DE10119924A1 - Brennkraftmaschine mit Druckumlaufschmierung - Google Patents
Brennkraftmaschine mit DruckumlaufschmierungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Ölfördereinrichtung zur Ölversorgung von Schmierstellen, wobei eine Ölwanne (10) zum Sammeln von rücklaufendem Öl (42, 44) vorgesehen ist. Hierbei ist in der Ölwanne (10) eine Trennvorrichtung (12) vorgesehen, welche die Ölwanne (10) in einen ersten und einen zweiten Abschnitt (14, 16) unterteilt, wobei eine Vorrichtung (30) zur Naßsumpfschmierung mit einem Naßsumpfkreislauf, welche mit dem ersten Abschnitt (14) verbunden ist, und eine Vorrichtung (24, 26, 28, 34) zur Trockensumpfschmierung mit einem Trockensumpfkreislauf, welche mit dem zweiten Abschnitt (16) verbunden ist, vorgesehen ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit
einer Ölfördereinrichtung zur Ölversorgung von Schmierstellen, wobei eine Ölwanne
zum Sammeln von rücklaufendem Öl vorgesehen ist, gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Zur Ölversorgung von Schmierstellen einer Brennkraftmaschine sind bisher Ölkreisläufe
mit einer tief im Ölsumpf angeordneten Zentralabsaugung oder mit einer Vielzahl von
Absaugpunkten bekannt. Trotzdem ist besonders bei lang bauenden
Brennkraftmaschinen eine Längs- oder Querneigung derselben nur in engen Grenzen
zulässig, da ansonsten die Gefahr droht, daß keine ausreichende Ölversorgung der
Schmierstellen mehr gewährleistet ist. Folgende Schmiersysteme sind u. a. bekannt:
Bei der Druckumlaufschmierung (Naßsumpfschmierung) saugt eine Pumpe, meist über ein Ölsieb, das Öl aus der Ölwanne des Motors an und drückt es über Leitungen zu entsprechenden Schmierstellen. Meist sind Filter und gelegentlich auch ein Ölkühler in den Ölkreislauf integriert. Bei Neigung der Brennkraftmaschine besteht jedoch die Gefahr, daß die Pumpe statt Öl nur Luft ansaugt und dadurch der Ölkreislauf unterbrochen wird.
Bei der Druckumlaufschmierung (Naßsumpfschmierung) saugt eine Pumpe, meist über ein Ölsieb, das Öl aus der Ölwanne des Motors an und drückt es über Leitungen zu entsprechenden Schmierstellen. Meist sind Filter und gelegentlich auch ein Ölkühler in den Ölkreislauf integriert. Bei Neigung der Brennkraftmaschine besteht jedoch die Gefahr, daß die Pumpe statt Öl nur Luft ansaugt und dadurch der Ölkreislauf unterbrochen wird.
Die Trockensumpfschmierung ist eine Sonderbauart der Druckumlaufschmierung und
wird vorwiegend für Brennkraftmaschinen von Geländefahrzeugen und Sportfahrzeugen
verwendet. Das in die Ölwanne zurück laufende Öl wird durch eine Absaugpumpe in
einen Vorratsbehälter, vorzugsweise mit großem Höhen/Breitenverhältnis gefördert und
von dort durch eine Druckölpumpe zu den Schmierstellen gebracht. Durch diese
Anordnung wird eine zuverlässige Schmierung auch bei Schräglagen der
Brennkraftmaschine gewährleistet. Außerdem wird eine besser Kühlung des Öls erzielt.
Bei der Druckumlauf- und der Trockensumpfschmierung sind Ölmanometer und
Öldruckleuchten zur Überwachung des Öldruckes eingebaut.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der
obengenannten Art hinsichtlich der Zuverlässigkeit der Ölversorgung von Schmierstellen
auch in Extremsituationen, insbesondere bei starker Neigung bzgl. der
Schwerkraftrichtung, zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Brennkraftmaschine der o. g. Art mit
den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß in der Ölwanne eine Trennvorrichtung
vorgesehen ist, welche die Ölwanne in einen ersten und einen zweiten Abschnitt
unterteilt, wobei eine Vorrichtung zur Naßsumpfschmierung mit einem
Naßsumpfkreislauf, welche mit dem ersten Abschnitt verbunden ist, und eine
Vorrichtung zur Trockensumpfschmierung mit einem Trockensumpfkreislauf, welche mit
dem zweiten Abschnitt verbunden ist, vorgesehen ist.
Dies hat den Vorteil, daß es durch eine kompakt bauende Ölwanne im Bereich des
Naßsumpfes zusammen mit der abschnittsweisen Unterteilung der Ölwanne möglich ist,
Ansaugpunkte von Druckpumpen für den Naßsumpf derart anzuordnen, daß auch bei
starken Neigungen der Brennkraftmaschine bzgl. der Schwerkraftrichtung noch ein
ausreichendes Ansaugen von Schmieröl aus dem Naßsumpf gewährleistet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Trennvorrichtung ein sich in Richtung
des ersten Abschnitts mit Naßsumpfschmierung öffnendes Rückschlagventil,
insbesondere Flatterventil, auf. In Längsrichtung der Ölwanne nimmt der erste Abschnitt
mit Naßsumpfschmierung 2/3 der Ölwanne und der zweite Abschnitt mit
Trockensumpfschmierung 1/3 der Ölwanne ein.
Alternativ dazu kann die Trennung der Ölwannenbereiche zwischen einer
Naßsumpfschmierung und einer Trockensumpfschmierung auch allein durch die
Gestaltung der Form und Kontur der Ölwanne, z. B. durch Stege, Absätze oder ähnliches
erfolgen.
Zweckmäßigerweise weist die Ölfördereinrichtung wenigstens eine Saugpumpe für den
Trockensumpfkreislauf und wenigstens eine Druckpumpe für den Naßsumpfkreislauf
auf. Die Ölfördereinrichtung ist beispielsweise als mehrflutige Pumpeneinheit
ausgebildet, mit zwei separaten Saugpumpen für den Trockensumpfkreislauf und einer
zweiflutigen Druckpumpe für den Naßsumpfkreislauf.
Zum Abtrennen von Luft aus aufgeschäumten Öl ist im ersten Abschnitt mit
Naßsumpfschmierung wenigstens ein Ölabscheider, insbesondere wenigstens ein
Zyklon, vorgesehen, welcher mit der Saugpumpe der Trockensumpfschmierung
verbunden ist. Bevorzugt weist der Ölabscheider zwei separate Zyklone auf, die jeweils
mit einer Saugpumpe der Trockensumpfschmierung verbunden sind. Die beiden Zyklone
sind beispielsweise in einem Gehäuse zu einem zweiflutigen Ölabscheider kombiniert.
Der Ölabscheider taucht wenigstens teilweise in Öl im Naßsumpf ein, wobei ein unterer
Abschnitt des Ölabscheiders als Ruheraum für das Öl im Naßsumpf ausgebildet ist.
Zum Antrieb der Ölfördereinrichtung mit näherungsweise Kurbelwellendrehzahl ist eine
über ein Zwischenzahnrad von der Kurbelwelle angetriebene Ausgleichswelle
vorgesehen.
Um die Aufschäumung des Öls zu reduzieren, ist im Bereich des Kurbeltriebs ein
Ölhobel, insbesondere in Form eines gekrümmten Bleches, vorgesehen.
Zweckmäßigerweise sind im Trockensumpf wenigstens zwei Saugleitungen mit
jeweiligen Ansaugpunkten angeordnet, wobei ein Ansaugpunkt direkt unterhalb des
Ölhobels und ein Saugpunkt seitlich des Ölhobels angeordnet ist.
Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich
aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der
Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Ölkreislaufsystems zur Ölversorgung von
Schmierstellen für eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine,
Fig. 2 ein Ölwannenoberteil einer erfindungsgemäße Brennkraftmaschine gemäß
einer ersten bevorzugten Ausführungsform in perspektivischer Ansicht von
oben,
Fig. 3 das Ölwannenoberteil von Fig. 2 in perspektivischer Ansicht von unten,
Fig. 4 ein zu dem Ölwannenoberteil von Fig. 2 und 3 gehörendes Ölwannenunterteil
in perspektivischer Ansicht,
Fig. 5 ein Ölwannenoberteil einer erfindungsgemäße Brennkraftmaschine gemäß
einer zweiten bevorzugten Ausführungsform in perspektivischer Ansicht von
oben,
Fig. 6 das Ölwannenoberteil von Fig. 5 in perspektivischer Ansicht von unten und
Fig. 7 ein zu dem Ölwannenoberteil von Fig. 5 und 6 gehörendes Ölwannenunterteil
in perspektivischer Ansicht.
Fig. 1 veranschaulicht schematisch ein Ölkreislaufsystem zur Ölversorgung von
Schmierstellen für eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine. Hierbei ist eine
Ölwanne 10 durch eine Trennvorrichtung 12 in einen ersten Abschnitt 14 und einen
zweiten Abschnitt 16 unterteilt. Die Trennvorrichtung 12 weist ein Rückschlagventil in
Form eines Flatterventils 18 auf, welches in Richtung des ersten Abschnitts 14 öffnet.
Die Trennvorrichtung 12 ist in der Ölwanne 10 als Querschott ausgebildet und das
Flatterventil 18 weist mehrere Gummiklappen auf. Der erste Abschnitt 14 ist als
Naßsumpf mit einem statischen Ölstand 20 ausgebildet, wohingegen der zweite
Abschnitt 16 als Trockensumpf ausgebildet ist. Eine Ölfördereinrichtung 22 umfaßt zwei
separate Saugpumpen 24 für den Trockensumpfkreislauf, welche über
Saugleitungen 26 und jeweilige Ansaugpunkte 28 mit dem zweiten Abschnitt 16
verbunden sind, und eine zweiflutige Druckpumpe 30, welche über einen Saugpunkt 32
mit dem Naßsumpf des ersten Abschnitts 14 verbunden ist. Die Saugpumpen 24 sind
jeweils mit einem Ölabscheider 34 in Form eines Zyklons verbunden, welcher Luft aus
Öl abtrennt. Die beiden Zyklone 34 sind in einem Gehäuse zu einem zweiflutigen
Ölabscheider kombiniert.
Die Druckpumpe 30 saugt Schmieröl aus dem Naßsumpf im ersten Abschnitt 14 an und
fördert das Schmieröl über einen Druckölkanal 36 im Zylinderkurbelgehäuse zu einem
Verteilungssystem 38 (Druckölsystem in der Brennkraftmaschine) für Schmierstellen in
der Brennkraftmaschine. Stromab der Schmierstellen ist ein Rücklaufsystem 40 für das
Schmieröl ausgebildet. Erste Ölrückläufe 42 leiten das Öl direkt in den ersten bzw.
zweiten Abschnitt 14, 16, während zweite Ölrückläufe 44 in einen Sammelkanal 46
münden, von dem aus eine Ölrückführung über einen Rückführungskanal 48 in den
Naßsumpf im ersten Abschnitt 14 unterhalb des Ölspiegels 20 erfolgt. Ferner ist ein
Ölhobel 50 vorgesehen, welcher aufgeschäumtes Öl aus einem nicht näher
dargestellten Kurbeltrieb abscheidet. Mit 52 ist das Rücklauföl vom Kurbeltrieb über den
Ölhobel 50 bezeichnet.
Die Saugpumpen 24 saugen Öl aus dem zweiten Abschnitt 16, dem Trockensumpf, über
Saugpunkte 28 und Saugleitungen 26 ab und führen das abgesaugte Öl den
Zyklonen 34 zu. Diese trennen Luft und Öl und scheiden das Öl ab. Das abgeschiedene
Öl entweicht aus den Zyklonen 34 nach unten in den Naßsumpf im ersten Abschnitt 14
und Luft entweicht nach oben in Richtung Zylinderkurbelgehäuse.
Erfindungsgemäß sind somit in einer einzigen Brennkraftmaschine zwei
Schmierölkreisläufe realisiert: Ein Trockensumpfkreislauf über Druckölkanal 36,
Verteilersystem 38, Rücklaufsystem 40, erste Ölrückläufe 42, Trockensumpf im zweiten
Abschnitt 16, Saugleitungen 26, Saugpumpen 24, Ölabscheider 34, Naßsumpf im ersten
Abschnitt 14 und Druckpumpe 30 sowie ein Naßsumpfkreislauf über Druckölkanal 36,
Verteilersystem 38, Rücklaufsystem 40, erste und zweite Ölrückläufe 42, 44,
Sammelkanal 46, Ölrückführungskanal 48, Naßsumpf im ersten Abschnitt 14,
Saugpunkt 32 und Druckpumpe 30. Die gesamte Ölversorgung ist in die Ölwanne 10
integriert, so daß keine zusätzliche Verschlauchung notwendig ist. Die Ölpumpen 24, 30
sind zu einer Einheit als Ölfördereinrichtung 22 zusammengefaßt und im ersten
Abschnitt 14 im Naßsumpf angeordnet. Die Zentrierung der Ölfördereinrichtung 22
erfolgt über zwei feste Zentrierpunkte und zwei verschiebbare Zentrierhülsen.
Die elastischen Rückschlagklappen des Rückschlagventils 18 in der Trennvorrichtung 12
verhindern bei starker Neigung des Motors um eine Querachse, beispielsweise bei
Steilfahrten eines Kraftfahrzeuges, welches mit der erfindungsgemäßen
Brennkraftmaschine ausgerüstet ist, ein Rückströmen von Öl aus dem Naßsumpf im
ersten Abschnitt 14 in den zweiten Abschnitt 16 mit Trockensumpf. Hierdurch ist ein
Trockenlaufen des Ölsumpfes im ersten Abschnitt 14 verhindert. Die Absaugpumpen 24
sind auf der gleichen Welle angeordnet wie die Druckpumpen 30 und bilden so eine
kompakte Einheit 22. Der Ölhobel 50 ist zur Reduzierung der Ölverschäumung eng an
einer Gaswalze einer nicht dargestellten Kurbelwelle und einer Ausgleichswelle
angeordnet. Zusätzlich ist ein Ölhobel an einem Antriebsrad der Ölpumpenantriebswelle
vorgesehen.
Die Fig. 2 bis 4 veranschaulichen eine erste beispielhafte Ausführungsform eines
Ölwannenoberteils 54 mit zugehörigem Ölwannenunterteil 56 in perspektivischen
Ansichten. Hierbei ist insbesondere die Anordnung und Lage der Saugleitungen 26
sowie der Saugpunkte 28 zu erkennen. Mit 58 ist ein Durchbruch für einen Ölrücklauf in
den Naßsumpf des ersten Abschnitts 14 bezeichnet. Auch die Lage der
Trennvorrichtung 12 mit Gummiklappen 18 sowie des Saugpunktes für den Naßsumpf
ist ersichtlich.
Die Fig. 5 bis 7 veranschaulichen eine zweite beispielhafte Ausführungsform eines
Ölwannenoberteils 54 mit zugehörigem Ölwannenunterteil 56 in perspektivischen
Ansichten. Die Anordnungen und Ausführungen der Abschnitt 14, 16, der Trennwand 12
und der Saugleitungen 26 sind ersichtlich. In dieser Ausführungsform bildet das
Ölwannenunterteil 56 lediglich den ersten Abschnitt 14 mit Naßsumpf aus, während der
zweite Abschnitt 16 mit Trockensumpf lediglich im Ölwannenoberteil 54 ausgebildet ist.
Dementsprechend ist die Trennvorrichtung 12 nur im Ölwannenoberteil 54 ausgebildet.
10
Ölwanne
12
Trennvorrichtung
14
erster Abschnitt mit Naßsumpfschmierung
16
zweiter Abschnitt mit Trockensumpfschmierung
18
Rückschlagventil in Form eines Flatterventils/elastische Rückschlagklappen
20
statischer Ölstand/Ölspiegel
22
Ölfördereinrichtung
24
Saugpumpen für den Trockensumpfkreislauf
26
Saugleitungen
28
Ansaugpunkte
30
Druckpumpe für den Naßsumpf
32
Saugpunkt im Naßsumpf
34
Ölabscheider in Form eines Zyklons
36
Druckölkanal
38
Verteilungssystem
40
Rücklaufsystem
42
erste Ölrückläufe
44
zweite Ölrückläufe in Sammelkanal
46
Sammelkanal
48
Ölrückführungskanal unterhalb des Ölspiegels
50
Ölhobel
52
Rücklauföl vom Kurbeltrieb über den Ölhobel
54
Ölwannenoberteils
56
Ölwannenunterteil
58
Durchbruch für Ölrücklauf
Claims (15)
1. Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer
Ölfördereinrichtung zur Ölversorgung von Schmierstellen, wobei eine Ölwanne (10)
zum Sammeln von rücklaufendem Öl (42, 44) vorgesehen ist, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Ölwanne (10) eine Trennvorrichtung (12) vorgesehen
ist, welche die Ölwanne (10) in einen ersten und einen zweiten Abschnitt (14, 16)
unterteilt, wobei eine Vorrichtung (30) zur Naßsumpfschmierung mit einem
Naßsumpfkreislauf, welche mit dem ersten Abschnitt (14) verbunden ist, und eine
Vorrichtung (24, 26, 28, 34) zur Trockensumpfschmierung mit einem
Trockensumpfkreislauf, welche mit dem zweiten Abschnitt (16) verbunden ist,
vorgesehen ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Trennvorrichtung (12) ein sich in Richtung des ersten Abschnitts (14) mit
Naßsumpfschmierung öffnendes Rückschlagventil (18), insbesondere Flatterventil,
aufweist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Trennung von Naß und Trockensumpfbereich durch die Gestaltung der Kontur der
Ölwanne (10) erfolgt.
4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß in Längsrichtung der Ölwanne (10) der erste Abschnitt (14) mit
Naßsumpfschmierung vorzugsweise 2/3 der Ölwanne (10) und der zweite
Abschnitt (16) mit Trockensumpfschmierung vorzugsweise 1/3 der Ölwanne (10)
einnimmt.
5. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ölfördereinrichtung (22) wenigstens eine
Saugpumpe (24) für den Trockensumpfkreislauf und wenigstens eine
Druckpumpe (30) für den Naßsumpfkreislauf aufweist.
6. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ölfördereinrichtung (22) als vierflutige Pumpe
ausgebildet ist, mit zwei separaten Saugpumpen (24) für den
Trockensumpfkreislauf und einer zweiflutigen Druckpumpe (30) für den
Naßsumpfkreislauf.
7. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Abschnitt (14) mit Naßsumpfschmierung
wenigstens ein Ölabscheider (34), insbesondere wenigstens ein Zyklon, vorgesehen
ist, welcher mit der Saugpumpe (24) der Trockensumpfschmierung verbunden ist.
8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ölabscheider (34) zwei separate Zyklone aufweist, die jeweils mit einer Saugpumpe
der Trockensumpfschmierung verbunden sind.
9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
Zyklone (34) in einem Gehäuse zu einem zweiflutigen Ölabscheider kombiniert sind.
10. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ölabscheider (34) wenigstens teilweise in Öl im
Naßsumpf eintaucht, wobei ein unterer Abschnitt des Ölabscheiders (34) als
Ruheraum für das Öl im Naßsumpf ausgebildet ist.
11. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß eine über ein Zwischenzahnrad von der Kurbelwelle
angetriebene Welle vorgesehen ist, welche die Ölfördereinrichtung (22)
vorzugsweise mit Kurbelwellendrehzahl antreibt.
12. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Kurbeltriebs ein Ölhobel (50),
insbesondere in Form eines gekrümmten Bleches, vorgesehen ist.
13. Brennkraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß im
Trockensumpf wenigstens zwei Saugleitungen (26) mit jeweiligen
Ansaugpunkten (28) angeordnet sind, wobei ein Ansaugpunkt (28) direkt unterhalb
des Ölhobels (50) und ein Ansaugpunkt (28) seitlich des Ölhobels angeordnet ist.
14. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Naßsumpf
des Naßsumpfkreislaufes den Vorratsbehälter des Trockensumpfkreislaufes der
Trockensumpfschmierung bildet.
15. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Druckpumpe der Trockensumpfschmierung und die
Pumpe der Naßsumpfschmierung eine Baueinheit bilden.
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