DE3511853C1

DE3511853C1 - Ölgekühlter, gebauter Hubkolben einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3511853C1
Application number: DE3511853A
Authority: DE
Inventors: Jordan Dipl.-Ing. 8900 Augsburg Gentscheff; Horst Dipl.-Ing. 8935 Fischach Lindner
Original assignee: MAN B&W Diesel GmbH
Current assignee: MAN B&W Diesel GmbH
Priority date: 1985-03-30
Filing date: 1985-03-30
Publication date: 1986-08-28
Also published as: FR2579674A1; NL8600776A; NO161642B; FI861180A0; NL192842C; FI80325C; FR2579674B1; NL192842B; FI861180A; NO861252L; NO161642C; FI80325B

Description

Die Erfindung betrifft einen ölgekühlten, gebauten Hubkolben einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben. Solche Hubkolben sind allgemein bekannt. Insbesondere bei schwerölbetriebenen Hochleistungsmotoren tritt in zunehmendem Maße das Problem auf, daß durch das in den Kolbenkühlräumen nach Art der Shaker-Kühlung wirkende Kühlöl nicht mehr in ausreichendem Maße Wärme aus den thermisch am höchsten belasteten Bauteilen des Hubkolbens abgeführt wird. Man hat nun bereits versucht, dieses Problem durch Einbau von Leitblechen in den äußeren Kühlraum in den Griff zu bekommen (DE-OS 29 30 079). Solche Leitblech-Einbauten erfordern jedoch besondere Maßnahmen an den einzelnen Kolbenteilen zum Zwecke ihrer Anbringung und Befestigung. Dies und die Leitbleche als solche verteuern einen Kolben um ein ganz erhebliches Maß, ohne jedoch eine Verbesserung der Wärmeabfuhr zu bewirken.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemäßen Hubkolben derart auszubilden, daß unter Beibehaltung des Shaker-Kühlprinzips und der durch die Kolbenkühlräume durchzuschleusenden Kühlölmenge eine bessere Wärmeabfuhr von den thermisch am höchsten beanspruchten Teilen gewährleistet ist.

Diese Aufgabe ist bei einem ölgekühlten Hubkolben der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zumindest der äußere Kolbenkühlraum durch von der Oberseite des Kolbenunterteils her in dieses schräg unter einem spitzen Winkel zu einer Parallelen zur Kolbenlängsachse eingebohrte Sacklöcher erweitert ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Lösung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die erfindungsgemäßen schrägen Sacklöcher wird folgender vorteilhafter Effekt erzielt. Beim Kolbenaufwärtsgang wird das in den Kolbenkühlräumen befindliche Öl in die schrägen Sacklöcher eingepreßt. Beim anschließenden Kolbenabwärtsgang wird das in den schrägen Sacklöchern befindliche öl wieder aus letzteren heraus in Richtung Kolbenboden geschleudert, wobei infolge der Schrägstellung der Sacklochbohrungen eine äußerst intensive Verwirbelung des im jeweiligen Kolbenkühlraum eingeschlossenen Kühlöls hervorgerufen wird. Dadurch, daß das in den Kolbenkühlräumen eingeschlossene Kühlöl bei den Kölbenhin- und -herbewegungen nicht nur zwischen dem Kolbenboden und der Oberseite des Kolbenunterteils axial hin- und hergeschleudert, sondern auch noch relativ stark verwirbelt wird, kann eine größere Menge an Wärme von den heißen Wandteilen des Kolbenoberteils abgeführt und vom Kühlöl aufgenommen werden. Durch Versuche und Messungen an nach der Erfindung gestalteten Hubkolben konnte festgestellt werden, daß durch das Vorsehen der schrägen Sacklochbohrungen eine Temperaturreduzierung um etwa 3O⁰C gegenüber einem vergleichbaren Hubkolben erzielt werden kann, der die schrägen Sacklochbohrungen nicht aufweist.

Nachstehend ist die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen nur im für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Teil dargestellten Hubkolben einer Brennkraftmaschine,

Fig.2 einen Halbschnitt durch den Kolben von F i g. 1 entlang der dort eingetragenen Schnittlinie II-II, F i g. 3 eine Seitenansicht des Kolbenunterteils des in F i g. 1 und 2 dargestellten Hubkolbens in dem für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Teilbereich.

In den Figuren ist in 1 ein ölgekühlter, gebauter Hubkolben bezeichnet, der sowohl in einer 2-Takt- als auch einer 4-Takt-Brennkraftmaschine zum Einsatz kommen kann. Der Hubkolben 1 besteht aus einem Kolbenoberteil 2 und einem mit diesem über Spannschrauben 3 verbundenen Kolbenunterteil 4. Das Kolbenoberteil 2 besteht aus einem Kolbenboden 5 und einer im wesentlichen zylindrischen Außenwand 6. Das Kolbenoberteil

2 ist mit der Unterseite 7 eines innen am Kolbenboden 5 angeformten Ringvorsprungs 8 und der Unterseite der zylindrischen Außenwand 6 an ringförmigen Auflageflächen 9 und 20 abgestützt. Von dem Ringvorsprung 8 sowie dem Kolbenboden 5 und der Oberseite 10 des Kolbenunterteils 4 ist ein innerer Kolbenkühlraum 11 begrenzt. Dieser innere Kolbenkühlraum 11 steht über den Ringvorsprung 8 durchdringende Durchlaßkanäle 12 mit einem äußeren Kolbenkühlraum 13 in Verbindung. Dieser äußere Kolbenkühlraum 13 umgibt den Ringvorsprung 8 außen und ist des weiteren oben durch den Kolbenboden 5, außen durch die Außenwand 6 des Kolbenoberteils 2 und unten durch die Oberseite 10 des Kolbenunterteils 4 begrenzt.

In die beiden Kolbenkühlräume 11,13 wird zur Shaker-Kühlung dienendes Kühlöl eingespeist. Dabei ist es unerheblich, ob das Kühlöl zunächst in den inneren Kühlraum 11 und von dort in den äußeren Kühlraum 13 gelangt oder ob das Kühlöl zunächst in den äußeren Kühlraum 13 eingespeist wird und von dort in den inneren Kühlraum 11 gelangt. Unabhängig davon, welche der beiden Alternativen zur Anwendung kommt, wird das zur Shaker-Kühlung dienende Kühlöl einem der beiden Kolbenkühlräume 11, 13, beim dargestellten Ausführungsbeispiel dem inneren Kühlraum 11, über wenigstens einen Zuführkanal 14 zugeführt. Von dort gelangt das Kühlöl über die Durchlaßkanäle 12 in den anderen Kolbenkühlraum, beim dargestellten Ausführungsbeispiel in den äußeren Kolbenkühlraum 13. Aus diesem ist das erwärmte Kühlöl über wenigstens eine Abführbohrung 15 wieder ausleitbar.

Erfindungsgemäß ist zumindest der äußere Kolbenkühlraum 13 durch von der Oberseite 10 des Kolbenunterteils 4 her in dieses schräg unter einem spitzen Winkel zu einer Parallelen zur Kolbenlängsachse eingebohrte Sacklöcher 16 erweitert. Eine besonders günstige Verwirbelung des in den Kühlräumen 11,13 befindlichen Kühlöls wird dann erreicht, wenn sowohl der äußere Kolbenkühlraum 13 als auch der innere Kolbenkühlraum 11 — wie aus Fig. 2 ersichtlich — durch von der Oberseite 10 des Kolbenunterteils 4 her in dieses schräg unter einem spitzen Winkel zu einer Parallelen zur Kolbenlängsachse eingebohrte Sacklöcher erweitert ist.

Vorteilhafterweise sind die Sacklochbohrungen 16 jeweils längs eines Teilkreises gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Sacklochbohrungen 16 sind dabei vorzugsweise jeweils unter einem Winkel χ von 10 bis 20° zu einer Parallelen 17 (siehe F i g. 3) zur Kolbenlängsachse in das Kolbenunterteil 4 eingebohrt.

Die Sacklochbohrungen 16 besitzen vorzugsweise einen Querschnitt, der etwa jenem der den Ringvorsprung 8 durchdringenden Durchlaßkanäle 12 entspricht. Außerdem besitzen die Sacklochbohrungen 16 vornehmlich eine axiale Tiefe, die etwa der axialen Höhe des äußeren 13 bzw. inneren Kolbenkühlraumes 11 entspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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- Leerseite -

Claims

Patentansprüche:

1. ölgekühlter, aus einem Kolbenoberteil und einem mit diesem über Spannschrauben verbundenen Kolbenunterteil bestehender Hubkolben einer Brennkraftmaschine, wobei das Kolbenoberteil mit der Unterseite eines innen am Kolbenboden angeformten Ringvorsprungs an einer ringförmigen Auflagefläche des Kolbenunterteils abgestützt ist, wobei ferner ein vom Ringvorsprung, dem Kolbenboden und der Oberseite des Kolbenunterteils begrenzter innerer Kolbenkühlraum vorhanden ist, der über den Ringvorsprung durchdringende Durchlaßkanäle mit einem den Ringvorsprung außen umgebenden, oben durch den Kolbenboden, außen durch die Außenwand des Kolbenoberteils und unten durch die Oberseite des Kolbenunterteils begrenzten äußeren Kolbenkühlraum in Verbindung steht, und wobei zur Shaker-Kühlung dienendes Kühlöl in einen der beiden Kolbenkühlräume über wenigstens einen Zuführkanal einleitbar, von diesem über die Durchlaßkanäle in den anderen Kolbenkühlraum überleitbar und aus diesem über wenigstens eine Abführbohrung wieder ausleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der äußere Kolbenkühlraum (13) durch von der Oberseite (10) des Kolbenunterteils (4) her in dieses schräg unter einem spitzen Winkel (tx) zu einer Parallelen (17) zur Kolbenlängsachse eingebohrte Sacklöcher (16) erweitert ist.

2. Hubkolben nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß auch der innere Kolbenkühlraum (11) durch von der Oberseite (10) des Kolbenunterteils (4) her in dieses schräg unter einem spitzen Winkel (tx) zu einer Parallelen (17) zur Kolbenlängsachse eingebohrte Sacklöcher (16) erweitert ist.

3. Hubkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sacklöcher (16) jeweils längs eines Teilkreises gleichmäßig verteilt angeordnet sind.

4. Hubkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sacklöcher (16) jeweils unter einem Winkel (ex) von 10 bis 20° jeweils schräg zu der Parallelen (17) zur Kolbenlängsachse in das Kolbenunterteil (4) eingebohrt sind.

5. Hubkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sacklöcher (16) einen Querschnitt besitzen, der etwa jenem der den Ringvorsprung (8) durchdringenden Durchlaßkanäle (12) entspricht.

6. Hubkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Tiefe der Sacklöcher (16) etwa der axialen Höhe des äußeren (13) bzw. inneren Kolbenkühlraumes (11) entspricht.