cooling oil passage hole along which the cooling oil flow passes in the direction of the piston cooling chamber have a parabolic contour.

Description

Ölgekühlter Tauchkolben einer BrennkraftmaschineOil-cooled plunger of an internal combustion engine

Die Erfindung betrifft einen ölgekühlten, über einen Kolbenbolzen an eine Pleuelstange und über diese an einen Kurbelwellenzapfen angekoppelten Tauchkolben einer Brennkraftmaschine, dem zur Kühlung dienendes 01 unter Druck von Zuführkanälen des Kurbelwellenzapfens aus über Kanäle im Pleuellager und Pleuelschaft und im bzw. um den Kolbenbolzen sowie durch eine koaxial zur Pleuelstangenlängsachse verlaufende Spritzbohrung zuführbar ist, wobei die Einleitung des Kühlolstromes in einen Kolbenkühlraum über ein Kühlöldurchtrittsloch erfolgt, das sich im zuströmseitigen Eintrittsbereich zum Pleuelkopf hin so trichterartig erweitert, daß der aus der Spritzbohrung austretende, in Folge der Pleuelstangenbewegung hin- und hergehende Kühlölstrom immer in das Kühlöldurchtrittsloch eintritt und dort durch die Wandung des trichterartigen Eintrittsbereichs in Richtung des Kolbenkühlraumes leitbar ist.The invention relates to an oil-cooled piston pin to a connecting rod and via this to a crankshaft journal coupled plunger an internal combustion engine, the 01 serving for cooling under pressure from supply channels of the crankshaft journal through channels in the connecting rod bearing and connecting rod shaft and in or around the piston pin and through a coaxial to the longitudinal axis of the connecting rod Injection bore can be supplied, the introduction of the cooling oil flow into a piston cooling chamber takes place via a cooling oil passage hole, which is located in the inlet area on the inflow side widened in a funnel-like manner towards the connecting rod head that the As a result of the connecting rod movement reciprocating cooling oil flow always into the Cooling oil passage hole enters and there through the wall of the funnel-like inlet area can be directed in the direction of the piston cooling chamber.

Üblicherweise besteht das Kühlöldurchtrittsloch ausgangsseitig aus einem zylindrischen Teilstück, an das sich im Eintrittsbereich ein kegliges Loch anschließt.The cooling oil passage hole usually consists of on the output side a cylindrical section with a conical hole in the entry area connects.

Dabei tritt das Problem auf 1 daß der aus der Spritzbohrung im Pleuelstangenkopf austretende Kühlölstrom infolge der hin- und hergehenden Pleuelstangenbewegung insbesondere im Bereich der beiden Winkelendstellungen unter einem ungünstigen, stumpfen Winkel auf die Wandung des trichterartigen Eintrittsbereiches auftrifft.The problem arises 1 that the one from the injection hole in the connecting rod head escaping cooling oil flow as a result of the reciprocating connecting rod movement in particular in the area of the two angular end positions at an unfavorable, obtuse angle impinges on the wall of the funnel-like entry area.

Der auftreffende Kühlölstrom muß dabei relativ stark umgelenkt werden, wodurch ein Großteil der Strömungsenergie verloren geht. Der Kühlölstrom gelangt dann nicht mit der gewünschten hohen Einströmgeschwindigkeit in den Kühlraum des Tauchkolbens. Man könnte dies zwar durch entsprechende Erhöhung des Ölförderdruckes in einem gewissen Maße ausgleichen, jedoch bei der gegebenen Konstruktion des Kühlöldurchtrittsloches nicht vollständig vermeiden. Außerdem würde ein höherer Ö1-förderdruck eine größer dimensionierte Förderpumpe erfordern, was wiederum Mehrkosten verursacht.The impinging cooling oil flow must be deflected relatively strongly, whereby a large part of the flow energy is lost. The cooling oil flow arrives then not at the desired high flow velocity into the cooling chamber of the Plunger. You could do this by increasing the oil delivery pressure accordingly compensate to a certain extent, but with the given design of the cooling oil passage hole do not avoid completely. In addition, a higher oil delivery pressure would be greater Require dimensioned feed pump, which in turn causes additional costs.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bei einem ölgekühlten Tauchkolben der eingangs definierten Art das Kühlöldurchtrittsloch so zu gestalten, daß der aus der Spritzbohrung im Pleuelstangenkopf austretende Kühlölstrom günstiger, mit weniger Strömungsenergieverlusten in den Kolbenkühlraum einleitbar ist.It is therefore the object of the invention in an oil-cooled plunger of the type defined to make the cooling oil passage hole so that the cooling oil flow exiting from the spray hole in the connecting rod head is cheaper, with less flow energy losses can be introduced into the piston cooling chamber.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest die den Kühlölstrom in Richtung Kolbenkühlraum weiterleitenden Wandteile des trichterartigen Eintrittsbereiches des Kühlöldurchflußloches eine paraboloidische Kontur haben.This object is achieved according to the invention in that at least the the flow of cooling oil in the direction of the piston cooling chamber forwarding wall parts of the funnel-like Entrance area of the cooling oil flow hole have a paraboloidal contour.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kühlöldurchtrittsloches wird dem aus der im Pleuelstangenkopf vorhandenen Spritzbohrung austretenden Kühlölstrom wegen des verbesserten Anströmwinkels gegenüber bekannten Lösungen immer ein geringerer Widerstand entgegengesetzt, weil der Auftreffwinkel und damit der Ablenkwinkel für den Kühlölstrom innerhalb des Kühlöldurchtrittsloches günstiger ist.Due to the inventive design of the cooling oil passage hole is the flow of cooling oil emerging from the spray hole in the connecting rod head because of the improved angle of attack compared to known solutions, always a smaller one Opposite resistance because the angle of incidence and thus the angle of deflection for the cooling oil flow within the cooling oil passage hole is more favorable.

Nachstehend ist die erfindungsgemäße Lösung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Figur 1: einen senkrecht zur Kolbenbolzenachse stehenden Längsschnitt durch einen Tauchkolben nach der Erfindung Figur 2: einen Längsschnitt durch den Kolben von Figur 1 entlang der Schnittlinie II-II.The solution according to the invention is shown below with reference to one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail. In the drawing show: Figure 1: a longitudinal section through a plunger, perpendicular to the piston pin axis According to the invention Figure 2: a longitudinal section through the piston of Figure 1 along the section line II-II.

Der in den Figuren dargestellte ölgekühlte Tauchkolben, der wie dargestellt aus einem Kolbenoberteil 1 und einem Kolbenunterteil 2 besteht oder auch einteilig sein kann, ist über einen Kolbenbolzen 3 an eine insgesamt mit 4 bezeichnete Pleuelstange und über diese an einem nicht dargestellten Kurbelwellenzapfen angekoppelt. Dieser Tauchkolben arbeitet in einer Hubkolbenbrennkraftmaschine. Dem Tauchkolben ist zur Kühlung dienendes Öl unter Druck von Zuführkanälen des Kurbelwellenzapfens aus über Kanäle im Pleuellager und Pleuelschaft und im bzw. um den Kolbenbolzen 3 sowie durch eine koaxial zur Pleuelstangenlängsachse verlaufende Spritzbohrung 5 zuführbar. Diese Spritzbohrung 5 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel innerhalb einer Spritzhülse 6 als Durchgangsbohrung ausgebildet.The oil-cooled plunger shown in the figures, which as shown consists of an upper piston part 1 and a lower piston part 2 or in one piece can be is via a piston pin 3 to a connecting rod designated as a whole by 4 and coupled via this to a crankshaft journal, not shown. This Plunger piston works in a reciprocating piston internal combustion engine. The plunger is to Oil used for cooling under pressure from supply channels of the crankshaft journal Channels in the connecting rod bearing and connecting rod shaft and in or around the piston pin 3 and through an injection bore 5 extending coaxially to the longitudinal axis of the connecting rod can be supplied. This injection hole 5 is in the illustrated embodiment within a Injection sleeve 6 designed as a through hole.

Die Spritzhülse 6 ist dabei in eine Bohrung 7 eingesetzt, die koaxial zur Pleuelstangenlängsachse in den Pleuelkopf 8 eingebohrt ist und innerhalb desselben in einem Ringkanal 9 ausmündet, der eine den Kolbenbolzen 3 umfassende Lagerhülse 10 umgibt und an eine pleuelstangeninterne Zulaufbohrung 11 angeschlossen ist. Letztere fluchtet mit der Bohrung 7. Anstelle in der Spritzhülse 6, kann die Spritzbohrung 5 jedoch auch direkt in den Pleuelkopf 8 in entsprechender Größe eingebohrt sein.The spray sleeve 6 is inserted into a bore 7, which is coaxial is drilled to the connecting rod longitudinal axis in the connecting rod head 8 and within the same opens into an annular channel 9, which has a bearing sleeve encompassing the piston pin 3 10 surrounds and is connected to an inlet bore 11 internal to the connecting rod. Latter is aligned with the bore 7. Instead of the injection sleeve 6, the injection bore 5, however, can also be drilled directly into the connecting rod head 8 in an appropriate size.

Die Einleitung des aus der Spritzbohrung 5 austretenden Kühlölstromes in einen Kolbenkühlraum 12 erfolgt über ein Kühlöldurchtrittsloch 13, das eine oberhalb des Pleuelkopfes 8 angeordnete Querwand 14 des Tauchkolbens durchdringt. Dieses Kühlöldurchtrittsloch 13 erweitert sich im zuströmseitigen Eintrittsbereich zum Pleuelkopf 8 hin derart trichterartig, daß der aus der Spritzbohrung 5 austretende, in Folge der Pleuelstangenbewegung hin- und her gehende Kühlölstrom immer in das Kühlöldurchtrittsloch 13 eintritt und dort durch die Wandung 15, 16, 17, 18 des trichterartigen Eintrittsbereiches in Richtung des Kolbenkühlraumes 12 leitbar ist.The introduction of the cooling oil flow emerging from the spray bore 5 in a piston cooling chamber 12 takes place via a cooling oil passage hole 13, the one above of the connecting rod head 8 arranged transverse wall 14 of the plunger penetrates. This cooling oil through hole 13 widens in the inlet area on the inflow side towards the connecting rod head 8 in such a funnel-like manner that the exiting from the injection bore 5, As a result of the connecting rod movement, the cooling oil flow back and forth always into the Cooling oil passage hole 13 enters and there through the wall 15, 16, 17, 18 of the funnel-like inlet area in the direction of the piston cooling chamber 12 can be guided.

Entsprechend der Erfindung weisen zumindest die den Kühlölstrom in Richtung Kolbenkühlraum 12 weiterleitenden Wandteile 15 und 16 des trichterartigen Eintrittsbereiches des Kühlöldurchtrittsloches 13 eine paraboloidische Kontur auf.According to the invention, at least have the cooling oil flow in Direction of the piston cooling chamber 12 forwarding wall parts 15 and 16 of the funnel-like Entry area of the cooling oil passage hole 13 has a paraboloidal contour.

Da der aus der Spritzbohrung austretende Kühlölstrom eine gewisse Streuung besitzt, erweist es sich als zweckmäßig, wenn - wie aus Figur 2 ersichtlich - auch die nicht unmittelbar im Strahlbereich sondern seitlich daneben liegenden Wandungsteile 17 und 18 im Eintrittsbereich des Kühlöldurchtrittsloches eine paraboloidische Kontur haben.Since the flow of cooling oil emerging from the spray hole has a certain Has scatter, it proves to be expedient if - as can be seen from FIG - also those not directly in the beam area but to the side next to it Wall parts 17 and 18 have a parabolic shape in the entry area of the cooling oil passage hole Have contour.

Diese paraboloidisch gekrümmten Wandungen 15, 16, 17 und 18 können sich von der Eintrittsebene 19 bis zur Austrittsebene 20 oder alternativ hierzu zumindest über einen Großteil der Axiallänge des Kühlöldurchtrittsloches 13 erstrecken. Im letzteren Fall kann dann das letzte Teilstück durch ein zumindest annähernd zylindrisches Teilstück gegeben sein, wobei der Übergang zwischen diesem Teilstück und den paraboloidisch gestalteten Wandungen 15, 16, 17, 18 fließend, d.h. ohne Kanten, erfolgt.These paraboloidally curved walls 15, 16, 17 and 18 can from the entry level 19 to the exit level 20 or alternatively to this Extend at least over a large part of the axial length of the cooling oil passage hole 13. In the latter case, the last section can then be at least approximately cylindrical Section be given, the transition between this section and the paraboloidal designed walls 15, 16, 17, 18 flowing, i.e. without edges.

Claims (2)

Patentansprüche: gekühlter, über einen Kolbenbolzen an eine Pleuelstange und über diese an einem Kurbelwellenzapfen angekoppelter Tauchkolben einer Brennkraftmaschine, dem zur Kühlung dienendes Öl unter Druck von Zuführkanälen des Kurbelwellenzapfens aus über Kanäle im Pleuellager und Pleuelschaft und im bzw. um den Kolbenbolzen sowie durch eine koaxial zur Pleuelstangenlängsachse verlaufende Spritzbohrung zuführbar ist, wobei die Einleitung des Kühlölstromes in einen Kolbenkühlraum über ein Kühlöldurchtrittsloch erfolgt, das eine über dem Pleuelkopf angeordnete Tauchkolbenquerwand durchdringt und sich im zuströmseitigen Eintrittsbereich zum Pleuelkopf hin derart trichterartig erweitert, daß der aus der Spritzbohrung austretende, in Folge der Pleuelstangenbewegung hin- und hergehende Kühlölstrom immer in das Kühlöldurchtrittsloch eintritt und dort durch die Wandung des trichterartigen Eintrittsbereiches in Richtung des Kolbenkühlraumes leitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die den Kühlölstrom in Richtung Kolbenkühlraum (12) weiterleitenden Wandteile (15, 16, 17, 18) des trichterartigen Eintrittsbereiches des Kühlöldurchtrittsloches 13 eine paraboloidische Kontur aufweisen.Claims: cooled, via a piston pin to a connecting rod and via these plungers of an internal combustion engine coupled to a crankshaft journal, the oil used for cooling under pressure from feed channels of the crankshaft journal from via channels in the connecting rod bearing and connecting rod shaft and in or around the piston pin as well as through an injection bore running coaxially to the longitudinal axis of the connecting rod is, the introduction of the cooling oil flow into a piston cooling space via a cooling oil passage hole takes place, which penetrates a plunger transverse wall arranged above the connecting rod head and in such a funnel-like manner in the inlet area on the inflow side towards the connecting rod head extended that the emerging from the injection hole, as a result of the connecting rod movement reciprocating cooling oil flow always enters the cooling oil passage hole and there through the wall of the funnel-like inlet area in the direction of the piston cooling chamber is conductive, characterized in that at least the flow of cooling oil in the direction Piston cooling chamber (12) forwarding wall parts (15, 16, 17, 18) of the funnel-like Entrance area of the cooling oil passage hole 13 have a paraboloidal contour. 2. Ölgekühlter Tauchkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die paraboloidischen Wandungen (15, 16, 17, 18) zumindest über einen Großteil der axialen Länge des Kühlöldurchtrittsloches (13) erstrecken.2. Oil-cooled plunger according to claim 1, characterized in that that the parabolic walls (15, 16, 17, 18) at least over a large part the axial length of the cooling oil passage hole (13) extend.
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