DE10002256A1 - Vorrichtung zur Beeinflussung der Erwärmung des Schmieröls einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Vorrichtung zur Beeinflussung der Erwärmung des Schmieröls einer BrennkraftmaschineInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Erwärmung des Schmieröls einer Brennkraftmaschine (1), mit einer einen Arbeitsraum (10) und mindestens einen Nebenraum (12) aufweisenden Ölwanne (2), wobei der Arbeitsraum (10) vom Nebenraum (12) durch eine Trennwand (8) mit Durchtrittsöffnungen (22) abgegrenzt ist, die als kleine den Durchtritt von kaltem, zähflüssigen Schmieröl verhindernde Öffnungen ausgebildet sind, und mit einer Schmierölpumpe (16) zum Ansaugen von Schmieröl aus dem Arbeitsraum (10). DOLLAR A Die Erfindung sieht vor, daß dem Arbeitsraum (10) der Ölwanne (2) lediglich eine Schmierölteilmenge des aus ihm angesaugten Schmieröls rückführbar ist, welche durch Umlauf in besonders stark erwärmten Bereichen (20) der Brennkraftmaschine (1) eine höhere Temperatur aufweist als eine Restschmierölmenge niedrigerer Temperatur, deren Rückführung in den Nebenraum (12) erfolgt.
Description
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Beeinflussung
der Erwärmung des Schmieröls einer Brennkraftmaschine gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1.
Zur Reduzierung der Reibungsverluste in einer Aufheizphase der
Bernnkraftmaschine ist es erforderlich, daß das Schmieröl möglichst
schnell die Motorbetriebstemperatur erreicht, so daß die Ölviskosität
und damit die Scherkräfte an den bewegten Kontaktstellen einen mini
malen Wert annehmen. Die Aufheizdauer wird hierbei entscheidend
von der im Motor befindlichen Schmierölmenge beeinflußt, d. h. je grö
ßer das in der Brennkraftmaschine befindliche Ölvolumen ist, desto
länger dauert es, bis die übliche Betriebstemperatur des Schmieröls er
reicht ist. Ziel ist daher, während der Aufheizphase der Brennkraftmaschine
lediglich eine Schmierölteilmenge und erst nach Erreichen der
Betriebstemperatur die gesamte Schmierölmenge innerhalb des
Schmierölkreislaufs umzuwälzen.
Gemäß der DE 30 32 090 C2 wurde deshalb eine Vorrichtung
zur Beeinflussung der Erwärmung des Schmieröls einer Brennkraftma
schine vorgeschlagen, mit einer einen als trichterförmiger Auffangkorb
ausgebildeten Arbeitsraum und einen Nebenraum aufweisenden Öl
wanne, wobei eine Mantelwand des trichterförmigen Auffangkorbes
Durchtrittsöffnungen aufweist, die als kleine den Durchtritt von kaltem,
zähflüssigem Schmieröl verhindernde Öffnungen ausgebildet sind.
Mittels einer Schmierölpumpe wird Schmieröl nur aus dem trichterför
migen Auffangkorb angesaugt. Hierdurch wird während einer Warm
laufphase der Brennkraftmaschine lediglich die im tricherförmigen Auf
fangkorb befindliche Schmierölteilmenge innerhalb des Ölkreislaufs
umgewälzt und dadurch aufgewärmt. Erst wenn das außerhalb des
Auffangkorbes in der Ölwanne bevorratete, kalte Schmieröl sich durch
das angrenzende, aus dem Motorumlauf aufgeheizte, in den Auffang
korb rücklaufende Schmieröl etwas erwärmt hat und dünnflüssiger ge
worden ist, kann es aus dem Nebenraum durch die Durchtrittsöffnun
gen hindurch in den Auffangkorb gelangen und am Schmierölkreislauf
teilnehmen.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu
grunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei
welcher eine Aufheizung des innerhalb des Ölkreislaufs umgewälzten
Schmieröls noch schneller erfolgen kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß dem
Arbeitsraum der Ölwanne lediglich eine Schmierölteilmenge des aus
ihm angesaugten Schmieröls rückführbar ist, welche durch Umlauf in
besonders stark erwärmten Bereichen der Brennkraftmaschine eine
höhere Temperatur aufweist als eine Restschmierölmenge niedrigerer
Temperatur, deren Rückführung in den Nebenraum erfolgt.
Gegenüber dem Stand der Technik wird in den Arbeitsraum, aus
dem die Schmierölpumpe Schmieröl saugt, gemessen am gesamten,
während der Aufwärmphase im Umlauf befindlichen Schmieröl lediglich
eine Schmierölteilmenge zurückgeführt. Diese Schmierölteilmenge er
reicht durch Umlauf in besonders stark erwärmten Bereichen der
Brennkraftmaschine eine höhere Temperatur als die restliche umge
wälzte Schmierölmenge. In vorteilhafter Weise wird gemäß der Erfin
dung daher nur diese schnell auf Betriebstemperatur gebrachte
Schmierölteilmenge für die Erstschmierung der Brennkraftmaschine
während der Aufwärmphase verwendet. Die weniger stark aufgeheizte
Restschmierölmenge wird hingegen in den Nebenraum zurückgeführt,
um das dort noch kalte Schmieröl aufzuwärmen.
Weil dann die vom Arbeitsraum abgesaugte Schmierölmenge
größer ist als die rückgeführte Schmierölteilmenge, sind Maßnahmen
vorzusehen, damit das sich langsamer erwärmende, im Nebenraum
bevorratete Schmieröl in den Arbeitsraum nachströmen kann, bevor
dieser vollständig entleert ist. Dies kann z. B. dadurch erfolgen, daß für
den Aufwärmvorgang des Schmieröls maßgebliche Parameter wie z. B.
der Durchmesser der Durchtrittsöffnungen und der Förderstrom der
Schmierölpumpe so aufeinander abgestimmt werden, daß Schmieröl
durch die Durchtrittsöffnungen hindurch strömen kann, bevor der Ar
beitsraum entleert ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patent
anspruch 1 angegebenen Erfindung möglich.
Gemäß einer besonders zu bevorzugenden Maßnahme sind der
Arbeitsraum und der Nebenraum nach oben hin offen und die Trenn
wand als eine im wesentlichen senkrechte Wand mit einer Oberkante
ausgebildet, über welche Schmieröl des Nebenraums in den Arbeits
raum hinüberströmen kann, wenn der Nebenraum vollständig mit
Schmieröl befüllt ist. Damit ist auf einfache Weise sichergestellt, daß
sich der Arbeitsraum, aus welchem ständig Schmieröl entnommen wird,
niemals vollständig entleert, auch wenn aufgrund zu geringer Erwär
mung noch kein Schmieröl durch die Durchtrittsöffnungen strömen
kann.
Gegenüber der Vorrichtung der DE 30 32 090 C2, bei der die
Trennwand bedingt durch den trichterförmigen Auffangkorb schräg ge
neigt und dadurch großflächig ist, ergibt sich durch die im wesentlichen
senkrechte Anordnung der Trennwand eine kleinstmögliche wärmetau
schende Fläche zwischen dem stärker erwärmten Schmieröl im Arbeits
raum und dem demgegenüber kälteren Schmieröl im Nebenraum. In
folgedessen findet an der Trennwand ein geringerer Wärmeübergang
statt, was für eine schnelle Aufheizung des Umlauföls von Vorteil ist.
Eine Weiterbildung sieht vor, daß die dem Arbeitsraum rückge
führte Schmierölteilmenge höherer Temperatur Schmieröl beinhaltet,
welches durch einen Zylinderkopf der Brennkraftmaschine geflossen
ist. Da die Betriebstemperaturen im Zylinderkopf, d. h. in unmittelbarer
Nachbarschaft zu den Brennräumen der Zylinder, mithin die höchsten
sind, die in der Brennkraftmaschine errreicht werden, kann eine beson
ders schnelle Aufheizung der für die Erstschmierung verwendeten
Schmierölteilmenge erfolgen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die
einzige Figur zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch eine
Ölwanne einer Brennkraftmaschine.
Eine Brennkraftmaschine 1 umfaßt eine Ölwanne 2 zur Aufnah
me von innerhalb eines Schmierölkreislaufs 4 umgewälzten Schmieröls.
Die Ölwanne 2 ist durch sich eine von einem Ölwannenboden 6 im we
sentlichen vertikal nach oben erstreckende, beispielsweise umlaufende
Trennwand 8 in einen inneren Arbeitsraum 10 und einen äußeren Ne
benraum 12 unterteilt, welche vor Inbetriebnahme der Brennkraftma
schine 1 mit Schmieröl von jeweils gleichem Niveau befüllt sind. Da die
Trennwand 8 umläuft, ist der Nebenraum 12 ringförmig und umschließt
den Arbeitsraum 10 vollständig.
Damit bei kalter Brennkraftmaschine 1 zunächst nur das im Ar
beitsraum 10 befindliche Schmieröl in den Schmierölkreislauf 4 gelangt,
saugt eine in einem Ölvorlauf 14 angeordnete Schmieröl
pumpe 16 über einen in den Arbeitsraum 10 ragenden Saugstutzen 18
Schmieröl an, welches zur Brennkraftmaschine 1 gefördert und dort
unterschiedlichen Schmierstellen zugeführt wird, unter anderem einem
Zylinderkopf 20, in welchem die Betriebstemperaturen wegen der Nähe
zu den Brennräumen der Zylinder hoch sind.
Die Trennwand 8 weist Durchtrittsöffnungen 22 auf, die als klei
ne den Durchtritt von kaltem, zähflüssigem Schmieröl verhindernde
Öffnungen ausgebildet sind, während erwärmtes, viskoseres Schmieröl
sie passieren kann. Vorzugsweise sind die Querschnitte der Durch
trittsöffnungen 22 konstant. Alternativ könnten sie aber auch tempera
turabhängig regelbar sein, beispielsweise durch bimetall-
/wachspatronengesteuerte Verschlußdeckel oder durch kennfeldge
führte, elektrisch angesteuerte Schaltventile, und zwar derart, daß die
Querschnitte der Durchtrittsöffnungen 22 mit höherer Temperatur des
umgewälzten Schmieröls vergrößert werden.
Anstatt die gesamte, aus dem Arbeitsraum 10 abgesaugte
Schmierölmenge nach dem Umlauf in der Brennkraftmaschine 1 wieder
in diesen zurückzufördern, wird lediglich beispielsweise die Schmieröl
teilmenge, welche den Zylinderkopf 20 durchströmt hat, mittels eines
separaten Ölrücklaufs 24 in den Arbeitsraum 10 der Ölwanne 2 zurück
geführt. Die verbleibende umgewälzte Restschmierölmenge, z. B. an
Seitenwänden eines Kurbelgehäuses 26 der Brennkraftmaschine 1 ab
gelaufenes Schmieröl, wird über einen weiteren Ölrücklauf 28 in den
Nebenraum 12 der Ölwanne 2 rückgefördert.
Wegen der Sperrwirkung der Trennwand 8 wird während der
Aufheizphase der Brennkraftmaschine 1 daher im wesentlichen nur das
Schmieröl innerhalb des Schmierölkreislaufs 4 umgewälzt, welches
beim Durchlauf durch den Zylinderkopf 20 stark aufgeheizt wurde, wäh
rend das kalte, und von der rücklaufenden Restschmierölmenge noch
nicht ausreichend aufgeheizte Schmieröl des Nebenraumes 12 noch
nicht die Durchtrittsöffnungen 22 der Trennwand 8 durch- und dem An
saugstutzen 18 im Arbeitsraum 10 zuströmen kann. Um zu verhindern,
daß bei noch kaltem Schmieröl im Nebenraum 12 der Arbeitsraum 10
leergesaugt wird, sind der Arbeitsraum 10 und der Nebenraum 12 nach
oben hin offen und die Höhe h der Trennwand 8 ist derart gewählt, daß
vor Entleerung des Arbeitsraumes 10 Schmieröl aus dem Neben
raum 12, dessen Pegel wegen der rückströmenden Restschmierölmen
ge ständig steigt, über eine Oberkante 30 der Trennwand 8 in den Ar
beitsraum 10 fließen kann.
Erst wenn sich das anfangs kalte Schmieröl im Neben
raum 12 durch die von der Brennkraftmaschine 1 erwärmte, rückströ
mende Restschmierölmenge erwärmt hat und dünnflüssiger geworden
ist, strömt dem Arbeitsraum 10 durch die Durchtrittsöffnungen 22 hin
durch etwas Schmieröl aus dem Nebenraum 12 zu. Wenn dann eine
stationäre Betriebstemperatur erreicht ist, fließt das Schmieröl aus dem
Nebenraum 12 nahezu ungehindert in den Arbeitsraum 10 über.
Alternativ oder zusätzlich zur oben beschriebenen Möglichkeit,
ein Entleeren des Arbeitsraums 10 durch ein Überspülen der Ober
kante 30 der Trennwand 8 zu verhindern, können für den Aufwärmvor
gang des Schmieröls maßgebliche Parameter wie z. B. der Durchmes
ser der Durchtrittsöffnungen 22 und der Förderstrom der Schmieröl
pumpe 16 so aufeinander abgestimmt werden, daß Schmieröl durch die
Durchtrittsöffnungen 22 hindurch strömen kann, bevor der Arbeits
raum 10 entleert ist.
Claims (6)
1. Vorrichtung zur Beeinflussung der Erwärmung des Schmieröls einer
Brennkraftmaschine (1), mit einer einen Arbeitsraum (10) und minde
stens einen Nebenraum (12) aufweisenden Ölwanne (2), wobei der Ar
beitsraum (10) vom Nebenraum (12) durch eine Trennwand (8) mit
Durchtrittsöffnungen (22) abgegrenzt ist, die als kleine den Durchtritt
von kaltem, zähflüssigem Schmieröl verhindernde Öffnungen ausgebil
det sind, und mit einer Schmierölpumpe (16) zum Ansaugen von
Schmieröl aus dem Arbeitsraum (10), dadurch gekennzeichnet, daß
dem Arbeitsraum (10) der Ölwanne (2) lediglich eine Schmierölteilmen
ge des aus ihm angesaugten Schmieröls rückführbar ist, welche durch
Umlauf in besonders stark erwärmten Bereichen (20) der Brennkraft
maschine (1) eine höhere Temperatur aufweist als eine Rest
schmierölmenge niedrigerer Temperatur, deren Rückführung in den
Nebenraum (12) erfolgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ar
beitsraum (10) und der Nebenraum (12) nach oben hin offen sind und
die Trennwand als eine im wesentlichen senkrechte Wand (8) mit einer
vorzugsweise geraden Oberkante (30) ausgebildet ist, über welche
Schmieröl des Nebenraums (10) in den Arbeitsraum (12) hinüberströ
men kann, wenn der Nebenraum (12) vollständig mit Schmieröl befüllt
ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die dem Arbeitsraum (10) rückgeführte Schmierölteilmenge höherer
Temperatur Schmieröl beinhaltet, welches durch einen Zylinderkopf
(20) der Brennkraftmaschine (1) geflossen ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Restschmierölmenge niedrigerer Temperatur
Schmieröl beinhaltet, welches an Seitenwänden eines Kurbelgehäuses
(26) der Brennkraftmaschine (1) abgelaufen ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Querschnitte der Durchtrittsöffnungen (22) kon
stant sind.
6. Vorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Querschnitte der Durchtrittsöffnungen (22) temperaturabhängig
regelbar sind, beispielsweise durch bimetall-/wachspatronengesteuerte
Verschlußdeckel oder durch kennfeldgeführte, elektrisch angesteuerte
Schaltventile, und zwar derart, daß die Querschnitte mit höherer Tem
peratur des Schmieröls vergrößert werden.
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