DE102004017909A1 - Vorrichtung zur Kühlung von zumindest einem Kolben einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur Kühlung von zumindest einem Kolben einer Brennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung der Kolben einer Brennkraftmaschine mittels einer Schmierölpumpe, die Öl aus dem Schmierölkreislauf jedem Kolben über jeweils eine, eine Austrittsöffnung aufweisende Zuführleitung zumindest bodenseitig zuführt, wobei die Ölzufuhr über zumindest ein Ventil erfolgt. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist das zumindest eine Ventil ein Rückschlagventil, welches eine Zuführung von Öl erst ab einem definierten Druck im Schmierölkreislauf zulässt, wobei eine Steuereinheit vorhanden ist, die gewährleistet, dass die Schmierölpumpe zur Bereitstellung eines variablen Druckes im Schmierölkreislauf bei unterschiedlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine lastabhängig geregelt wird. Alternativ kann das zumindest eine Ventil ein steuerbares Magnetventil sein und die Steuereinheit derart ausgebildet sein, dass die Ansteuerung des Magnetventils in Anhängigkeit von der Last der Brennkraftmaschine erfolgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung von zumindest einem Kolben einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine derartige Vorrichtung nebst Verfahren ist bereits aus der DE 199 33 363 A1 bekannt. Hierbei wird die Schmierölzufuhr zur Kühlung der Kolben der Brennkraftmaschine über ein in Abhängigkeit der Motorparameter – Öltemperatur, Wassertemperatur oder Öldruck – gesteuertes Magnetventil geregelt. Auf diese Weise erfolgt eine Kühlung der Kolben beispielsweise erst nach einer durchlaufenen Kaltstartphase, so dass eine schnelle Brennraumerwärmung gewährleistet ist.
  • Ferner ist aus der DE 102 06 769 A1 ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit Motorbremse und einer steuerbaren Kolbenkühlung bekannt, wobei im Motorbremsbetrieb die Kolbenkühlung reduziert wird. Hierdurch wird erreicht, dass der Kolben sich im Motorbremsbetrieb nicht übermäßig abkühlt. Das Auftreten eines vergrößerten Spiels zwischen Kolben und Zylinderwand und ein damit verbundenes vergrößertes Durchblasen von Luft aus dem Brennraum in den Kurbelraum (blow-by) wird hierdurch vermieden.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches eine optimierte Kolbenkühlung gewährleistet derart, dass die Brennkraftmaschine im Hinblick auf ihren Gesamtwirkungsgrad verbessert wird.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In einer ersten Ausführungsform der Erfindung findet in bekannter Art und Weise ein Rückschlagventil in der Hauptversorgungsleitung oder ein Rückschlagventil pro Zuführleitung Verwendung, wobei gemäß der Erfindung die Schmierölpumpe zur Regelung des Druckes innerhalb des Schmierölkreislaufs zur Anpassung an unterschiedliche Betriebszustände der Brennkraftmaschine lastabhängig erfolgt. Aufgrund der lastabhängigen Regelung der Schmierölpumpe kann ein Rückschlagventil Verwendung finden, welches mit einem – im Vergleich zu einem Rückschlagventil eines Systems ohne lastabhängig geregelte Schmierölpumpe – erhöhten Öffnungsdruck arbeitet. Hierdurch wird in vielen Betriebszuständen eine unnötige Kolbenkühlung vermieden.
  • In der zweiten Ausführung der Erfindung wird die Kolbenkühlung ausgehend von einer gattungsgemäßen Vorrichtung optimiert, indem ein steuerbares Magnetventil Verwendung findet, welches in Abhängigkeit von der Last der Brennkraftmaschine angesteuert wird. Hierbei kann entweder ein einziges Magnetventil, welches dann in einer zentralen Hauptversorgungsleitung angeordnet ist verwendet werden. Oder alternativ kann in jeder einzelnen Zuführleitung eines Kolbens ein separates steuerbares Magnetventil angeordnet sein. Durch die lastabhängige Steuerung des bzw. jedes Magnetventils kann im Gegensatz zur Ansteuerung eines derartigen Magnetventils mittels anderer Betriebsparameter wie Öltemperatur, Wassertemperatur oder Öldruck eine weitere Verbesserung der Kolbenkühlung sowie eine Reduzierung der Pumpenleistung erreicht werden.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Ansteuerung des Magnetventils bzw. die Regelung der Schmierölpumpe in Abhängigkeit zusätzlicher Betriebsparameter – insbesondere in zusätzlicher Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder der Temperatur der Brennkraftmaschine und/oder der Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine und/oder die Schmieröltemperatur.
    •
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • 1: eine erste Vorrichtung gemäß der Erfindung, und
  • 2: eine zweite Vorrichtung gemäß der Erfindung.
  • 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Kühlung der Kolben 2 (bzw. des mindestens einen Kolbens) einer Brennkraftmaschine. Dabei umfasst die Vorrichtung in der dargestellten Ausführungsform eine Schmierölpumpe 10, die über eine Zuführleitung 12 den Kolben 2 zwecks Kühlung mit Schmieröl versorgt. In der Zuführleitung 12 ist zwischen der Schmierölpumpe 10 und der Austrittsöffnung 12a der Zuführleitung 12 ein Rückschlagventil 14 angeordnet. Erfindungsgemäß wird die Schmierölpumpe 10 über eine Steuereinheit 20 angesteuert, die gewährleistet, dass die Schmierölpumpe 10 in Abhängigkeit von der ermittelten Last der Brennkraftmaschine geregelt wird. Bevorzugt wird die Schmierölpumpe 10 über die Steuereinheit 20 (beispielsweise ein Motorsteuergerät) mittels einer Kennfeldregelung in Abhängigkeit von einer Mehrzahl von Betriebsparametern angesteuert. Neben der Regelung bzw. Ansteuerung der Schmierölpumpe 10 in Abhängigkeit von der Last, erfolgt die Ansteuerung in Abhängigkeit von der Motortemperatur, der Motordrehzahl und/oder der Schmieröltemperatur. Aufgrund der lastabhängigen Regelung der Schmierölpumpe 10 kann das Rückschlagventil 14 für einen erhöhten Öffnungsdruck ausgelegt werden. Während ein Rückschlagventil 14 bei herkömmlicher, nicht-lastabhängiger Regelung der Schmierölpumpe einer Brennkraftmaschine bei einem Kraftfahrzeug für einen Öffnungsdruck von zirka zwei bar ausgelegt ist – um auch in allen kritischen Zuständen eine ausreichende Kolbenkühlung zu gewährleisten -, wird bei der erfindungsgemäßen lastabhängigen Regelung der Schmierölpumpe 10 ein Rückschlagventil 14 mit einem im Vergleich hierzu erhöhten Öffnungsdruck – beispielsweise einem Öffnungsdruck von drei bar – verwendet.
  • 2 zeigt in schematischer Darstellung eine zweite erfindungsgemäße Ausführung zur Kühlung der Kolben 2' (bzw. des mindestens einen Kolbens 2') einer Brennkraftmaschine. Hierbei umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Schmierölpumpe 10', welche über eine Zuführleitung 12' den Kolben 2' bodenseitig über ihre Austrittsöffnung 12a' zwecks Kühlung mit Schmieröl versorgt. Zur bedarfsgerechten Versorgung jedes Kolbens 2' mit Schmieröl ist in jeder Zuführleitung 12' ein steuerbares Magnetventil 14' angeordnet. Dabei wird jedes Magnetventil 14' über eine Steuereinheit 20' (insbesondere ein Motorsteuergerät) in Abhängigkeit von der ermittelten Last der Brennkraftmaschine angesteuert. Neben der Ansteuerung der Magnetventile 14' in Abhängigkeit von der Last der Brennkraftmaschine, erfolgt die Ansteuerung vorzugsweise zusätzlich in Abhängigkeit von der Motortemperatur, der Motordrehzahl und/oder der Schmieröltemperatur.
  • Selbstverständlich kann bei jeder der beiden beschriebenen Ausführungen die Mehrzahl der Ventile (ein Ventil pro Zuführleitung) durch den Einsatz eines einzigen Ventils in einer mit den Zuführleitungen verbundenen Hauptversorgungsleitung ersetzt werden (nicht dargestellt).

Claims (2)

  1. Vorrichtung zur Kühlung von zumindest einem Kolben (2; 2') einer Brennkraftmaschine – mittels einer Schmierölpumpe (10; 10'), die Öl aus dem Schmierölkreislauf dem mindestens einen Kolben (2; 2') über eine, eine Austrittsöffnung (12a; 12a') aufweisende Zuführleitung (12; 12') zumindest bodenseitig zuführt, – wobei die Ölzufuhr über zumindest ein Ventil (14; 14') erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass – das zumindest eine Ventil (14) ein Rückschlagventil ist, welches eine Zuführung von Öl erst ab einem definierten Druck im Schmierölkreislauf zulässt und eine Steuereinheit (20) vorhanden ist, die gewährleistet, dass die Schmierölpumpe (10) zur Bereitstellung eines variablen Druckes im Schmierölkreislauf bei unterschiedlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine lastabhängig geregelt wird, oder – das zumindest eine Ventil (14') ein steuerbares Magnetventil ist und eine Steuereinheit (20') vorhanden ist, die gewährleistet, dass die Ansteuerung des Magnetventils (14') in Anhängigkeit von der Last der Brennkraftmaschine erfolgt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20; 20') derart ausgebildet ist, dass die Regelung der Schmierölpumpe (10) bzw. die Ansteuerung des Magnetventils in Abhängigkeit von weiteren Betriebsparametern wie der Motordrehzahl und/oder der Motortemperatur und/oder der Kühlwassertemperatur und/oder der Schmieröltemperatur erfolgt.
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