DE102015008932A1

DE102015008932A1 - Oil injection device and internal combustion engine with an oil injection device

Info

Publication number: DE102015008932A1
Application number: DE102015008932.3A
Authority: DE
Inventors: Uwe Bindel; Jens Böhm; Frank Hoffmann; Ulrich Holtmann; Christoph Reckzügel; Maike Riedl; Michael Seimetz; Christoph Spengel
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2015-07-10
Filing date: 2015-07-10
Publication date: 2017-01-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ölspritzvorrichtung (10) zum Anspritzen eines Kolbens (62) einer Verbrennungskraftmaschine (60) mit Öl, mit wenigstens einem Kanalelement (12) zum Führen von Öl, mit wenigstens einer ersten Austrittsöffnung (20) zum Spritzen von Öl aus dem Kanalelement (12), und mit wenigstens einem Ventilelement (40), welches zwischen wenigstens einer die erste Austrittsöffnung (20) freigebenden Offenstellung (54) und wenigstens einer die erste Austrittsöffnung (20) fluidisch versperrenden Schließstellung (52) verstellbar ist. Das Kanalelement (12) weist zumindest eine zweite Austrittsöffnung (30) zum Spritzen von Öl aus dem Kanalelement (12) auf, wobei das Ventilelement (40) die zweite Austrittsöffnung (30) in der Schließstellung (52) freigibt.The invention relates to an oil injection device (10) for injecting a piston (62) of an internal combustion engine (60) with oil, with at least one channel element (12) for guiding oil, with at least one first outlet opening (20) for injecting oil from the channel element (12), and with at least one valve element (40) which is adjustable between at least one open position (54) releasing the first outlet opening (20) and at least one closed position (52) fluidically blocking the first outlet opening (20). The channel element (12) has at least one second outlet opening (30) for injecting oil from the channel element (12), the valve element (40) releasing the second outlet opening (30) in the closed position (52).

Description

Die Erfindung betrifft eine Ölspritzvorrichtung zum Anspritzen eines Kolbens einer Verbrennungskraftmaschine mit Öl, mit wenigstens einem Kanalelement zum Führen von Öl, mit wenigstens einer Austrittsöffnung zum Spritzen von Öl aus dem Kanalelement, und mit wenigstens einem Ventilelement, welches zwischen wenigstens einer die erste Austrittsöffnung freigebenden Offenstellung und wenigstens einer die erste Austrittsöffnung fluidisch versperrenden Schließstellung verstellbar ist. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Ölspritzvorrichtung.The invention relates to an oil injection device for injecting a piston of an internal combustion engine with oil, with at least one channel element for guiding oil, with at least one outlet opening for injecting oil from the channel element, and with at least one valve element, which between at least one opening position releasing the first outlet opening and at least one of the first outlet opening fluidly obstructing closed position is adjustable. Another aspect of the invention relates to an internal combustion engine with an oil injection device.

Ölspritzvorrichtungen werden üblicherweise eingesetzt um insbesondere thermisch hochbelastete Teile von Verbrennungskraftmaschinen durch Benetzung mit Öl zu kühlen. Zu diesen hochbelasteten Teilen sind beispielsweise Arbeitskolben zu zählen, welche insbesondere infolge einer Verbrennung eines Kraftstoff-Luftgemisches in einer bereichsweise durch den Kolben begrenzten Arbeitskammer der Verbrennungskraftmaschine besonders hohen Spitzentemperaturen ausgesetzt sind.Oil spray devices are usually used to cool in particular thermally highly stressed parts of internal combustion engines by wetting with oil. For example, working pistons are to be counted among these highly stressed parts which are exposed to particularly high peak temperatures, in particular as a result of combustion of a fuel-air mixture in a working chamber of the internal combustion engine which is partially restricted by the piston.

Aus der DE 2831566 ist ein Ölspritzsystem bekannt, welches eine Düse mit zwei in einem Winkel zueinander angeordneten Düsenspitzen umfasst, wobei eine der Düsenspitzen zum Kühlen eines Kolbenbodens eines Kolbens eines Verbrennungsmotors und die andere Düsenspitze zum Einspritzen von Öl in einen Kühlkanal des Kolbens dient.From the DE 2831566 An oil injection system is known which comprises a nozzle with two nozzle tips arranged at an angle to each other, one of the nozzle tips serving to cool a piston crown of a piston of an internal combustion engine and the other nozzle tip to inject oil into a cooling passage of the piston.

Der DE 29 38 431 A1 ist ein Ölspritzsystem mit einer Ölspritzdüse als bekannt zu entnehmen, wobei mittels eines federbelasteten Ventils ein Ölstrom zu der Ölspritzdüse freigegeben und blockiert werden kann.Of the DE 29 38 431 A1 an oil injection system with an oil spray nozzle is known to be known, wherein by means of a spring-loaded valve, an oil flow to the oil spray nozzle can be released and blocked.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ölspritzvorrichtung sowie eine Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche eine besonders gezielte Kühlung zumindest von Teilen einer Verbrennungskraftmaschine mit Öl gestatten.Object of the present invention is to provide an oil injection device and an internal combustion engine of the type mentioned, which allow a particularly targeted cooling of at least parts of an internal combustion engine with oil.

Diese Aufgabe wird durch eine Ölspritzvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Verbrennungskraftmaschine gemäß Patentanspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by an oil injection device with the features of patent claim 1 and by an internal combustion engine according to claim 8. Advantageous developments of the present invention are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung geht von einer Ölspritzvorrichtung zum Anspritzen eines Kolbens einer Verbrennungskraftmaschine mit Öl aus. Die Ölspritzvorrichtung umfasst wenigstens ein Kanalelement zum Führen von Öl, wenigstens eine erste Austrittsöffnung zum Spritzen von Öl aus dem Kanalelement und wenigstens ein Ventilelement, welches zwischen wenigstens einer die erste Austrittsöffnung freigebenden Offenstellung und wenigstens einer die erste Austrittsöffnung fluidisch versperrenden Schließstellung verstellbar ist.The invention is based on an oil injection device for injecting a piston of an internal combustion engine with oil. The oil injection device comprises at least one channel element for guiding oil, at least one first outlet opening for injecting oil from the channel element and at least one valve element which is adjustable between at least one open position releasing the first outlet opening and at least one closed position fluidically blocking the first outlet opening.

Gemäß der Erfindung weist das Kanalelement zumindest eine zweite Austrittsöffnung zum Spritzen von Öl aus dem Kanalelement auf, wobei das Ventilelement die zweite Austrittsöffnung in der Schließstellung freigibt. Das Ventilelement kann zum Einstellen einer Menge des aus der ersten Austrittsöffnung auszuspritzenden Öls verwendet werden. Dementsprechend kann das Ventilelement beispielsweise in der Offenstellung einen maximalen ersten Ölstrom durch die erste Austrittsöffnung freigeben und beispielsweise in der Schließstellung das Fließen von Öl durch die erste Austrittsöffnung vollständig unterbinden. In verschiedenen Zwischenstellungen zwischen der Offenstellung und der Schließstellung können unterschiedliche Mengen des ersten Ölstroms durch die erste Austrittsöffnung eingestellt werden. Das Ventilelement kann beispielsweise als elektrisch verstellbares Ventil oder als unter einem bestimmten Öldruck innerhalb des Kanalelements und damit hydraulisch verstellbares Ventil ausgebildet sein. Dementsprechend kann das Ventilelement bei einem bestimmten Öldruck zwischen dessen Schließstellung und Offenstellung bewegt werden, wobei beim Konstanthalten des Öldrucks auch eine Zwischenstellung zwischen der Schließstellung und der Offenstellung einstellbar sein kann. Dementsprechend kann für den ersten Ölstrom, welcher durch die erste Austrittsöffnung aus dem Kanalelement austreten kann, eine bestimmte Ölmenge besonders exakt eingestellt werden. Das Ventilelement kann derart gestaltet sein, dass dieses bei sämtlichen Stellungen zwischen dessen Offenstellung und dessen Schließstellung das Fließen von Öl zu der zweiten Austrittsöffnung und damit das Ausbilden eines zweiten Ölstroms, welcher aus der zweiten Austrittsöffnung aus dem Kanalelement heraustreten kann, ermöglicht. Dadurch ist eine Schmierölversorgung eines Kolbens einer Verbrennungskraftmaschine unter Vermittlung der zweiten Austrittsöffnung auch bei sich in der Schließstellung befindlichem Ventilelement sichergestellt. Eine Schmierölversorgung ist somit auch dann ermöglicht, wenn das Ventilelement defekt ist und sich nicht mehr aus der Schließstellung bewegen lässt. Dadurch kann eine besonders hohe Ausfallsicherheit gegenüber lokaler Überhitzung eines oder mehrerer Kolben der Verbrennungskraftmaschine erreicht werden.According to the invention, the channel element has at least one second outlet opening for injecting oil from the channel element, wherein the valve element releases the second outlet opening in the closed position. The valve element may be used to adjust an amount of the oil to be ejected from the first exit port. Accordingly, the valve element can release, for example in the open position, a maximum first oil flow through the first outlet opening and, for example, completely prevent the flow of oil through the first outlet opening in the closed position. In different intermediate positions between the open position and the closed position different amounts of the first oil flow can be adjusted through the first outlet opening. The valve element may be formed, for example, as an electrically adjustable valve or under a certain oil pressure within the channel element and thus hydraulically adjustable valve. Accordingly, the valve element can be moved at a certain oil pressure between its closed position and open position, wherein when keeping the oil pressure and an intermediate position between the closed position and the open position can be adjusted. Accordingly, for the first oil flow, which can escape from the channel element through the first outlet opening, a certain amount of oil can be set particularly precisely. The valve element may be designed such that, in all positions between its open position and its closed position, the flow of oil to the second outlet opening and thus the formation of a second oil flow, which can emerge from the channel element from the second outlet opening, allows. Thereby, a lubricating oil supply of a piston of an internal combustion engine is ensured by mediation of the second outlet opening even in the closed position befindlichem valve element. A lubricating oil supply is thus also possible if the valve element is defective and can not be moved from the closed position. This allows a particularly high reliability against local overheating of one or more pistons of the internal combustion engine can be achieved.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die zweite Austrittsöffnung stromauf der ersten Austrittsöffnung angeordnet. Das Kanalelement kann beispielsweise eine Bypassöffnung in Form einer Längsnut aufweisen, über welche Öl beispielsweise an dem Ventilelement vorbei zu der zweiten Austrittsöffnung gelangt. Dadurch kann der zweiter Ölstrom unter besonders geringem Strömungswiderstand bei sämtlichen Stellungen des Ventilelements zu der zweiten Austrittsöffnung gelangen.In an advantageous embodiment, the second outlet opening is arranged upstream of the first outlet opening. The channel element may, for example, have a bypass opening in the form of a longitudinal groove, via which oil, for example, past the valve element to the second outlet opening arrives. As a result, the second oil flow can reach the second outlet opening under particularly low flow resistance in all positions of the valve element.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Ventilelement zumindest ein Überströmelement, insbesondere eine Nut auf, über welches der zweiten Austrittsöffnung das Öl aus dem Kanalelement zuführbar ist. Ein derartiges Überströmelement kann beispielsweise als Ringnut an einer Außenseite eines Ventilkolbens des Ventilelements und zusätzlich oder alternativ als Querbohrung, welche die Ringnut mit einer Kolbenbohrung in Längsrichtung des Ventilelements verbindet, ausgestaltet sein. In Abhängigkeit von der Dimensionierung des Überstromelements kann dabei besonders einfach ein der zweiten Austrittsöffnung zuzuführender zweiter Ölstrom eingestellt werden.According to a further advantageous embodiment, the valve element has at least one overflow element, in particular a groove, via which the second outlet opening, the oil from the channel element can be fed. Such an overflow element can be designed, for example, as an annular groove on an outer side of a valve piston of the valve element and additionally or alternatively as a transverse bore which connects the annular groove with a piston bore in the longitudinal direction of the valve element. Depending on the dimensioning of the overcurrent element, it is particularly easy to set a second oil flow to be supplied to the second outlet opening.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die erste Austrittsöffnung zum Spritzen des Öls in einen Kühlkanal des Kolbens und die zweite Austrittsöffnung zum Spritzen des Öls gegen einen Boden des Kolbens ausgebildet. Das Spritzen des Öls gegen den Boden des Kolbens ist somit dauerhaft sichergestellt, selbst wenn sich das Ventilelement in dessen Schließstellung befindet. Somit ist das Austreten von Öl über die zweite Austrittsöffnung auch in Niedriglastbereichen der Verbrennungskraftmaschine sichergestellt. In derartigen Niedriglastbereichen der Verbrennungskraftmaschine kann auch eine Ölpumpe, über welche Öl in die Ölspritzvorrichtung und damit in das Kanalelement gepumpt werden kann, im Teillastbetrieb betrieben werden. In diesem Teillastbetrieb der Ölpumpe fördert diese Öl unter einem geringen Druck, welcher zu klein sein kann, um das Ventilelement aus dessen Schließstellung beispielsweise in die Offenstellung zu bewegen. Da jedoch auch in der Schließstellung des Ventilelements die zweite Austrittsöffnung mit Öl versorgt werden kann, ist auch im Teillastbetrieb oder Niedriglastbetrieb der Ölpumpe ein Spritzen von Öl gegen den Boden des Kolbens ermöglicht. Baut die Ölpumpe hingegen in einem höheren Lastbereich (Hochlastbetrieb der Ölpumpe) einen im Vergleich zum Niedriglastbereich erhöhten Öldruck auf, so kann das Ventilelement infolge des erhöhten Öldrucks von dessen Schließstellung in die Offenstellung bewegt werden und somit auch ein Spritzen des Öls in den Ölkanal des Kolbens erreicht werden. Dies ist vor allem zum Abführen von Wärme von dem Kolben in einem Hochlastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine besonders günstig.According to a further advantageous embodiment, the first outlet opening for injecting the oil into a cooling channel of the piston and the second outlet opening for spraying the oil is formed against a bottom of the piston. The injection of the oil against the bottom of the piston is thus permanently ensured, even if the valve element is in its closed position. Thus, the leakage of oil through the second outlet opening is ensured even in low load areas of the internal combustion engine. In such low load ranges of the internal combustion engine, an oil pump, via which oil can be pumped into the oil spray device and thus into the channel element, can be operated in part-load operation. In this partial load operation of the oil pump this oil promotes a low pressure, which may be too small to move the valve element from its closed position, for example in the open position. However, since even in the closed position of the valve element, the second outlet opening can be supplied with oil, even in part-load operation or low load operation of the oil pump, a splash of oil against the bottom of the piston is possible. Constructs the oil pump, however, in a higher load range (high load operation of the oil pump) increased compared to the low load range oil pressure, the valve element can be moved due to the increased oil pressure from its closed position to the open position and thus a splashing of the oil in the oil passage of the piston be achieved. This is particularly advantageous for dissipating heat from the piston in a high-load operation of the internal combustion engine.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform münden die erste Austrittsöffnung und/oder die zweite Austrittsöffnung jeweils in wenigstens eine Spritzdüse, mittels welcher Öl unter Ausbildung wenigstens eines Ölstrahls aus dem Kanalelement ausleitbar ist. Die erste Austrittsöffnung und zusätzlich oder alternativ die zweite Austrittsöffnung können fluidisch mit jeweils einer oder jeweils mehreren Spritzdüsen gekoppelt sein. Dadurch lassen sich jeweilige Ölstrahlen besonders gezielt zum Kühlen des Kolbens an unterschiedliche Bereiche (Boden des Kolbens, Kühlkanal des Kolbens) heranführen.According to a further advantageous embodiment, the first outlet opening and / or the second outlet opening respectively open into at least one spray nozzle, by means of which oil with the formation of at least one oil jet from the channel element can be diverted. The first outlet opening and additionally or alternatively the second outlet opening may be fluidically coupled to one or more spray nozzles in each case. As a result, respective oil jets can be introduced specifically for cooling the piston to different regions (bottom of the piston, cooling channel of the piston).

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Ölspritzvorrichtung wenigstens ein Federelement, mittels welchem das Ventilelement in dessen Schließstellung in dem Kanalelement gehalten ist. Die Verwendung eines Federelements zum Halten des Ventilelements in dessen Schließstellung stellt eine besonders zuverlässige Möglichkeit dar, das Federelement in einer gewünschten Position zu halten.According to a further advantageous embodiment, the oil injection device comprises at least one spring element, by means of which the valve element is held in its closed position in the channel element. The use of a spring element for holding the valve element in its closed position is a particularly reliable way to keep the spring element in a desired position.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Ventilelement mittels eines Öldrucks in dem Kanalelement entgegen einer Federkraft des Federelements aus der Schließstellung in die Offenstellung verwendbar. Dadurch kann allein mittels einer Druckänderung des Öldrucks eingestellt werden, ob Öl lediglich aus der zweiten Austrittsöffnung oder (bei erhöhtem Öldruck, welcher ausreicht um das Ventilelement von dessen Schließstellung in die Offenstellung zu bewegen) zusätzlich Öl aus der ersten Austrittsöffnung in Richtung des Kolbens spritzt.According to a further advantageous embodiment, the valve element can be used by means of an oil pressure in the channel element against a spring force of the spring element from the closed position into the open position. This can be adjusted solely by means of a pressure change of the oil pressure, whether oil only from the second outlet opening or (at elevated oil pressure, which is sufficient to move the valve member from its closed position to the open position) injects additional oil from the first outlet opening in the direction of the piston.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Ölspritzvorrichtung. Eine derartige Verbrennungskraftmaschine lässt sich mittels der Ölspritzvorrichtung besonders gezielt zumindest bereichsweise kühlen, wobei insbesondere verschiedene Bereiche wenigstens eines Kolbens der Verbrennungskraftmaschine in Abhängigkeit von einer Stellung des Ventilelements der Ölspritzvorrichtung bedarfsgerecht mit Spritzöl versorgbar sind.Another aspect of the invention relates to an internal combustion engine with an oil injection device. Such an internal combustion engine can be particularly targeted at least partially cool by means of the oil injection device, in particular different areas of at least one piston of the internal combustion engine depending on a position of the valve element of the oil injection device can be supplied as required with spray oil.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Ölspritzvorrichtung sind auch als vorteilhafte Ausgestaltungen und bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine anzusehen und umgekehrt.Advantageous embodiments and preferred embodiments of the oil injection device according to the invention are also to be regarded as advantageous embodiments and preferred embodiments of the internal combustion engine according to the invention and vice versa.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Dabei zeigen: Showing:

1 eine Perspektivansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ölspritzvorrichtung, mittels welcher ein Kolben einer Verbrennungskraftmaschine mit Spritzöl versorgbar ist; 1 a perspective view of an embodiment of an oil injection device according to the invention, by means of which a piston of an internal combustion engine can be supplied with spray oil;

2 eine Schnittansicht der Ölspritzvorrichtung, wobei sich ein entlang einer Kanalinnenfläche eines Kanalelements der Ölspritzvorrichtung bewegbares Ventilelement in einer Schließstellung befindet; und in 2 a sectional view of the oil injection device, wherein a along a channel inner surface of a channel member of the oil injection device movable valve member is in a closed position; and in

3 eine weitere Schnittansicht der Ölspritzvorrichtung, in welcher sich das Ventilelement in einer Offenstellung befindet. 3 a further sectional view of the oil injection device, in which the valve element is in an open position.

1 zeigt eine Ölspritzvorrichtung 10, welche zum Anspritzen eines Kolbens 62 einer hier lediglich schematisch angedeuteten Verbrennungskraftmaschine 60 mit Öl dient. Die Ölspritzvorrichtung 10 weist eine Öleintrittsöffnung 16 auf, über welche eine von einer hier nicht weiter dargestellten Ölpumpe bereitgestellte Ölmenge in ein Kanalelement 12 der Ölspritzvorrichtung 10 eingeleitet werden kann. Die Ölspritzvorrichtung 10 umfasst vorliegend eine erste Spritzdüse 24 und eine zweite Spritzdüse 34, über welche dem Kolben 62 gezielt Spritzöl zuführbar ist. Die Spritzdüsen 24, 34 sind fluidisch mit dem Kanalelement 12 gekoppelt. Mittels der ersten Spritzdüse 24 kann ein erster Ölstrom 22 in einen Kühlkanal 64 des Kolbens 62 gespritzt werden. Mittels der zweiten Spritzdüse 34 kann ein zweiter Ölstrom 32 an einen Boden 66 des Kolbens 62 gespritzt werden. Die erste Spritzdüse 24 stellt somit eine Kühlkanaleinspritzung und die zweite Spritzdüse 34 eine Kolbenbodenkühlung dar. Beide Spritzdüsen 24, 34 dienen zum bereichsweisen Kühlen des Kolbens 62. 1 shows an oil spray device 10 , which for injection molding a piston 62 a here only schematically indicated internal combustion engine 60 Serves with oil. The oil spray device 10 has an oil inlet opening 16 on, via which one of an oil pump, not shown here, oil quantity into a channel element 12 the oil spray device 10 can be initiated. The oil spray device 10 in the present case comprises a first spray nozzle 24 and a second spray nozzle 34 over which the piston 62 targeted spray oil can be fed. The spray nozzles 24 . 34 are fluidic with the channel element 12 coupled. By means of the first spray nozzle 24 can be a first flow of oil 22 in a cooling channel 64 of the piston 62 be sprayed. By means of the second spray nozzle 34 can a second oil flow 32 to a floor 66 of the piston 62 be sprayed. The first spray nozzle 24 thus provides a cooling channel injection and the second spray nozzle 34 a piston bottom cooling. Both spray nozzles 24 . 34 serve for area cooling of the piston 62 ,

2 und 3 zeigen jeweils Schnittdarstellungen der Ölspritzvorrichtung 10, in welchen das Kanalelement 12 sowie ein entlang einer Kanalinnenfläche 13 des Kanalelements 12 geführt bewegbares Ventilelement 40 verdeutlicht ist. In 2 ist das Ventilelement 40 in einer Schließstellung 52 gezeigt, in welcher ein Ventilkolben 44 des Ventilelements 40 mittels eines Federelements 42 an ein Hülsenelement 18 angedrückt ist. Das Hülsenelement 18 ist vorliegend an der Kanalinnenfläche 13 des Kanalelements 12 eingepresst. Das Hülsenelement 18 ist des Weiteren im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Kalotte ausgebildet und dient dazu, das Ventilelement 40 in dessen Schließstellung 52 zu halten, in welcher der Ventilkolben 44 unter einer Federkraft F des Federelements 42 an das Hülsenelement 18 angedrückt ist. 2 and 3 each show sectional views of the oil spray device 10 in which the channel element 12 and one along a channel inner surface 13 of the channel element 12 guided movable valve element 40 is clarified. In 2 is the valve element 40 in a closed position 52 shown in which a valve piston 44 of the valve element 40 by means of a spring element 42 to a sleeve element 18 is pressed. The sleeve element 18 is present on the channel inner surface 13 of the channel element 12 pressed. The sleeve element 18 is further formed in the present embodiment as a dome and serves to the valve element 40 in its closed position 52 to keep in which the valve piston 44 under a spring force F of the spring element 42 to the sleeve element 18 is pressed.

Das Kanalelement 12 dient zum Führen von über die Öleintrittsöffnung 16 in das Kanalelement 12 eingetretenem Öl und weist wenigstens eine erste Austrittsöffnung 20 zum Spritzen von Öl aus dem Kanalelement 12 auf. Das Ventilelement 40 der Ölspritzvorrichtung 10 ist zwischen einer, die erst Austrittsöffnung 20 freigebenden Offenstellung 54 und der die erste Austrittsöffnung 20 fluidisch versperrenden Schließstellung 52 verstellbar. Das Kanalelement 12 weist zumindest eine zweite Austrittsöffnung 30 zum Spritzen von Öl aus dem Kanalelement 12 auf, wobei das Ventilelement 40 die zweite Austrittsöffnung 30 in der Schließstellung 52 freigibt. In der in 2 gezeigten Schließstellung 52 wird ein über die Öleintrittsöffnung 16 in das Kanalelement 12 eintretender Gesamtölstrom 14, welcher durch einen Pfeil verdeutlicht ist, mittels des Ventilelements 40 umgelenkt und als zweiter Ölstrom 32 über die zweite Austrittsöffnung 30 der zweiten Spritzdüse 34, welche mit der zweiten Austrittsöffnung 30 fluidisch gekoppelt ist, zugeführt. In der Schließstellung 52 des Ventilelements 40 kann mittels der Ölspritzvorrichtung 10, wie aus der Zusammenschau mit 1 erkennbar ist, über die zweite Spritzdüse 34 eine Kühlung des Bodens 66 des Kolbens 62 erfolgen.The channel element 12 serves to guide over the oil inlet opening 16 into the channel element 12 entered oil and has at least a first outlet opening 20 for injecting oil from the channel element 12 on. The valve element 40 the oil spray device 10 is between one, the first outlet 20 releasing open position 54 and the first exit port 20 fluidly occlusive closed position 52 adjustable. The channel element 12 has at least one second outlet opening 30 for injecting oil from the channel element 12 on, wherein the valve element 40 the second exit opening 30 in the closed position 52 releases. In the in 2 shown closed position 52 becomes one over the oil inlet opening 16 into the channel element 12 incoming total oil flow 14 , which is illustrated by an arrow, by means of the valve element 40 diverted and as a second oil stream 32 over the second exit opening 30 the second spray nozzle 34 , which with the second outlet opening 30 fluidly coupled, supplied. In the closed position 52 of the valve element 40 can by means of the oil spray device 10 , as seen from the synopsis with 1 is recognizable, over the second spray nozzle 34 a cooling of the soil 66 of the piston 62 respectively.

Um den Gesamtölstrom 14 in der Schließstellung 52 in Form des zweiten Ölstroms 32 über die zweite Austrittsöffnung 30 aus dem Kanalelement 12 auszuleiten, weist der Ventilkolben 44 eine Kolbenbohrung 46 auf, welche vorliegend parallel zu einer Längsachse des Ventilkolbens 44 verläuft. Die Kolbenbohrung 46 ist mit einem ersten Überströmelement 48 und einem zweiten Überströmelement 50 fluidisch gekoppelt. Das zweite Überströmelement 50 ist vorliegend als Querbohrung ausgebildet, welche das vorliegend als eine Ringnut an einer Außenseite des Ventilkolbens 44 ausgebildete, erste Überströmelement 48 mit der Kolbenbohrung 46 verbindet. Der Gesamtölstrom 14 wird also in der Schließstellung 52 (2) des Ventilelements 40 über die Kolbenbohrung 46, das zweite Überströmelement 50 und das erste Überströmelement 48 hin zu der zweiten Austrittsöffnung 30 geführt, aus welcher der Gesamtölstrom 14 in Form des zweiten Ölstroms 32 über die zweite Spritzdüse 34 aus der Ölspritzvorrichtung 10 austritt.To the total oil flow 14 in the closed position 52 in the form of the second oil stream 32 over the second exit opening 30 from the channel element 12 to divert, the valve piston points 44 a piston bore 46 on, which in the present case parallel to a longitudinal axis of the valve piston 44 runs. The piston bore 46 is with a first overflow element 48 and a second overflow element 50 fluidly coupled. The second overflow element 50 is presently designed as a transverse bore, which in the present case as an annular groove on an outer side of the valve piston 44 trained, first overflow element 48 with the piston bore 46 combines. The total oil flow 14 will be in the closed position 52 ( 2 ) of the valve element 40 over the piston bore 46 , the second overflow element 50 and the first overflow element 48 towards the second exit opening 30 out of which the total oil flow 14 in the form of the second oil stream 32 over the second spray nozzle 34 from the oil spray device 10 exit.

3 zeigt im Wesentlichen die bereits anhand von 2 erläuterten Merkmale, weshalb im Folgenden lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird. In 3 ist das Ventilelement 40 in dessen Offenstellung 54 gezeigt, in welcher der Ventilkolben 44 von der Kalotte (Hülsenelement 18) beabstandet ist. Die Bewegung von der Schließstellung 52 in die Offenstellung 54 erfolgt in Strömungsrichtung, also in Richtung des Pfeils, welcher den Gesamtölstrom 14 verdeutlicht. In 3 übt das in die Öleintrittsöffnung 16 eintretende Öl einen größeren Druck auf den Ventilkolben 44 aus, als dies in 2 der Fall ist. In Folge des höheren Druckes wird der Ventilkolben 44 entgegen der Federkraft F des Federelements 40 entlang der Kanalinnenfläche 13 bewegt und dabei von dem Hülsenelement 18 beabstandet, bis ein Überströmen von Öl über das erste Überströmelement 48 (Ringnut) in die erste Austrittsöffnung 20, welche stromauf der zweiten Austrittsöffnung 30 angeordnet ist, ermöglicht ist. Sobald ein Überströmen von Öl über die Kolbenbohrung 46 und die Überströmelemente 48, 50 zu der ersten Austrittsöffnung 20 ermöglicht ist, befindet sich der Ventilkolben 44 und damit das Ventilelement 40 in dessen Offenstellung 54. In der Offenstellung 54 wird der Gesamtölstrom 14 in den ersten Ölstrom 22 und in den zweiten Ölstrom 32 geteilt. Mit anderen Worten entspricht in der Offenstellung 54 der Gesamtölstrom 14 der Summe aus dem ersten Ölstrom 22 und dem zweiten Ölstrom 32. Da die erste Austrittsöffnung 20 in die erste Spritzdüse 24 und die zweite Austrittsöffnung 30 in die zweite Spritzdüse 34 münden, ist in der Offenstellung 54 das Öl unter Ausbildung zweier Ölstrahlen (Ölströme 22, 32) aus dem Kanalelement 12 ausleitbar. 3 essentially shows the already using 2 described features, which is why in the following only the differences will be discussed. In 3 is the valve element 40 in its open position 54 shown in which the valve piston 44 from the calotte (sleeve element 18 ) is spaced. The movement from the closed position 52 in the open position 54 takes place in the flow direction, ie in the direction of the arrow, which the total oil flow 14 clarified. In 3 do this in the oil inlet opening 16 entering oil a greater pressure on the valve piston 44 out than this in 2 the case is. As a result of the higher pressure, the valve piston 44 against the spring force F of the spring element 40 along the canal interior 13 moved while of the sleeve member 18 spaced until an overflow of oil through the first overflow 48 (Ring groove) in the first outlet opening 20 , which upstream of the second outlet opening 30 is arranged, is possible. Once an overflow of oil through the piston bore 46 and the overflow elements 48 . 50 to the first exit opening 20 is possible, is the valve piston 44 and thus the valve element 40 in its open position 54 , In the open position 54 becomes the total oil flow 14 in the first oil stream 22 and in the second oil stream 32 divided. In other words, in the open position 54 the total oil flow 14 the sum of the first oil stream 22 and the second oil stream 32 , Because the first outlet 20 in the first spray nozzle 24 and the second exit opening 30 in the second spray nozzle 34 open, is in the open position 54 the oil under formation of two oil jets (oil streams 22 . 32 ) from the channel element 12 ausleitbar.

Üblicherweise wird der Ölhaushalt bei Motoren mit Kolbenkühlung durch konventionelle Ölspritzdüsen hoch belastet. Dieses Problem verschärft sich bei der Anspritzung von Kolbenbereichen durch Ölspritzdüsen mit zwei Röhrchen bei der Benetzung der jeweiligen Kolbenböden und das Einspritzen in die Kolbenkühlkanäle. Die Ölpumpe ist dementsprechend für ein hohes Ölfördervolumen auszulegen.Usually, the oil balance in engines with piston cooling is heavily loaded by conventional oil spray nozzles. This problem is exacerbated in the gating of piston areas by oil nozzles with two tubes in the wetting of the respective piston plates and the injection into the piston cooling channels. Accordingly, the oil pump must be designed for a high oil delivery volume.

Um diesem Problem wirksam zu begegnen erfolgt die Kolbenkühlung über die Ölspritzvorrichtung 10 in der Schließstellung 52 des Ventilelements 40 zumindest bei niedrigen Motordrehzahlen der Verbrennungskraftmaschine 60 (und damit auch bei niedrigen Förderleistungen der hier nicht dargestellten Ölpumpe) ausschließlich über die Anspritzung des Bodens 66 des Kolbens 62, also über die zweite Austrittsöffnung 30 und über die mit der zweiten Austrittsöffnung 30 fluidisch gekoppelte zweite Spritzdüse 34. Dementsprechend kann die Ölpumpe für ein geringeres Fördervolumen ausgelegt werden. Das Einspritzen in den Kühlkanal 64 des Kolbens 62 wird durch das Bewegen des Ventilelements 40 von dessen Schließstellung 52 in die Offenstellung 54 erst bei höheren Motordrehzahlen der Verbrennungskraftmaschine 60 und dementsprechend erhöhter Pumpleistung mit höherem, durch die Ölpumpe bereitgestelltem Öldruck zugeschaltet. Die zweite Spritzdüse 34 wird also sowohl in der Schließstellung 52 als auch in der Offenstellung 54 mit Öl versorgt, wohingegen die erste Spritzdüse 24 lediglich in der Offenstellung 54 mit Öl versorgt wird.To effectively counteract this problem, the piston cooling takes place via the oil spray device 10 in the closed position 52 of the valve element 40 at least at low engine speeds of the internal combustion engine 60 (And thus also at low flow rates of the oil pump, not shown here) exclusively on the gating of the soil 66 of the piston 62 , ie via the second outlet opening 30 and over with the second exit port 30 fluidically coupled second spray nozzle 34 , Accordingly, the oil pump can be designed for a lower delivery volume. The injection into the cooling channel 64 of the piston 62 is achieved by moving the valve element 40 from its closed position 52 in the open position 54 only at higher engine speeds of the internal combustion engine 60 and accordingly increased pumping power with higher, provided by the oil pump oil pressure switched on. The second spray nozzle 34 So both in the closed position 52 as well as in the open position 54 supplied with oil, whereas the first spray nozzle 24 only in the open position 54 is supplied with oil.

Durch die Ölspritzvorrichtung 10 ist ein geringerer Ölbedarf im Teillastbereich der Verbrennungskraftmaschine 60 gewährleistet, wobei ein stabiler Öldruck auch sichergestellt und ein insgesamt geringerer Öldurchsatz (Gesamtölstrom 14) benötigt wird. Durch die infolgedessen insgesamt geringere benötigte Antriebsleistung der Ölpumpe sowie durch reduzierte Pansch-Verluste insbesondere im Triebwerk (Panschen von Öl am Kolben 62 beim Auftreffen der Ölstrahlen) kann der Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine 60 gesenkt werden.Through the oil spray device 10 is a lower oil demand in the partial load range of the internal combustion engine 60 ensured, with a stable oil pressure also ensured and an overall lower oil flow (total oil flow 14 ) is needed. As a result of the overall lower required drive power of the oil pump as well as by reduced seizure losses, especially in the engine (slapping of oil on the piston 62 when hitting the oil jets), the fuel consumption of the internal combustion engine 60 be lowered.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: ÖlspritzvorrichtungOil injection device
1212: Kanalelementchannel element
1313: KanalinnenflächeChannel inner surface
1414: GesamtölstromTotal oil flow
1616: ÖleintrittsöffnungOil inlet opening
1818: Hülsenelementsleeve member
2020: erste Austrittsöffnungfirst exit opening
2222: erster Ölstromfirst oil flow
2424: erste Spritzdüsefirst spray nozzle
3030: zweite Austrittsöffnungsecond exit opening
3232: zweiter Ölstromsecond oil stream
3434: zweite Spritzdüsesecond spray nozzle
4040: Ventilelementvalve element
4242: Federelementspring element
4444: Ventilkolbenplunger
4646: Kolbenbohrungpiston bore
4848: erstes Überströmelementfirst overflow element
5050: zweites Überströmelementsecond overflow element
5252: Schließstellungclosed position
5454: Offenstellungopen position
6060: VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
6262: Kolbenpiston
6464: Kühlkanalcooling channel
6666: Bodenground
FF: Federkraftspring force

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 2831566 [0003]
DE 2938431 A1 [0004]

Claims

Oil spray device ( 10 ) for injecting a piston ( 62 ) an internal combustion engine ( 60 ) with oil, with at least one channel element ( 12 ) for guiding oil, with at least one first outlet opening ( 20 ) for injecting oil from the channel element ( 12 ), and with at least one valve element ( 40 ), which between at least one of the first outlet opening ( 20 ) releasing open position ( 54 ) and at least one of the first exit opening ( 20 ) fluidly occluding closed position ( 52 ) is adjustable, characterized in that the channel element ( 12 ) at least one second outlet opening ( 30 ) for injecting oil from the channel element ( 12 ), wherein the valve element ( 40 ) the second exit opening ( 30 ) in the closed position ( 52 ) releases.

Oil spray device ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the second outlet opening ( 30 ) upstream of the first outlet ( 20 ) is arranged.

Oil spray device ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the valve element ( 40 ) at least one overflow element ( 48 . 50 ), in particular has a groove, via which the second outlet opening ( 30 ) the oil from the channel element ( 12 ) can be fed.

Oil spray device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first outlet opening ( 20 ) for injecting the oil into a cooling channel ( 64 ) of the piston ( 62 ) and the second exit opening ( 30 ) for spraying the oil against a ground ( 66 ) of the piston ( 62 ) is trained.

Oil spray device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first outlet opening ( 20 ) and / or the second exit opening ( 30 ) in each case in at least one spray nozzle ( 24 . 34 ), by means of which oil to form at least one oil jet from the channel element ( 12 ) is derivable.

Oil spray device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the oil injection device ( 10 ) at least one spring element ( 12 ), by means of which the valve element ( 40 ) in its closed position ( 52 ) in the channel element ( 12 ) is held.

Oil injection device according to claim 6, characterized in that the valve element ( 40 ) by means of an oil pressure in the channel element ( 12 ) against a spring force (F) of the spring element ( 42 ) from the closed position ( 52 ) in the open position ( 54 ) is movable.

Internal combustion engine ( 60 ) with an oil spray device ( 10 ) according to one of claims 1 to 7.