DE10124509A1 - Schmierölsystem und dessen Steuerungsverfahren - Google Patents

Abstract

Es wird ein Schmierölsystem und ein dazugehöriges Steuerungsverfahren einer Brennkraftmaschine zur Verfügung gestellt, welches zu einer Verbrauchs- und Immissionsminderung in der Warmlaufphase einer Brennkraftmaschine führt, was dadurch erreicht wird, dass der Primärölbehälter (4) und der Sekundärölbehälter (6; 16) über eine obere Überlauf- und Belüftungsleitung (9) sowie eine untere Verbindungsleitung (7) miteinander verbunden sind und in der unteren Verbindungsleitung (7) eine Steuereinrichtung (8) eingesetzt ist, die über eine Steuerleitung mit einem Steuergerät (10) elektrisch verbunden ist, welches seinerseits über weitere elektrische Verbindungen und Sensoren (11; 12; 15) mit Betriebsdaten der Brennkraftmaschine (1) versorgbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schmierölsystem einer Brennkraftmaschine sowie ein Steuerungsverfahren des Schmierölsystems.

Bei einer herkömmlichen Brennkraftmaschine mit einer Ölwanne ist es bekannt, US 5,301,642, diese durch eine mit mehreren Durchflussöffnungen versehene Trennwand quasi in einen Primärölbehälter und einen Sekundärölbehälter zu trennen, wobei der Ansaugrüssel einer Ölpumpe im kleineren Primärölbehälter angeordnet ist, sodass eine Brennkraftmaschine bei einem Kaltstart vorzugsweise mit Öl aus dem Primärölbehälter versorgt wird, da das Öl aus dem Sekundärölbehälter auf Grund seiner großen Viskosität nur langsam durch die engen Durchflussöffnungen in den Primärölbehälter nachfließt. Auf diese Art und Weise wird zunächst die geringe Ölmenge im Primärölbehälter erwärmt und erst mit zunehmender Erwärmung des gesamten Motors auch das Öl im Sekundärölbehälter, da mit steigender Temperatur die Viskosität des Öles abnimmt und dieses leichter durch die Durchflussöffnungen in der Trennwand in den Primärölbehälter gelangen kann.

Bei einem anderen bekannten Schmierölsystem einer Brennkraftmaschine mit Trockensumpfschmierung, SU 850873, ist es bekannt, eine thermostatische Steuerung in einem Schwallblech vorzusehen, mit dem bei einem Kaltstart einer Brennkraftmaschine die umzuwälzende Ölmenge auf etwa 20 Prozent des Gesamtölvolumens reduziert werden kann.

Nachteilig an diesem vorbekannten Stand der Technik ist insbesondere, dass nach Fertigstellung und Einbau eines Verbrennungsmotors in ein Kraftfahrzeug keine die Betriebsparameter des Schmierölsystems beeinflussenden Änderungen oder Anpassungen mehr vorgenommen werden können. Weiterhin kann nicht sichergestellt werden, dass insbesondere im Warmlaufbetrieb eine unerwünscht große Ölmenge aus dem Sekundärölbehälter teilweise mit in den Ölkreislauf einbezogen wird, was auf Grund der dann unnötig großen Ölkreislaufmenge zu einer verlängerten Motorwarmlaufphase sowie den daraus resultierenden Verbrauchs- und Immissionsnachteilen führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schmierölsystem und ein dazugehöriges Steuerungsverfahren einer Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen, welches zu einer Verbrauchs- und Immissionsminderung in der Warmlaufphase einer Brennkraftmaschine führt.

Die Lösung dieser Aufgabe wird in Verbindung mit den Oberbegriffsmerkmalen erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebene technische Lehre vermittelt.

Das Ölreservoir besteht aus einem Primärölbehälter und einem Sekundärölbehälter, die über eine obere Überlauf- und Belüftungsleitung sowie eine untere Verbindungsleitung miteinander verbunden sind, wobei in der unteren Verbindungsleitung eine Steuereinrichtung eingesetzt ist, die über eine Steuerleitung mit einem Steuergerät elektrisch verbunden ist, welches seinerseits über weitere elektrische Verbindungen und Sensoren mit Betriebsdaten der Brennkraftmaschine versorgbar ist.

Mit Hilfe dieses Schmierölsystems ist es möglich, die in einem Ölkreislauf befindliche Ölmenge für einen optimierten Warmlauf festzulegen, da durch die Steuereinrichtung eine vollständige Trennung der beiden Ölbehälter möglich ist. Durch die reduzierte Primärölmenge ist ebenfalls die Ölerwärmungskapazität deutlich reduziert, sodass geringere Warmlauf-Verbrauchsnachteile einer mit diesem Schmierölsystem aufgestatteten Brennkraftmaschine erreicht werden können.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich mit und in Kombination aus den nachfolgenden Unteransprüchen.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinrichtung als aktive Elektroölpumpe ausgebildet, sodass über die verarbeiteten Informationen des Steuergerätes, welches relevante Motorbetriebsdaten wie beispielsweise den Öldruck, die Öltemperatur und die Motordrehzahl erfasst, eine funktionsgerechte Ansteuerung der Steuereinrichtung zur Öldurchsatzbeeinflussung der Verbindungsleitung erfolgen kann. Das Ansteuerprogramm einer mit einer solchen Elektroölpumpe ausgestatteten Steuereinrichtung kann damit folgendermaßen ablaufen:
Vor dem Motorstart zur Sicherstellung der Primärölbehälter-Ölfüllung erfolgt ein kurzzeitiger Ölpumpenanlauf, beispielsweise über einen Türkontaktschalter. Anschließend erfolgt in der Motorwarmlaufphase ein Ölpumpenstillstand, damit die Ölfüllung des Sekundärölbehälters nicht miterwärmt wird, wobei jedoch bei zu niedrigem Ölstand im Primärölbehälter zwischenzeitlich ein kurzzeitiger Ölpumpenanlauf erfolgen kann. Nach Abschluss der Motorwarmlaufphase erfolgt ein getakteter Ölpumpenanlauf zur Einbeziehung der Gesamtölmenge in den Motorölkreislauf, wobei der Maximalölstand des Primärölbehälters durch die Überlauf- und Belüftungsleitung, über die auch die Blowby-Gase abfließen können, begrenzt ist.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Sekundärölbehälter in vertikaler Richtung höher angeordnet als der Primärölbehälter und die Steuereinrichtung passiv als Magnetventil ausgebildet, sodass bei geöffnetem Magnetventil die Gravitationskräfte zur Beförderung des im Sekundärölbehälters befindlichen Öls in den Primärölbehälter genutzt werden können. Über die Überlauf- und Belüftungsleitung wird eine Ölüberschussmenge im Primärölbehälter von den über die Belüftungsleitung abströmenden Blowby-Gasen in den Sekundärölbehälter zurückgeführt, der vorteilhafterweise mit einem Stutzen für eine Blowby-Ableitung versehen ist.

Ein Ansteuerungsprogramm der mit einem Magnetventil ausgestatteten Steuereinrichtung könnte demnach folgendermaßen ablaufen:
Vor einem Motorstart erfolgt zur Sicherstellung der Primärölbehälter-Ölfüllung sensorkontrolliert eine kurzzeitige Öffnung des Magnetventils. Anschließend wird das Magnetventil in der Motorwarmlaufphase geschlossen gehalten, damit die Ölfüllung des Sekundärölbehälters nicht miterwärmt wird, wobei auch hier bei zu niedrigem Ölstand im Primärölbehälter zwischenzeitlich eine kurzzeitige Öffnung des Magnetventils erfolgen kann. Nach Abschluss der Motorwarmlaufphase erfolgt eine getaktete Öffnung des Magnetventils zur Einbeziehung der Gesamtölmenge in den Motorölkreislauf, wobei der Maximalölstand des Primärölbehälters durch die Überlauf- und Belüftungsleitung, über die auch die Blowby-Gase abfließen, begrenzt ist.

Die für das Steuergerät relevanten Motordaten können von unterschiedlichen Sensoren detektiert werden, beispielsweise wie Werte für den Öldruck, die Öltemperatur, die Motordrehzahl oder auch den Ölstand. Das Steuergerät kann jedoch auch über einen integrierten Beschleunigungs- und Neigungssensor die Fahrzeugsituation erkennen, sodass über die verarbeiteten Informationen eine funktionsgerechte Ansteuerung der Steuereinrichtung zur Öldurchsatzbeeinflussung der Verbindungsleitung erfolgen kann.

Das erfinderische Schmierölsystem und das damit durchführbare Steuerungsverfahren eignen sich bevorzugterweise zur Anwendung an Brennkraftmaschinen mit Trockensumpfschmierung, jedoch lassen sich auch Motorversionen mit Nasssumpf verwirklichen, die über zwei getrennte Ölbehälter verfügen, die über eine Steuereinrichtung miteinander verbindbar sind.

Nachfolgend sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze des Schmierölsystems in teilweise geschnittener Darstellung und

Fig. 2 eine weitere Prinzipskizze einer alternativen Ausführungsvariante.

Die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen jeweils eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Trockensumpf-Schmiersystem, dessen Ölvorförderung aus der Ölwanne 2 über eine Steigleitung 3 in den Primärölbehälter 4 erfolgt. Die Ölpumpe 5 steht saugseitig mit dem Primärölbehälter 4 und druckseitig mit den Motorschmierstellen in Verbindung. Der Sekundärölbehälter 6; 16 ist mit dem Primärölbehälter 4 über eine untere Verbindungsleitung 7 mit der Steuereinrichtung 8 sowie über eine obere Überlauf- und Belüftungsleitung 9 verbunden. Die Steuereinrichtung 8 steht mit dem Steuergerät 10 elektrisch in Verbindung, das von dem Motorsensor 11 relevante Motorbetriebsdaten, wie beispielsweise Öldruck, Öltemperatur und Motordrehzahl und vom Ölstandssensor 12 den Primärölbehälter-Ölstand empfängt. Das Steuergerät 10 ist weiterhin mit einem integriertem Beschleunigungs- und Neigungssensor 15 ausgestattet, über den die Fahrzeugsituationen erkennbar sind, sodass über die verarbeiteten Informationen ein funktionsgerechte Ansteuerung der Steuereinrichtung 8 zur Öldurchsatzbeeinflussung in der Verbindungsleitung 7 erfolgen kann.

Das Schmierölsystem weist entweder, wie in Fig. 1 dargestellt, eine Steuereinrichtung 8 auf, die als Elektro-Ölpumpe auf den Öldurchfluss der unteren Verbindungsleitung 7 zwischen den beiden Ölbehälters 4; 6 einwirkt oder aber, wie in Fig. 2 dargestellt, eine Steuereinrichtung 8, die passiv als Magnetventil ausgebildet ist, wobei es für diese Konstruktion erforderlich ist, dass der Sekundärölbehälter 16 oberhalb des Primärölbehälters 4 angeordnet ist.

Vom Zylinderkopf der Brennkraftmaschine 1 wird das Zylinderkopf-Rücklauföl direkt in den Primärölbehälter 4 zurückgeleitet.

Claims (9)

1. Schmierölsystem einer Brennkraftmaschine mit einem zweiteiligen Ölbehälter aus einem kleineren Primärölbehälter und einem damit verbundenen größeren Sekundärölbehälter und mit einer Ölpumpe zur Versorgung der Motorschmierstellen mit einer Ansaugleitung aus dem Primärölbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärölbehälter (4) und der Sekundärölbehälter (6; 16) über eine obere Überlauf- und Belüftungsleitung (9) sowie eine untere Verbindungsleitung (7) miteinander verbunden sind und in der unteren Verbindungsleitung (7) eine Steuereinrichtung (8) eingesetzt ist, die über eine Steuerleitung mit einem Steuergerät (10) elektrisch verbunden ist, welches seinerseits über weitere elektrische Verbindungen und Sensoren (11; 12; 15) mit Betriebsdaten der Brennkraftmaschine (1) versorgbar ist.

2. Schmierölsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (8) aktiv als Elektroölpumpe ausgebildet ist.

3. Schmierölsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärölbehälter (16) in vertikaler Richtung höher angeordnet ist als der Primärölbehälter (4) und dass die Steuereinrichtung (8) passiv als Magnetventil ausgebildet ist.

4. Schmierölsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (11) als Motorsensor zur Detektion der relevanten Motorbetriebsdaten ausgeführt ist.

5. Schmierölsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (12) als Ölstandssensor ausgebildet ist, der am Primärölbehälter (4) platziert ist.

6. Schmierölsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (15) aus einem Beschleunigungs- und Lagesensor für ein mit der Brennkraftmaschine (1) versehenes Fahrzeug besteht.

7. Schmierölsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Brennkraftmaschine (1) wenigstens eine Ablaufleitung (14) angeordnet ist, über die das Motor-Rücklauföl direkt in den Primärölbehälter (4) rückleitbar ist.

8. Steuerungsverfahren für ein Schmierölsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Sicherstellung der Primärölbehälter-Ölfüllung vor einem Motorstart der Brennkraftmaschine (1) ein kurzzeitiger Ölpumpenanlauf erfolgt, während einer Motorwarmlaufphase die als Steuereinheit (8) verwendete Elektro- Ölpumpe abgeschaltet bleibt, falls sie nicht bei zu niedrigem Ölstand im Primärölbehälter (4) zwischenzeitlich kurzfristig eingeschaltet wird und nach Abschluss der Motorwarmlaufphase ein getakteter Ölpumpenanlauf zur Einbeziehung der Gesamtölmenge in den Motorölkreislauf erfolgt.

9. Steuerungsverfahren des Schmierölsystems nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Sicherstellung der Primärölbehälter-Ölfüllung vor einem Motorstart der Brennkraftmaschine (1) ein kurzzeitiges Öffnen des Magnetventils erfolgt, während einer Motorwarmlaufphase das als Steuereinheit verwendete Magnetventil (3) geschlossen bleibt, falls es nicht bei zu niedrigem Ölstand im Primärölbehälter (4) zwischenzeitlich kurzzeitig geöffnet wird und dass nach Abschluss der Motorwarmlaufphase das Magnetventil zur Einbeziehung der Gesamtölmenge in den Motorölkreislauf zumindest zeitweise geöffnet wird.