DE2123011A1

DE2123011A1 - Kreiskolben Brennkraftmaschine mit ölgekühltem Kolben

Info

Publication number: DE2123011A1
Application number: DE19712123011
Authority: DE
Inventors: Walter Dr Ing Leiter mann Wulf Dipl Ing 7107 Neckarsulm Froede
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1971-05-10
Filing date: 1971-05-10
Publication date: 1972-12-14
Also published as: IT953819B; GB1358002A; US3876345A; FR2139336A5; JPS5522610B1

Description

AUDI NSU AUTO UNION AKTIENGESELLSCHAFT, Neckarsulm und UiAMKEL GmbH, Lindau, Bodensee

Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit ölgekühltem Kolben

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit einem ölgekühlten Kolben, der drehbar auf dem Exzenter einer im Gehäuse der Brennkraftmaschine gelagerten Exzenterwelle angeordnet ist.

Bei derartigen Kreiskolben-Brennkraftmaschinen tuird das öl, das aamohl zur Schmierung der Wellen- und Kolbenlager als auch zur Kühlung des Kolbens verwendet wird, durch eine Bohrung in der Exzenterwelle zugeführt, von der Kanäle zu den einzelnen Lagerstellen ausgehen. Die Kühlung des Kolbens erfolgt dabei durch das aus dem Kolbenlager austretende Lecköl, das in die Kolbenhohlräume geschleudert uiird, und / oder durch Spritzdüsen, die von der Bohrung in der Exzenterwelle versorgt werden und das Kühlöl direkt in die KolbenhoNröume einspritzen, Nach Durchströmen der Kolbenhohlräume tuird das Kühl- und Lecköl in Sammelräumen aufgefangen und einem Behälter zugeführt, aus dem es durch eine Förderpumpe angesaugt und nach Durchströmen eines Ölkühlers und eines Ölfilters wieder in die Bohrung in der Exzenterwelle gefördert wird. Es kann vorkommen, daß bei dieser Art der Schmierung und Kolbenkühlung bei niedrigen Drehzahlen der Druck zu gering ist, um eine ausreichende Schmierung der !Hellen- und Kolbenlager zu gewährleisten, da die SpritzdiJsen aufgrund ihres offenen Querschnitte den Aufbau eines entsprechend hohen Druckes verhindern.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen. Hierzu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß jeweils ein eigener Kreislauf ffir das den Kolben durchströmende Kühlöl und f'ir das zur Schmierung der (Hellen- und Kolbenlager dienende Öl vorgesehen wird. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme können die Ölmenge und der Öldruck in jedem Kreislauf entsprechend den jeweiligen Erfordernissen optimiert werden.

Der erfindungsgemäOe Vorschlag gestattet es beispielsweise, die den Kolben durchströmende Kühlölmenge der jeweiligen Belastung der Brennkraftmaschine anzupassen. Es wurde festgestellt, daß der Kraftstoff t/arbrauch bai niedrigen Belastungen und Drehzahlen verhältnismäßig hoch ist, was dadurch erklärt werden kann, daß die Arbeitskammern solcher. Kreiskolban-Brennkraf tmaschirien im Vergleich zu Hubkolben-Brannkraftmaschinen eine relativ große wärmeabgebende Oberfläche aufweisen und daher in den genannten Detriebsbereichen nicht auf ihr· Betriebstemperatur kommen. Bei der Anordnung eines eigenen Kreislaufes für das den Kolben durchströmend« Öl kann die optimal· Kolbentemperatür bei allen Betrlebszuständen dadurch erreicht werden, daß in der Zuflußleitung zum Kolben ein in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlöls in der Rückflußleitung gesteuertes Ventil angeordnet ist, das die Zuflußleitung drosselt, wenn die Temperatur einen bestimmten Ufert unterschreitet. Dadurch wird die Kühlung des Kalbens verringert und es stellt sich zwangsläufig eine .erhöhte Kalbentemperatur ein, die eich auf den Kraftstoffverbrauch günstig auswirkt, da insbesondere bei Kreiskolben-Brennkraftmaschinen in Trochoidanbauart das Frischgas auf den Kolben auftrifft und besonders gut aufbereitet wird, wenn der Kolben heiß ist. Grundsätzlich könnte das genannte Ventil in der Kühlöl-Zuflußleitung auch drehzahl- oder lastabhängig gesteuert werden.

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Die Temperatur dss aus dem Kolben zurückströmenden Kühlöls ist jedoch ein einfacherer und zuverlässigerer Maßstab für die Kolbentemperatur.

Die Anordnung von getrennten Kreisläufen für das Kühlöl einerseits und das Schmieröl andrerseits ermöglicht es auch, für jeden der beiden Kreisläufe eine eigene Förderpumpe vorzusehen. Bisher wurde das Öl für die Kolbenkühlung und für die Schmierung zwangsläufig mit einer einzigen Pumpe gefördert, die ein relativ hohes Fördervolumen und einen hohen Förderdruck aufweisen mußte, da für die Lagerschmierung ein verhältnismäßig hoher Druck, für die Kolbenkühlung dagegen eine verhältnismäßig grope Fördermenge erforderlich ist. Eine beide Forderungen erfüllende Ölpumpe hat dahsr eine verhältnismäßig hohe Leistungsaufnahme. Durch die Anordnung einer eigenen Ölpumpe für jeden der beiden Kreisläufe ist es nun möglich, für die Kolbenkühlung eine Pumpe zu verwenden, die ein großes Fördervolumen bei niedrigem Druck hat, während für die Lagerschmierung eine Pumpe verwendet wird, die bei kleinem Fördervolumen einen hohen Druck hat. Diese beiden Pumpen haben zusammen eine wesentlich geringere Leistungsaufnahme als die bisherige einzige Pumpe, die ein großes Fördervolumen bei hohem Druck aufweisen mußte.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf diB Zeichnung beschrieben, in der eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine im Längsschnitt dargestellt ist.

Die Kreiskolben-Brennkraftmaschine weist ein Gehäuse auf, das sich aus einem Mantel 1 mit zweibogiger Innenfläche 2 und zueinander parallelen Seitenteilen 3 und 4 zusammensetzt. In den Seitenteilen 3 und 4 ist über Gleitlager 5 und 6 eine Exzenterwelle 7 drehbar gelagert, auf deren Exzenter 8 über ein Kolbenlager 9 ein dreieckiger Kolben 10 drehbar angeordnet ist. Die

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Drehzahl des Kolbens 10 steht durch ein Getriebe, bestehend aus einem am Kolben 10 befestigten Hohlrad 11 und einem am Seitenteil 3 befestigten Ritzel 12, in einem festen Verhältnis zur Drehzahl der Exzenterwelle 7. Der Kolben 10 ist mit Hohlräumen versehen, die von Kühlflüssigkeit durchströmt uierden. Um ein Übertreten der Kühlflüssigkeit in die Arbeitskammern 14 zu verhindern, ist auf der rechten Seite des Exzenters θ ein Dichtungering 15 vorgesehen, der mit der benachbarten Stirnwand des Kolbens 10 zusammenwirkt, während auf der linken Seite eine Schei- ^ be 16 an den Exzenter 8 angeschraubt ist, die einen mit der benachbarten Kolbenstirniuand zusammenwirkenden Dichtring 17 und einen mit dem Gehäuseseitenteil 3 zusammenwirkenden Dichtring 18 trägt.

Zur Schmierung der Uiellenlager 5 und 6 und des Kolbenlagere 9 eomia zur Kühlung des Kolbens 10 ist jeweils ein eigener Kreislauf vorgesehen. 0er Schmierkreislauf weist eine Pumpe 19 auf, die das Schmieröl aus dem Behälter 20 ansaugt und durch Kanäle 21 und 22 in den Seitenteilen 3 und 4 zu den tUellenlagern 5 und 6 fordert. Das lüellenlager 5 meist Bohrungen 23 auf, die einerseits mit dem Kanal 21 und andererseits mit einer Querbohrung 24 in der Exzenterwelle 7 in Verbindung stehen. Die Querbohrung 24 mündet in eine Längsbohrung 25 in der Exzenterwelle 7, von der eine weitere Querbohrung 26 zum Kolbenlager 9 führt. Dadurch daii Kolbenlager 9 mit Schmieröl versorgt.

Der Kühlkreislauf für den Kolben 10 enthält eine eigene Pumpe 27, die ebenfalls aus dem Behälter 20 ansaugt und Kühlöl durch eine Leitung 2B zu einer Querbohrung 29 in der Exzenterwelle 7 fördert. Die Querbohrung 29 mündet in die Löngebohrung 25, in die sin Rohr 30 eingesetzt 1st, das vor dem Ende der Löngebohrung 25 endet und das bei 31 und 32 gegenüber der Ulend der Bohrung 25

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abgedichtet ist. Der Raum 33 zwischen dem Ende des Rohres 30 und dam Ende der Bohrung 25 steht durch eine Querbohrung 34 mit den Kolbanhohlräumsn 13 in Verbindung. Das von der Pumpe 27 ge~ forderte Kühlöl gelangt also durch die Leitung 28, die Querbohrang 29» das Rohr 3D, den Raum 33 und die Querbohrung 34 in di.3 Kolbsnhohlräum· 13. Die Abführung des Kühlöle erfolgt durch den Ringraum 35 zwischen dem Hohlrad 11 und der Scheibe 16, den Kanal 36 im Seitenteil 3 und die Rückflußleitung 37, die zum Behälter 20 zurückführt. Das aus den Lagern 5 und 9 austretende Leckäl wird ebenfalls durch den Kanal 35 und die Leitung 37 zum Behälter 20 zurückgeführt, während das Lecköl aus dem Lager 6 durch einen nicht gezeigten Kanal im Seitenteil 4 direkt in den Behälter 20 zurückfließt.

Im Zuflußkanal 2B für daβ Kühlöl ist ein Uentil 3B vorgesehen, dessen Steuerkolben 39 durch eine Feder 40 beaufschlagt ist, die bestrebt ist, den Kolben 39 in der die Zuflußleitung 28 teilweise absperrenden Stellung zu halten, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist. Das Uentil 33 wird durch einen Temperaturfühler gesteuert, der auf die Temperatur des durch die Rückflußleitung strömenden Kühlöle anspricht.

Bei kalter maschine ist der Steuerkolben 39 in der dargestellten Lage, in der nur eine gedrosselte Zuführung von KUhIQl zu den Kolbenhohlräumen 13 stattfindet« Wenn die maschine ihre Betriebstemperatur erreicht hat, wae sich durch eine entsprechende Temperatur des durch die Rückflußleitung 37 strömenden Kühlöle anzeigt, wird der Steuerkolben 39 durch den Wärmefühler 41 in dsr Zeichnung nach linke verschoben, wodurch die Ringnut 42 im Steuerkolben 39 in die Ebene der Zuflußleitung 2B gelangt und dem Kolben 10 eine größere Kühlölmenge zugeführt wird. Durch das Uentil 38 wird elso erreicht, daß der Kolben 10 schnell auf seine Betriebstemperatur kommt.

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Anstelle des auf die Temperatur des Kühlöls in der Rückflußleitung 37 ansprechenden Ventils 38 könnte auch ein drehzahl- und / oder lastabhängiges Ventil vorgesehen werden, das die Zuflußleitung 28 bei niedrigen Belastungen und Drehzahlen drosselt.

Die Anordnung zweier getrennter Kreisläufe, einmal für das Kühlöl und zum anderen für das Schmieröl, hat neben der Möglichkeit, den KühlÖlzufluß bis zum Erreichen der Betriebstemperatur zu drosseln, den Vorteil, daß ein ausreichend hoher Schmieröldruck schon bei niedrigen .Drehzahlen vorhanden ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß entsprechend de'n Erfordernissen die Pumpe 19 für die Lagerschmierung für eine kleine Fördermenge bei hohem Druck und die Pumpe 27 für das Kühlöl für eine große Fördermenge bei niedrigem Druck ausgelegt werden kann. Bei einer ausgeführten lYlaschine liegt das Verhältnis der Fördermengen der Pumpen 19 und 27 bei etwa 1 : 4, wobei die Schmierölpumpe 19 mit einem Druck von etwa 5 Atü und die Kühlölpumpe 27 mit einem Druck von etwa 3 Atü fördert. Diese beiden Pumpen haben zusammen eine geringere Leistungsaufnahme als die bisher übliche einzige Pumpe für das Schmier- bzw. Kühlöl, die für eine große Fördermenge bei hohem Druck ausgelegt werden mußte.

- 7 - Patentansprüche -

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Kreiskolben-Brennkraftmaschina mit einem ölgekühlten Kolben, dar drehbar auf dem Exzenter einer in Gehäuse dar Brennkraftmaschine gelagerten Exzenterwelle angeordnet ist, gekennzeichnet durch je einen eigenen Kreislauf für das den Kolben (10) durchströmende Kühlöl und ffir das zur Schmierung der Wellen- und Kolbanlager (5,6,9) dienende öl.
2. Kreiskolben-Brennkraftmaschina nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kühlöl-Zuflußleitung (26) zum Kolben (1U) tiin in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlöle in der KückfluOleitung (37) gesteuertes Wentil (30) angeordnet ist, das die ZufluOleitung (28) drosselt, utenn die Temperatur unter einem bestimmten Wert liegt.
3. Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daü in der Kühlöl-ZufluBleitung (2G) zum Kolben ein drehzahl- und / oder laetabhüngigcs Ventil angeordnet ist, das die ZufluUleicung (20) bei niedrigen Belastungen und Drehzahlen der Brennkraftmaschine drosselt.
4. Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder dev beiden Kreisläufe eine eigene förderpumpe (19,27) aufweist, wobei die Pumpe (19) des Schiflierkreislaufs eine kleine fördermenge bei hohem Druck und die Pumpe (27) des KUhlkreislaufs eine große Fördermenge bei niedrigem Druck aufweist.

ö.5.1971 Sp/gr

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