Schmiersystem mit Spritzkühlung der Kolben einer Brennkraftmaschine

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Schmiersystem mit Spritzkühlung der Kolben einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie es beispielsweise aus der vom Fachbereich 11 Konstruktion und Fertigung der Technischen Universität Berlin genehmigten Dissertation von Stefan Zima über die "Entwicklung schnellaufender Hochleistungsmotoren in Friedrichshafen", Band 2, 1984, Seite 551, als bekannt hervorgeht.

[0002] In der eingangs zitierten Dissertation von Stefan Zima ist der Querschnitt einer Brennkraftmaschine dargestellt, bei der die Schmierölversorgung der Schmierstellen an Kurbelwelle und Pleuelstangen über einen zentralen Hauptkanal erfolgt, an den auch die Spritzdüsen zur Kolbenkühlung angeschlossen sind. Dazu separate Schmiermittelkanäle, die in den Nockenwellen als Längsbohrungen ausgebildet sind, dienen zur Zuführung von Schmieröl zu den Schmierstellen an den Nockenwellen und der Ventilsteuerung der Brennkraftmaschine. Bei Brennkraftmaschinen, bei denen die Spritzdüsen an den Hauptkanal angeschlossen sind, wird, um genügend Schmieröl für die Schmierung der Schmierstellen der Brennkraftmaschine zur Verfügung zu haben, nach dem Start und im Leerlauf die Kolbenkühlung ausgesetzt. Hierzu dienen Regelventile, die abhängig vom Schmiermitteldruck den Durchtritt von Schmieröl zu den Spritzdüsen stoppen, und von denen jeweils jeder Spritzdüse eines zugeordnet ist. Solche Spritzdüsen mit zugeordneten Regelventilen sind beispielsweise in der DE-OS 16 01 435 beschrieben. Nachteilig ist, daß die Spritzdüsen in Verbindung mit den Regelventilen teuere und aufwendige Bauteile darstellen.

[0003] Aus der DE-PS 27 20 034 ist es bekannt, die Spritzdüsen zur Kolbenkühlung einem separaten Schmiermittelkanal zuzuordnen, der allein zur Zuführung von Kühlöl zu den Spritzdüsen dient. Zur Unterbrechung der Kolbenkühlung dient ein einziges Regelventil, durch das in den entsprechenden Betriebszuständen der Brennkraftmaschine die Kühlölzufuhr zum Schmiermittelkanal und damit zu allen Spritzdüsen auf einmal abgeschaltet wird. Nachteilig ist, daß ein separater Schmiermittelkanal vorgesehen werden muß, der allein zur Zuleitung von Kühlöl zu den Spritzdüsen dient. Bei den beengten Raumverhältnissen in den modernen Motoren läßt sich ein zusätzlicher Schmierölkanal, der sich über die ganze Länge des Motors erstreckt, in der Regel nur unter Inkaufnahme anderer Nachteile ausführen.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in der Startphase die Schmierung der Hauptschmierstellen der Brennkraftmaschine zu verbessern, zur Kolbenkühlung aber einfache Spritzdüsen ohne integrierte Regelventile zu verwenden, und insgesamt den Aufwand für das System zur Kolbenkühlung klein zu halten.

[0005] Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Im Gegensatz zu den anderen Schmierstellen der Brennkraftmaschine, kann auf die Zufuhr von Schmiermittel zu den Schmierstellen der Nockenwellen bis auf eine geringe, reduzierte Menge oder sogar vollständig eine Zeit nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine verzichtet werden. Die Zufuhr einer minimalen Ölmenge bzw. das an den Schmierstellen der Nockenwellen vorhandene Restöl gewährleistet eine ausreichende Schmierung. Deshalb kann die Zuführung von Schmieröl zu den Nockenwellen und zu den Spritzdüsen über einen gemeinsamen Schmierölkanal erfolgen, der in der Startphase der Brennkraftmaschine bis zum Aufbau eines ausreichenden Schmieröldrucks eine auf ein Minimum reduzierte Schmiermittelmenge erhält oder vollständig von der Schmierölversorgung getrennt ist. Die Kolbenkühlung ist in der Startphase nicht erwünscht und findet mangels ausreichender Ölzufuhr auch nicht statt. Die Unterbrechung der Kolbenkühlung in anderen Betriebszuständen als in der Startphase ist bei ausreichender Förderleistung der Schmiermittelpumpe nicht notwendig. Eine zu starke Abkühlung der Kolben kann im Leerlauf der Brennkraftmaschine auch bei ununterbrochener Kühlung nicht erfolgen, wenn, wie bei heutigen Motoren üblich, die Öltemperatur durch Thermostate geregelt ist.

[0006] Besonders vorteilhaft ist, daß die Spritzdüsen nicht mehr im räumlich beengten, schlecht zugänglichen zentralen Kurbelgehäusebereich oberhalb der Kurbelwelle angeordnet sind, sondern in besser zugänglichen, räumlich weniger beengten Seitenbereichen des Kurbelgehäuses, in denen die Nockenwellen liegen.

[0007] Die Erfindung wird anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt die einzige Figur eine fragmentarische Querschnittsansicht im Bereich eines Zylinders einer Brennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylindern.

[0008] Bei der in der Figur dargestellten fragmentarischen Querschnittsansicht einer Brennkraftmaschine dient ein zentraler Hauptkanal 1, der im V zwischen den Zylinderreihen der Brennkraftmaschine angeordnet ist, zur Versorgung der Schmierstellen an der Kurbelwelle 2 und den Pleuelstangen 3, sowie weiterer Schmierstellen der Brennkraftmaschine. Die vom Hauptkanal 1 abzweigenden Leitungen und Kanäle zu den Schmierstellen sind nicht näher dargestellt. Zur Schmierölversorgung der Schmierstellen an den Nockenwellen 4 und eventuell auch der nicht dargestellten Ventilsteuerung dienen in den Nockenwellen 4 als Längsbohrungen ausgebildete Schmiermittelkanäle 5. Vom Schmiermittelkanal 5 einer Nockenwelle 4 führen Bohrungen 6 zu den Schmierstellen an der Außenoberfläche der Nockenwelle 4. Nach dem Austritt von den Schmierflächen der Nockenwellenlager gelangt das Schmieröl in Ringnuten 7, die über Ölzufuhrleitungen 8 mit den Spritzdüsen 9 zur Kolbenkühlung verbunden sind. Das aus den Spritzdüsen 9 austretende und von den Kolben 10 abtropfende Schmieröl gelangt in einen gemeinsamen Schmiermittelsumpf der Brennkraftmaschine, von wo es durch eine nicht dargestellte Schmiermittelpumpe in erneutem Kreislauf den Schmierstellen der Brennkraftmaschine zugeführt wird.

[0009] Den Schmiermittelkanälen 5 sind, wie jedoch nicht dargestellt, Regelventile zugeordnet, über die, beispielsweise abhängig vom Schmiermitteldruck, die Schmiermittelzufuhr zu den Schmiermittelkanälen 5 in der Startphase der Brennkraftmaschine reduziert oder abgeschaltet werden kann. Die Regelventile besitzen jeweils eine verschließbare Hauptbohrung und gegebenenfalls eine Umgehungsbohrung, die einen reduzierten Schmiermittelfluß zuläßt. Der Querschnitt der Hauptbohrung ist dabei wesentlich größer als der der Umgehungsbohrung. Es hat sich gezeigt, daß die Lagerstellen an den Nockenwellen 4 und auch die Schmierstellen der Ventilsteuerung eine starke Reduzierung der Schmierölzufuhr in der Start- bzw. Warmlaufphase der Brennkraftmaschine unbeschadet überstehen. In der Regel ist an den genannten Schmierstellen ausreichend Restöl zur Schmierung vorhanden, so daß sogar eine gänzliche Abschaltung der Schmierölzufuhr möglich wäre. Der Schmiermittelbedarf in der Startphase erlaubt es aber die Schmierölversorgung der Nockenwellen 4 mit der Schmierölversorgung der Spritzdüsen 9 zu koppeln, denn in der Startphase soll eine Kolbenkühlung nicht stattfinden, weshalb hierzu kein Schmieröl benötigt wird. Die an den Nockenwellen benötigte reduzierte Schmiermittelmenge reicht zur Ausbildung von Spritzstrahlen an den Spritzdüsen nicht aus. Da die Reduzierung der Schmierölversorgung zu den Nockenwellen 4 durch zentrale, den Schmiermittelkanälen 5 zugeordnete Regelventile erfolgt, ergibt sich hieraus der Vorteil, daß die Spritzdüsen 9 als einfache Bauteile ohne jeweils integriertes Regelventil ausgebildet sein können. Vorteilhaft ist auch, daß bei dem dargestellten V-Motor die Spritzdüsen 9 nicht mehr im zentralen Bereich beim Hauptkanal 1 angeordnet sind, in welchem Bereich sehr beengte Raumverhältnisse herrschen, sondern auf den Seiten des Kurbelgehäuses im Bereich der Schmiermittelkanäle 5 liegen, wo die Zugänglichkeit und die Raumverhältnisse wesentlich günstiger sind. Vorteilhaft ist natürlich auch, daß auf eine separate Schmiermittelleitung, die allein zur Zuleitung von Kühlöl zu den Spritzdüsen 9 dient, verzichtet werden kann, und die Regelung der Zufuhr von Schmieröl zu den Spritzdüsen dennoch durch eine zentrales Regelventil erfolgen kann.

[0010] Bei warmgelaufenem Motor ist eine Reduzierung oder Abschaltung der Schmierölzufuhr zu den Nockenwellen 4 nicht vorgesehen. Die Spritzdüsen 9 bleiben also auch im Leerlauf der Brennkraftmaschine an die Schmierölversorgung angeschlossen. Durch eine ausreichend dimensionierte Schmiermittelpumpe ist dafür gesorgt, daß dennoch alle Schmierstellen der Brennkraftmaschine ausreichend mit Schmieröl versorgt werden. Eine zu starke Abkühlung der Kolben 10 der Brennkraftmaschine durch ununterbrochenes Anspritzen mit Schmieröl ist nicht zu befürchten, wenn der Motor mit einem Thermostaten oder anderen geeigneten Einrichtungen ausgerüstet ist, die die Schmieröltemperatur nicht unter einen vorbestimmten Wert absinken lassen.

Ansprüche

1. Schmiersystem mit Spritzkühlung der Kolben (10) einer Brennkraftmaschine, mit sich in Längsrichtung der Brennkraftmaschine erstreckenden Schmiermittelkanälen (5), wobei zur Versorgung der Schmierstellen an den Nockenwellen (4) der Brennkraftmaschine mit Schmieröl zu einem Hauptkanal separate Schmiermittelkanäle (5) vorgesehen sind, ferner mit Spritzdüsen (9), die zum Kühlen der Kolben (10) der Brennkraftmaschine Schmieröl aus dem Schmiersystem der Brennkraftmaschine erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzdüsen (9) ihr Schmieröl aus den Schmiermittelkanälen (5) zur Schmierölversorgung der Nockenwellen (4) erhalten, und daß der Schmiermittelfluß zu den Schmiermittelkanälen (5) in der Start- und Warmlaufphase der Brennkraftmaschine reduzierbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierölversorgung zu den Nockenwellen (4) vollständig abstellbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Nockenwellen (4) ausgebildete Längsbohrungen als Schmiermittelkanäle (5) dienen, und über von den Längsbohrungen zur Außenoberfläche der Nockenwellen (4) führende Bohrungen (6) Schmieröl zu den Schmierstellen an den Nockenwellen (4) gelangt, und daß das an den Schmierstellen austretende Schmieröl über Ölzufuhrleitungen (8) zu den Spritzdüsen (9) gelangt.

Claims

1. A lubricating system with spray cooling of the pistons (10) of an internal-combustion engine, having lubricant passages (5) extending in the longitudinal direction of the internal-combustion engine, wherein lubricant passages (5), which are separate from a main passage, are provided to supply the lubrication points at the cam shafts (4) of the internal-combustion engine with lubricating oil, also having spray nozzles (9) which receive lubricating oil from the lubricating system of the internal-combustion engine for the purpose of cooling the pistons (10) of the internal-combustion engine, characterised in that the spray nozzles (9) receive their lubricating oil from the lubricant passages (5) for supplying lubricating oil to the cam shafts (4), and in that the flow of lubricant to the lubricant passages (5) can be reduced in the starting and warming-up stage of the internal-combustion engine.

2. An arrangement according to Claim 1, characterised in that the supply of lubricating oil to the cam shafts (4) can be completely cut off.

3. An arrangement according to Claim 1 or 2, characterised in that longitudinal bores formed in the cam shafts (4) serve as lubricant passages (5), and lubricating oil is fed to the lubrication points at the cam shafts (4) via bores (6) which lead from the longitudinal bores to the outer surface of the cam shafts (4), and in that the lubricating oil emerging at the lubrication points is fed to the spray nozzles (9) via oil-supply ducts (8).

Revendications

1. Circuit de graissage et de refroidissement des pistons (10), par projection d'huile, pour moteur à combustion interne, ce circuit comportant, d'une part des canaux (5) de lubrification disposés dans le sens de la longueur de ce moteur, des canaux (5) distincts étant prévus pour alimenter les points de graissage des arbres à cames (4) du moteur à partir d'un canal principal, et comportant, d'autre part, des injecteurs (9), qui reçoivent l'huile lubrifiante de ce circuit de graissage du moteur, pour refroidir les pistons (10) de ce moteur, circuit caractérisé en ce que les injecteurs (9) reçoivent leur huile lubrifiante des canaux (5) destinés à alimenter en huile lubrifiante les arbres (4) à cames, et en ce que le débit de ce lubrifiant dans ces canaux (5) peut être réduit pendant la phase de mise en marche et d'échauffement du moteur.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alimentation en huile lubrifiante des arbres à cames (4) peut être complètement coupée.

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que des alésages longitudinaux percés dans les arbres (4) à cames, servent de canaux (5) de lubrification, l'huile lubrifiante parvenant aux points de graissage de ces arbres (4) à cames, par des canaux (6) partant de ces alésages jusqu'à la surface desdits arbres (4) à cames, et en ce que l'huile lubrifiante qui sort de ces points de graissage parvient, par des conduits (8) d'acheminement de l'huile, aux injecteurs (9).

Zeichnung