DE10051780A1 - Pressure regulator for lubricant oil circuit of IC engine for motor vehicles has mechanical spring with automatic adjusting element for oil temperature-dependent spring force adjustment - Google Patents
Pressure regulator for lubricant oil circuit of IC engine for motor vehicles has mechanical spring with automatic adjusting element for oil temperature-dependent spring force adjustmentInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Druckregeleinheit für einen Öl kreislauf eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Ölförderpumpe und einen Verbrennungs motor mit einer entsprechenden Druckregeleinheit nach dem jeweiligen Oberbegriff der Ansprüche 9 bzw. 10.The invention relates to a pressure control unit for an oil circuit of an internal combustion engine according to the preamble of Claim 1 and an oil pump and a combustion motor with a corresponding pressure control unit according to the respective preamble of claims 9 and 10.
Moderne Verbrennungsmotoren weisen wenigstens einen Schmier mittelkreislauf, d. h. einen Ölkreislauf auf, bei dem eine Ölförderpumpe Öl aus einem Reservoir in eine Sammelleitung drückt, wobei die Sammelleitung viele verschiedene Abzweigungen aufweist, die das Öl an die jeweiligen Lagerstellen des Verbrennungsmotors führen. Die Ölförderpumpe erzeugt dabei einen Massenstrom, der zu bestimmten Druck- und Strömungs verhältnissen in den Leitungen führt, wobei die tatsächlichen Verhältnisse auch noch insbesondere von der Temperatur des Öls und vom Ölbedarf des Motors abhängig sind. Die Förderleistung der Ölförderpumpe ist im allgemeinen auf maximale Anforderungen ausgelegt, jedoch begrenzt ein gattungsgemäßes Überdruckventil den Öldruck auf zulässige Werte, indem das Überdruckventil beispielsweise eine Rücklaufleitung zwischen der Druckseite der Pumpe und dem Reservoir freigibt. Ähnliche Überdruck- und Bypassventile sind auch an Haupt- und Nebenstromölfiltern vorgesehen, die das umgewälzte Öl von mitgeführten Fremdstoffen befreien. Nachteilig ist dabei allerdings, daß die Überdruckventile ein unveränderliches, nicht einstellbares Steuerungs- und Regelungsverhalten aufweisen und somit keine Anpassung an sich ändernde Bedingungen zulassen.Modern internal combustion engines have at least one lubricant medium cycle, d. H. an oil circuit in which one Oil feed pump Oil from a reservoir into a manifold presses, the manifold many different branches has the oil to the respective bearings of the Guide internal combustion engine. The oil pump creates a mass flow leading to certain pressure and flow leads in the lines, the actual Ratios also in particular of the temperature of the oil and depend on the oil requirement of the engine. The capacity The oil pump is generally on maximum requirements designed, but limited a generic pressure relief valve the oil pressure to allowable values by using the pressure relief valve for example a return line between the pressure side of the Pump and the reservoir releases. Similar overpressure and Bypass valves are also on main and bypass oil filters provided the circulated oil from carried foreign matter to free. The disadvantage, however, is that the Pressure relief valves an unchangeable, not adjustable Have control and regulation behavior and therefore none Allow adaptation to changing conditions.
Aus der Offenlegungsschrift DT 17 28 245 C1 ist eine Ölpumpe in einem Ölbrenner mit einem nachgeschalteten Druckregelventil bekannt. Die Ölpumpe saugt Öl aus einem Tank an und fördert es über eine Druckleitung zu dem Druckregelventil und weiter zu einer Düse. Das Druckregelventil hat die Aufgabe, die Druckleitung im Ruhezustand gänzlich abzusperren und bei zu großem Druck während des Betriebes Öl über eine Rücklaufleitung zur Saugseite der Pumpe zurückzuleiten. Das Druckregelventil weist eine Feder auf, deren Vorspannung und somit deren Federkraft über eine manuell betätigbare Stellschraube einstellbar ist. Ferner wird das Öffnungsverhalten des Druckregelventils mittels eines vom Betriebszustand der Pumpe abhängigen Leckölstroms der Pumpe gesteuert.From the published patent DT 17 28 245 C1 an oil pump is in an oil burner with a downstream pressure control valve known. The oil pump draws oil from a tank and pumps it via a pressure line to the pressure control valve and on a nozzle. The pressure control valve has the task of Completely shut off the pressure line in the idle state and close it high pressure during operation oil via a return line to the suction side of the pump. The pressure control valve has a spring, the bias and thus their Spring force via a manually operated screw is adjustable. Furthermore, the opening behavior of the Pressure control valve by means of the operating state of the pump dependent leakage oil flow of the pump controlled.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Druckregel einheit der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, deren Steuerungsverhalten sich automatisch an geänderte Motor bedingungen anpaßt. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine Ölförderpumpe mit einem sich selbst korrigierenden Regelungs verhalten und einen mit einem derartigen Regelungsverhalten versehenen Verbrennungsmotor zu konzipieren.In contrast, the object of the invention is a pressure rule to provide a unit of the type mentioned at the beginning, their control behavior automatically changes to the engine adapts conditions. It is also an object of the invention to Oil feed pump with a self-correcting control behave and one with such control behavior to design the internal combustion engine.
Diese Aufgabe wird durch eine Druckregeleinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Ölförderpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.This task is carried out by a pressure control unit with the Features of claim 1, an oil pump with the features of claim 9 and an internal combustion engine with the features of claim 10 solved.
Die erfindungsgemäße Druckregeleinheit zeichnet sich durch eine mechanische Feder aus, der ein selbsttätiges Stellmittel zur öltemperaturabhängigen Einstellung der Federkraft zugeordnet ist. Die effektiv wirksame Federkraft und somit der Öffnungsdruck der Druckregeleinheit ist dabei zum einen von einer aktuellen Federvorspannung und dem Federweg der mechanischen Feder und zum anderen vom Zustand des Steilmittels abhängig, wobei der Zustand des Steilmittels wiederum hauptsächlich abhängig sein soll von der Temperatur des durch die Druckregeleinheit und/oder die Ölförderpumpe und/oder den Ölkreislauf strömenden Öls. Das Stellmittel soll entweder selbst temperatursensitiv und selbsttätig ausgeführt und/oder mit einem Temperatursensorelement (und gegebenenfalls mit einer Steuerungs-/Antriebsvorrichtung) direkt oder indirekt gekoppelt sein. Dadurch wird es ermöglicht, daß sich das Steuerungs- bzw. Regelungsverhalten der Druckregeleinheit selbständig ändert bzw. automatisch ändern läßt, wenn sich die Temperatur des Öls ändert. Wenn eine Änderung des Ölbedarfs des Verbrennungsmotors mit einer Änderung der Öltemperatur einhergeht bzw. umgekehrt sich die Öltemperatur mit dem Ölbedarf des Verbrennungsmotors ändert, reagiert die erfindungsgemäße Druckregeleinheit auch auf einen wechselnden Ölbedarf des Verbrennungsmotors. Es versteht sich von selbst, daß anstelle des Verbrennungsmotors auch ein anderer, ähnlich wirkender "Ölverbraucher" vorsehbar ist.The pressure control unit according to the invention is characterized by a mechanical spring, which is an automatic actuator for Oil temperature-dependent setting of the spring force assigned is. The effective spring force and thus the Opening pressure of the pressure control unit is on the one hand of a current spring preload and the travel of the mechanical spring and on the other hand from the condition of the gradient dependent, the condition of the steepness again mainly depends on the temperature of the the pressure control unit and / or the oil pump and / or the Oil circuit of flowing oil. The positioning means should either even temperature-sensitive and carried out automatically and / or with a temperature sensor element (and possibly with a Control / drive device) directly or indirectly coupled his. This makes it possible for the control or Control behavior of the pressure control unit changes independently or can be changed automatically when the temperature of the oil changes. If there is a change in the oil requirement of the internal combustion engine is accompanied by a change in the oil temperature or vice versa the oil temperature with the oil requirement of the internal combustion engine changes, the pressure control unit according to the invention also reacts to a changing oil requirement of the internal combustion engine. It goes without saying that instead of the internal combustion engine another, similarly acting "oil consumer" can also be provided is.
In Ausgestaltung der Erfindung erreicht das Stellmittel die Einstellung der Federkraft über eine Änderung der Feder vorspannung und/oder eine Änderung der Federkennlinie. Ein derartiges Stellmittel greift in das Verhalten der Feder ein. Es kann entweder in die Feder integriert sein, beispielsweise indem die Feder selbst temperatursensitiv ausgeführt ist, oder es kann von außen auf die Feder und/oder ihre Einbausituation einwirken, indem es beispielsweise den Einbauraum der Feder verkürzt.In one embodiment of the invention, the actuating means achieves the Adjustment of the spring force by changing the spring preload and / or a change in the spring characteristic. On such actuating means intervenes in the behavior of the spring. It can either be integrated into the spring, for example by the spring itself being temperature-sensitive, or it can affect the spring and / or its installation situation from the outside act by, for example, the installation space of the spring shortened.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Stellmittel als separates Bauteil ausgeführt und funktionell mit der mechanischen Feder in Reihe geschaltet angeordnet. Dadurch ergibt sich eine besonders große Flexibilität bei der Gestaltung des Stellmittels und ein insgesamt einfacher und kostengünstiger Aufbau der Druckregeleinheit. In a further embodiment of the invention, the adjusting means is as separate component executed and functional with the mechanical spring arranged in series. Thereby there is a particularly high degree of flexibility with the Design of the adjusting means and an overall simple and inexpensive construction of the pressure control unit.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Stellmittel als Dehnstoff- oder als Bimetallelement ausgeführt. Dadurch ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau und eine fehlerunanfällige, selbsttätige Funktion des Stellmittels. Besonders vorteilhaft in dieser Hinsicht ist auch eine Ausgestaltung des Stellmittels als sogenannte "Wachspatrone", die einen großen Verstellweg und hohe Verstellkräfte aufweist.In a further embodiment of the invention, the adjusting means is as Expansion or bimetallic element. This gives a particularly simple structure and an error-prone, automatic function of the actuator. Particularly advantageous in this respect is also a configuration of the actuating means as a so-called "wax cartridge", which has a large adjustment range and has high adjustment forces.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Stellmittel einen in einem Zylinder geführten, öltemperaturabhängig hydraulisch und/oder pneumatisch verstellbaren Kolben auf. Einer derartigen Kolben-/Zylinder-Anordnung sind vorzugsweise eine hydraulische oder pneumatische Druckversorgungseinheit sowie ein Temperatursensor zugeordnet, wobei die Druck versorgungseinheit und der Temperatursensor gleichzeitig auch als Bestandteile anderer Vorrichtungen fungieren können.In a further embodiment of the invention, the adjusting means one in a cylinder, depending on the oil temperature hydraulically and / or pneumatically adjustable pistons. Such a piston / cylinder arrangement are preferred a hydraulic or pneumatic pressure supply unit as well as a temperature sensor, the pressure supply unit and the temperature sensor at the same time can act as components of other devices.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung stellt das Steuer element den Druck im Ölkreislauf über eine Änderung des Öffnungsquerschnittes eines Öldurchlasses ein. Damit wirkt das Steuerelement entweder in der Hauptleitung des Ölkreislaufs oder in einer Bypassleitung, über die Öl zur Saugseite der Pumpe rückführbar ist, als verstellbares Drosselelement.In a further embodiment of the invention, the tax element the pressure in the oil circuit by changing the Opening cross section of an oil passage. So that works Control either in the main line of the oil circuit or in a bypass line, via which oil to the suction side of the Pump is traceable, as an adjustable throttle element.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung stellt das Steuer element den Druck im Ölkreislauf über eine Änderung der Förder parameter einer Pumpe des Ölkreislaufs ein, insbesondere über eine Änderung von Fördermenge und -druck der Pumpe. Eine derartige Regelung ist ökonomisch günstig, da die Förder leistung der Pumpe an den Bedarf angepaßt wird und Verluste vermieden werden.In a further embodiment of the invention, the tax element the pressure in the oil circuit by changing the delivery parameters of a pump in the oil circuit, especially via a change in the flow rate and pressure of the pump. A such regulation is economically favorable because the funding performance of the pump is adjusted to the needs and losses be avoided.
Die erfindungsgemäße Ölförderpumpe zeichnet sich dadurch aus, daß die Fördermenge und/oder der Förderdruck der Pumpe mit Hilfe einer Druckregeleinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7 selbsttätig einstellbar ist. Eine derartige Einstellung kann über eine Änderung der hydraulischen Leistung der Pumpe bewirkt werden, so daß Förderverluste vermieden werden. Alternativ oder ergänzend dazu kann eine begrenzte Rückkopplung der Druck- mit der Saugseite der Pumpe erfolgen. Die Ölförderpumpe paßt somit die geförderte Ölmenge und/oder den Druck des geförderten Öls an die Temperatur des Öls an, so daß bei jeder Betriebs situation des Verbrennungsmotors eine optimale Ölförderung durch die Pumpe erfolgt.The oil pump according to the invention is characterized in that that the delivery rate and / or the delivery pressure of the pump with Help of a pressure control unit according to one of claims 1 to 7 is automatically adjustable. Such an attitude can caused by a change in the hydraulic power of the pump so that production losses are avoided. Alternatively or In addition, a limited feedback of the pressure with the suction side of the pump. The oil pump thus fits the amount of oil extracted and / or the pressure of the oil extracted to the temperature of the oil, so that with each operation situation of the internal combustion engine optimal oil production done by the pump.
Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor zeichnet sich dadurch aus, daß in dem Ölkreislauf eine Ölförderpumpe nach Anspruch 8 und/oder eine Druckregeleinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7 angeordnet sind. Dadurch wird eine Anpassung des Ölstroms durch den Motor an die jeweilige Betriebssituation gewähr leistet. Beispielsweise kann eine Reduzierung der Ölförderung bei kaltem Motor (Kaltstart, Druckbegrenzung) und eine Erhöhung der Ölförderung (Vollast-, Langzeit-, Sommerbetrieb) bei warmem Motor erfolgen.The internal combustion engine according to the invention is characterized by this from that in the oil circuit an oil pump according to claim 8 and / or a pressure control unit according to one of claims 1 to 7 are arranged. This will adjust the oil flow guaranteed by the engine to the respective operating situation guaranteed. For example, a reduction in oil production with cold engine (cold start, pressure limitation) and an increase Oil production (full load, long-term, summer operation) with warm Engine.
Weitere Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Konkrete Ausführungs beispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenFurther characteristics and combinations of characteristics result from the Description as well as the drawings. Concrete execution examples of the invention are simplified in the drawings shown and in the following description explained. Show it
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schmierölkreislaufs eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors mit einer erfindungsgemäßen Druckregeleinheit, Fig. 1 is a schematic representation of a lubricating oil circuit of an automotive internal combustion engine with an inventive pressure control unit,
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Ölförderpumpe mit einer Druckregeleinheit und Fig. 2 shows an oil pump according to the invention with a pressure control unit and
Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung von Pumpen- und Motorbedarfskenngrößen bei einem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor. Fig. 3 is a diagram showing pump and motor demand parameters in an internal combustion engine according to the invention.
In Fig. 1 ist schematisch ein Schmierölkreislauf eines druckumlaufgeschmierten Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors (6) dargestellt. Dabei fördert eine Ölförderpumpe (5) Schmieröl aus einem Ölreservoir (7), wobei das Reservoir (7) als Tank und/oder als Schmierölsumpf ausgestaltet sein kann. Das Öl gelangt vom Reservoir (7) über eine Ansaugleitung (8) zur Saugseite (5a) der Pumpe und wird auf der Druckseite (5b) der Pumpe unter Druck in die Hauptversorgungsleitung (9) des Verbrennungsmotors (6) eingespeist. Das Öl wird im Verbrennungsmotor verteilt und gelangt über die Rücklaufleitung (10) zurück in das Reservoir (7).In Fig. 1, a lubricating oil circuit of a pressure-lubricated automotive internal combustion engine ( 6 ) is shown schematically. An oil feed pump ( 5 ) delivers lubricating oil from an oil reservoir ( 7 ), whereby the reservoir ( 7 ) can be designed as a tank and / or as a lubricating oil sump. The oil passes from the reservoir ( 7 ) via a suction line ( 8 ) to the suction side ( 5 a) of the pump and is fed under pressure into the main supply line ( 9 ) of the internal combustion engine ( 6 ) on the pressure side ( 5 b) of the pump. The oil is distributed in the internal combustion engine and returns to the reservoir ( 7 ) via the return line ( 10 ).
Der Ölförderpumpe (5) ist ein Bypass (11) zugeordnet, über den über Bedarf gefördertes Öl von der Druckseite zur Saugseite der Pumpe zurückgeführt werden kann. Der Bypass (11) umfaßt im wesentlichen eine erste, druckseitige Abzweigleitung (11a) und eine zweite, saugseitige Abzweigleitung (11b) sowie eine selbsttätige Druckregeleinheit (1), die den Bypass entsprechend den Druck- und Temperaturbedingungen des Öls öffnet und schließt.A bypass ( 11 ) is assigned to the oil feed pump ( 5 ), via which oil which is pumped over demand can be returned from the pressure side to the suction side of the pump. The bypass ( 11 ) essentially comprises a first, pressure-side branch line ( 11 a) and a second, suction-side branch line ( 11 b) and an automatic pressure control unit ( 1 ) that opens and closes the bypass according to the pressure and temperature conditions of the oil.
Die Druckregeleinheit (1) umfaßt einen mit Hilfe einer Gitterstruktur (2a) in einem Zylindergehäuse (12) geführten Kolben (2). Ein Kolbenboden (2b) ist über einen Anschluß (13), der mittels einer Steuerleitung (14) ständig mit der Druckseite (5b) der Pumpe verbunden ist, an einer ersten Seite mit dem jeweiligen maximalen Öldruck des Ölkreislaufes beaufschlagt. An der gegenüberliegenden zweiten Seite wirkt die Druckkraft einer vorgespannten mechanischen Schraubenfeder (4) auf den Kolben boden (2b) ein. Bei niedrigem bis normalem Öldruck überwiegt die Kraft der mechanischen Feder (4), der Kolben (2) wird in seine erste Endstellung bewegt, in der sich die Gitterstruktur (2a) an einem Deckel (15) abstützt. In dieser Position des Kolbens (2) sperrt die Druckregeleinheit den Bypass (11), d. h. der Öldurchlaß zwischen den Leitungen (11a) und (11b) ist abgesperrt. Bei einem erhöhten Öldruck stellt sich ein Kräfte gleichgewicht an dem Kolbenboden (2b) zwischen Öldruckkraft einerseits und Federkraft andererseits ein, welches eine Verschiebung des Kolbens (2) aus seiner ersten Endstellung heraus bewirkt (siehe Fig. 1). Bei einem über das gewünschte Niveau hinaus erhöhten Öldruck verschiebt sich der Kolben soweit, daß er die Verbindung zwischen Anschlüssen (16, 17) und somit zwischen den Leitungen (11a, 11b) freigibt. In diesem Fall entsteht ein Ölrückfluß von der Druck- zur Saugseite der Pumpe (5) und somit zugleich eine Druckabsenkung in der Hauptversorgungsleitung (9).The pressure regulating unit (1) comprises a guided with the aid of a grating structure (2 a) in a cylinder housing (12) piston (2). A piston head ( 2 b) is acted upon on a first side with the respective maximum oil pressure of the oil circuit via a connection ( 13 ) which is constantly connected to the pressure side ( 5 b) of the pump by means of a control line ( 14 ). On the opposite second side, the compressive force of a pre-tensioned mechanical coil spring ( 4 ) acts on the piston head ( 2 b). At low to normal oil pressure, the force of the mechanical spring ( 4 ) predominates, the piston ( 2 ) is moved into its first end position, in which the lattice structure ( 2 a) is supported on a cover ( 15 ). In this position of the piston ( 2 ) the pressure control unit blocks the bypass ( 11 ), ie the oil passage between the lines ( 11 a) and ( 11 b) is blocked. With an increased oil pressure, an equilibrium of forces is established on the piston head ( 2 b) between the oil pressure force on the one hand and spring force on the other hand, which causes the piston ( 2 ) to be displaced out of its first end position (see FIG. 1). If the oil pressure rises above the desired level, the piston moves so far that it releases the connection between the connections ( 16 , 17 ) and thus between the lines ( 11 a, 11 b). In this case, there is an oil backflow from the pressure to the suction side of the pump ( 5 ) and thus at the same time a pressure drop in the main supply line ( 9 ).
Der Schraubenfeder (4) ist ein Stellmittel (3) in Form eines Dehnstoffelementes, insbesondere in Form einer sogenannten Wachspatrone, zugeordnet. Das Stellmittel (3) dehnt sich bei zunehmender Temperatur mit einer hohen, d. h. über Federkraft liegenden Kraft aus und vergrößert seine Länge. Das Stellmittel ist mit der Feder in Reihe geschaltet in dem Gehäuse (12) angeordnet, so daß eine Längenvergrößerung des Stellmittels zu einer Verkürzung des Einbauraums der Schraubenfeder (4) führt. Die Temperatur des Stellmittels korreliert sehr stark mit der Öltemperatur, da das Gehäuse (12) eine gute Wärmeleitung zwischen dem öldurchströmten Teil und dem Stellmittel (3) ermöglicht. In einem modifizierten Ausführungsbeispiel der Druckregeleinheit ist ein Abschnitt der Leitung (11a) und/oder der Hauptversorgungsleitung (9) in unmittelbarer Nähe zum Stellmittel (3) geführt, so daß sich ein verbesserter Wärmeübergang zwischen Öl und Stellmittel ergibt. In einem weiteren modifizierten Ausführungsbeispiel der Druckregeleinheit ist das Dehnstoffelement als Bimetallelement oder als Memory-Element ausgeführt. Ein derartiges Bimetall element ändert seine Form durch unterschiedliche Ausdehnung zweier unterschiedlicher, miteinander verbundener Metallteile, während das Memory-Element aus einer Memory-Legierung hergestellt ist und seine Materialstruktur bei einer bestimmten Temperaturschwelle ändert. Damit wäre auch der umgekehrte Effekt - Reduktion der Längenausdehnung des Stellmittels bei Temperaturerhöhung - darstellbar.An adjusting means ( 3 ) in the form of an expansion element, in particular in the form of a so-called wax cartridge, is associated with the helical spring ( 4 ). The adjusting means ( 3 ) expands with increasing temperature with a high force, ie, spring force, and increases its length. The adjusting means is arranged in series with the spring in the housing ( 12 ), so that an increase in the length of the adjusting means leads to a reduction in the installation space of the helical spring ( 4 ). The temperature of the actuating means correlates very strongly with the oil temperature, since the housing ( 12 ) enables good heat conduction between the part through which the oil flows and the actuating means ( 3 ). In a modified embodiment of the pressure control unit, a section of the line ( 11 a) and / or the main supply line ( 9 ) is guided in the immediate vicinity of the actuating means ( 3 ), so that there is an improved heat transfer between the oil and the actuating means. In a further modified embodiment of the pressure control unit, the expansion element is designed as a bimetal element or as a memory element. Such a bimetallic element changes its shape due to different expansion of two different, interconnected metal parts, while the memory element is made of a memory alloy and changes its material structure at a certain temperature threshold. The reverse effect - reduction in the linear expansion of the actuating means when the temperature rises - could also be represented.
Die Anordnung des Stellmittels (3) ermöglicht es, die Vorspannung der Schraubenfeder (4) zu verändern. Da sich das Stellmittel (3) automatisch bei einer Temperaturerhöhung ausdehnt, wird automatisch die Kraft der Feder bei einem bestimmten Federweg verändert. In einem modifizierten Ausführungsbeispiel ist die mechanische Feder mehrteilig (z. B. als Federpaket) ausgestaltet, wobei durch das Stellmittel eine Teilfeder "zu-" oder "abgeschaltet" werden und auf diese Weise eine Änderung der Gesamtfederkennlinie des Federpakets erzielt werden kann. In einem weiteren modifizierten Ausführungs beispiel umfaßt das Stellelement einen in einem Zylinder geführten Kolben. Der Kolben ist hydraulisch oder pneumatisch verstellbar, wobei eine entsprechende Steuer- und Betätigungs einheit samt Öltemperatursensor vorgesehen ist, die auch für andere Hydraulik- oder Pneumatikelemente des Kraftfahrzeuges vorgesehen sein kann.The arrangement of the adjusting means ( 3 ) makes it possible to change the pretension of the helical spring ( 4 ). Since the adjusting means ( 3 ) automatically expands when the temperature rises, the force of the spring is automatically changed for a certain spring travel. In a modified exemplary embodiment, the mechanical spring is designed in several parts (for example as a spring assembly), a partial spring being “switched on” or “switched off” by the actuating means, and in this way a change in the overall spring characteristic of the spring assembly can be achieved. In a further modified embodiment, the control element comprises a piston guided in a cylinder. The piston is hydraulically or pneumatically adjustable, a corresponding control and actuation unit including oil temperature sensor being provided, which can also be provided for other hydraulic or pneumatic elements of the motor vehicle.
Das Öffnungsverhalten der Druckregeleinheit (1) ist an die Temperatur des durch den Schmierölkreislauf fließenden Öls angepaßt. Es besteht somit die Möglichkeit, die Feder bei kaltem Öl (und somit kaltem Motor) mit weniger Vorspannung einzustellen; entsprechend niedrig ist der Öffnungsdruck für den Bypass (11). Nach einer Erwärmung des Öls erhöht sich infolge einer Ausdehnung des Stellelements (3) die Vorspannung der Feder (4), so daß der Öffnungsdruck der Druckregeleinheit entsprechend höher ist. Damit kann sichergestellt werden, daß der maximale Öldruck im Schmierölkreislauf bei einem kalten Motor nicht höher liegt als bei warmem Motor.The opening behavior of the pressure control unit ( 1 ) is adapted to the temperature of the oil flowing through the lubricating oil circuit. It is therefore possible to adjust the spring with less preload when the oil is cold (and thus the engine is cold); the opening pressure for the bypass ( 11 ) is correspondingly low. After the oil has warmed up, the preload of the spring ( 4 ) increases due to expansion of the adjusting element ( 3 ), so that the opening pressure of the pressure control unit is correspondingly higher. This ensures that the maximum oil pressure in the lubricating oil circuit when the engine is cold is not higher than when the engine is warm.
In Fig. 2 ist in einer schematischen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel einer Ölförderpumpe (20) für einen Ölkreislauf eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors dargestellt. Die Pumpe (20) ist als Flügelzellenpumpe ausgeführt und umfaßt ein feststehendes Gehäuse (21) mit einer ersten Achse (22), an der ein Gehäusering (26) schwenkbar gelagert ist, und mit einer zweiten Achse (23) um die ein Rotor (24) drehbar ist. An dem Rotor (24) sind Flügel (25) in radialer Richtung beweglich angeordnet, die an der Innenseite des schwenkbaren Gehäuserings (26) entlanggleiten. Der Gehäusering (26) ist derart verschwenkbar ausgestaltet, daß der Rotor (24) innerhalb des Gehäuseringes eine exzentrische Position einnehmen kann (vgl. Fig. 2). Entsprechend ergeben sich eine Druckseite (27) und eine Saugseite (28) für das geförderte Öl, wenn sich der Rotor (24) in Fig. 2 im Uhrzeigersinn dreht. Die Zu- und Abfuhrleitungen bzw. -anschlüsse erstrecken sich in etwa senkrecht zur Bildebene und sind in Fig. 2 nicht dargestellt.In FIG. 2 is a schematic sectional view of an embodiment of an oil pump (20) is shown an internal combustion engine motor vehicle for an oil circuit of a. The pump ( 20 ) is designed as a vane pump and comprises a fixed housing ( 21 ) with a first axis ( 22 ) on which a housing ring ( 26 ) is pivotably mounted and with a second axis ( 23 ) around which a rotor ( 24 ) is rotatable. On the rotor ( 24 ) vanes ( 25 ) are movably arranged in the radial direction, which slide along the inside of the pivotable housing ring ( 26 ). The housing ring ( 26 ) is designed to be pivotable in such a way that the rotor ( 24 ) can assume an eccentric position within the housing ring (cf. FIG. 2). Correspondingly, there is a pressure side ( 27 ) and a suction side ( 28 ) for the extracted oil when the rotor ( 24 ) rotates clockwise in FIG. 2. The supply and discharge lines or connections extend approximately perpendicular to the image plane and are not shown in FIG. 2.
Der Pumpe ist eine Druckregeleinheit (31) zugeordnet, die im wesentlichen ein Steuerelement (32) in Form eines Hydraulik kolbens, eine Feder (34) und ein Stellmittel (33) umfaßt. Der Hydraulikkolben ist in einem zylindrischen Gehäuseabschnitt (35) geführt, wobei das von dem Gehäuseabschnitt (35), dem Kolben (32) und der Abschlußplatte (36) umgrenzte Volumen (30b) über einen Steuerkanal (30a) mit der Druckseite (27) der Pumpe verbunden ist. Über das Volumen (30b) liegt an der der Abschlußplatte (36) zugewandten ersten Seite des Hydraulik kolbens (32) der an der Druckseite der Pumpe (20) vorliegende Druck an. Der Hydraulikkolben (32) umgreift zusammen mit der Feder (34) einen Betätigungsarm (29) des Gehäuserings (26), wobei der Betätigungsarm (29) die Federkraft von der Feder auf den Hydraulikkolben und die Kraft des Hydraulikkolbens auf die Feder überträgt.The pump is assigned a pressure control unit ( 31 ) which essentially comprises a control element ( 32 ) in the form of a hydraulic piston, a spring ( 34 ) and an adjusting means ( 33 ). The hydraulic piston is guided in a cylindrical housing section ( 35 ), the volume ( 30 b) delimited by the housing section ( 35 ), the piston ( 32 ) and the end plate ( 36 ) via a control channel ( 30 a) with the pressure side ( 27 ) the pump is connected. About the volume ( 30 b) on the end plate ( 36 ) facing the first side of the hydraulic piston ( 32 ) on the pressure side of the pump ( 20 ) present pressure. The hydraulic piston ( 32 ), together with the spring ( 34 ), engages around an actuating arm ( 29 ) of the housing ring ( 26 ), the actuating arm ( 29 ) transmitting the spring force from the spring to the hydraulic piston and the force of the hydraulic piston to the spring.
Da die Kraft des Hydraulikkolbens abhängig ist vom Öldruck auf der Druckseite (27) der Pumpe (20) und die Kraft der Feder abhängig ist vom Federweg, ändert sich die Lage des Systems "Hydraulikkolben - Feder" mit einem sich ändernden Öldruck. Zugleich wird der Gehäusering (26) verschwenkt, woraus sich eine Änderung des Fördervolumens und somit auch der Förder leistung der Pumpe ergibt. Somit steuert die Druckregeleinheit (31) die Förderleistung der Pumpe in Abhängigkeit vom Öldruck, wodurch sich eine Öldruckbegrenzung realisieren läßt.Since the force of the hydraulic piston depends on the oil pressure on the pressure side ( 27 ) of the pump ( 20 ) and the force of the spring depends on the spring travel, the position of the "hydraulic piston - spring" system changes with a changing oil pressure. At the same time, the housing ring ( 26 ) is pivoted, which results in a change in the delivery volume and thus also the delivery rate of the pump. The pressure control unit ( 31 ) thus controls the delivery capacity of the pump as a function of the oil pressure, which means that an oil pressure limitation can be implemented.
Das Stellmittel (33) ist als Dehnstoffelement ausgeführt und in Reihe geschaltet mit der Feder (34). Es ist in der Lage, den Federweg durch eine eigene Längenänderung zu beeinflussen. Die Längenänderung des Stellmittels erfolgt temperaturabhängig, wobei durch eine entsprechende Leitungsführung und räumliche Anordnung die Temperatur des Steilmittels (33) hauptsächlich von der Temperatur des geförderten Öls abhängt. In einem modifizierten Ausführungsbeispiel ist das Stellmittel derart angeordnet, daß seine Temperatur von der Temperatur des Motor kühlwassers mitbestimmt wird.The adjusting means ( 33 ) is designed as an expansion element and connected in series with the spring ( 34 ). It is able to influence the travel by changing its length. The length of the adjusting means is dependent on the temperature, the temperature of the steep means ( 33 ) mainly being dependent on the temperature of the oil being conveyed by means of a corresponding line routing and spatial arrangement. In a modified embodiment, the adjusting means is arranged such that its temperature is determined by the temperature of the engine cooling water.
Aus Fig. 3 wird die Funktion des Stellelements (33) deutlich. Die Linien (A) und (B) stellen den Motorölbedarf des Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors in Abhängigkeit vom Öldruck (p) nach der Pumpe und in Abhängigkeit vom geförderten Ölvolumenstrom () dar, und zwar zum einen bei niedriger Öltemperatur (Motorölbedarfslinie A) und zum anderen bei höherer Öltemperatur (Motorölbedarfslinie B). Es wird ein bestimmter Sollwert (S) für den Öldruck im Ölkreislauf des Verbrennungsmotors angenommen, der weitgehend konstant ist, z. B. weil Dichtelemente im Motor nur bis zu diesem Druck ausgelegt sind. Wegen des sich während des Betriebs des Verbrennungsmotors ändernden Ölbedarfs des Motors variiert allerdings die erforderliche Ölfördermenge zwischen den Punkten (A) und (B).The function of the control element ( 33 ) is clear from FIG. 3. Lines (A) and (B) represent the engine oil requirement of the motor vehicle internal combustion engine as a function of the oil pressure (p) after the pump and as a function of the oil flow rate (), both at a low oil temperature (engine oil requirement line A) and on the other at higher oil temperature (engine oil requirement line B). A certain setpoint (S) for the oil pressure in the oil circuit of the internal combustion engine is assumed, which is largely constant, e.g. B. because sealing elements in the engine are only designed up to this pressure. However, due to the changing oil demand of the engine during the operation of the internal combustion engine, the required oil output varies between points ( A ) and ( B ).
Eine Fördercharakteristik einer üblichen Pumpe mit einer Druckregeleinheit (31) ohne das Stellmittel (33) entspricht der Kennlinie (F1), die bei Pumpen bzw. Druckregeleinheiten nach dem Stand der Technik nicht veränderbar ist. Bei niedrigen Öltemperaturen fördert eine derartige Pumpe mit einer höheren als der erforderlichen Leistung (Betriebspunkt C). Bei der erfindungsgemäßen Ölförderpumpe (20) ist diese Kennlinie durch den Einsatz des Stellmittels (33) zwischen den Linien (F1) und (F2) stufenlos verstellbar, indem die Federvorspannung durch eine Verstellung des Steilmittels (33) geändert wird. Somit kann die Leistung der Pumpe (20) immer sehr genau an den Motorölbedarf, der im wesentlichen mit der Öltemperatur korreliert, angepaßt werden. Die Ölförderung erfolgt somit selbsttätig angepaßt zwischen den Punkten (A) und (B). Es ergibt sich insbesondere bei kaltem Öl und kaltem Motor ein geringerer Energieverbrauch der Ölförderpumpe durch geringere Verluste, weil der Betriebspunkt der Pumpe nicht mehr fest auf die maximalen Anforderungen (Betriebspunkt B) eingestellt sein muß, sondern variabel an Temperatur- und Ölbedarfsänderungen angepaßt ist.A delivery characteristic of a conventional pump with a pressure control unit ( 31 ) without the adjusting means ( 33 ) corresponds to the characteristic curve (F 1 ), which cannot be changed in pumps or pressure control units according to the prior art. At low oil temperatures, such a pump delivers with a higher output than required (operating point C ). In the inventive oil feed pump (20) this characteristic is infinitely (2 F) adjustable through the use of the actuating means (33) between the lines (F 1) and by the spring bias is changed by an adjustment of the ball means (33). The performance of the pump ( 20 ) can thus always be adapted very precisely to the engine oil requirement, which essentially correlates with the oil temperature. Oil production is therefore automatically adjusted between points (A) and ( B ). This results in a lower energy consumption of the oil pump due to lower losses, especially with cold oil and cold engine, because the operating point of the pump no longer has to be set to the maximum requirements (operating point B ), but is variably adapted to changes in temperature and oil requirements.
Claims (9)
einem Steuerelement (2, 32), über das der Druck im Ölkreislauf einstellbar, insbesondere begrenzbar ist, wobei das Steuerelement
einerseits von einer vom Druck des Ölkreislaufs abhängigen Hydraulikkraft und
andererseits von der Federkraft einer mechanischen Feder (4, 34) beaufschlagbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der mechanischen Feder (4, 34) ein selbsttätiges Stellmittel (3, 33) zur öltemperaturabhängigen Einstellung der Federkraft zugeordnet ist.1. Pressure control unit ( 1 , 31 ) for an oil circuit of an internal combustion engine, in particular pressure-lubricated,
a control element ( 2 , 32 ) by means of which the pressure in the oil circuit can be set, in particular limited, the control element
on the one hand from a hydraulic force dependent on the pressure of the oil circuit and
on the other hand, the spring force of a mechanical spring ( 4 , 34 ) can be applied,
characterized in that
the mechanical spring ( 4 , 34 ) is assigned an automatic adjusting means ( 3 , 33 ) for setting the spring force as a function of the oil temperature.
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