DE2123011A1

DE2123011A1 - Rotary piston internal combustion engine with oil-cooled piston

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, BodenseeAUDI NSU AUTO UNION AKTIENGESELLSCHAFT, Neckarsulm and UiAMKEL GmbH, Lindau, Lake Constance

Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit ölgekühltem KolbenRotary piston internal combustion engine with oil-cooled piston

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.The invention relates to a rotary piston internal combustion engine with an oil-cooled piston which is rotatable on the eccentric an eccentric shaft mounted in the housing of the internal combustion engine is arranged.

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.In such rotary piston internal combustion engines, the oil that does aamohl for the lubrication of the shaft and piston bearings as well as for Cooling of the piston is used, supplied through a bore in the eccentric shaft, from which the channels to the individual bearing points extend. The piston is cooled by the Leak oil escaping from the piston bearing, which is thrown into the piston cavities, and / or through spray nozzles, which are released by the bore in the eccentric shaft and inject the cooling oil directly into the piston cavities, after flowing through the Piston cavities tuird the cooling and leakage oil collected in collecting spaces and fed to a container, from which it is sucked in by a feed pump and after flowing through an oil cooler and an oil filter is fed back into the bore in the eccentric shaft. It can happen that with this type of lubrication and piston cooling at low speeds the pressure is too low to ensure adequate lubrication of the light and piston bearings, since the spray nozzles are open due to their open Cross-sections prevent the build-up of a correspondingly high pressure.

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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.The invention is based on the object of addressing this disadvantage remove. For this purpose, it is proposed according to the invention that in each case a separate circuit for that flowing through the piston Cooling oil and for the lubrication of the light and piston bearings serving oil is provided. By means of this measure according to the invention, the amount of oil and the oil pressure in each circuit can be optimized in accordance with the respective requirements.

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.The proposal according to the invention allows, for example, the adjust the amount of cooling oil flowing through the piston to the respective load on the internal combustion engine. It was found that the fuel consumption is based on low loads and speeds is relatively high, which can be explained by the fact that the chambers of labor such. Kreiskolban-Brennkraf tmaschirien im Compared to reciprocating internal combustion engines have a relatively large heat-emitting surface and therefore in the named The operating ranges do not come to their · operating temperature. at By arranging a separate circuit for the oil flowing through the piston, the optimum piston temperature can be achieved in all operating conditions by arranging a valve in the supply line to the piston, which is controlled depending on the temperature of the cooling oil in the return line, that throttles the inflow line when the temperature falls below a certain bank. This reduces the cooling of the calving and inevitably increases it Calf temperature, which has a positive effect on fuel consumption, since the fresh gas strikes the piston, especially in the case of rotary piston internal combustion engines of the trochoid type, and is particularly well prepared when the piston is hot is. In principle, said valve in the cooling oil inflow line could also be controlled as a function of the speed or load.

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Die Temperatur dss aus dem Kolben zurückströmenden Kühlöls ist jedoch ein einfacherer und zuverlässigerer Maßstab für die Kolbentemperatur. The temperature of the cooling oil flowing back from the piston is however, a simpler and more reliable measure of piston temperature.

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.The arrangement of separate circuits for the cooling oil on the one hand and the lubricating oil on the other hand also makes it possible to provide a separate feed pump for each of the two circuits. Until now the oil for piston cooling and lubrication was inevitably delivered with a single pump, which is a relative had to have a high delivery volume and a high delivery pressure, since a relatively high one for bearing lubrication Pressure, for which piston cooling, on the other hand, a relatively large delivery rate is required. One that fulfills both requirements Oil pump therefore has a relatively high power consumption. By arranging a separate oil pump for each of the two circuits, it is now possible to use one for piston cooling To use a pump that has a large displacement at low pressure, while a pump is used for bearing lubrication that has a high pressure with a small displacement. These two pumps together have a much lower power consumption than the previous only pump, the one had to have a large delivery volume at high pressure.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf diB Zeichnung beschrieben, in der eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine im Längsschnitt dargestellt ist.An embodiment of the invention is referred to below Described on diB drawing in which a rotary piston internal combustion engine is shown in longitudinal section.

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. DieThe rotary piston internal combustion engine has a housing that consist of a jacket 1 with a two-arched inner surface 2 and to each other parallel side parts 3 and 4 composed. In the side parts 3 and 4 there is an eccentric shaft via plain bearings 5 and 6 7 rotatably mounted, on the eccentric 8 via a piston bearing 9 a triangular piston 10 is rotatably arranged. the

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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.Speed of the piston 10 is available through a gear consisting of a ring gear 11 attached to the piston 10 and a pinion 12 attached to the side part 3, in a fixed relationship to the Rotational speed of the eccentric shaft 7. The piston 10 has cavities provided, through which the cooling liquid flows. To a To prevent the cooling liquid from entering the working chambers 14, a sealing ring 15 is provided on the right-hand side of the eccentric θ, which cooperates with the adjacent end wall of the piston 10, while on the left-hand side a washer ^ be 16 is screwed to the eccentric 8, which has a sealing ring 17 and cooperating with the adjacent piston face a sealing ring 18 cooperating with the housing side part 3 carries.

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.For the lubrication of the Uielllager 5 and 6 and the piston bearing 9 eomia for cooling the piston 10 is each a separate circuit intended. 0er lubrication circuit has a pump 19 which the lubricating oil is drawn in from the container 20 and through channels 21 and 22 in the side parts 3 and 4 to the tUellenlager 5 and 6 calls. The rotary bearing 5 usually has holes 23 on the one hand are connected to the channel 21 and, on the other hand, to a transverse bore 24 in the eccentric shaft 7. The cross hole 24 opens into a longitudinal bore 25 in the eccentric shaft 7, from which a further transverse bore 26 leads to the piston bearing 9. Through this daii piston bearing 9 is supplied with lubricating oil.

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 25The cooling circuit for the piston 10 contains its own pump 27, which also sucks in from the container 20 and cooling oil through a Line 2B to a transverse bore 29 in the eccentric shaft 7 promotes. The transverse bore 29 opens into the Lön bore 25 into which Sin tube 30 is inserted, which is in front of the end of the hole 25 ends at 31 and 32 opposite the ulend of the bore 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.is sealed. The space 33 between the end of the tube 30 and at the end of the bore 25 stands through a transverse bore 34 with the Kolbanhohlräumsn 13 in connection. That from the pump 27 ~ The required cooling oil thus passes through the line 28, the transverse bore 29 »the pipe 3D, the space 33 and the transverse bore 34 in di.3 Kolbsnhohlräum · 13. The cooling oil is drained through the annular space 35 between the ring gear 11 and the disk 16, the channel 36 in the side part 3 and the return line 37, which leads to the Container 20 returns. The leaking from the bearings 5 and 9 is also through the channel 35 and the line 37 to Container 20 returned, while the leakage oil from the bearing 6 through a channel (not shown) in the side part 4 directly into the Container 20 flows back.

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.A valve 3B is provided in the inlet channel 2B for the cooling oil, the control piston 39 of which is acted upon by a spring 40 which strives to hold the piston 39 in the position that partially blocks the inflow line 28, as shown in the drawing is shown. The Uentil 33 is controlled by a temperature sensor, the temperature of the through the return line responding to flowing cooling oils.

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.When the machine is cold, the control piston 39 is shown in FIG Situation in which only a throttled supply of KUhIQl to the Piston cavities 13 takes place «When the machine has reached its operating temperature, it was replaced by an appropriate Temperature of the cooling oil flowing through the reflux line 37 indicates, the control piston 39 is by the heat sensor 41 in dsr drawing shifted to the left, whereby the annular groove 42 in the control piston 39 arrives in the plane of the inflow line 2B and the piston 10 is supplied with a larger amount of cooling oil. By the u-valve 38 is achieved so that the piston 10 opens quickly its operating temperature is coming.

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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.Instead of the temperature of the cooling oil in the reflux line 37 responsive valve 38 could also be provided a speed and / or load-dependent valve that the inflow line 28 throttles at low loads and speeds.

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.The arrangement of two separate circuits, one for the cooling oil and the other for the lubricating oil, has the option of To throttle the cooling oil flow until the operating temperature is reached, the advantage that a sufficiently high lubricating oil pressure is already present at low speeds. Another advantage is that according to the requirements Pump 19 for bearing lubrication for a small delivery rate at high pressure and pump 27 for the cooling oil for a large one Flow rate can be designed at low pressure. At a The ratio of the delivery rates of the Pumps 19 and 27 at about 1: 4, the lubricating oil pump 19 with a pressure of about 5 Atü and the cooling oil pump 27 with a Promotes a pressure of about 3 atmospheres. Together, these two pumps consume less power than the only one that was previously used Pump for the lubricating or cooling oil, which had to be designed for a large flow rate at high pressure.

- 7 - Patentansprüche -- 7 - Claims -

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Claims

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS

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.Rotary piston internal combustion engine with an oil-cooled piston, is arranged rotatably on the eccentric of an eccentric shaft mounted in the housing of the internal combustion engine, each characterized by its own circuit for the Cooling oil flowing through the piston (10) and for that for lubrication the shaft and piston bearings (5,6,9) serving oil.

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.2. Rotary piston internal combustion engine according to claim 1, characterized in that in the cooling oil inflow line (26) to the piston (1U) tiin as a function of the temperature of the cooling oil a controlled valve (30) is arranged in the return flow line (37), which throttles the supply line (28) when the temperature is below a certain value.

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.3. Rotary piston internal combustion engine according to claim 1, characterized in that a speed and / or capacity-dependent valve is arranged in the cooling oil supply line (2G) to the piston, which the supply line (20) at low loads and engine speed throttles.

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.4. Rotary piston internal combustion engine according to claim 1, characterized in that each dev two circuits have their own feed pump (19,27), the pump (19) of the Schiflierkreislaufs a small delivery rate at high pressure and the pump (27) of the cooling circuit has a large flow rate at low pressure.

ö.5.1971 Sp/gron May 5, 1971 Sp / gr

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