DE10062549A1 - Brennkraftmaschine mit integriertem Ölbehälter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einem ein Kurbelwellengehäuse (2) sowie Zylinder (3) umfassenden Motorblock (4) und mit einer, in Gewichtskraftrichtung (5) gemessen, unterhalb des Motorblocks (4) angeordneten Ölwanne (6). Es ist ein Schmierölkreislauf (7) zur Versorgung von Schmierstellen (8) mit in der Ölwanne (6) gesammeltem Schmieröl (9) sowie ein zumindest bedarfsweise mit dem Schmierölkreislauf (7) verbindbarer Ölbehälter (10) vorgesehen. Der Ölbehälter (10) ist als integraler Bestandteil der Brennkraftmaschine (1) ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Brennkraftmaschinen insbesondere für Kraftfahrzeuge müssen vielfältigen und komplexen Anforderungen insbesondere hin­ sichtlich ihres Schmierölkreislaufes genügen. Die Vielzahl der Anforderungen umfaßt Betriebssicherheit bei Vollast, Kurvenfahrt, Kaltstart oder dgl., Wartungsfreundlichkeit und verlängerte Ölwechselintervalle sowie auch konstruk­ tiver Art hinsichtlich platzsparender und kostengünstiger Bauweise.

In einer verbreiteten, bekannten Bauform weist die Brenn­ kraftmaschine eine Ölwanne auf, die einen Naßsumpf bildet, in dem eine vorgegebene Ölmenge bevorratet und über eine Ölpumpe den Schmierstellen zugeführt wird. Das von den Schmierstellen abtropfende Öl wird in der Ölwanne ge­ sammelt, wodurch der Ölkreislauf geschlossen ist. Das Öl­ volumen im Naßsumpf muß ein beträchtliches Mindestmaß auf­ weisen, damit Ölstandsschwankungen durch Kaltstart, kräf­ tiges Beschleunigen oder dgl. aufgefangen werden können und damit eine Überhitzung des Öles vermieden ist. Des weiteren müssen anfallende Rußpartikel auf ein entsprechend großes Ölvolumen verteilt werden, damit die Ölwechselintervalle hinreichend lang sein können. Zur Bevorratung einer ent­ sprechend großen Ölmenge und zum sicheren Auffangen und Zu­ leiten des Schmieröls zum Ansaugrüssel der Ölpumpe ist eine hohe Bauform der Ölwanne und damit der Brennkraftmaschine insgesamt erforderlich, was zu einer hohen Schwerpunktlage führt und den Einbau einer Brennkraftmaschine in räumlich beengten Verhältnissen insbesondere bei flach gestalteten Sportwagen erschwert. Das Ölvolumen im Naßsumpf kann eine gewisse Grenze nicht überschreiten, um ein zu langsames Er­ wärmen der Ölmenge beim Kaltstart der Brennkraftmaschine zu vermeiden.

Des weiteren sind Brennkraftmaschinen bekannt, deren Öl­ wanne einen Trockensumpf bildet. Eine derartige Ölwanne kann sehr flach gestaltet sein und dient nur zum Auffangen des von den Schmierstellen abtropfenden Schmieröles. Das Schmieröl wird von dort über Schlauch- oder Rohrleitungen einem separaten Ölbehälter zugeführt, aus dem mittels einer Ölpumpe das Schmieröl den Schmierstellen zugeleitet wird. Eine derartige Brennkraftmaschine kann konstruktiv flach gestaltet sein, während gleichzeitig der Ölbehälter ein re­ lativ großes Volumen aufweisen kann. Die separate Ausbil­ dung eines Ölbehälters, sowie dessen Bindung an den Öl­ kreislauf ist konstruktiv aufwendig und kostenintensiv. Für die Anordnung eines separaten Ölbehälters steht in einem Kraftfahrzeug nicht immer hinreichend Bauraum zur Ver­ fügung.

Die DE 43 27 262 C1 zeigt eine Brennkraftmaschine mit einer Naßsumpfschmierung und einem Zusatzölbehälter. Der Naßsumpf weist ein vergleichsweise kleines Ölvolumen auf, wodurch die Brennkraftmaschine insgesamt kompakt aufgebaut sein kann. Das kleine Ölvolumen im Naßsumpf ermöglicht eine schnelle Erwärmung des Schmieröles beim Kaltstart der Brennkraftmaschine. Zur Vermeidung einer Überhitzung des Motoröles und einer frühzeitigen Alterung des selben wird wahlweise Öl aus dem Zusatzölbehälter nachgefüllt bzw. erfolgt ein Ölaustausch zwischen beiden Ölmengen. Auch diese Lösung erfordert jedoch den zusätzlichen Aufwand eines separaten Nachfüllbehälters sowie dessen Anbindung über Schlauch- bzw. Rohrleitungen mit den oben geschilderten Nachteilen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungs­ gemäße Brennkraftmaschine hinsichtlich einer kompakteren Bauform zu verbessern.

Die Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

In der erfindungsgemäßen Lösung ist der zusätzliche Öl­ behälter als integraler Bestandteil der Brennkraftmaschine ausbildet. Die Brennkraftmaschine wird dadurch nicht oder nur geringfügig größer, in dessen Folge kein oder nur ein geringer zusätzlicher Bauraum erforderlich ist. Auch kann durch die integrale Bauweise auf den Zusatzaufwand von se­ paraten Schlauch- oder Rohrleitungen verzichtet werden. Vorteilhaft ist dazu mindestens ein Bereich des Motorblocks doppelwandig ausgebildet. Durch die doppelwandige Aus­ bildung entsteht ein Hohlraum, der den Ölbehälter oder zu­ mindest einen Teil davon bildet. Durch die doppelwandige Ausbildung des Motorblocks ist eine gute Wärmeanbindung des darin bevorrateten Schmieröles und damit eine schnelle Er­ wärmung beim Kaltstart gegeben. In zweckmäßiger Weiter­ bildung ist dabei der Hohlraum seitlich des Kurbelwellen­ gehäuses und/oder seitlich der Zylinder angeordnet. Neben der guten Wärmeanbindung ist durch die doppelwandige Bau­ weise in diesem Bereich auch eine höhere Steifigkeit des Motorblocks bei geringem Gewicht erzielbar, wobei der durch den Ölbehälter entstehende Ölmantel im Bereich des Kurbelwellengehäuses bzw. der Zylinder zusätzlich schalldämmend wirkt.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung sind die Motorträger oder zumindest einer davon hohl und insbesondere als hohl­ gegossenes Aluminium-Bauteil ausgeführt, wobei der ent­ stehende Hohlraum den Ölbehälter oder zumindest einen Teil davon bildet. Der Motorträger erfordert allein aufgrund seiner hohen mechanischen Belastung ein erhebliches Bau­ volumen, was gleichzeitig durch die hohle Ausbildung auch als Ölvolumen genutzt werden kann, ohne dabei den insgesamt erforderlichen Bauraum zu vergrößern. Bei einer Ausführung als hohlgegossenes Aluminium-Bauteil ergibt sich form­ bedingt eine hohe Tragfähigkeit in Verbindung mit einem re­ lativ großen verfügbaren Ölvolumen und geringem Gewicht des Motorträgers, wobei die Aluminiumgußtechnik auch eine Fer­ tigung in großer Serie ermöglicht. In einer weiteren vor­ teilhaften Ausbildung ist der Ölbehälter oder zumindest ein Teil davon in der Ölwanne integriert. Durch die räumliche Nähe des Ölbehälters zur Ölwanne ist mit konstruktiv ein­ fachen Mitteln zwischen beiden eine ölleitende Verbindung herstellbar.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung sind mehrere Hohlräume beidseitig des Motorblocks und insbesondere zumindest nähe­ rungsweise symmetrisch zueinander angeordnet. Durch die symmetrische Anordnung ergibt sich eine sichere Ölzufuhr bzw. -abnahme bei Querbeschleunigungen in beide Richtungen, während durch die verteilte Anordnung der einzelnen Hohl­ räume insgesamt ein hinreichend großes Ölvolumen geschaffen werden kann, ohne daß die Brennkraftmaschine an einer ein­ zelnen Stelle zu voluminös würde. Die einzelnen Hohlräume können dabei schmal und insbesondere im Hochformat aus­ gebildet sein, wodurch eine präzise Ölstandsmessung auch bei Querbeschleunigung oder schräg abgestellten Fahrzeug ermöglicht ist. Die einzelnen Hohlräume sind dabei zweck­ mäßig nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren mit­ einander verbunden, wozu vorteilhaft der in der Ölwanne integrierte Teil des Ölbehälters als Verbindungsleitung vorgesehen ist.

In einer vorteilhaften Ausbildung weist der Schmieröl­ kreislauf eine als Trockensumpf ausgebildete Ölwanne auf, in der von den Schmierstellen der Brennkraftmaschine ab­ tropfendes Schmieröl gesammelt wird. Von dort wird das Schmieröl dem integralen Ölbehälter zugeführt, wo es bevor­ ratet wird und dabei abkühlen und entschäumen kann. Aus dem integralen Ölbehälter wird das Schmieröl über eine Ölpumpe den Schmierstellen zugeführt. Eine derartig ausgebildete Brennkraftmaschine weist die Vorzüge einer Trockensumpf­ schmierung mit einer flachen Bauform und einer niedrigen Schwerpunktlage auf, wobei zusätzlich die oben geschilder­ ten Vorteile der verschiedenen Ausführungsformen eines integralen Ölbehälters erzielbar sind.

In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung umfaßt der Schmierölkreislauf eine als Naßsumpf ausgebildete Ölwanne, in der das von den Schmierstellen abtropfende Schmieröl aufgefangen und bevorratet wird. Über eine Ölpumpe werden die Schmierstellen direkt aus dem Naßsumpf mit Schmieröl versorgt. Der integrale Ölbehälter ist als Nachfüllbehälter mit einem zusätzlichen Volumen ausgebildet, in dessen Folge der Naßsumpf relativ klein ausgebildet sein kann. Die ge­ ringe Ölmenge im Naßsumpf ist beim Kaltstart schnell er­ wärmbar, während gleichzeitig eine Überhitzung oder eine vorzeitige Ölalterung durch Nachfüllen bzw. Ölaustausch durch den Ölbehälter vermieden ist. Die integrale Bauweise des Ölbehälters läßt zusammen mit der relativ kleinen Ölwanne eine insgesamt kompakte Bauweise der Brennkraft­ maschine zu.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an­ hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen Querschnittsdarstellung eine Brennkraftmaschine im Bereich des Motorblocks und der Ölwanne mit einem integrierten Nachfüllbehälter und einer Naßsumpfschmierung,

Fig. 2 eine Variante der Anordnung nach Fig. 1 mit einer Trockensumpfschmierung.

Fig. 1 zeigt in einer Übersichtsdarstellung eine Brenn­ kraftmaschine 1 im Bereich ihres Motorblocks 4 zusammen mit einem schematisch angedeuteten Schmierölkreislauf 7. Der Motorblock 4 weist V-förmig zueinander angeordnete Zylinder 3 auf, in denen der Übersichtlichkeit halber nicht darge­ stellte Kolben mit Pleueln geführt sind zum Antrieb einer ebenfalls nicht dargestellten, in einem Kurbelwellengehäuse 2 geführten Kurbelwelle um eine Kurbelwellenachse 21. Der Motorblock 4 ist einteilig mit den Zylindern 3 und dem Kurbelwellengehäuse 2 ausgebildet. Die beweglichen Teile der Brennkraftmaschine 1 werden an ihren beispielhaft ange­ deuteten Schmierstellen 8 über den Schmierölkreislauf 7 ge­ schmiert. Dazu ist in der durch den Pfeil 5 dargestellten Gewichtskraftrichtung unterhalb des Motorblocks 4 eine Öl­ wanne 6 vorgesehen, in der Schmieröl 9 bevorratet ist. Das Schmieröl 9 wird über eine Ölpumpe 26 und eine Ölleitung 23 den Schmierstellen 8 zugeführt, von wo es abtropft und wieder in der Ölwanne 6 aufgefangen wird. Zur Messung der Schmierölmenge im Schmierölkreislauf 7 ist in der Ölwanne 6 ein schematisch angedeuteter Ölstandsmessgeber 27 ange­ ordnet.

Die Brennkraftmaschine 1 wird über seitlich am Motorblock 4 vorgesehene Motorträger 14 in einem nicht dargestellten Kraftfahrzeug gehalten. Die Motorträger 14 sind im ge­ zeigten Ausführungsbeispiel als hohlgegossenes Aluminium­ bauteil 15 ausgebildet. Der Motorblock 4 ist im Bereich des Kurbelwellengehäuses und der Zylinder 3 seitlich davon doppelwandig ausgebildet, wobei beidseitig und in etwa symmetrisch zur Kurbelwellenachse 21 Hohlräume 11, 12 ge­ bildet sind. Die Hohlräume 11, 12 bilden einen ersten Teil 13 eines Ölbehälters 10. Ein zweiter Teil 16 des Öl­ behälters 10 ist durch die hohl ausgeführten Motorträger 14 gebildet, der im Bereich jeweils einer Flanschverbindung 35 zwischen den Motorträgern 14 und dem Motorblock 4 mit dem ersten Teil 13 verbunden ist. Ein weiterer Teil 17 des Öl­ behälters 10 ist in die Ölwanne 6 integriert und als Ver­ bindungsrohr 22 der beiden Hohlräume 11, 12 ausgebildet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Ölbehälter 10 aus den Teilen 13, 16, 17 im Motorblock, in den Motorträgern und in der Ölwanne zusammengesetzt. Es kann auch zweckmäßig sein, nur einen einzelnen Teil 13, 16, 17 oder zwei in Kombina­ tion davon vorzusehen. In der gezeigten Ausführungsform ist der Ölbehälter 10 in allen seinen Teilen 13, 16, 17 inte­ graler Bestandteil der Brennkraftmaschine 1.

Die Ölwanne 6 ist als Naßsumpf 19 zur Bevorratung von Schmieröl 9 und der Ölbehälter 10 als Nachfüllbehälter 20 zur Bevorratung einer weiteren Menge von Schmieröl 9 ausge­ bildet. Der Nachfüllbehälter 20 ist jeweils über eine Nach­ fülleitung 30 sowie über eine von der Ölleitung 23 ab­ zweigende Rückführleitung 25 mit dem Schmierölkreislauf 7 verbunden. Die Nachfülleitung 30 ist integraler Bestandteil eines Stellgliedes 32 zur bedarfsweisen Nachfüllung von Schmieröl 9 aus dem Nachfüllbehälter 20 entlang eines durch den Pfeil 31 angedeuteten Ölstromes in die Wanne 6. Das Stellglied 32 kann ein Magnetventil oder ein Schwimmer­ ventil oder dgl. sein und weist im gezeigten Ausführungs­ beispiel ein um eine Längsachse 34 drehbares, gelochtes Dosierrohr 33 auf. Über das Stellglied 32 können abhängig vom Drehwinkel des Dosierrohres 33 vorgegeben dosierte Teilmengen von Schmieröl 9 aus dem Nachfüllbehälter 20 nachgefüllt werden können. In der Rückführleitung 25 ist ein Steuerventil 24 zur Steuerung eines rückführenden Öl­ stromes aus dem Schmierölkreislauf 7 in den Nachfüll­ behälter 20 vorgesehen. In der Ölwanne 6 ist ein schema­ tisch angedeuteter Ölstandsmessgeber 27 vorgesehen, über den das Stellglied 22 und das Steuerventil 24 ansteuerbar sind. Dadurch kann beispielsweise abhängig vom Ölstand in der Ölwanne 6 eine Nachfüllung aus dem Ölnachfüllbehälter 20 oder ein Ölaustausch der Ölmenge 9 im Naßsumpf 19 mit der Ölmenge 9 im Nachfüllbehälter 20 herbeigeführt werden.

Fig. 2 zeigt eine Variante der Brennkraftmaschine nach Fig. 1 mit einem Trockensumpf 18. Das von den Schmierstellen 8 abtropfende Schmieröl 9 wird wahlweise in einer Wanne 36 sowie in der Ölwanne 6 aufgefangen, durch einen Entschäumer 29 geleitet und einer Rückführpumpe 28 zugeführt. Die Rück­ führpumpe 28 pumpt das Schmieröl 9 in den Ölbehälter 10, aus dem das Schmieröl 9 über eine Ölpumpe 26 (Fig. 1) den Schmierstellen 8 zugeleitet wird. Das Volumen des Öl­ behälters 10 ist aus Teilen 13 im Motorblock, aus Teilen 16 in den Motorträgern sowie einem in die Ölwanne 6 inte­ grierten Teil 17 zusammengesetzt. Die Messung des Ölstandes erfolgt über einen schematisch dargestellten Ölstandsmess­ geber in dem im Motorblock 4 integrierten Teil 13 des Öl­ behälters 10, dessen Kontur langgestreckt etwa in Richtung der Gewichtskraftrichtung 5 ist und dadurch eine präzise Ölstandsmessung ermöglicht.

Claims (10)

1. Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einem ein Kurbelwellengehäuse (2) sowie Zylinder (3) umfassenden Motorblock (4), mit einer in Gewichts­ kraftrichtung (5) gemessen unterhalb des Motorblocks (4) angeordnete Ölwanne (6) und mit einem Schmieröl­ kreislauf (7) zur Versorgung von Schmierstellen (8) mit in der Ölwanne (6) gesammeltem Schmieröl (9) sowie mit einem zumindest bedarfsweise mit dem Schmierölkreislauf (7) verbindbaren Ölbehälter (10), dadurch gekennzeichnet, daß der Ölbehälter (10) inte­ graler Bestandteil der Brennkraftmaschine (1) ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bereich des Motorblocks (4) doppelwandig ausgebildet ist, wobei der entstehende Hohlraum (11, 12) zumindest einen Teil (13) des Öl­ behälters (10) bildet.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (11, 12) seit­ lich des Kurbelwellengehäuses (2) angeordnet ist.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (11, 12) seit­ lich der Zylinder (3) angeordnet ist.

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motorträger (14) hohl und insbesondere als hohlgegossenes Aluminiumbauteil (15) ausgeführt ist und zumindest einen Teil (16) des Ölbehälters (10) bildet.

6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil (17) des Ölbehälters (10) in der Ölwanne (6) integriert ist.

7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Hohlräume (11, 12) beid­ seitig des Motorblocks (4) und insbesondere zumindest näherungsweise symmetrisch zueinander angeordnet sind.

8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (11, 12) ins­ besondere durch den in der Ölwanne (6) integrierten Teil (17) des Ölbehälters (10) miteinander verbunden sind.

9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmierölkreislauf (7) eine als Trockensumpf (18) ausgebildete Ölwanne (6) um­ faßt und daß die Schmierstellen (8) im Schmieröl­ kreislauf (7) aus dem Ölbehälter (10) mit Schmieröl (9) versorgt werden.

10. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmierölkreislauf (7) eine als Naßsumpf (19) ausgebildete Ölwanne (6) umfaßt, aus der die Schmierstellen (8) im Schmierölkreislauf (7) mit Schmieröl (9) versorgt werden, und daß der Öl­ behälter (10) als Nachfüllbehälter (20) bedarfsweise zum Nachfüllen von Schmieröl (9) in den Schmieröl­ kreislauf (7) bzw. zum Austauschen und Vermischen von Schmieröl (9) aus dem Nachfüllbehälter (20) mit dem im Schmierölkreislauf (7) befindlichen Schmieröl (9) aus­ gebildet ist.