AT515904A4 - INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH START-STOP-FUNCTION - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit Start-Stopp-Funktion, mit zumindest einem hin- und hergehenden Kolben, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Schmierölkreis (1) zur Schmierung von motorinternen Schmierstellen, wobei der Schmierölkreis (1) über zumindest ein Steuerventil (5) mit einer - vorzugsweise zumindest einen Druckspeicher (7) aufweisenden - Druckerzeugungseinrichtung verbindbar ist. Um Mischreibung während Startbetriebsphasen zu vermeiden und eine ausreichende Kühlung der Kolben im Betrieb zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass zumindest eine Kolbenkühlleitung (6) einer Kolbenkühleinrichtung über eine Schalteinrichtung mit dem Schmierölkreis (1) verbindbar ist.The invention relates to an internal combustion engine with start-stop function, with at least one reciprocating piston, in particular for a motor vehicle, with a lubricating oil circuit (1) for lubricating engine-internal lubrication points, wherein the lubricating oil circuit (1) via at least one control valve (5 ) with a - preferably at least one pressure accumulator (7) having - pressure generating device is connectable. In order to avoid mixed friction during startup operating phases and to ensure sufficient cooling of the pistons during operation, it is provided that at least one piston cooling line (6) of a piston cooling device can be connected to the lubricating oil circuit (1) via a switching device.
Description
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit Start-Stopp-Funktion, mit zumindest einem hin- und hergehenden Kolben, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Schmierölkreis zur Schmierung von motorinternen Schmierstellen, wobei der Schmierölkreis über zumindest ein Steuerventil mit einer - vorzugsweise zumindest einen Druckspeicher aufweisenden - Druckerzeugungseinrichtung verbindbar ist.The invention relates to an internal combustion engine with start-stop function, with at least one reciprocating piston, in particular for a motor vehicle, with a lubricating oil circuit for lubricating internal engine lubrication points, the lubricating oil circuit having at least one control valve with a - preferably at least one pressure accumulator - Pressure generating device is connectable.
Start-Stopp-Systeme werden bei Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen eingesetzt, um die Emissionen und den Verbrauch zu vermindern. An Verkehrsampeln oder bei längeren Wartezeiten, zum Beispiel im Stau, schaltet sich dabei die Brennkraftmaschine aus, wenn definierte Bedingungen - zum Beispiel ausreichende Motortemperatur und/oder Ladezustand der Batterie - erfüllt sind. Sobald das Kupplungs- oder Fahrpedal betätigt wird, wird die Brennkraftmaschine wieder gestartet ("Start-Stopp-Funktion"). Während des Startens baut sich allerdings der Systemdruck im Schmierölsystem erst allmählich auf, somit herrscht an den Gleitlagern der Brennkraftmaschine für gewisse Zeit Mischreibung mit entsprechend erhöhtem Verschleiß.Start-stop systems are used on internal combustion engines of motor vehicles in order to reduce emissions and consumption. At traffic lights or longer waiting times, for example in a traffic jam, while the internal combustion engine turns off when defined conditions - for example, sufficient engine temperature and / or state of charge of the battery - are met. Once the clutch or accelerator pedal is depressed, the engine is restarted (" start-stop function "). During starting, however, the system pressure in the lubricating oil system builds up only gradually, so prevails at the bearings of the engine for a certain time mixed friction with correspondingly increased wear.
Aus der DE 10 2012 109 370 Al ist ein Schmierölsystem für eine Brennkraftmaschine mit Start-Stopp-Funktion bekannt. Das Schmierölsystem dient zur Versorgung von motorinternen Schmierstellen mit Schmiermitteln und weist eine Schmieröldruckerzeugungseinrichtung mit einem Druckmittelspeicher auf, mit der vor dem Start der Brennkraftmaschine durch die Start-Stopp-Funktion bei abgeschalteter Brennkraftmaschine in dem Schmierölsystem ein Schmieröldruck zur Versorgung von motorinternen Schmierstellen erzeugt werden kann. Der Druckmittelspeicher ist mittels einer ein Steuerventil aufweisenden Zweigleitung an das Schmierölsystem des Verbrennungsmotors angeschlossen. Mit dem Steuerventil können der Ladebetrieb und der Entladebetrieb des Druckmittelspeichers gesteuert werden. Die DE 10 2012 109 376 Al offenbart ein ähnliches System, wobei die Schmieröldruckerzeugungseinrichtung einen Druckübersetzer umfasst, der vom Druckmittelspeicher beaufschlagbar ist, welcher mit der Hydraulikanlage verbunden und an das Schmierölsystem des Verbrennungsmotors angeschlossen ist, um bei abgeschalteter Brennkraftmaschine einen Schmieröldruck aufzubauen.From DE 10 2012 109 370 Al a lubricating oil system for an internal combustion engine with start-stop function is known. The lubricating oil system is used to supply engine-internal lubrication points with lubricants and has a lubricating oil pressure generating device with a pressure fluid reservoir, with the lubricating oil pressure for supplying engine-internal lubrication points can be generated before the start of the internal combustion engine by the start-stop function with the internal combustion engine in the lubricating oil system. The accumulator is connected by means of a control valve having branch line to the lubricating oil system of the internal combustion engine. With the control valve, the loading operation and the unloading operation of the accumulator can be controlled. DE 10 2012 109 376 A1 discloses a similar system, wherein the lubricating oil pressure generating means comprises a pressure booster which can be acted upon by the accumulator, which is connected to the hydraulic system and connected to the lubricating oil system of the internal combustion engine to build up a lubricating oil pressure when the internal combustion engine is switched off.
Die Druckschriften GB 2 502 369 Al, GB 2 466 274 Al, DE 199 33 363 Al und WO 2010/143252 Al offenbaren jeweils eine Brennkraftmaschine mit einem Kolbenkühlsystem , welches überein Steuerventil mit dem Schmierölsystem der Brennkraftmaschine verbunden ist.The documents GB 2 502 369 A1, GB 2 466 274 A1, DE 199 33 363 A1 and WO 2010/143252 A1 each disclose an internal combustion engine having a piston cooling system which is connected via a control valve to the lubricating oil system of the internal combustion engine.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Brennkraftmaschine mit einem Start-Stopp-System Mischreibung während Startphasen zu vermeiden und eine ausreichende Kühlung der Kolben im Betrieb zu gewährleisten.The object of the invention is to avoid mixed friction during startup phases in an internal combustion engine with a start-stop system and to ensure adequate cooling of the pistons during operation.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass zumindest eine Kolbenkühlleitung einer Kolbenkühleinrichtung übereine Schalteinrichtung mit dem Schmierölkreis verbindbar ist, wobei vorzugsweise die Schalteinrichtung durch das als 3/2-Wegeventil ausgebildete Steuerventil gebildet ist.According to the invention, this is achieved in that at least one piston cooling line of a piston cooling device can be connected to the lubricating oil circuit via a switching device, the switching device preferably being formed by the control valve designed as a 3/2-way valve.
Die Ausbildung als 3/2-Wegeventil ermöglicht es, die Anzahl der Teile und des benötigten Bauraums auf ein Mindestmaß zu beschränken. Gleichzeitig kann die Steuerung des Steuerventils sehr einfach gehalten werden.The training as a 3/2-way valve makes it possible to limit the number of parts and the required installation space to a minimum. At the same time, the control of the control valve can be kept very simple.
Das Steuerventil weist dabei zwei Schaltstellungen auf, wobei die erste Schaltstellung zumindest einer Normalbetriebphase der Brennkraftmaschine und die zweite Schaltstellung zumindest einer Startbetriebsphase zugeordnet ist.The control valve has two switching positions, wherein the first switching position is associated with at least one normal operating phase of the internal combustion engine and the second switching position at least one start operating phase.
Um in der Normalbetriebphase eine ausreichende Wärmeabfuhr aus dem Bereich der Kolben zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass das Steuerventil in der ersten Stellung die Strömungsverbindung zwischen dem Schmierölkreis und der Kolbenkühlleitung freigibt und zwischen dem Schmierölkreis und der Druckerzeugungseinrichtung sperrt. Mischreibung lässt sich während der Startbetriebsphase zuverlässig vermeiden, wenn das Steuerventil in der zweiten Stellung die Strömungsverbindung zwischen dem Schmierölkreis und der Kolbenkühlleitung sperrt und zwischen der Druckerzeugungseinrichtung und dem Schmierölkreis freigibt.In order to allow sufficient heat removal from the region of the pistons in the normal operating phase, it is provided that the control valve in the first position releases the flow connection between the lubricating oil circuit and the piston cooling line and blocks between the lubricating oil circuit and the pressure generating device. Mixed friction can be reliably avoided during the start-up phase when the control valve in the second position blocks the flow connection between the lubricating oil circuit and the piston cooling line and releases it between the pressure-generating device and the lubricating oil circuit.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Schmierölkreislauf über ein Rückschlagventil mit der Druckerzeugungseinrichtung verbindbar ist, wobei vorzugsweise das in Richtung der Druckerzeugungseinrichtung öffnende Rückschlagventil hydraulisch parallel zum Steuerventil angeordnet ist. Dies ermöglicht es, Druck in der Druckerzeugungseinrichtung während der Normalbetriebsphase aufzubauen, sobald die Druckdifferenz zwischen dem Schmierölkreis und der Druckerzeugungseinrichtung die Schließkraft der Rückstellfeder überschreitet.It is particularly advantageous if the lubricating oil circuit can be connected to the pressure generating device via a non-return valve, wherein preferably the check valve which opens in the direction of the pressure generating device is arranged hydraulically parallel to the control valve. This makes it possible to build up pressure in the pressure generating means during the normal operation phase as soon as the pressure difference between the lubricating oil circuit and the pressure generating means exceeds the closing force of the return spring.
Die Schalteinrichtung kann durch ein Solenoid - vorzugsweise entgegen einer Federrückstellung -betätigt werden. Im Vergleich zu einer hydraulischen Selbstregulierung ergibt sich der Vorteil, dass die Betätigung der Schalteinrichtung - insbesondere nach längeren Stillstandszeiten der Brennkraftmaschine -unabhängig vom Öldruck des Schmierölkreises betätigt werden kann.The switching device can be actuated by a solenoid, preferably counter to spring return. Compared to a hydraulic self-regulation, there is the advantage that the operation of the switching device - can be operated independently of the oil pressure of the lubricating oil circuit - especially after long periods of downtime of the internal combustion engine.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figur näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to FIG.
Die Figur zeigt schematisch ein Hydraulikschema der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine. Der Schmierölkreis ist mit Bezugszeichen 1 bezeichnet, wobei der dargestellte Schmierölleitungsteil 2 des Schmierölkreises 1 einerseits mit einer Ölpumpe 3 und andererseits mit einem Hauptölverteilerkanal 4 strömungsverbunden ist.The figure shows schematically a hydraulic diagram of the internal combustion engine according to the invention. The lubricating oil circuit is designated by reference numeral 1, wherein the illustrated lubricating oil pipe part 2 of the lubricating oil circuit 1 is fluidly connected on the one hand to an oil pump 3 and on the other hand to a main oil distribution channel 4.
Der Schmierölkreis 1 kann über ein als 3/2-Wegeventil ausgeführtes Steuerventil 5 mit einer Kolbenkühlleitung 6, beispielsweise einer Kolbenkühlverteilerleitung, einer nicht weiter dargestellten Kolbenkühleinrichtung strömungsverbunden werden. Die Kolbenkühleinrichtung dient zur Wärmeabfuhr aus dem Bereich der Kolben der Brennkraftmaschine. Die Kühlung der Kolben erfolgt in bekannter weise über Spritzöldüsen von der Kolbenunterseite her. Weiters kann der Schmierölkreis 1 über das Steuerventil 5 mit einem eine Druckerzeugungseinrichtung bildenden Druckspeicher 7 verbunden werden.The lubricating oil circuit 1 can be fluidly connected via a designed as a 3/2-way valve control valve 5 with a piston cooling line 6, for example, a piston cooling manifold, a piston cooling device not shown. The piston cooling device serves for heat removal from the region of the pistons of the internal combustion engine. The cooling of the piston takes place in a known manner via spray oil nozzles from the piston underside. Furthermore, the lubricating oil circuit 1 can be connected via the control valve 5 to a pressure accumulator 7 forming a pressure generating device.
Zusätzlich ist der Druckspeicher 7 über eine ein Rückschlagventil 8 aufweisende Füllleitung 9 mit dem Schmierölkreislauf 1 verbindbar. Das Rückschlagventil 8 ist hydraulisch parallel zum Steuerventil 5 angeordnet.In addition, the pressure accumulator 7 can be connected to the lubricating oil circuit 1 via a filling line 9 having a check valve 8. The check valve 8 is arranged hydraulically parallel to the control valve 5.
Das Steuerventil 5 weist eine erste Stellung A und eine zweite Stellung B auf, wobei die - in der Figur dargestellte - erste Stellung A der Normalbetriebsphase und die zweite Stellung B der Startbetriebsphase der Brennkraftmaschine zugeordnet ist. In dieser Normalbetriebsphase weist der Schmierölkreis 1 den normalen Betriebsöldruck auf, sodass einerseits die motorinternen Schmierstellen mit Schmieröl versorgt werden können und andererseits das Öl als Kühlöl über dieThe control valve 5 has a first position A and a second position B, wherein the - shown in the figure - first position A of the normal operating phase and the second position B of the starting operating phase of the internal combustion engine is assigned. In this normal operating phase, the lubricating oil circuit 1 on the normal operating oil pressure, so on the one hand, the engine-internal lubrication points can be supplied with lubricating oil and on the other hand, the oil as a cooling oil on the
Kolbenkühlleitung 6 an die nicht weiter dargestellten Spritzöldüsen der Kolbenkühleinrichtung geleitet werden kann.Piston cooling line 6 can be passed to the spray oil nozzles of the piston cooling device not shown.
Wie in der Figur gezeigt ist, ist in der ersten Stellung A des Steuerventils 5 die Strömungsverbindung zwischen dem Schmierölkreis 1 und der Kolbenkühlleitung 6 geöffnet und die Verbindung zwischen dem Schmierölkreislauf 1 und dem Druckspeicher 7 geschlossen. Ist der Druck innerhalb des Druckspeichers 7 geringer als der Druck innerhalb des Schmierölkreises 1, so wird das Rückschlagventil 8 in der Füllleitung entgegen der Kraft der Rückstellfeder 8a geöffnet und der Druckspeicher 7 somit mit Schmieröl gefüllt, wobei sich der Druck im Druckspeicher 7 erhöht.As shown in the figure, in the first position A of the control valve 5, the flow connection between the lubricating oil circuit 1 and the piston cooling line 6 is opened and the connection between the lubricating oil circuit 1 and the pressure accumulator 7 is closed. If the pressure within the accumulator 7 is less than the pressure within the lubricating oil circuit 1, the check valve 8 is opened in the filling line against the force of the return spring 8a and the pressure accumulator 7 thus filled with lubricating oil, wherein the pressure in the pressure accumulator 7 increases.
Nach Abstellen der Brennkraftmaschine kommt es durch die stillstehende Ölpumpe 3 zu einem Druckabfall im Schmierölkreis 1. Wird im Rahmen der Start-Stopp-Funktion der Brennkraftmaschine diese erneut gestartet, so wird das Steuerventil 5 in die zweite Stellung B geschaltet. In dieser zweiten Stellung B ist die Strömungsverbindung zwischen dem Druckspeicher 7 und dem Schmierölkreis 1 hergestellt, sodass sich in diesem ausreichender Öldruck aufbauen kann, um Mischreibung in den motorinternen Schmierstellen zu vermeiden. In der Startbetriebsphase ist keine Kolbenkühlung erforderlich und somit in der zweiten Stellung B des Schaltventils 5 die Kolbenkühlleitung 6 vom Schmierölkreis 1 getrennt. Dadurch wird ein Druckverlust im Schmierölkreis 1 vermieden.After stopping the engine, it comes through the stationary oil pump 3 to a pressure drop in the lubricating oil circuit 1. If in the context of the start-stop function of the internal combustion engine this started again, the control valve 5 is switched to the second position B. In this second position B, the flow connection between the pressure accumulator 7 and the lubricating oil circuit 1 is made, so that can build up in this sufficient oil pressure to avoid mixed friction in the engine internal lubrication points. In the starting operating phase, no piston cooling is required and thus in the second position B of the switching valve 5, the piston cooling line 6 separated from the lubricating oil circuit 1. As a result, a pressure drop in the lubricating oil circuit 1 is avoided.
Sobald die Startbetriebsphase abgeschlossen ist, die Brennkraftmaschine wieder in die Normalbetriebsphase übergeht und für eine Schmierung ausreichender Druck im Schmierölkreis 1 durch die Ölpumpe 3 bereitgestellt werden kann, wird das Schaltventil 5 von der zweiten Stellung B in die erste Stellung A übergeführt und somit die Kolbenkühlung wieder aktiviert. Über die Füllleitung 9 und das Rückschlagventil 8 kann der Druckspeicher 7 wieder geladen werden und steht danach wieder für die nächste Startbetriebsphase im Start-Stopp-Betrieb bereit.As soon as the starting operating phase has been completed, the internal combustion engine returns to the normal operating phase and lubrication oil can be provided with sufficient pressure in the lubricating oil circuit 1 by the oil pump 3, the switching valve 5 is transferred from the second position B to the first position A and thus the piston cooling again activated. About the filling line 9 and the check valve 8, the pressure accumulator 7 can be recharged and is then ready for the next start operating phase in start-stop operation.
Das Steuerventil 5 ist im Ausführungsbeispiel als elektrisch über ein Solenoid 5a betätigtes Schieberventil mit mechanischer Federrückstellung 5b ausgeführt. Im unbestromten Zustand wird das Steuerventil in die erste Stellung A geschalten und stets die Kolbenkühlleitung 6 mit Drucköl versorgt ("fail save mode"). Gleichzeitig wird der Druckspeicher 7 über das Rückschlagventil 8 mit Drucköl versorgt. Das Rückschlagventil 8 verhindert ein Zurückfließen des gespeicherten Öls in den Schmierölkreis 1.The control valve 5 is executed in the embodiment as an electrically operated via a solenoid 5a slide valve with mechanical spring return 5b. In the de-energized state, the control valve is switched to the first position A and always supplies the piston cooling line 6 with pressure oil ("fail save mode"). At the same time, the pressure accumulator 7 is supplied via the check valve 8 with pressure oil. The check valve 8 prevents the stored oil from flowing back into the lubricating oil circuit 1.
Der Druckspeicher 7 speichert den Druck entweder mechanisch mittels Feder 7a und Kolben 7b (wie dargestellt), oder über eine mit Gas beaufschlagte Membran.The pressure accumulator 7 stores the pressure either mechanically by means of spring 7a and piston 7b (as shown), or via a gas-loaded membrane.
Wird das Solenoid 5a bestromt, so wird das Steuerventil 5 in seine zweite Stellung B bewegt und die Kolbekühlleitung 6 vom Schmierölkreis 1 getrennt, sowie der Druckspeicher 7 freigegeben. Das Drucköl wird unmittelbar in den Schmierölkreis 1 eingebracht und steht somit sofort allen motorinternen Schmierstellen zur Schmierung zur Verfügung.When the solenoid 5a is energized, the control valve 5 is moved to its second position B and the Kolbekühlleitung 6 separated from the lubricating oil circuit 1, and the pressure accumulator 7 released. The pressure oil is introduced directly into the lubricating oil circuit 1 and is thus immediately available to all internal lubrication points for lubrication.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM01 | Lapse because of not paying annual fees |
Effective date: 20230724 |