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WO2018054524A1 - Engine of an internal combustion engine, internal combustion engine, and method for lubricating a piston and gudgeon pin bearing during operation of the engine - Google Patents

Engine of an internal combustion engine, internal combustion engine, and method for lubricating a piston and gudgeon pin bearing during operation of the engine Download PDF

Info

Publication number
WO2018054524A1
WO2018054524A1 PCT/EP2017/001025 EP2017001025W WO2018054524A1 WO 2018054524 A1 WO2018054524 A1 WO 2018054524A1 EP 2017001025 W EP2017001025 W EP 2017001025W WO 2018054524 A1 WO2018054524 A1 WO 2018054524A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piston
connecting rod
engine
lubricant
pin
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/001025
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Santiago Mancho
Miroslav Marinovic
Original Assignee
Mtu Friedrichshafen Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mtu Friedrichshafen Gmbh filed Critical Mtu Friedrichshafen Gmbh
Publication of WO2018054524A1 publication Critical patent/WO2018054524A1/en

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/06—Lubricating systems characterised by the provision therein of crankshafts or connecting rods with lubricant passageways, e.g. bores
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/08—Lubricating systems characterised by the provision therein of lubricant jetting means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M9/00—Lubrication means having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M7/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C9/00—Bearings for crankshafts or connecting-rods; Attachment of connecting-rods
    • F16C9/04—Connecting-rod bearings; Attachments thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/08—Lubricating systems characterised by the provision therein of lubricant jetting means
    • F01M2001/086—Lubricating systems characterised by the provision therein of lubricant jetting means for lubricating gudgeon pins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/16—Pistons  having cooling means
    • F02F3/20—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston
    • F02F3/22—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston the fluid being liquid

Definitions

  • the invention relates to an engine of an internal combustion engine, in particular a diesel or gasoline engine or gas engine, with a number of cylinders and arranged in these pistons, wherein a piston for driving a crankshaft of the engine via a piston and Pleuelbolzenlagerung on a connected to the crankshaft connecting rod is mounted by means of a piston pin in a piston end facing the connecting rod of the connecting rod, wherein the piston has a piston rod facing away from the connecting rod bottom portion and the connecting rod facing the piston hub portion.
  • a motor of an internal combustion engine in particular a reciprocating engine, based on the conversion of a caused by an expansion stroke movement in a rotary drive movement.
  • the expansion is usually caused by a combustion.
  • chemical energy of a fuel can be converted into mechanical energy.
  • most engines use liquid fuels;
  • a diesel engine uses diesel fuel or a gasoline engine gasoline fuels.
  • Gas engines use a gaseous fuel for combustion, for example natural gas, biogas or special gas such as landfill gas or sewage gas.
  • engines such as e.g. Diesel or gasoline engines or gas engines, in addition to motor vehicles and the power and heat generation, especially in plants with combined heat and power or combined heat and power refrigeration.
  • piston and connecting rod bearings are used in particular for the rotatable connection of a piston with a connecting rod, in particular for converting a stroke movement into a rotational movement, in particular in an internal combustion engine.
  • a piston and Pleuelbolzenlagerung of the aforementioned type is not limited to this field of application, but can be used in other technical fields for producing a rotatable connection between components in particular in machines, pumps, compressors and equipment, such as joints, couplings and the like ,
  • DE 196 47 735 C1 discloses a device for internal combustion engines for lubricating a small connecting rod with cooling oil, which is conveyed from the lubricating oil circuit of the internal combustion engine into a receiving bore of the connecting rod and in an encircling in the piston bottom annular cooling space of a mounted in the receiving bore of the small connecting rod piston wherein the annular cooling space has at least one inlet bore and at least one drainage hole and wherein in the connecting rod at least one radially extending oil supply hole is provided, which communicates with oil pockets in the form of recesses in the wall of the receiving bore.
  • the invention begins, whose task is to provide an engine of an internal combustion engine, in particular a diesel or gasoline engine or gas engine in an improved manner, in particular such that the piston pin lubrication allows a high degree of effectiveness and reliability and at the same time the constructive Conditional weakening of the piston and Pleuelbolzenlagerung, in particular the connecting rod, keeps as low as possible.
  • the object concerning the device is achieved by the invention with an engine of an internal combustion engine, in particular a diesel or gasoline engine or gas engine, of claim 1.
  • the invention relates to an engine of an internal combustion engine, in particular a diesel or gasoline engine or gas engine.
  • the invention is implementable in all types of engines with a piston and Pleuelbolzenlagerung, but especially not exclusively in a reciprocating engine; i.e. basically for all engines with any combustion process, regardless of the fuel used.
  • the engine has a number of cylinders and pistons arranged in them.
  • a piston is mounted to drive a crankshaft of the engine via a piston and Pleuelbolzenlagerung on a connecting rod connected to the crankshaft by means of a piston pin in a piston end facing the connecting rod eye of the connecting rod.
  • the piston has a piston rod section facing away from the connecting rod eye and a piston hub section facing the connecting rod eye.
  • the piston has at least one piston hub with a virtually hollow cylindrical hub inner surface and a piston bottom cooling space
  • a lubricating device for lubricating the piston and Pleuelbolzenlagerung comprising: at least one arranged on the hub inner surface outlet opening and at least one connecting the piston bottom cooling space and the outlet opening and arranged outside a plane of movement of the connecting rod oil return passage, wherein the lubricating device is adapted to supply lubricant from the piston head cooling space via the at least one oil return passage , Further on the outlet opening and further via a gap between the piston and connecting rod along the outer surface of the piston pin in a between the connecting rod eye and the piston pin forming lubrication zone.
  • Lubrication of the piston and Pleuelbolzenlagerung can be made possible by the existing piston lubrication.
  • the invention is based on the consideration that to promote the lubricant to an active conveyor, such as an oil pump, can be dispensed with, if accelerated and guided by the oscillating stroke movement of the piston of this lubricant in a suitable manner.
  • the lubricant can be suitably accelerated, deflected and thus guided into the lubrication zone via the guiding and storing of lubricant in pockets and channels in and on the piston.
  • the invention has recognized that when a supply of lubricating oil in the lubrication zone between the outer surface of the piston pin and the inner surface of the connecting rod by radially to the connecting rod openings takes place, it can lead to a design-related, mechanical weakening of the connecting rod. This is due to the reduction in strength, which results in the connecting rod in the region of the connecting rod eye through the openings extending radially to the connecting rod, wherein the connecting rod is heavily stressed, especially under tensile load of the connecting rod.
  • the invention has now further recognized that it is advantageous to make the supply of lubricant in the lubrication zone not in the radial direction by the connecting rod, but practically axially, d. H. parallel to the piston pin axis in the lubrication zone between the outer surface of the piston pin and the inner surface of the connecting rod eye.
  • This effect can be enhanced by at least one arranged in a similar manner on the inner surface of the connecting rod connecting rod bag, which in addition to the storage and guiding of lubricant further achieved a suction effect, by the Relative movement of the piston pin and the connecting rod eye in the lubrication zone between the piston pin and connecting rod is formed.
  • lubricant is guided through the at least one oil return passage into a region between the hub inner surface of the piston hub and the outer surface of the piston pin. From there, the lubricant, further accelerated by the generated lifting movement, enters the intermediate space between the piston and connecting rod eye and finally into the lubrication zone between the outer surface of the piston pin and the inner surface of the connecting rod eye.
  • the concept preferably provides the basis for an improved functioning piston and connecting rod bearing, as due to the lubricant supply in the lubrication zone in the axial direction, based on the stroke of the piston acceleration and thus transport of the lubricant is allowed without the connecting rod, in particular the Edge area of the connecting rod in the area of the connecting rod, to weaken mechanically through openings or holes.
  • the concept preferably provides the basis for a better functioning piston and Pleuelbolzenlagerung, since the supply of lubricant into the lubrication zone is virtually continuous.
  • the supply of accelerated piston in the piston by one or more radially to the connecting rod aligned openings in the connecting rod. This assumes that the lubricant jet accelerated out of the piston is aligned with the radial opening in the connecting rod, but this is guaranteed only at one point in time during a stroke cycle, due to the oscillating movement of the connecting rod.
  • the interruptions caused thereby can be compensated to a limited extent, for example by the funnel-shaped formation of the openings of the radial openings, but at least lead to an irregular supply, if not interruptions in the supply of lubricating zone with lubricant during a stroke cycle.
  • the invention also leads to a method for lubricating a piston and connecting rod bearing of claim 9.
  • the advantages of the device are advantageously used, in particular because the supply of the lubricant via a path outside the plane of movement of the connecting rod and thus no radial openings in the connecting rod to Connecting rod eye must be provided out, which would lead to a mechanical weakening of the connecting rod.
  • the accelerated lubricant is conveyed according to the concept of the invention in an advantageous manner, in particular without an active conveyor, by the acceleration of the piston via the oil return channels in the direction of the lubrication zone.
  • Another advantage is the further transport of the lubricant from the space between the piston and connecting rod into the lubrication zone. This is based in particular on the suction effect by the relative movement of the piston pin and the connecting rod in the lubrication zone and leads to a suction of lubricant in the lubrication zone.
  • the invention has recognized in the process that the two mechanisms for delivering the lubricating oil, the reciprocating acceleration and the suction effect, can be combined in a synergistic manner by the device.
  • a transition from a primarily based on the Hubkolbenbevantung promotion to a primarily based on the suction promotion takes place.
  • the piston pin has a substantially cylindrical outer surface, and is arranged in a virtually common axis of symmetry of the connecting rod and the hub inner surface, and is guided by connecting rod and hub inner surface. Specifically, this means in particular that the Piston pin is guided by piston hubs and connecting rod, and is fixed axially in the piston in this position via a locking ring or the like fastener.
  • the connecting rod has at least one open in the direction of the lubrication zone Pleuelaugentasche for guiding and storing lubricant.
  • This Pleuelaugentasche is preferably arranged axially centrally on the inner surface of the Pleuelauges, and extends in the tangential direction partially or completely along the circumference.
  • the piston has at least one piston hub pocket for receiving and distributing lubricant, which is arranged at the at least one outlet opening such that it opens to the adjacent surface of the piston pin and / or the side facing the connecting rod is.
  • a piston hub pocket is used in particular for the improved, advantageous for the supply of the lubrication zone distribution of exiting the outlet opening lubricant on the surface of the piston pin and in the space between the piston and connecting rod. From there, the lubricant is conveyed by the suction effect, which results from the relative movement of the piston pin and the connecting rod in the lubrication zone between the piston pin and connecting rod, in the lubrication zone between the piston pin and connecting rod. Furthermore, it is advantageous in this development that also the piston hub and in particular the area between the hub inner surface and the outer surface of the piston pin is supplied with lubricant.
  • the connecting rod in the region of the connecting rod directly, in particular without bushing, bearings or the like connecting elements is rotatably connected to the piston pin.
  • Such a solution leads to a substantial constructive Simplification of the piston and connecting rod bearing, which is associated in particular with the saving of components and costs and the reduction of accelerated masses.
  • a development is influenced by the improved lubrication of the piston and connecting rod bearing according to the concept, in particular the continuous supply of lubricant and in particular the associated increased load capacity of the hydrodynamic slide bearing between the piston pin and connecting rod eye. This ensures the most reliable possible maintenance of a convergent lubricating gap and thus for a separation of connecting rod and piston pin, which in turn reduces or avoids the wear of these components by friction and related tribological effects.
  • this development has the advantage that the entire diameter of the connecting rod for the formation of a sliding bearing can be used with the piston pin, as a sliding bearing diameter reducing connecting rod bushing is not needed. This increases the contact surface between connecting rod and piston pin, which in turn reduces the surface pressure acting on the sliding bearing and thus has a positive effect on the maximum possible piston load.
  • the pressure for supplying the lubricant is generated exclusively or partly by the acceleration of the piston.
  • the connecting rod is free of bores and / or channels or other openings for supplying lubricant from the outside into the connecting rod eye.
  • This feature is made possible by the promotion of lubricant according to the concept of the invention, namely in the axial direction along the outer surface of the piston pin in the Lubrication gap, in contrast to the promotion in the radial direction according to the prior art.
  • the connecting rod along the longitudinal axis of the connecting rod is free of channels or holes for supplying the lubrication zone with lubricant, especially between two opposite connecting rods of a connecting rod, in particular for conveying lubricant from a large connecting rod on a crankshaft to a small Connecting eye on the piston pin.
  • Fig.l is a diagram of an engine, in particular a diesel or gasoline engine or
  • Gas engine for an internal combustion engine, wherein the engine has a preferred piston and Pleuelbolzenlagerung wists;
  • FIG. 2 shows a particularly preferred embodiment of an apparatus for lubricating a piston and Pleuelbolzenlagerung in a perspective sectional view in an engine schematically shown in Fig.l,
  • FIG. 3 shows a piston of the preferred embodiment in a sectional view with a horizontal sectional plane
  • Figure 5 is a schematic representation of a preferred form of a piston hub pocket for a preferred embodiment of a piston and Pleuelbolzenlagerung.
  • Fig.l shows in a highly simplified representation schematically a motor 1000 of an internal combustion engine in a sectional plane parallel to the plane of movement B of the connecting rod 150.
  • the motor 1000 forms part of an internal combustion engine not shown here, which further includes additional components such as loaders and peripherals.
  • FIG. 180 Visible are two cylinders 180, 180 ', each containing a piston 102, 102'.
  • the pistons 102, 102 ' are in each case rotatably connected via a piston pin 120, 120' to a connecting rod 150, 150 ', which in each case connect the pistons 102, 102' to the crankshaft 190.
  • FIG. 2 shows a device 100 for lubricating a piston and Pleuelbolzenlagerung in a perspective sectional view.
  • a piston 102 is so within a cylinder 180 arranged so that it can perform strokes along the longitudinal axis of the cylinder 180.
  • a connecting rod 150 is rotatably connected to the piston 102 via a piston pin 120.
  • the connecting rod 150 has a connecting rod 152, which serves to receive the piston pin 120.
  • the connecting rod 150 serves to convert the oscillating lifting movement of the piston 102 into a rotational movement.
  • the connecting rod 150 is connected at its other end, for example, with a crankshaft, not shown here, where it is also rotatably connected via a connecting rod at an eccentrically arranged shaft portion of the crankshaft.
  • the connecting rod 150 moves in the translation of the oscillating stroke of the piston 102 in the rotational drive movement in a plane of movement B.
  • the piston 102 is further subdivided into a piston head section 104 facing away from the connecting rod 152, in which the piston head cooling chamber 112 and the piston head 130 are arranged, and a piston hub section 106 facing the connecting rod 152.
  • the piston head section 104 is located inside the combustion chamber Cylinder 180 faces and is located in the illustration of Figure 2 in the upper area.
  • the Kolbennaben- section 106 is formed from usually two piston bosses 108, which are adapted to receive the piston pin 120 and thus for connection to the connecting rod 150. According to the concept of the invention, for lubricating the piston and connecting rod bearing lubricant, which is primarily for cooling the piston head 130 in the piston bottom cooling chamber 112, accelerated by the oscillating stroke movement of the piston 102.
  • each piston hub 108 has two oil return passages 116, so that the piston has a total of four oil return passages 116, all of which are arranged outside the plane of movement B of the connecting rod 150.
  • the lubricant passes to the outlet opening 114 of the Olschreibonnekanals 116, where it collects according to this embodiment of the invention in a arranged in the region of the outlet opening 114 of the Olschreiblaufkanals 116 piston hub pocket 118.
  • the piston hub pocket 118 is thus advantageously arranged in and around the region of the outlet opening 114 of the Olschreiblaufkanals 116 and opens in the direction of the piston pin and the connecting rod.
  • the lubricant is supplied by the suction effect, which is caused by the relative movement of the piston pin 120 and the connecting rod 152 in the lubrication zone S between the piston pin 120 and connecting rod 152 in the lubrication zone S between the connecting rod 152 and the piston pin 120.
  • the connecting rod 150 also has at least one open end in the direction of the lubrication zone S Pleuelaugentasche 154 for guiding and storing lubricant.
  • the area between the hub inner surface 110 and the outer surface 122 of the piston pin 120 is also supplied with lubricant via the piston hub pocket 118.
  • the supply of the lubricant is carried out according to the concept of the invention thus axially, ie along the outer surface 122 of the piston pin 120 via the space 160 between the piston 102 and connecting rod 150 and the Pleuleaugentasche 154.
  • the supply and delivery of the lubricant can by at least one in an analogous manner
  • Pleuelaugentasche 154 arranged on the inner surface of the connecting rod 152 are advantageously supported, which further reaches a suction effect in addition to the storage and guiding of lubricant.
  • the suction effect is created by the relative movement of the piston pin 120 and the connecting rod 152 in the lubrication zone S between the piston pin 120 and connecting rod 152.
  • this connecting rod pocket 154 is advantageously arranged axially centrally on the inner surface of the connecting rod 152, and extends in the tangential direction partially or completely along of the scope.
  • FIG 3 shows a further sectional illustration of a piston 102 according to the concept of the invention in a sectional plane which runs horizontally through the piston 102 at the level of the piston bottom cooling space 112.
  • the ring-shaped piston bottom cooling space 112 which is supplied with lubricant via an oil inlet 210, can be seen.
  • the lubricant serves primarily to cool the piston crown 130, which is exposed to high temperatures due to its proximity to the location of the combustion.
  • four oil return channels 116 are arranged outside the plane of movement B of the connecting rod 150 such that their inlet openings are distributed on the bottom of the piston bottom cooling space 112.
  • the lubricant which is accelerated by the stroke of the piston 102, passes through the return passages 116, i. 2, into the region between the hub inner surface 110 of the piston hub 108 and the outer surface 122 of the piston pin 120. From there it finally arrives in the lubrication zone S via the intermediate space 160 between the piston 102 and the connecting rod 152, according to the concept of the invention ,
  • FIG. 4 shows a piston 102 according to the concept of the invention in a further sectional view in a vertical sectional plane parallel to the plane of movement B of the connecting rod 150, but offset such that the cutting plane passes through two of the four oil return channels 116.
  • the lubricant enters the axial Direction along the piston pin 120, that is, in a direction perpendicular to the plane of this representation, in the gap 160 between piston 102 and connecting rod 152, not shown here. From the gap 160, the lubricant finally passes due to the suction, which by the relative movement of the piston pin 120 and of the connecting rod 152 is formed in the lubrication zone S between the connecting rod 152 and the piston pin 120th
  • FIG. 5 shows schematically a preferred form of a piston hub pocket 118-or, if appropriate, also connecting rod pocket 154- for a preferred piston and connecting rod bearing.
  • a cylindrical embodiment of the piston hub pocket 118Z possibly also possible for a cylindrical connecting-rod pocket 154Z.
  • an elliptical embodiment of the piston hub pocket 118E is shown on the right of the two piston hubs 108.
  • the advantage here is that is given by an elliptical shape of a pocket 118E, 154E, the path of the oil in the direction of a small connecting rod 152 and so the oil can be directed even more targeted towards the small connecting rod 152.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Engine of an internal combustion engine, in particular a diesel or petrol engine or gas engine, having a number of cylinders and pistons which are arranged in the latter, wherein a piston is mounted for driving a crankshaft of the engine via a piston and gudgeon pin bearing on a connecting rod which is connected to the crankshaft by means of a piston pin in a connecting rod eye, arranged at the end which faces the piston, of the connecting rod, wherein the piston has a piston crown section which faces away from the connecting rod eye and a piston boss section which faces the connecting rod eye. It is provided according to the invention that the piston has at least one piston boss with a boss inner surface which is formed practically in a hollow-cylindrical manner, and a piston crown cooling chamber, and a lubricating device for lubricating the piston and the gudgeon pin mount is provided, which lubricating device has: at least one outlet opening which is arranged on the boss inner surface, and at least one oil return duct which connects the piston crown cooling chamber and the outlet opening and is arranged outside the movement plane of the connecting rod, wherein the lubricating device is configured to feed lubricant from the piston crown cooling chamber via the at least one oil return duct, furthermore via the outlet opening and, furthermore, via an intermediate chamber between the piston and the connecting rod eye along the outer surface of the piston pin into a lubricating zone which is formed between the connecting rod eye and the piston pin.

Description

BESCHREIBUNG Motor einer Brennkraftmaschine, Brennkraftmaschine und Verfahren zum Schmieren einer Kolben- und Pleuelbolzenlagerung beim Betrieb des Motors  DESCRIPTION Engine of an internal combustion engine, internal combustion engine and method of lubricating a piston and connecting rod bearing during operation of the engine
Die Erfindung betrifft einen Motor einer Brennkraftmaschine, insbesondere einen Diesel- oder Benzinmotor oder Gasmotor, mit einer Anzahl von Zylindern und in diesen angeordneten Kolben, wobei ein Kolben zum Antrieb einer Kurbelwelle des Motors über eine Kolben- und Pleuelbolzenlagerung an einer mit der Kurbelwelle verbundenen Pleuelstange mittels eines Kolbenbolzens in einem dem Kolben zugewandten Ende angeordneten Pleuelauge der Pleuelstange gelagert ist, wobei der Kolben einen vom Pleuelauge abgewandten Kolbenboden- Abschnitt und einen dem Pleuelauge zugewandten Kolbennaben- Abschnitt aufweist. The invention relates to an engine of an internal combustion engine, in particular a diesel or gasoline engine or gas engine, with a number of cylinders and arranged in these pistons, wherein a piston for driving a crankshaft of the engine via a piston and Pleuelbolzenlagerung on a connected to the crankshaft connecting rod is mounted by means of a piston pin in a piston end facing the connecting rod of the connecting rod, wherein the piston has a piston rod facing away from the connecting rod bottom portion and the connecting rod facing the piston hub portion.
Ein Motor einer Brennkraftmaschine, insbesondere ein Hubkolbenmotor, basiert auf der Umwandlung einer von einer Expansion hervorgerufenen Hubbewegung in eine rotatorische Antriebsbewegung. Die Expansion wird in der Regel durch eine Verbrennung hervorgerufen. Auf diese Weise kann chemische Energie eines Kraftstoffes in mechanische Energie umgewandelt werden. So nutzen die meisten Motoren Flüssigkraftstoffe; beispielsweise nutzt ein Dieselmotor Dieselkraftstoffe oder ein Benzinmotor Benzinkraftstoffe. Gasmotoren nutzen zur Verbrennung einen gasförmigen Kraftstoff, beispielsweise Erdgas, Biogas oder Sondergas wie Deponiegas oder Klärgas. Zu den Anwendungsgebieten von Motoren, wie z.B. Diesel- oder Benzinmotoren oder Gasmotoren, gehört neben Kraftfahrzeugen auch die Strom- und Wärmeerzeugung, insbesondere in Anlagen mit Kraft-Wärme-Kopplung oder Kraft-Wärme- Kälte-Kopplung. A motor of an internal combustion engine, in particular a reciprocating engine, based on the conversion of a caused by an expansion stroke movement in a rotary drive movement. The expansion is usually caused by a combustion. In this way, chemical energy of a fuel can be converted into mechanical energy. So most engines use liquid fuels; For example, a diesel engine uses diesel fuel or a gasoline engine gasoline fuels. Gas engines use a gaseous fuel for combustion, for example natural gas, biogas or special gas such as landfill gas or sewage gas. For the applications of engines, such as e.g. Diesel or gasoline engines or gas engines, in addition to motor vehicles and the power and heat generation, especially in plants with combined heat and power or combined heat and power refrigeration.
Durch stetig steigende Anforderungen an Motorleistung, Effizienz und kompakte Bauweise bei Motoren, insbesondere Diesel- oder Benzinmotor oder Gasmotoren, steigen gleichzeitig die Motorrandbedingungen. Unter anderem durch höher werdende, in den Zylindern der Motoren wirkende Mitteldrücke, ergeben sich gesteigerte Belastungen auf die Motorkomponenten, insbesondere Kolben, Pleuel, Kolbenbolzen und Kurbelwelle. Insbesondere die Kolben- und Pleuelbolzenlagerung zur drehbeweglichen Verbindung von Pleuelstange und Kolben unterliegt hohen Beschleunigungen und Kräften. Eine effektive Schmierung der Stellen, an denen eine Relativbewegung zwischen Kolben, Kolbenbolzen und Pleuelstange stattfindet, ist daher von großer Bedeutung. Vorrichtungen zum Schmieren von Kolben- und Pleuelbolzenlagerungen sind allgemein bekannt. Due to ever increasing demands on engine performance, efficiency and compact design of engines, especially diesel or gasoline engine or gas engines, at the same time increase the engine boundary conditions. Among other things, by increasing, acting in the cylinders of the engine mean pressures, increased loads on the engine components, in particular piston, connecting rod, piston pin and crankshaft. In particular, the piston and Pleuelbolzenlagerung for rotatably connecting the connecting rod and piston is subject to high accelerations and forces. An effective lubrication of the places where a relative movement between piston, piston pin and connecting rod takes place is therefore of great importance. Devices for lubricating piston and connecting rod bearings are well known.
Allgemein werden Kolben- und Pleuelbolzenlagerungen insbesondere zur drehbeweglichen Verbindung eines Kolbens mit einer Pleuelstange eingesetzt, insbesondere zur Umwandlung einer Hubbewegung in eine rotatorische Bewegung, insbesondere bei einem Verbrennungsmotor. Grundsätzlich ist eine Kolben- und Pleuelbolzenlagerung der eingangs genannten Art jedoch nicht auf dieses Anwendungsgebiet beschränkt, sondern können in weiteren technischen Gebieten zur Herstellung einer drehbewegbaren Verbindung zwischen Bauteilen insbesondere in Maschinen, Pumpen, Verdichtern und Anlagen, beispielsweise bei Gelenken, Kupplungen und dergleichen eingesetzt werden. In general, piston and connecting rod bearings are used in particular for the rotatable connection of a piston with a connecting rod, in particular for converting a stroke movement into a rotational movement, in particular in an internal combustion engine. In principle, however, a piston and Pleuelbolzenlagerung of the aforementioned type is not limited to this field of application, but can be used in other technical fields for producing a rotatable connection between components in particular in machines, pumps, compressors and equipment, such as joints, couplings and the like ,
DE 196 47 735 Cl offenbart eine Vorrichtung für Brennkraftmaschinen zum Schmieren eines kleinen Pleuelauges mit Kühlöl, das aus dem Schmier-Ölkreislauf der Brennkraftmaschine in eine Aufnahmebohrung des Pleuelauges und in einen im Kolbenboden umlaufenden ringförmigen Kühlraum eines in der Aufnahmebohrung des kleinen Pleuelauges gelagerten Kolbens gefördert wird, wobei der ringförmige Kühlraum mindestens eine Zulaufbohrung und mindestens eine Ablaufbohrung aufweist und wobei in dem Pleuelauge mindestens eine radial verlaufende Ölzufuhrbohrung vorgesehen ist, die mit Schmieröltaschen in Form von Aussparungen in der Wand der Aufnahmebohrung in Verbindung steht. Dieser grundsätzlich vorteilhafte Ansatz zeichnet sich durch die Versorgung einer Kolben- und Pleuelbolzenlagerung, insbesondere eines kleinen Pleuelauges, mit Schmieröl aus, welches sich zur Kühlung des Kolbens bereits im oder am Kolben befindet und somit zum Zweck der Schmierung der Kolben- und Pleuelbolzenlagerung zusätzlich genutzt wird. Das Konzept ist noch verbesserungswürdig hinsichtlich der Stabilität des Kolben- und Pleuelbolzenlagerung, insbesondere der Pleuelstange, und der Effektivität der Schmierung. Dies trifft insbesondere auf Diesel- oder Benzinmotor oder Gasmotoren zu. Vor allem bei Gasmotoren kann aufgrund höherer erreichbarer Leistungsdichten, der gasförmige Kraftstoff höher verdichtet werden und es kann die auf die Motorkomponenten wirkende Belastung steigen. Aufgrund steigender Anforderungen an Emissionskonformität sowie durch gestiegene Leistungsanforderungen, und damit verbunden, durch weiter steigende Zünddrücken nimmt auch eine Bauteilbelastung am Motor zu; dies betrifft zuerst und massgeblich die Kolben- und Pleuelbolzenlagerung. DE 196 47 735 C1 discloses a device for internal combustion engines for lubricating a small connecting rod with cooling oil, which is conveyed from the lubricating oil circuit of the internal combustion engine into a receiving bore of the connecting rod and in an encircling in the piston bottom annular cooling space of a mounted in the receiving bore of the small connecting rod piston wherein the annular cooling space has at least one inlet bore and at least one drainage hole and wherein in the connecting rod at least one radially extending oil supply hole is provided, which communicates with oil pockets in the form of recesses in the wall of the receiving bore. This basically advantageous approach is characterized by the supply of a piston and Pleuelbolzenlagerung, especially a small connecting rod, with lubricating oil, which is already in or on the piston for cooling the piston and thus additionally used for the purpose of lubrication of the piston and Pleuelbolzenlagerung , The concept is in need of further improvement with regard to the stability of the piston and connecting rod bearing, in particular the connecting rod, and the effectiveness of the lubrication. This is especially true for diesel or gasoline engines or gas engines. Especially for gas engines, due to higher achievable power densities, the gaseous fuel can be compressed higher and the load on the engine components can increase. by virtue of Increasing demands on emission conformity as well as increased performance requirements, and associated with it, by further increasing ignition pressures also increases a component load on the engine; this concerns first and significant the piston and Pleuelbolzenlagerung.
Wünschenswert wäre, eine konstruktiv bedingte Schwächung der Kolben- und Pleuelbolzenlagerung, insbesondere der Pleuelstange, zu mindern und eine möglichst effektive Schmierung der Kolben- und Pleuelbolzenlagerung zu ermöglichen. An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, in verbesserter Weise einen Motor einer Brennkraftmaschine, insbesondere einen Diesel- oder Benzinmotor oder Gasmotor, anzugeben, insbesondere derart, dass dessen Kolbenbolzenschmierung ein hohes Maß an Effektivität und Zuverlässigkeit ermöglicht und gleichzeitig die konstruktiv bedingte Schwächung der Kolben- und Pleuelbolzenlagerung, insbesondere der Pleuelstange, möglichst gering hält. It would be desirable to reduce a design-related weakening of the piston and Pleuelbolzenlagerung, in particular the connecting rod, and to allow the most effective lubrication of the piston and Pleuelbolzenlagerung. At this point, the invention begins, whose task is to provide an engine of an internal combustion engine, in particular a diesel or gasoline engine or gas engine in an improved manner, in particular such that the piston pin lubrication allows a high degree of effectiveness and reliability and at the same time the constructive Conditional weakening of the piston and Pleuelbolzenlagerung, in particular the connecting rod, keeps as low as possible.
Die Aufgabe betreffend die Vorrichtung wird durch die Erfindung mit einem Motor einer Brennkraftmaschine, insbesondere einem Diesel- oder Benzinmotor oder Gasmotor, des Anspruchs 1 gelöst. The object concerning the device is achieved by the invention with an engine of an internal combustion engine, in particular a diesel or gasoline engine or gas engine, of claim 1.
Die Erfindung geht aus von einem Motor einer Brennkraftmaschine, insbesondere einem Dieseloder Benzinmotor oder Gasmotor. Grundsätzlich ist die Erfindung umsetzbar bei allen Arten von Motoren mit einer Kolben- und Pleuelbolzenlagerung, insbesondere aber nicht ausschließlich bei einem Hubkolbenmotor; d.h. grundsätzlich für alle Motoren mit beliebigem Brennverfahren unabhängig von dem zum Einsatz kommenden Brennstoff. Der Motor hat eine Anzahl von Zylindern und in diesen angeordnete Kolben. Ein Kolben ist zum Antrieb einer Kurbelwelle des Motors über eine Kolben- und Pleuelbolzenlagerung an einer mit der Kurbelwelle verbundenen Pleuelstange mittels eines Kolbenbolzens in einem dem Kolben zugewandten Ende angeordneten Pleuelauge der Pleuelstange gelagert. Der Kolben weist einen vom Pleuelauge abgewandten Kolbenboden- Abschnitt und einen dem Pleuelauge zugewandten Kolbennaben- Abschnitt auf. The invention relates to an engine of an internal combustion engine, in particular a diesel or gasoline engine or gas engine. Basically, the invention is implementable in all types of engines with a piston and Pleuelbolzenlagerung, but especially not exclusively in a reciprocating engine; i.e. basically for all engines with any combustion process, regardless of the fuel used. The engine has a number of cylinders and pistons arranged in them. A piston is mounted to drive a crankshaft of the engine via a piston and Pleuelbolzenlagerung on a connecting rod connected to the crankshaft by means of a piston pin in a piston end facing the connecting rod eye of the connecting rod. The piston has a piston rod section facing away from the connecting rod eye and a piston hub section facing the connecting rod eye.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass beim Motor der Kolben mindestens eine Kolbennabe mit einer praktisch hohlzylindrisch geformten Nabeninnenoberfläche und einen Kolbenbodenkühlraum aufweist, und eine Schmiervorrichtung zum Schmieren der Kolben- und Pleuelbolzenlagerung vorgesehen ist, die aufweist: mindestens eine auf der Nabeninnenoberfläche angeordnete Austrittsöffnung sowie mindestens einen den Kolbenbodenkühlraum und die Austrittsöffnung verbindenden und außerhalb einer Bewegungsebene der Pleuelstange angeordneten Ölrücklaufkanal, wobei die Schmiervorrichtung ausgebildet ist, zum Zuführen von Schmiermittel aus dem Kolbenbodenkühlraum über den mindestens einen Ölrücklaufkanal, weiterhin über die Austrittsöffnung und weiterhin über einen Zwischenraum zwischen Kolben und Pleuelauge entlang der Außenoberfläche des Kolbenbolzens in eine sich zwischen Pleuelauge und Kolbenbolzen bildende Schmierzone. Eine Schmierung der Kolben- und Pleuelbolzenlagerung kann über die vorhandene Kolbenschmierung ermöglicht werden. Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass zur Förderung des Schmiermittels auf eine aktive Fördereinrichtung, beispielsweise eine Ölpumpe, verzichtet werden kann, wenn durch die oszillierende Hubbewegung des Kolbens dieses Schmiermittel in geeigneter Weise beschleunigt und geführt werden kann. Konkret kann das Schmiermittel über das Führen und Speichern von Schmiermittel in Taschen und Kanälen im und am Kolben in geeigneter Weise beschleunigt, umgelenkt und somit in die Schmierzone geführt werden. According to the invention it is provided that in the engine, the piston has at least one piston hub with a virtually hollow cylindrical hub inner surface and a piston bottom cooling space, and a lubricating device for lubricating the piston and Pleuelbolzenlagerung is provided, comprising: at least one arranged on the hub inner surface outlet opening and at least one connecting the piston bottom cooling space and the outlet opening and arranged outside a plane of movement of the connecting rod oil return passage, wherein the lubricating device is adapted to supply lubricant from the piston head cooling space via the at least one oil return passage , Further on the outlet opening and further via a gap between the piston and connecting rod along the outer surface of the piston pin in a between the connecting rod eye and the piston pin forming lubrication zone. Lubrication of the piston and Pleuelbolzenlagerung can be made possible by the existing piston lubrication. The invention is based on the consideration that to promote the lubricant to an active conveyor, such as an oil pump, can be dispensed with, if accelerated and guided by the oscillating stroke movement of the piston of this lubricant in a suitable manner. Concretely, the lubricant can be suitably accelerated, deflected and thus guided into the lubrication zone via the guiding and storing of lubricant in pockets and channels in and on the piston.
Die Erfindung hat erkannt, dass wenn eine Zuführung von Schmieröl in die Schmierzone zwischen Außenoberfläche des Kolbenbolzens und Innenoberfläche des Pleuelauges durch radial zum Pleuelauge verlaufende Öffnungen erfolgt, es zu einer konstruktiv bedingten, mechanischen Schwächung der Pleuelstange kommen kann. Dies ist auf die Herabsetzung der Festigkeit zurückzuführen, welche sich in der Pleuelstange im Bereich des Pleuelauges durch die radial zum Pleuelauge verlaufende Öffnungen ergibt, wobei das Pleuelauge insbesondere bei Zugbelastung der Pleuelstange stark beansprucht wird. The invention has recognized that when a supply of lubricating oil in the lubrication zone between the outer surface of the piston pin and the inner surface of the connecting rod by radially to the connecting rod openings takes place, it can lead to a design-related, mechanical weakening of the connecting rod. This is due to the reduction in strength, which results in the connecting rod in the region of the connecting rod eye through the openings extending radially to the connecting rod, wherein the connecting rod is heavily stressed, especially under tensile load of the connecting rod.
So hat die Erfindung nun weiter erkannt, dass es vorteilhaft ist, die Zuführung von Schmiermittel in die Schmierzone nicht in radialer Richtung durch die Pleuelstange, sondern praktisch axial vorzunehmen, d. h. parallel zur Kolbenbolzenachse in die Schmierzone zwischen Außenoberfläche des Kolbenbolzens und Innenoberfläche des Pleuelauges. Thus, the invention has now further recognized that it is advantageous to make the supply of lubricant in the lubrication zone not in the radial direction by the connecting rod, but practically axially, d. H. parallel to the piston pin axis in the lubrication zone between the outer surface of the piston pin and the inner surface of the connecting rod eye.
Dieser Effekt kann verstärkt werden durch mindestens eine in analoger Weise an der Innenoberfläche des Pleuelauges angeordnete Pleuelaugentasche, welche neben dem Speichern und Führen von Schmiermittel weiterhin eine Sogwirkung erreicht, die durch die Relativbewegung des Kolbenbolzens und des Pleuelauges in der Schmierzone zwischen Kolbenbolzen und Pleuelauge entsteht. This effect can be enhanced by at least one arranged in a similar manner on the inner surface of the connecting rod connecting rod bag, which in addition to the storage and guiding of lubricant further achieved a suction effect, by the Relative movement of the piston pin and the connecting rod eye in the lubrication zone between the piston pin and connecting rod is formed.
Insbesondere wird aufgrund der Beschleunigung von in einem Kolbenbodenkühlraum befindlichem Schmiermittel durch die Hubbewegung des Kolbens, Schmiermittel durch den mindestens einen Ölrücklaufkanal in einen Bereich zwischen Nabeninnenoberfläche der Kolbennabe und Außenoberfläche des Kolbenbolzens geführt. Von dort gelangt das Schmiermittel, weiter von der erzeugten Hubbewegung beschleunigt, in den Zwischenraum zwischen Kolben und Pleuelauge und schließlich in die Schmierzone zwischen Außenoberfläche des Kolbenbolzens und Innenoberfläche des Pleuelauges. In particular, due to the acceleration of lubricant in a piston bottom cooling space, by the stroke movement of the piston, lubricant is guided through the at least one oil return passage into a region between the hub inner surface of the piston hub and the outer surface of the piston pin. From there, the lubricant, further accelerated by the generated lifting movement, enters the intermediate space between the piston and connecting rod eye and finally into the lubrication zone between the outer surface of the piston pin and the inner surface of the connecting rod eye.
Das Konzept bietet vorzugsweise die Basis für eine in verbesserter Weise funktionierende Kolben- und Pleuelbolzenlagerung, da aufgrund der Schmiermittelzuführung in die Schmierzone in axialer Richtung, eine auf der Hubbewegung des Kolbens basierende Beschleunigung und somit Beförderung des Schmiermittels ermöglicht wird, ohne die Pleuelstange, insbesondere den Randbereich der Pleuelstange im Bereich des Pleuelauges, durch Öffnungen bzw. Bohrungen mechanisch zu schwächen. The concept preferably provides the basis for an improved functioning piston and connecting rod bearing, as due to the lubricant supply in the lubrication zone in the axial direction, based on the stroke of the piston acceleration and thus transport of the lubricant is allowed without the connecting rod, in particular the Edge area of the connecting rod in the area of the connecting rod, to weaken mechanically through openings or holes.
Weiter bietet das Konzept vorzugsweise die Grundlage für eine in verbesserter Weise funktionierende Kolben- und Pleuelbolzenlagerung, da die Zuführung von Schmiermittel in die Schmierzone praktisch kontinuierlich erfolgt. Im Gegensatz dazu erfolgt im Stand der Technik, beispielsweise bei unter anderem eingangs erwähnten, ebenfalls auf der Beschleunigung der Hubbewegung basierenden Systemen, die Zuführung des im Kolben beschleunigten Schmiermittels durch eine oder mehrere radial zum Pleuelauge ausgerichtete Öffnungen in der Pleuelstange. Dies setzt voraus, dass der aus dem Kolben beschleunigte Schmiermittelstrahl fluchtend zu der radialen Öffnung in der Pleuelstange ausgerichtet ist, was jedoch aufgrund der oszillierenden Bewegung der Pleuelstange nur an einem Zeitpunkt bzw. einer Position während eines Hubzuklyus gewährleistet ist. Die dadurch hervorgerufenen Unterbrechungen können zwar im begrenzten Maße, beispielsweise durch die trichterförmige Ausbildung der Eintritte der radialen Öffnungen, kompensiert werden, führen jedoch mindestens zu einer unregelmäßigen Versorgung, wenn nicht sogar zu Unterbrechungen in der Versorgung der Schmierzone mit Schmiermittel während eines Hubzyklus. Die Erfindung führt im Rahmen der Aufgabenstellung auch auf ein Verfahren zum Schmieren einer Kolben- und Pleuelbolzenlagerung des Anspruchs 9. Furthermore, the concept preferably provides the basis for a better functioning piston and Pleuelbolzenlagerung, since the supply of lubricant into the lubrication zone is virtually continuous. In contrast, in the prior art, for example, among other things mentioned at the outset, also based on the acceleration of the stroke movement systems, the supply of accelerated piston in the piston by one or more radially to the connecting rod aligned openings in the connecting rod. This assumes that the lubricant jet accelerated out of the piston is aligned with the radial opening in the connecting rod, but this is guaranteed only at one point in time during a stroke cycle, due to the oscillating movement of the connecting rod. Although the interruptions caused thereby can be compensated to a limited extent, for example by the funnel-shaped formation of the openings of the radial openings, but at least lead to an irregular supply, if not interruptions in the supply of lubricating zone with lubricant during a stroke cycle. Within the scope of the task, the invention also leads to a method for lubricating a piston and connecting rod bearing of claim 9.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Schmieren einer Kolben- und Pleuelbolzenlagerung beim Betrieb eines Motors mit einer Anzahl von Zylindern werden die Vorteile der Vorrichtung vorteilhaft genutzt, insbesondere weil die Zuführung des Schmiermittels über einen Pfad außerhalb der Bewegungsebene der Pleuelstange erfolgt und somit keine Radialöffnungen in der Pleuelstange zum Pleuelauge hin vorgesehen werden müssen, welche zu einer mechanischen Schwächung der Pleuelstange führen würden. In the inventive method for lubricating a piston and Pleuelbolzenlagerung in the operation of an engine with a number of cylinders, the advantages of the device are advantageously used, in particular because the supply of the lubricant via a path outside the plane of movement of the connecting rod and thus no radial openings in the connecting rod to Connecting rod eye must be provided out, which would lead to a mechanical weakening of the connecting rod.
Das beschleunigte Schmiermittel wird gemäß dem Konzept der Erfindung auf vorteilhafte Weise, insbesondere ohne eine aktive Fördereinrichtung, durch die Beschleunigung des Kolbens über die Ölrücklaufkanäle in Richtung der Schmierzone befördert. Vorteilhaft ist auch die weitere Beförderung des Schmiermittels aus dem Zwischenraum zwischen Kolben und Pleuelauge in die Schmierzone. Dies basiert insbesondere auf der Sogwirkung durch die Relativbewegung des Kolbenbolzens und des Pleuelauges in der Schmierzone und führt zu einem Ansaugen von Schmiermittel in die Schmierzone. Insbesondere hat die Erfindung beim Verfahren erkannt, dass die beiden Mechanismen zur Förderung des Schmieröls, die Hubkolbenbeschleunigung und die Sogwirkung, durch die Vorrichtung in synergetischer Weise kombiniert werden können. Insbesondere findet im Zwischenraum zwischen Kolben und Pleuelauge ein Übergang von einer primär auf der Hubkolbenbeschleunigung basierenden Förderung zu einer primär auf der Sogwirkung basierenden Förderung statt. The accelerated lubricant is conveyed according to the concept of the invention in an advantageous manner, in particular without an active conveyor, by the acceleration of the piston via the oil return channels in the direction of the lubrication zone. Another advantage is the further transport of the lubricant from the space between the piston and connecting rod into the lubrication zone. This is based in particular on the suction effect by the relative movement of the piston pin and the connecting rod in the lubrication zone and leads to a suction of lubricant in the lubrication zone. In particular, the invention has recognized in the process that the two mechanisms for delivering the lubricating oil, the reciprocating acceleration and the suction effect, can be combined in a synergistic manner by the device. In particular, in the space between the piston and the connecting rod, a transition from a primarily based on the Hubkolbenbeschleunigung promotion to a primarily based on the suction promotion takes place.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren. Advantageous developments of the invention can be found in the dependent claims and specify in particular advantageous ways to realize the above-described concept within the scope of the problem and with regard to further advantages.
Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Kolbenbolzen eine praktisch zylindrische Außenoberfläche aufweist, und in einer praktisch gemeinsamen Symmetrieachse des Pleuelauges und der Nabeninnenoberfläche angeordnet ist, und durch Pleuelauge und Nabeninnenoberfläche geführt ist. Konkret bedeutet dies insbesondere, dass der Kolbenbolzen durch Kolbennaben und Pleuelauge geführt wird, und in dieser Stellung über einen Sicherungsring oder dergleichen Befestigungselement axial im Kolben fixiert wird. In a particularly preferred embodiment, it is provided that the piston pin has a substantially cylindrical outer surface, and is arranged in a virtually common axis of symmetry of the connecting rod and the hub inner surface, and is guided by connecting rod and hub inner surface. Specifically, this means in particular that the Piston pin is guided by piston hubs and connecting rod, and is fixed axially in the piston in this position via a locking ring or the like fastener.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Pleuelstange mindestens eine in Richtung der Schmierzone geöffnete Pleuelaugentasche zum Führen und Speichern von Schmiermittel aufweist. Diese Pleuelaugentasche ist vorzugsweise auf der Innenoberfläche des Pleuelauges axial mittig angeordnet, und erstreckt sich in tangentialer Richtung teilweise oder vollständig entlang des Umfangs. Durch eine derartige Tasche wird das Volumen der Schmierzone vergrößert, was wiederum einen positiven Einfluss auf die Schmierung der Kolben- und Pleuelbolzenlagerung hat, da die aufhehmbare Menge an Schmiermittel vergrößert wird, die Verteilung des Schmiermittels innerhalb der Schmierzone verbessert wird und die Sogwirkung, welche durch die Relativbewegung des Kolbenbolzens und des Pleuelauges in der Schmierzone zwischen Kolbenbolzen und Pleuelauge entsteht, ebenfalls zunimmt. Auf diese Weise kann Schmiermittel, das nach dem Konzept der Erfindung über den Kolbenbodenkühlraum und den Ölrücklaufkanal in den Zwischenraum zwischen Kolben und Pleuelauge gelangt, in verbesserter Weise in die Schmierzone befördert werden. In particular, it is provided that the connecting rod has at least one open in the direction of the lubrication zone Pleuelaugentasche for guiding and storing lubricant. This Pleuelaugentasche is preferably arranged axially centrally on the inner surface of the Pleuelauges, and extends in the tangential direction partially or completely along the circumference. By such a pocket, the volume of the lubrication zone is increased, which in turn has a positive influence on the lubrication of the piston and Pleuelbolzenlagerung, since the aufhehmbare amount of lubricant is increased, the distribution of the lubricant within the lubrication zone is improved and the suction effect, which the relative movement of the piston pin and the connecting rod eye in the lubrication zone between the piston pin and connecting rod eye arises, also increases. In this way, lubricant which passes in the space between the piston and connecting rod according to the concept of the invention on the piston bottom cooling space and the oil return passage, be conveyed in an improved manner in the lubrication zone.
Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Kolben mindestens eine Kolbennabentasche zum Aufnehmen und Verteilen von Schmiermittel aufweist, welche an der mindestens einen Austrittsöffnung derart angeordnet ist, dass sie zu der angrenzenden Oberfläche des Kolbenbolzens und/oder der zum Pleuelauge gewandten Seite offen ist. Eine derartige Kolbennabentasche dient insbesondere der verbesserten, für die Versorgung der Schmierzone vorteilhaften Verteilung von aus der Austrittsöffnung austretendem Schmiermittel auf die Oberfläche des Kolbenbolzens und in den Zwischenraum zwischen Kolben und Pleuelstange. Von dort wird das Schmiermittel durch die Sogwirkung, welche durch die Relativbewegung des Kolbenbolzens und des Pleuelauges in der Schmierzone zwischen Kolbenbolzen und Pleuelauge entsteht, in die Schmierzone zwischen Kolbenbolzen und Pleuelauge befördert. Weiterhin ist bei dieser Weiterbildung vorteilhaft, dass ebenfalls die Kolbennabe und insbesondere der Bereich zwischen Nabeninnenoberfläche und Außenoberfläche des Kolbenbolzens mit Schmiermittel versorgt wird. In a particularly preferred embodiment, it is provided that the piston has at least one piston hub pocket for receiving and distributing lubricant, which is arranged at the at least one outlet opening such that it opens to the adjacent surface of the piston pin and / or the side facing the connecting rod is. Such a piston hub pocket is used in particular for the improved, advantageous for the supply of the lubrication zone distribution of exiting the outlet opening lubricant on the surface of the piston pin and in the space between the piston and connecting rod. From there, the lubricant is conveyed by the suction effect, which results from the relative movement of the piston pin and the connecting rod in the lubrication zone between the piston pin and connecting rod, in the lubrication zone between the piston pin and connecting rod. Furthermore, it is advantageous in this development that also the piston hub and in particular the area between the hub inner surface and the outer surface of the piston pin is supplied with lubricant.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Pleuestange im Bereich des Pleuelauges direkt, insbesondere ohne Buchse, Lager oder dergleichen Verbindungselemente, drehbar mit dem Kolbenbolzen verbunden ist. Eine derartige Lösung führt zu einer wesentlichen konstruktiven Vereinfachung der Kolben- und Pleuelbolzenlagerung, welche insbesondere mit der Einsparung von Bauteilen und Kosten sowie der Verringerung beschleunigter Massen verbunden ist. In positiver Weise beeinflusst wird eine derartige Weiterbildung durch die gemäß dem Konzept erfolgende verbesserte Schmierung der Kolben- und Pleuelbolzenlagerung, insbesondere die kontinuierliche Schmiermittelzuführung und insbesondere die damit verbundene erhöhte Tragfähigkeit der hydrodynamischen Gleitlagerung zwischen Kolbenbolzen und Pleuelauge. Diese sorgt für eine möglichst zuverlässige Aufrechterhaltung eines konvergenten Schmierspalts und somit für eine Trennung von Pleuelauge und Kolbenbolzen, was wiederum den Verschleiß dieser Komponenten durch Reibung und damit verbundenen tribologischen Effekten vermindert bzw. vermeidet. In particular, it is provided that the connecting rod in the region of the connecting rod directly, in particular without bushing, bearings or the like connecting elements, is rotatably connected to the piston pin. Such a solution leads to a substantial constructive Simplification of the piston and connecting rod bearing, which is associated in particular with the saving of components and costs and the reduction of accelerated masses. In a positive way, such a development is influenced by the improved lubrication of the piston and connecting rod bearing according to the concept, in particular the continuous supply of lubricant and in particular the associated increased load capacity of the hydrodynamic slide bearing between the piston pin and connecting rod eye. This ensures the most reliable possible maintenance of a convergent lubricating gap and thus for a separation of connecting rod and piston pin, which in turn reduces or avoids the wear of these components by friction and related tribological effects.
Weiterhin hat diese Weiterbildung den Vorteil, dass der gesamte Durchmesser des Pleuelauges für die Bildung einer Gleitlagerung mit dem Kolbenbolzen genutzt werden kann, da eine den Gleitlagerdurchmesser reduzierende Pleuelbuchse nicht benötigt wird. Hierdurch vergrößert sich die Kontaktfläche zwischen Pleuelauge und Kolbenbolzen, was wiederum die auf die Gleitlagerung wirkende Flächenpressung verringert und sich somit positiv auf die maximal mögliche Kolbenbelastung auswirkt. Furthermore, this development has the advantage that the entire diameter of the connecting rod for the formation of a sliding bearing can be used with the piston pin, as a sliding bearing diameter reducing connecting rod bushing is not needed. This increases the contact surface between connecting rod and piston pin, which in turn reduces the surface pressure acting on the sliding bearing and thus has a positive effect on the maximum possible piston load.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass der Druck zum Zuführen des Schmiermittels auschließlich oder teilweise durch die Beschleunigung des Kolbens erzeugt wird. Konkret bedeutet dies, dass bei der Förderung von Schmiermittel in die Schmierzone zwischen Kolbenbolzen und Pleuelauge zur Schmierung der Kolben- und Pleuelbolzenlagerung vollständig auf eine aktive Fördereinrichtung, beispielsweise eine Ölpumpe, verzichtet werden kann, weil der zur Förderung benötigte Druck praktisch vollständig aus der Hubbewegung des Kolbens und der Beschleunigung des sich im Kolben befindenden Schmiermittels, erzeugt wird. Hierdurch wird der konstruktive Aufbau weiter vereinfacht und der Einsatz zusätzlicher Systeme zum Aufbau von Schmiermitteldruck überflüssig, was sich wiederum positiv auf die Herstellkosten und die Fehleranfälligkeit der Vorrichtung zur Schmierung der Kolben- und Pleuelbolzenlagerung auswirkt. Advantageously, it is provided that the pressure for supplying the lubricant is generated exclusively or partly by the acceleration of the piston. Specifically, this means that in the promotion of lubricant in the lubrication zone between the piston pin and connecting rod for lubrication of the piston and Pleuelbolzenlagerung completely on an active conveyor, such as an oil pump can be dispensed with, because the pressure required for the promotion practically completely from the lifting movement of the Piston and the acceleration of the lubricant in the piston, is generated. As a result, the structural design is further simplified and the use of additional systems for the construction of lubricant pressure superfluous, which in turn has a positive effect on the manufacturing costs and the susceptibility of the device to lubricate the piston and Pleuelbolzenlagerung.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Pleuelstange frei von Bohrungen und/oder Kanälen oder sonstigen Öffnungen zur Zuführung von Schmiermittel von außen in das Pleuelauge ist. Dieses Merkmal wird ermöglicht durch die Förderung von Schmiermittel gemäß dem Konzept der Erfindung, nämlich in axialer Richtung entlang der Außenoberfläche des Kolbenbolzens in den Schmierspalt, im Gegensatz zu der Förderung in radialer Richtung gemäß dem Stand der Technik. Hierzu zählt auch insbesondere vorteilhaft, dass die Pleuelstange entlang der Längsachse der Pleuelstange frei von Kanälen oder Bohrungen zur Versorgung der Schmierzone mit Schmiermittel ist, insbesondere zwischen beiden gegenüberliegenden Pleuelaugen einer Pleuelstange, insbesondere zur Förderung von Schmiermittel von einem großen Pleuelauge an einer Kurbelwelle zu einem kleinen Pleuelauge am Kolbenbolzen. Derartige Bohrungen führen zur mechanischen Schwächung der Pleuelstange, welche wiederum mit einer Vorrichtung gemäß dem Konzept der Erfindung vermieden wird. Die Erfindung führt zur Lösung der Aufgabe auch auf eine einen Motor gemäß dem Konzept der Erfindung enthaltende Brennkraftmaschine und ein Verfahren zum Schmieren einer Kolben- und Pleuelbolzenlagerung, welchem eine Vorrichtung gemäß dem Konzept der Erfindung zugrunde liegt. Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in: In particular, it is provided that the connecting rod is free of bores and / or channels or other openings for supplying lubricant from the outside into the connecting rod eye. This feature is made possible by the promotion of lubricant according to the concept of the invention, namely in the axial direction along the outer surface of the piston pin in the Lubrication gap, in contrast to the promotion in the radial direction according to the prior art. This also particularly advantageous that the connecting rod along the longitudinal axis of the connecting rod is free of channels or holes for supplying the lubrication zone with lubricant, especially between two opposite connecting rods of a connecting rod, in particular for conveying lubricant from a large connecting rod on a crankshaft to a small Connecting eye on the piston pin. Such holes lead to the mechanical weakening of the connecting rod, which in turn is avoided with a device according to the concept of the invention. The invention leads to the achievement of the object also to an engine according to the concept of the invention containing internal combustion engine and a method for lubricating a piston and Pleuelbolzenlagerung, which is based on a device according to the concept of the invention. Embodiments of the invention will now be described below with reference to the drawing. This is not necessarily to scale the embodiments, but the drawing, where appropriate for explanation, executed in a schematized and / or slightly distorted form. With regard to additions to the teachings directly recognizable from the drawing reference is made to the relevant prior art. It should be noted that various modifications and changes may be made in the form and detail of an embodiment without departing from the general idea of the invention. The disclosed in the description, in the drawing and in the claims features of the invention may be essential both individually and in any combination for the development of the invention. In addition, all combinations of at least two of the features disclosed in the description, the drawings and / or the claims fall within the scope of the invention. The general idea of the invention is not limited to the exact form or detail of the preferred embodiments shown and described below or limited to an article which would be limited in comparison with the subject matter claimed in the claims. For the given design ranges, values within the stated limits should also be disclosed as limit values and be arbitrarily usable and claimable. For simplicity, the same reference numerals are used below for identical or similar parts or parts with identical or similar function. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of the preferred embodiments and from the drawing; this shows in:
Fig.l ein Schema eines Motors, insbesondere eines Diesel- oder Benzinmotors oder Fig.l is a diagram of an engine, in particular a diesel or gasoline engine or
Gasmotors, für eine Brennkraftmaschine, wobei der Motor eine bevorzugte Kolben- und Pleuelbolzenlagerung aufweists;  Gas engine, for an internal combustion engine, wherein the engine has a preferred piston and Pleuelbolzenlagerung wists;
Fig.2 eine besonders bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zum Schmieren einer Kolben- und Pleuelbolzenlagerung in einer perspektivischen Schnittdarstellung bei einem in Fig.l schematisch dargestellten Motor,  2 shows a particularly preferred embodiment of an apparatus for lubricating a piston and Pleuelbolzenlagerung in a perspective sectional view in an engine schematically shown in Fig.l,
Fig.3 einen Kolben der bevorzugten Ausführungsform in einer Schnittdarstellung mit horizontaler Schnittebene,  3 shows a piston of the preferred embodiment in a sectional view with a horizontal sectional plane,
Fig.4 den Kolben der Fig.3 in einer Schnittdarstellung in einer weiteren  4 shows the piston of Figure 3 in a sectional view in another
S chnittdarstellung;  Section illustration;
Fig.5 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Form einer Kolbennabentasche für eine bevorzugte Ausführungsform einer Kolben- und Pleuelbolzenlagerung.  Figure 5 is a schematic representation of a preferred form of a piston hub pocket for a preferred embodiment of a piston and Pleuelbolzenlagerung.
Fig.l zeigt in einer stark vereinfachten Darstellung schematisch einen Motor 1000 einer Brennkraftmaschine in einer Schnittebene parallel zur Bewegungsebene B der Pleuelstange 150. Der Motor 1000 bildet einen Teil einer hier nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine, zu der weiterhin zusätzliche Komponenten wie Lader und Peripherie gehören. Fig.l shows in a highly simplified representation schematically a motor 1000 of an internal combustion engine in a sectional plane parallel to the plane of movement B of the connecting rod 150. The motor 1000 forms part of an internal combustion engine not shown here, which further includes additional components such as loaders and peripherals.
Sichtbar sind zwei Zylinder 180, 180', die jeweils einen Kolben 102, 102' enthalten. Die Kolben 102, 102' sind jeweils über einen Kolbenbolzen 120, 120 'drehbewegbar mit einer Pleuelstange 150, 150' verbunden, welche jeweils die Kolben 102, 102' mit der Kurbelwelle 190 verbinden. Visible are two cylinders 180, 180 ', each containing a piston 102, 102'. The pistons 102, 102 'are in each case rotatably connected via a piston pin 120, 120' to a connecting rod 150, 150 ', which in each case connect the pistons 102, 102' to the crankshaft 190.
Durch die Pleuelstangen 150, 150' wird die von den Kolben 102, 102' ausgehende oszillierende Hubbewegung in eine rotatorische Antriebsbewegung der Kurbelwelle 190 umgewandelt. Während der Kolben 102 in einer dem oberen Totpunkt nahen Position dargestellt ist, wird der Kolben 102' in einer dem unteren Totpunkt nahen Position, d. h. im unteren Abschnitt des Zylinders, gezeigt. By means of the connecting rods 150, 150 ', the oscillating lifting movement emanating from the pistons 102, 102' is converted into a rotational drive movement of the crankshaft 190. While piston 102 is shown at a position near top dead center, piston 102 'is in a position near bottom dead center, i. H. in the lower section of the cylinder.
Fig.2 zeigt eine Vorrichtung 100 zum Schmieren einer Kolben- und Pleuelbolzenlagerung in einer perspektivischen Schnittdarstellung. Ein Kolben 102 ist derartig innerhalb eines Zylinders 180 angeordnet, dass er Hubbewegungen entlang der Längsachse des Zylinders 180 vollziehen kann. Weiterhin ist eine Pleuelstange 150 über einen Kolbenbolzen 120 drehbar mit dem Kolben 102 verbunden. Hierzu weist die Pleuelstange 150 ein Pleuelauge 152 auf, welches zur Aufnahme des Kolbenbolzens 120 dient. Die Pleuelstange 150 dient der Umwandlung der oszillierenden Hubbewegung des Kolbens 102 in eine rotatorische Bewegung. Hierzu ist die Pleuelstange 150 an ihrem anderen Ende beispielsweise mit einer hier nicht dargestellten Kurbelwelle verbunden, an der sie ebenfalls über ein Pleuelauge an einem exzentrisch angeordneten Wellenabschnitt der Kurbelwelle drehbar verbunden ist. Die Pleuelstange 150 bewegt sich bei der Übersetzung der oszillierenden Hubbewegung des Kolbens 102 in die rotatorische Antriebsbewegung in einer Bewegungsebene B. 2 shows a device 100 for lubricating a piston and Pleuelbolzenlagerung in a perspective sectional view. A piston 102 is so within a cylinder 180 arranged so that it can perform strokes along the longitudinal axis of the cylinder 180. Furthermore, a connecting rod 150 is rotatably connected to the piston 102 via a piston pin 120. For this purpose, the connecting rod 150 has a connecting rod 152, which serves to receive the piston pin 120. The connecting rod 150 serves to convert the oscillating lifting movement of the piston 102 into a rotational movement. For this purpose, the connecting rod 150 is connected at its other end, for example, with a crankshaft, not shown here, where it is also rotatably connected via a connecting rod at an eccentrically arranged shaft portion of the crankshaft. The connecting rod 150 moves in the translation of the oscillating stroke of the piston 102 in the rotational drive movement in a plane of movement B.
Der Kolben 102 ist weiterhin aufgeteilt in einen vom Pleuelauge 152 abgewandten Kolbenboden- Abschnitt 104, in dem der Kolbenbodenkühlraum 112 und der Kolbenboden 130 angeordnet sind, und einen zum Pleuelauge 152 zugewandten Kolbennaben- Abschnitt 106. Der Kolbenboden- Abschnitt 104 ist dem Brennraum innerhalb des Zylinders 180 zugewandt und befindet sich in der Darstellung von Fig.2 im oberen Bereich. Der Kolbennaben- Abschnitt 106 wird gebildet aus in der Regel zwei Kolbennaben 108, welche zur Aufnahme des Kolbenbolzens 120 und somit zur Verbindung mit der Pleuelstange 150 ausgebildet sind. Gemäß dem Konzept der Erfindung wird zur Schmierung der Kolben- und Pleuelbolzenlagerung Schmiermittel, welches sich primär zur Kühlung des Kolbenbodens 130 im Kolbenbodenkühlraum 112 befindet, durch die oszillierende Hubbewegung des Kolbens 102 beschleunigt. Durch diese Beschleunigung wird das sich im Kolbenbodenkühlraum 112 befindliche Schmiermittel mit einem Druck beaufschlagt, welcher zu einer Förderung des Schmiermittels durch einen Ölrücklaufkanal 116 führt, der den Kolbenbodenkühlraum 112 mit der Nabeninnenoberfläche 110 der Kolbennabe 108 verbindet. In der hier gezeigten Weiterbildung weist jede Kolbennabe 108 zwei Olrücklaufkanäle 116 auf, so dass der Kolben über insgesamt vier Olrücklaufkanäle 116 verfügt, die allesamt außerhalb der Bewegungsebene B der Pleuelstange 150 angeordnet sind. Auf diese Weise gelangt das Schmiermittel zur Austrittsöffnung 114 des Olrücklaufkanals 116, wo es sich gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung in einer im Bereich der Austrittsöffnung 114 des Olrücklaufkanals 116 angeordneten Kolbennabentasche 118 sammelt. Die Kolbennabentasche 118 ist somit im vorliegenden Fall vorteilhaft in und um den Bereich der Austrittsöffnung 114 des Olrücklaufkanals 116 angeordnet und öffnet sich in Richtung des Kolbenbolzens und des Pleuelauges. Mittels der Kolbennabentaschen 1 18, welche sich in der Kolbennabe 108 im Bereich der Nabemnnenoberfläche 1 10 an der Austrittsöffnung 114 befinden, wird das Schmiermittel weiter beschleunigt und auf der Außenoberfläche 122 des Kolbenbolzens 120 und im Zwischenraum 160 zwischen Kolben 102 und Pleuelauge 152 verteilt. Von dort wird das Schmiermittel durch die Sogwirkung, welche durch die Relativbewegung des Kolbenbolzens 120 und des Pleuelauges 152 in der Schmierzone S zwischen Kolbenbolzen 120 und Pleuelauge 152 entsteht, in die Schmierzone S zwischen Pleuelauge 152 und Kolbenbolzen 120 zugeführt. Vorliegend weist die Pleuelstange 150 auch mindestens eine in Richtung der Schmierzone S geöffnete Pleuelaugentasche 154 zum Führen und Speichern von Schmiermittel auf. Weiterhin vorteilhaft wird über die Kolbennabentasche 118 ebenfalls der Bereich zwischen Nabeninnenoberfläche 110 und Außenoberfläche 122 des Kolbenbolzens 120 mit Schmiermittel versorgt. The piston 102 is further subdivided into a piston head section 104 facing away from the connecting rod 152, in which the piston head cooling chamber 112 and the piston head 130 are arranged, and a piston hub section 106 facing the connecting rod 152. The piston head section 104 is located inside the combustion chamber Cylinder 180 faces and is located in the illustration of Figure 2 in the upper area. The Kolbennaben- section 106 is formed from usually two piston bosses 108, which are adapted to receive the piston pin 120 and thus for connection to the connecting rod 150. According to the concept of the invention, for lubricating the piston and connecting rod bearing lubricant, which is primarily for cooling the piston head 130 in the piston bottom cooling chamber 112, accelerated by the oscillating stroke movement of the piston 102. As a result of this acceleration, the lubricant present in the piston bottom cooling space 112 is subjected to a pressure which leads to a delivery of the lubricant through an oil return passage 116 which connects the piston bottom cooling space 112 with the hub inner surface 110 of the piston hub 108. In the development shown here, each piston hub 108 has two oil return passages 116, so that the piston has a total of four oil return passages 116, all of which are arranged outside the plane of movement B of the connecting rod 150. In this way, the lubricant passes to the outlet opening 114 of the Olrücklaufkanals 116, where it collects according to this embodiment of the invention in a arranged in the region of the outlet opening 114 of the Olrücklaufkanals 116 piston hub pocket 118. The piston hub pocket 118 is thus advantageously arranged in and around the region of the outlet opening 114 of the Olrücklaufkanals 116 and opens in the direction of the piston pin and the connecting rod. By means of the piston hub pockets 1 18, which are located in the piston hub 108 in the region of Nabemnnenoberfläche 1 10 at the outlet opening 114, the lubricant is further accelerated and distributed on the outer surface 122 of the piston pin 120 and in the space 160 between the piston 102 and connecting rod 152. From there, the lubricant is supplied by the suction effect, which is caused by the relative movement of the piston pin 120 and the connecting rod 152 in the lubrication zone S between the piston pin 120 and connecting rod 152 in the lubrication zone S between the connecting rod 152 and the piston pin 120. In the present case, the connecting rod 150 also has at least one open end in the direction of the lubrication zone S Pleuelaugentasche 154 for guiding and storing lubricant. Further advantageously, the area between the hub inner surface 110 and the outer surface 122 of the piston pin 120 is also supplied with lubricant via the piston hub pocket 118.
Die Zuführung des Schmiermittels erfolgt gemäß dem Konzept der Erfindung also axial, d.h. entlang der Außenoberfläche 122 des Kolbenbolzens 120 über den Zwischenraum 160 zwischen Kolben 102 und Pleuelauge 150 und die Pleuleaugentasche 154. Die Zuführung und Förderung des Schmiermittels kann durch mindestens eine solche in analoger Weise an der Innenoberfläche des Pleuelauges 152 angeordnete Pleuelaugentasche 154 vorteilhaft unterstützt werden, welche neben dem Speichern und Führen von Schmiermittel weiterhin eine Sogwirkung erreicht. Die Sogwirkung entsteht durch die Relativbewegung des Kolbenbolzens 120 und des Pleuelauges 152 in der Schmierzone S zwischen Kolbenbolzen 120 und Pleuelauge 152. Vorliegend ist diese Pleuelaugentasche 154 vorteilhaft auf der Innenoberfläche des Pleuelauges 152 axial mittig angeordnet, und erstreckt sich in tangentialer Richtung teilweise oder vollständig entlang des Umfangs. Durch eine derartige Pleuelaugentasche 154 wird das Volumen der Schmierzone vergrößert, was wiederum einen positiven Einfluss auf die Schmierung der Kolben- und Pleuelbolzenlagerung hat, da die aufnehmbare Menge an Schmiermittel vergrößert wird, die Verteilung des Schmiermittels innerhalb der Schmierzone verbessert wird und die Sogwirkung, welche durch die Relativbewegung des Kolbenbolzens 120 und des Pleuelauges 1 2 in der Schmierzone zwischen Kolbenbolzen 120 und Pleuelauge 152 entsteht, ebenfalls zunimmt. Auf diese Weise kann Schmiermittel, das nach dem Konzept der Erfindung über den Kolbenbodenkühlraum 1 12 und den Ölrücklaufkanal in den Zwischenraum zwischen Kolben 102, 102' und Pleuelauge 152 gelangt, in verbesserter Weise in die Schmierzone S befördert werden. Dies stellt einen Unterschied zum Stand der Technik dar, wo die Zuführung von Schmiermittel in radialer Richtung durch Öffnungen in der Pleuelstange 150, die in radialer Richtung um das Pleuelauge und innerhalb der Bewegungsebene B der Pleuelstange 150 angeordnet sind, erfolgen würde. Derartige radiale Öffnungen in der Pleuelstange 150 haben eine mechanische Schwächung der Pleuelstange 150 zur Folge. The supply of the lubricant is carried out according to the concept of the invention thus axially, ie along the outer surface 122 of the piston pin 120 via the space 160 between the piston 102 and connecting rod 150 and the Pleuleaugentasche 154. The supply and delivery of the lubricant can by at least one in an analogous manner Pleuelaugentasche 154 arranged on the inner surface of the connecting rod 152 are advantageously supported, which further reaches a suction effect in addition to the storage and guiding of lubricant. The suction effect is created by the relative movement of the piston pin 120 and the connecting rod 152 in the lubrication zone S between the piston pin 120 and connecting rod 152. In the present case, this connecting rod pocket 154 is advantageously arranged axially centrally on the inner surface of the connecting rod 152, and extends in the tangential direction partially or completely along of the scope. By means of such a connecting-rod pocket 154, the volume of the lubricating zone is increased, which in turn has a positive influence on the lubrication of the piston and Pleuelbolzenlagerung, since the recordable amount of lubricant is increased, the distribution of the lubricant within the lubrication zone is improved and the suction effect, which caused by the relative movement of the piston pin 120 and the connecting rod eye 1 2 in the lubrication zone between the piston pin 120 and connecting rod 152, also increases. In this way, lubricant that enters the gap between piston 102, 102 'and connecting rod 152 in the space between the piston 102, 102' and connecting rod 152 according to the concept of the invention on the piston bottom cooling space 1 and the oil return passage, be conveyed in an improved manner in the lubrication zone S. This is a difference from the prior art, where the supply of lubricant in the radial direction would occur through openings in the connecting rod 150, which are arranged in the radial direction about the connecting rod eye and within the plane of movement B of the connecting rod 150. Such radial openings in the connecting rod 150 have a mechanical weakening of the connecting rod 150 result.
Fig.3 zeigt eine weitere Schnittdarstellung eines Kolbens 102 gemäß dem Konzept der Erfindung in einer Schnittebene, welche auf Höhe des Kolbenbodenkühlraum 112 horizontal durch den Kolben 102 verläuft. Zu sehen ist insbesondere der ringförmig ausgeprägte Kolbenbodenkühlraum 112, welcher über einen Ölzulauf 210 mit Schmiermittel versorgt wird. Das Schmiermittel dient in erster Linie zur Kühlung des Kolbenbodens 130, welcher aufgrund seiner Nähe zum Ort der Verbrennung hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Gemäß dem Konzept der Erfindung sind vier Ölrücklaufkanäle 116 außerhalb der Bewegungsebene B der Pleuelstange 150 derart angeordnet, dass deren Eintrittöffnungen auf dem Boden des Kolbenbodenkühlraums 112 verteilt sind. Durch diese Eintrittsöffhungen gelangt das Schmiermittel, welches durch die Hubbewegung des Kolbens 102 beschleunigt wird, über die Rücklaufkanäle 116, d.h. in die Zeichenebene von Fig.2 hinein, in den Bereich zwischen Nabeninnenoberfläche 1 10 der Kolbennabe 108 und Außenoberfläche 122 des Kolbenbolzens 120. Von dort gelangt es schließlich gemäß dem Konzept der Erfindung über den Zwischenraum 160 zwischen Kolben 102 und Pleuelauge 152 in die Schmierzone S. 3 shows a further sectional illustration of a piston 102 according to the concept of the invention in a sectional plane which runs horizontally through the piston 102 at the level of the piston bottom cooling space 112. In particular, the ring-shaped piston bottom cooling space 112, which is supplied with lubricant via an oil inlet 210, can be seen. The lubricant serves primarily to cool the piston crown 130, which is exposed to high temperatures due to its proximity to the location of the combustion. According to the concept of the invention, four oil return channels 116 are arranged outside the plane of movement B of the connecting rod 150 such that their inlet openings are distributed on the bottom of the piston bottom cooling space 112. Through these entrance ports, the lubricant, which is accelerated by the stroke of the piston 102, passes through the return passages 116, i. 2, into the region between the hub inner surface 110 of the piston hub 108 and the outer surface 122 of the piston pin 120. From there it finally arrives in the lubrication zone S via the intermediate space 160 between the piston 102 and the connecting rod 152, according to the concept of the invention ,
Fig.4 zeigt einen Kolben 102 gemäß dem Konzept der Erfindung in einer weiteren Schnittdarstellung in einer vertikalen Schnittebene parallel zu Bewegungsebene B der Pleuelstange 150, jedoch derartig versetzt, dass die Schnittebene durch zwei der vier Ölrücklaufkanäle 116 verläuft. 4 shows a piston 102 according to the concept of the invention in a further sectional view in a vertical sectional plane parallel to the plane of movement B of the connecting rod 150, but offset such that the cutting plane passes through two of the four oil return channels 116.
Der ringförmig ausgeprägte Kolbenbodenkühlraum 1 12, welcher das primär zur Kühlung des Kolbenbodens 130 eingesetzte Schmiermittel enthält, ist im oberen Bereich der Darstellung sichtbar. Weiterhin sichtbar sind zwei der Ölrücklaufbohrungen 116, welche den Kolbenbodenkühlraum 112 jeweils mit einer an der Nabeninnenoberfläche 110 angeordneten Kolbennabentasche 118 verbinden. Durch die Beschleunigung des Schmiermittels insbesondere im Kolbenbodenkühlraum 112, welche durch die Hubbewegung des Kolbens 102 entsteht, wird das Schmiermittel somit vom Kolbenbodenkühlraum 112 jeweils in Richtung der Kolbennabentasche 118 gefördert bzw. gepumpt. Von dort gelangt das Schmiermittel in axialer Richtung entlang des Kolbenbolzens 120, d.h. in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene dieser Darstellung, in den hier nicht dargestellten Zwischenraum 160 zwischen Kolben 102 und Pleuelauge 152. Von dem Zwischenraum 160 gelangt das Schmiermittel schließlich aufgrund der Sogwirkung, welche durch die Relativbewegung des Kolbenbolzens 120 und des Pleuelauges 152 entsteht, in die Schmierzone S zwischen Pleuelauge 152 und Kolbenbolzen 120. The ring-shaped piston bottom cooling space 1 12, which contains the lubricant used primarily for cooling the piston crown 130, is visible in the upper area of the illustration. Also visible are two of the oil return bores 116 which connect the piston bottom cooling space 112 to a piston hub pocket 118 arranged on the inner surface 110 of the hub. As a result of the acceleration of the lubricant, in particular in the piston bottom cooling space 112, which arises as a result of the lifting movement of the piston 102, the lubricant is thus conveyed or pumped by the piston head cooling space 112 in each case in the direction of the piston hub pocket 118. From there, the lubricant enters the axial Direction along the piston pin 120, that is, in a direction perpendicular to the plane of this representation, in the gap 160 between piston 102 and connecting rod 152, not shown here. From the gap 160, the lubricant finally passes due to the suction, which by the relative movement of the piston pin 120 and of the connecting rod 152 is formed in the lubrication zone S between the connecting rod 152 and the piston pin 120th
Fig.5 zeigt schematisch eine bevorzugte Form einer Kolbennabentasche 118—oder ggfs. auch Pleuelaugentasche 154— für eine bevorzugte Kolben- und Pleuelbolzenlagerung. Auf der linken der beiden Kolbennaben 108 ist eine zylindrische Ausführungsform der Kolbennabentasche 118Z (ggfs. auch möglich für eine zylindrische Pleuelaugentasche 154Z) dargestellt. Auf der rechten der beiden Kolbennaben 108 ist eine elliptische Ausfuhrungsform der Kolbennabentasche 118E (ggfs. auch möglich für eine elliptische Pleuelaugentasche 154E) dargestellt. Vorteilhaft hierbei ist, dass durch eine elliptische Form einer Tasche 118E, 154E der Weg des Öls in Richtung eines kleinen Pleuelauges 152 vorgegeben ist und so das Öl noch gezielter in Richtung des kleinen Pleuelauges 152 gelenkt werden kann. 5 shows schematically a preferred form of a piston hub pocket 118-or, if appropriate, also connecting rod pocket 154- for a preferred piston and connecting rod bearing. On the left of the two piston hubs 108 is shown a cylindrical embodiment of the piston hub pocket 118Z (possibly also possible for a cylindrical connecting-rod pocket 154Z). On the right of the two piston hubs 108, an elliptical embodiment of the piston hub pocket 118E (possibly also possible for an elliptical connecting-rod pocket 154E) is shown. The advantage here is that is given by an elliptical shape of a pocket 118E, 154E, the path of the oil in the direction of a small connecting rod 152 and so the oil can be directed even more targeted towards the small connecting rod 152.
BEZUGSZEICHENLISTE LIST OF REFERENCE NUMBERS
100 Schmiervorrichtung für eine Kolben- und Pleuelbolzenlagerung 100 lubricating device for a piston and connecting rod bearing
102, 102' Kolben  102, 102 'pistons
104 Kolbenboden- Abschnitt  104 Piston floor section
106 Kolbennaben- Abschnitt  106 piston hub section
108 Kolbennabe  108 piston hub
110 Nabeninnenoberfläche  110 hub inner surface
112 Kolbenbodenkühlraum  112 piston bottom cooling room
114 Austrittsöffhung  114 outlet opening
116 Ölrücklaufkanal  116 oil return channel
118, 118E,118Z Kolbennabentasche, elliptische Kolbennabentasche, zylindrische Kolbennabentasche 118, 118E, 118Z Piston hub pocket, elliptical hub pocket, cylindrical hub pocket
120, 120' Kolbenbolzen 120, 120 'piston pin
122 Außenoberfläche des Kolbenbolzens  122 outer surface of the piston pin
130 Kolbenboden  130 piston bottom
150, 150' Pleuelstange  150, 150 'connecting rod
152 Pleuelauge  152 connecting rod eye
154, 154E, 154Z Pleuelaugentasche, elliptische Pleuelaugentasche, zylindrische Pleuelaugentasche 154, 154E, 154Z Pleuelaugentasche, elliptical Pleuelaugentasche, cylindrical Pleuelaugentasche
160 Zwischenraum zwischen Kolben und Pleuelauge 160 Interspace between piston and connecting rod eye
180, 180' Zylinder  180, 180 'cylinder
190 Kurbelwelle  190 crankshaft
210 Ölzulauf  210 oil feed
1000 Motor, insbesondere Diesel- oder Benzinmotor oder Gasmotor  1000 engine, in particular diesel or gasoline engine or gas engine
B Bewegungsebene der Pleuelstange  B plane of movement of the connecting rod
S Schmierzone zwischen Pleuelauge und Kolbenbolzen  S Lubrication zone between connecting rod eye and piston pin

Claims

ANSPRÜCHE
1. Motor (1000) einer Brennkraftmaschine, insbesondere Diesel- oder Benzinmotor oder Gasmotor, mit einer Anzahl von Zylindern (180) und in diesen angeordneten Kolben (102), wobei 1. Engine (1000) of an internal combustion engine, in particular diesel or gasoline engine or gas engine, with a number of cylinders (180) and arranged in these pistons (102), wherein
ein Kolben (102) zum Antrieb einer Kurbelwelle (190) des Motors (1000) über eine Kolben- und Pleuelbolzenlagerung an einer mit der Kurbelwelle (190) verbundenen Pleuelstange (150) mittels eines Kolbenbolzens (120) in einem dem Kolben (102) zugewandten Ende angeordneten Pleuelauge ( 152) der Pleuelstange (150) gelagert ist, wobei  a piston (102) for driving a crankshaft (190) of the engine (1000) via a piston and connecting rod bearing on a connecting rod (150) connected to the crankshaft (190) by means of a piston pin (120) in a piston (102) facing End arranged connecting rod eye (152) of the connecting rod (150) is mounted, wherein
der Kolben (102) einen vom Pleuelauge (152) abgewandten Kolbenboden-Abschnitt (104) und einen dem Pleuelauge (152) zugewandten Kolbennaben- Abschnitt (106) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben mindestens eine Kolbennabe (108) mit einer praktisch hohlzylindrisch geformten Nabeninnenoberfläche (110) und einen Kolbenbodenkühlraum (112) aufweist, eine Schmiervorrichtung (100) zum Schmieren der Kolben- und Pleuelbolzenlagerung vorgesehen ist, die aufweist: mindestens eine auf der Nabeninnenoberfläche (110) angeordnete Austrittsöffnung (114) sowie mindestens einen den Kolbenbodenkühlraum (112) und die Austrittsöffnung (114) verbindenden und außerhalb einer Bewegungsebene der  characterized in that the piston at least one piston hub (108) having a virtually hollow cylindrical and a piston bottom cooling space (112), a lubricating device (100) is provided for lubricating the piston and connecting rod bearing, comprising: at least one outlet opening (114) arranged on the hub inner surface (110) and at least one piston bottom cooling space ( 112) and the outlet opening (114) connecting and outside a plane of movement of the
Pleuelstange angeordneten Ölrücklaufkanal (116), wobei die Schmiervorrichtung (100) ausgebildet ist, zum Zuführen von Schmiermittel aus dem Kolbenbodenkühlraum (112) über den mindestens einen Ölrücklaufkanal (116), weiterhin über die Austrittsöffnung (114) und weiterhin über einen Zwischenraum (160) zwischen Kolben und Pleuelauge entlang der Außenoberfläche (122) des Kolbenbolzens (120) in eine sich zwischen Pleuelauge (152) und Kolbenbolzen (120) bildende Schmierzone (S).  Oil return passage (116) arranged connecting rod, wherein the lubricating device (100) is formed, for supplying lubricant from the piston bottom cooling space (112) via the at least one oil return passage (116), further via the outlet opening (114) and further via a gap (160) between piston and connecting rod eye along the outer surface (122) of the piston pin (120) in a between the connecting rod (152) and piston pin (120) forming the lubrication zone (S).
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenbolzen (120) eine praktisch zylindrische Außenoberfläche (122) aufweist, und 2. Engine according to claim 1, characterized in that the piston pin (120) a substantially cylindrical outer surface (122), and
in einer praktisch gemeinsamen Symmetrieachse des Pleuelauges (152) und der  in a practically common axis of symmetry of the connecting rod (152) and the
Nabeninnenoberfläche (1 10) angeordnet ist, und  Hub inner surface (1 10) is arranged, and
durch Pleuelauge (152) und Nabeninnenoberfläche (110) geführt ist.  through the connecting rod eye (152) and hub inner surface (110) is guided.
3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pleuelstange (150) mindestens eine in Richtung der Schmierzone (S) geöffnete Pleuelaugentasche (154) zum Führen und Speichern von Schmiermittel aufweist. 3. Engine according to claim 1 or 2, characterized in that the connecting rod (150) has at least one in the direction of the lubrication zone (S) opened Pleuelaugentasche (154) for guiding and storing lubricant.
4. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (102) mindestens eine Kolbennabentasche (1 18) zum Aufnehmen und Verteilen von Schmiermittel aufweist, welche an der mindestens einen Austrittsöffhung (114) derart angeordnet ist, dass sie zu der angrenzenden Oberfläche des Kolbenbolzens und/oder der zum Pleuelauge (152) gewandten Seite offen ist. 4. Engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the piston (102) has at least one piston hub pocket (1 18) for receiving and distributing lubricant, which at the at least one outlet opening (114) is arranged such that they to the adjacent surface of the piston pin and / or to the connecting rod (152) facing side is open.
5. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pleuestange (150) im Bereich des Pleuelauges (152) direkt, insbesondere ohne Buchse, Lager oder dergleichen Verbindungselement drehbar mit dem Kolbenbolzen (120) verbunden ist. 5. Motor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Pleuestange (150) in the region of the Pleuelauges (152) directly, in particular without bushing, bearing or the like connecting element rotatably connected to the piston pin (120).
6. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass teilweise, insbesondere ausschließlich durch die Beschleunigung des Kolbens (102) ein Druck zum 6. Engine according to one of claims 1 to 5, characterized in that partially, in particular exclusively by the acceleration of the piston (102) a pressure for
Zuführen des Schmiermittels erzeugt wird. Supplying the lubricant is generated.
7. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pleuelstange (150) frei von Bohrungen und/oder Kanälen oder sonstigen Öffnungen zur Zuführung von7. Motor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the connecting rod (150) free of holes and / or channels or other openings for the supply of
Schmiermittel von außen in das Pleuelauge (152) ist. Lubricant from the outside into the connecting rod eye (152).
8. Brennkraftmaschine aufweisend einen Motor, insbesondere einen Diesel- oder 8. Internal combustion engine having an engine, in particular a diesel or
Benzinmotor oder Gasmotor, nach einem der Ansprüche 1 bis 7. Gasoline engine or gas engine according to one of claims 1 to 7.
9. Verfahren zum Schmieren einer Kolben- und Pleuelbolzenlagerung beim Betrieb eines Motors (1000), insbesondere eines Diesel- oder Benzinmotors oder Gasmotors, mit einer Anzahl von Zylindern (180) und in diesen angeordneten Kolben (102), wobei ein Kolben (102) zum Antrieb einer Kurbelwelle (190) des Motors (1000) über die Kolben- und Pleuelbolzenlagerung an einer mit der Kurbelwelle (190) verbundenen Pleuelstange (150) mittels eines Kolbenbolzens (120) in einem dem Kolben zugewandten Ende angeordneten Pleuelauge (152) der Pleuelstange (150) gelagert ist, aufweisend die Schritte: 9. A method for lubricating a piston and Pleuelbolzenlagerung during operation of an engine (1000), in particular a diesel or gasoline engine or gas engine, with a number of cylinders (180) and arranged in these pistons (102) a piston (102) for driving a crankshaft (190) of the engine (1000) via the piston and connecting rod bearing on a connecting rod (150) connected to the crankshaft (190) by means of a piston pin (120) in a connecting rod end facing the piston (152) of the connecting rod (150) is mounted, comprising the steps:
- Aufbauen eines Schmiermitteldruckes durch Beschleunigen des Kolbens (102), Establishing a lubricant pressure by accelerating the piston (102),
Zuführen von Schmiermittel über den mindestens einen Ölrücklaufkanal (1 16), weiterhin über die Austrittsöffhung (114) und weiterhin über einen Zwischenraum (160) zwischen Kolben und Pleuelauge entlang der Außenoberfläche (122) des Kolbenbolzens (120) in eine sich zwischen Pleuelauge (152) und Kolbenbolzen (120) bildende Schmierzone (S),  Supplying lubricant via the at least one oil return channel (1 16), further via the outlet opening (114) and also via a space (160) between the piston and connecting rod along the outer surface (122) of the piston pin (120) in between a connecting rod (152 ) and piston pin (120) forming the lubrication zone (S),
- Abführen von Schmiermittel aus der Schmierzone (S). - Removal of lubricant from the lubrication zone (S).
10. Verfahren nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel über den Zwischenraum (160) zwischen Kolben (102) und Pleuelauge (152) an der Oberfläche des Kolbenbolzens (120) zugeführt wird. 10. The method according to claim 9, characterized in that the lubricant via the intermediate space (160) between the piston (102) and connecting rod eye (152) on the surface of the piston pin (120) is supplied.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10 dadurch gekennzeichnet, dass beim Betrieb der Motor eine Sogwirkung durch die Relativbewegung des Kolbenbolzens (120) und des Pleuelauges (152) in der Schmierzone (S) zwischen Kolbenbolzen (120) und Pleuelauge (152) entsteht, und das Schmiermittel durch die Sogwirkung in die Schmierzone (S) angesaugt wird. 11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that during operation of the motor, a suction effect by the relative movement of the piston pin (120) and the connecting rod (152) in the lubrication zone (S) between the piston pin (120) and connecting rod eye (152), and the lubricant is sucked by the suction effect in the lubrication zone (S).
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