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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren der Betätigung einer
volumenstromregelbaren Schmiermittelpumpe im Schmiermittelkreislauf
eines Dieselmotors.
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Bei
nach dem Otto-Verfahren arbeitenden Brennkraftmaschinen neueren
Standes erfolgt in der Regel eine Volumenstromregelung der Schmiermittelpumpe
oder Ölpumpe,
um den benötigten Schmiermittelstrom
zur Verfügung
zu stellen. Eine solche nach dem Otto-Verfahren arbeitende Brennkraftmaschine
besitzt einen variablen Ventiltrieb, bei dem die Steuerzeiten und/oder
der Ventilhub verändert
werden können.
Um nun diese Veränderung durchführen zu
können,
werden hydraulisch betätigte Stellelemente
mit Öldruck
beaufschlagt und auf diese Weise schnelle Verstellvorgänge durchgeführt, wozu kurzzeitig
hohe Volumenströme
nötig sind.
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Bei
einem Dieselmotor wird anstelle der vorstehend beschriebenen Mengenregelung
regelmäßig eine
Druckregelung eingesetzt, nach der die Schmiermittelpumpe auf Vollhub
eingestellt ist und den entsprechenden maximalen Schmiermittelvolumenstrom
fördert
und zur Vermeidung zu hoher Ölzuführdrücke ein
Teilvolumenstrom durch ein Ablassventil entspannt wird.
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Wird
nun ein solcher Dieselmotor einem vom kalten Zustand ausgehenden
Fahrprofil unterzogen, bei dem das Schmiermittel einer Erwärmung ausgesetzt
wird, so können
bei der nach der vorstehend erwähnten
Druckregelung arbeitenden Schmiermittelpumpe Öldrücke im Hauptölkanal des
Dieselmotors von beispielsweise bis über 4 bar gemessen werden, je
nachdem, welcher Abregeldruck am Ablassventil vorgesehen ist. Üblicherweise
wird der Dieselmotor im kalten Zustand mit niedriger Last betrieben,
so dass der von der Schmiermittelpumpe bereitgestellte Schmiermittelvolumenstrom
im kalten Zustand des Dieselmotors oder während seines Warmlaufvorgangs
nicht benötigt
wird. Die Schmiermittelpumpe aber wird mittels einer Antriebsleistung
von der Kurbelwelle aufnehmenden Welle angetrieben, so dass sich
die Situation so darstellt, dass die Schmiermittelpumpe aufgrund
der Vollhubförderung
Antriebsenergie aufnimmt, die in Form von hydraulischer Verlustleistung
am Ablassventil dissipiert wird.
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Wird
nun ein solcher Dieselmotor mit niedrigen Lasten beaufschlagt, so
ist der den Kolben beaufschlagende Verbrennungsmitteldruck niedriger, als
bei hohen Lasten bei einem vergleichbaren Drehzahlniveau. Aufgrund
des niedrigeren Verbrennungsmitteldrucks ist die Lagerbelastung
niedriger als bei hohen Lasten. Infolge dessen ist die benötigte Öldurchsatzmenge
bei niedrigen Lasten auch niedriger als bei hohen Lasten.
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Anhand
der
DE 199 15 737
A1 ist ein Verfahren zum Regeln der Schmierung bei Verbrennungsmotoren
bekannt geworden, welches nach der vorstehend beschriebenen Mengenregelung
arbeitet. Bei dem Verbrennungsmotor handelt es sich um eine Brennkraftmaschine,
bei der die Mengenregelung in Abhängigkeit von der Temperatur
einer Lagerstelle der Brennkraftmaschine arbeitet. Die Regelung
wird dabei durch einen Soll-Ist-Vergleich des Öldrucks an einer ausgewählten Messstelle
im Schmierkreislauf bestimmt.
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Anhand
der
DE 43 02 610 A1 ist
ein Verfahren zum Regeln der Pumpleistung von Schmiermittelpumpen
bekannt geworden, nach dem das Fördervolumen
der Schmiermittelpumpe in Abhängigkeit von
der Temperatur des Motors eingestellt wird.
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Schließlich ist
anhand der
DE
10 2005 034 712 A1 eine regelbare Ölpumpe bekannt geworden, bei
der die benötigte Ölmenge anhand
der Öltemperatur,
der Drehzahl und der Last des Motors ermittelt wird. Über eine
Verringerung des Fördervolumens kann
damit der Öldruck
im Schmiermittelkreislauf verringert werden.
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Bei
einem bekannten Dieselmotor wird nun eine druckgeregelte Schmiermittelpumpe
eingesetzt, bei der ein Teilvolumenstrom des von der Schmiermittelpumpe
geförderten
Schmiermittelvolumens beim Erreichen eines Abregeldrucks in einem Schmiermittelkanal
des Dieselmotors entspannt wird, es findet aber keine Veränderung
des von der Schmiermittelpumpe geförderten Schmiermittelvolumenstroms
statt.
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Ausgehend
hiervon liegt der vorliegenden Erfindung nunmehr die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren der Betätigung
einer Schmiermittelpumpe zu schaffen, die während des Warmlaufs des Dieselmotors
nur den jeweils benötigten Öldruck bereitstellt und
damit gegenüber
einer mit Vollhubförderung
arbeitenden Schmiermittelpumpe weniger Antriebsleistung benötigt.
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Die
Erfindung schafft nun zur Lösung
dieser Aufgabe ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
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Die
Erfindung sieht nun ein Verfahren der Betätigung einer volumenstromregelbaren
Schmiermittelpumpe im Schmierkreislauf eines Dieselmotors vor, wobei
nach dem Verfahren ein Teilvolumenstrom des von der Schmiermittelpumpe
geförderten Schmiermittelvolumenstroms
beim Erreichen eines Abregeldrucks in einem Schmiermittelkanal des
Dieselmotors entspannt wird und die Schmiermittelpumpe mit zunehmender
Temperatur des Schmiermittels bis zum Erreichen einer vorbestimmten
Temperatur des Schmiermittels oder der Schmiermittelpumpe zur druckabhängigen Veränderung
des Schmiermittelvolumenstroms betätigt wird und bei Erreichen
der vorbestimmten Temperatur zur Förderung eines vorbestimmten
Volumenstroms betätigt
wird.
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Die
Erfindung schafft nun ein Verfahren der Betätigung einer volumenstromregelbaren
Schmiermittelpumpe im Schmiermittelkreislauf eines Dieselmotors. Üblicherweise
befindet sich im Schmiermittelkreislauf eines Dieselmotors nur eine
druckregelbare Schmiermittelpumpe, nicht aber eine mengenregelbare
Schmier mittelpumpe. Die Erfindung sieht nun statt der druckregelbaren
Schmiermittelpumpe eine volumenstromregelbare, also mengenregelbare Schmiermittelpumpe
im Schmiermittelkreislauf des Dieselmotors vor, wobei aber beim
Erreichen eines Abregeldrucks in einem Schmiermittelkanal des Dieselmotors
ein Teilvolumenstrom des von der Schmiermittelpumpe geförderten
Schmiermittelvolumenstroms entspannt wird. Zusätzlich zu dieser Druckregelung
wird aber der Regelung eine Mengenregelung überlagert, nach der die Schmiermittelpumpe
mit zunehmender Temperatur des Schmiermittels bis zum Erreichen
einer vorbestimmten Temperatur des Schmiermittels oder eines Bauteils
der Schmiermittelpumpe so betätigt
wird, dass sich in Abhängigkeit
des Drucks im Schmiermittelkanal der Schmiermittelvolumenstrom ändert und
aber nach dem Erreichen der vorbestimmten Temperatur die Schmiermittelpumpe
zur Förderung
eines vorbestimmten Volumenstroms betätigt wird.
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Damit
wird die Schmiermittelpumpe also so betätigt, dass sich bis zu der
vorbestimmten Temperatur der Druckregelung eine Mengenregelung des Schmiermittelvolumenstroms überlagert
und nach dem Erreichen der vorbestimmten Temperatur die Schmiermittelpumpe
so angesteuert wird, dass sie einen vorbestimmten Volumenstrom fördert.
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Durch
die Veränderung
des Schmiermittelvolumenstroms bei kaltem oder sich erwärmenden, aber
noch nicht die vorbestimmte Temperatur erreichenden Schmiermittel
oder einer an der Schmiermittelpumpe oder einem Bauteil davon gemessenen Temperatur,
wird während
des Warmlaufs des Dieselmotors eine deutliche Verringerung der von
der Schmiermittelpumpe benötigten
Antriebsleistung erreicht, die einhergeht mit einer Verringerung
des im Schmiermittelkanal des Dieselmotors gemessenen Schmiermitteldrucks,
wobei der Schmiermitteldruck aber ausreichend ist, eine Beschädigung von
Motorbauteilen zu vermeiden. Es wird aber auf diese Weise erreicht,
dass die von der Ölpumpe
benötigte
Antriebsleistung verringert wird, so dass sich eine Kraftstoffverbrauchsverringerung
aufgrund der der Druckregelung überlagerten
Mengenregelung einstellt.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist es nun vorgesehen, dass die
Schmiermittelpumpe mittels eines temperaturempfindlichen Stellelements in
der Form beispielsweise eines Thermostaten betätigt wird derart, dass bis
zum Erreichen der vorbestimmten Temperatur der Schmiermittelvolumenstrom
in Abhängigkeit
von einem im Schmiermittelkanal vorherrschenden Druck verändert werden
kann und beim Erreichen der vorbestimmten Temperatur die Schmiermittelpumpe
auf Vollförderung
verstellt wird. Damit wird nun erreicht, dass ab der vorbestimmten
Temperatur die Schmiermittelpumpe auf Vollförderung verstellt wird und
nur mehr die Druckregelung aktiv ist, während bis zum Erreichen der
vorbestimmten Temperatur sowohl die Druckregelung als auch die Mengenregelung
aktiv ist.
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Vorstehend
wurde bereits erwähnt,
dass innerhalb des Temperaturfensters bis zur vorbestimmten Temperatur
des Schmiermittels oder der Schmiermittelpumpe der Schmiermittelvolumenstrom
in Abhängigkeit
von dem im Schmiermittelkanal herrschenden Druck verändert werden
kann. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es nun vorgesehen,
dass die Schmiermittelpumpe bis zum Erreichen der vorbestimmten
Temperatur und bis zum Erreichen eines ersten Steuerdrucks im Schmiermittelkanal
auf Vollförderung
verstellt wird, so dass es zu einem schnellen Druckaufbau im Schmiermittelkreislauf
des Dieselmotors kommt.
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Ist
nun die Temperatur des Schmiermittels oder der Schmiermittelpumpe
niedriger, als die vorbestimmte Temperatur, so ist es nach der Erfindung vorgesehen,
dass die Schmiermittelpumpe zwischen dem ersten Steuerdruck und
einem höheren
zweiten Steuerdruck derart verstellt wird, dass der Schmiermittelvolumenstrom
beim zweiten Steuerdruck niedriger ist, als beim ersten Steuerdruck
und die Schmiermittelpumpe ab dem zweiten Steuerdruck auf Minimalförderung
verstellt wird. Unter dem Begriff der Minimalförderung wird dabei das von
der jeweiligen Schmiermittelpumpe bei konstanter Drehzahl geförderte minimale
Fördervolumen
verstanden. Damit ergibt sich während
des Warmlaufvorgangs des Dieselmotors bei einer im betrachteten
Augenblick bestimmten Öltemperatur
oder Schmiermittelpumpentemperatur und der Motorschluckkurve des
Dieselmotors ein Betriebspunkt der Schmiermittelpumpe, der innerhalb
des Mengenregelungsfensters der Schmiermittelpumpe liegt, also zwischen
dem ersten Steuerdruck und dem höhe ren
zweiten Steuerdruck. Wird also der erste Steuerdruck erreicht, so
wird der von der Schmiermittelpumpe bereitgestellte Schmiermittelvolumenstrom
verringert. Trotz der Verringerung des Schmiermittelvolumenstroms
kommt es zu einem Ansteigen des Drucks im Schmiermittelkanal des
Dieselmotors, bis der Druck im Schmiermittelkanal dem Bedarf des
Dieselmotors gemäß der Motorschluckkurve
des Dieselmotors entspricht und sich bei der gegebenen Drehzahl
des Dieselmotors ein Betriebspunkt der Schmiermittelpumpe einstellt.
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Der
im Schmiermittelkanal des Dieselmotors vorherrschende Schmiermitteldruck
kann aber über die
Veränderung
des Schmiermittelvolumenstroms noch verringert werden bis zu einem
zweiten Steuerdruck, der niedriger ist, als der erste Steuerdruck
und beispielsweise dem Druck entspricht, ab dem die Schmiermittelpumpe
auf Minimalförderung
verstellt ist.
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Hat
nun das Schmiermittel oder die Schmiermittelpumpe aufgrund des Warmlaufvorgangs
des Dieselmotors die vorbestimmte Temperatur von beispielsweise
70–85
Grad Celsius erreicht, so wird die Schmiermittelpumpe über dem
gesamten im Schmiermittelkanal vorherrschenden Druck bis zum Abregeldruck
mittels des Stellelements auf Vollförderung verstellt, so dass
nur mehr die Druckregelung aktiv ist und die Schmiermittelpumpe
in der Stellung Vollförderung
verbleibt.
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Es
ist dabei nach der Erfindung vorgesehen, dass der erste Steuerdruck
ein Wert ist, der aus dem Bereich von 0–3 bar ausgewählt werden
kann und der zweite Steuerdruck ein Wert ist, der aus dem Bereich
von 0.5–3.5
bar ausgewählt
werden kann. Damit kann – sollte
dies im Schmierstoffkreislauf des jeweiligen Dieselmotors gewünscht sein – die Mengenregelung
auch bereits unmittelbar nach dem Starten des Dieselmotors eingeleitet
werden und bis zu einem zweiten Steuerdruck von 3.5 bar aufrechterhalten
werden. Auch sind Druckfenster von beispielsweise 1.5 bar bis 2
bar Druck im Hauptölkanal
beziehungsweise Schmiermittelkanal des Dieselmotors möglich, während der
der Druckregelung die vorstehend beschriebene Mengenregelung überlagert
wird.
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Steigt
nun bei der jeweils betrachteten Drehzahl des Dieselmotors auch
bei der Minimalförderung der
Schmiermitteldruck im Schmiermittelkanal des Dieselmotors an, so
ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass auch
beim Warmlauf des Dieselmotors, also während die Temperatur des Schmiermittels
oder der Schmiermittelpumpe die vorbestimmte Temperatur noch nicht
erreicht hat, ab einem Abregeldruck von etwa 3.5 bar ein Teilvolumenstrom
des von der Schmiermittelpumpe geförderten Schmiermittelvolumenstroms
des Dieselmotors, bei dem es sich um einen Antriebsmotor eines Personenkraftwagens
handeln kann, entspannt wird.
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Die
Erfindung wird nunmehr im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese
zeigt in:
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1 ein
Diagramm mit einer Darstellung der Öltemperatur aufgetragen über de Zeit
bei einem Fahrprofil im MVEG-Kalttest, um die Bereiche zu zeigen,
während
der sowohl eine Mengenregelung als auch eine Druckregelung aktiv
ist und Bereiche, ab der nur mehr eine Druckregelung aktiv ist;
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2 ein
Diagramm eines Ölpumpenkennfelds
im Warmlauf mit dem theoretischen Fördervolumen, aufgetragen über dem
Druck im Hauptölkanal des
Dieselmotors;
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3 eine
Darstellung ähnlich 2,
die ein Ölpumpenkennfeld
im Warmbetrieb zeigt; und
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4 eine
Darstellung des Öldrucks
und der Antriebsleistung der Schmiermittelpumpe aufgetragen über der
Zeit nach dem Fahrprofil gemäß 1, jeweils
mit Mengenregelung und ohne Mengenregelung.
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1 der
Zeichnung zeigt nun ein Diagramm eines Fahrprofils gemäß dem MVEG-Kalttest, wobei
in dem Diagramm auf der x-Achse die Fahrtzeit dargestellt ist. Auf
der rechtsseitigen y-Achse ist die zugehörige Geschwindigkeit in km/h
dargestellt und auf der linksseitigen y-Achse die Temperatur im Kühlwasserkreislauf des
das Fahrprofil abfahrenden Personenkraftwagens mit einem Dieselmotor.
Obwohl die y-Achse mit „Wassertemperatur" bezeichnet ist,
gilt diese Gradeinteilung auch für
die der Wassertemperatur nachfolgende Öltemperatur.
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Ausgehend
von der Fahrzeit 0 Sekunden und einer über den Kurvenzug 1 dargestellten
Wassertemperatur von anfangs etwa 25 Grad Celsius steigt die Wassertemperatur,
bei der es sich um die Temperatur des im Kühlkreislauf des Fahrzeugs zirkulierenden
Kühlmittels
handelt, mit zunehmender Fahrzeit kontinuierlich an. In ähnlicher
Weise steigt die über
dem Kurvenzug 2 dargestellte Öltemperatur im Schmiermittelkreislauf
des Dieselmotors von der anfänglichen
Umgebungstemperatur von etwa 25 Grad Celsius kontinuierlich an und
hinkt der Wassertemperatur 1 geringfügig nach, da sich das Kühlmittel im
Kühlmittelkreislauf
des Personenkraftwagens schneller erwärmt, als das Öl im Schmiermittelkreislauf.
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Solange
nun die durch den Kurvenzug 2 dargestellte Öltemperatur
die vorbestimmte Temperatur von im dargestellten Beispiel etwa 85
Grad Celsius noch nicht erreicht hat – dieser Bereich ist mit dem Pfeil
I bezeichnet – wird
die Schmiermittelpumpe im Schmiermittelkreislauf des Dieselmotors
sowohl nach dem Prinzip der Mengenregelung als auch nach dem Prinzip
der Druckregelung betätigt.
Es bedeutet dies mit anderen Worten, dass im Bereich I der Druckregelung
eine Mengenregelung, also eine Volumenstromregelung, überlagert
wird. Zu diesem Zweck wird die Schmiermittelpumpe, bei der es sich beispielsweise
um eine Pendelschieberpumpe handeln kann, die einen Innenrotor aufweist
mit Pendelschiebern und einen in einem exzentrisch verstellbaren
Ring gelagerten Außenrotor,
so betätigt,
dass der von der Schmiermittelpumpe geförderte Schmiermittelstrom eine
Volumenstromänderung
erfährt.
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Erreicht
nun die Öltemperatur
den vorstehend lediglich als Beispiel genannten Wert von etwa 85
Grad Celsius, so wird beispielsweise mittels eines temperaturempfindlichen
Stellelements die Schmiermittelpumpe in Richtung Vollhub verstellt,
so dass sie also ab dieser vorbestimmten Temperatur von etwa 85
Grad Celsius das maximal mögliche
Fördervolumen
fördert,
also auf die Betriebsart maximales theoretisches Fördervolumen
verstellt worden ist.
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Der
mit II bezeichnete Bereich stellt einen Übergangsbereich dar, während dem
die Mengenregelung ausläuft.
Das temperaturempfindliche Stellelement weist in dem dargestellten
Beispiel eine Grenztemperatur von 85 Grad Celsius auf, bei dem es
beginnt, die Schmiermittelpumpe in Richtung Vollhub zu verstellen
und dieser Verstellvorgang dauert eine vorbestimmte Zeit, während der
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
die Wassertemperatur und die Öltemperatur
noch weiter steigen, so dass auf diese Weise der Übergangsbereich
II zustande kommt, da das Stellelement den Verstellvorgang nicht
gleichsam digital durchführt,
sondern dazu die vorbestimmte Zeit benötigt. Ist nun das Abschalten der
Mengenregelung vollzogen, so befindet sich die Schmiermittelpumpe
auf Vollhubstellung und der Druck im Schmiermittelkreislauf wird
nur mehr druckgeregelt, so dass also nach dem Erreichen eines Abregeldrucks
in einem Schmiermittelkanal des Dieselmotors ein Teilvolumenstrom
entspannt wird.
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Innerhalb
des mit I bezeichneten Bereichs, bei dem sowohl eine Mengenregelung,
als auch eine Druckregelung im Schmiermittelkreislauf stattfindet und
die Schmiermittelpumpe entsprechend betätigt wird, wird die Mengenregelung
in Abhängigkeit
von dem im Schmiermittelkreislauf des Dieselmotors herrschenden
Schmiermitteldruck durchgeführt,
also beispielsweise in Abhängigkeit
von einem im Hauptölkanal
des Dieselmotors herrschenden Öldruck.
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Bei
der Darstellung in 2 handelt es sich um ein Schmiermittelpumpenkennfeld
im Warmlauf des Dieselmotors, also aus dem Bereich I nach 1.
Das Kennfeld entspricht einem Kennfeld der Schmiermittelpumpe zu
einem Punkt auf dem Kurvenzug 2, also zu einer bestimmten Öltemperatur,
die dann bei dem Kennfeld in 2 konstant
ist.
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Die
mit 3 bezeichnete Linie stellt dabei den Ölbedarf
des Dieselmotors dar, also die Motorschlucklinie im betrachteten
Zeitpunkt. Die Linien 4 stellen Linien gleicher Drehzahl
dar, wobei mit steigender Drehzahl das theoretische Fördervolumen der Ölpumpe steigt.
Bis zu einem ersten Steuerdruck 5 wird die Schmiermittelpumpe
auf maximal theoretisches Fördervolumen
verstellt betrieben. Steigt nun der Druck im Hauptölkanal an
und erreicht den durch die Linie 5 repräsentierten ersten Steuerdruck,
so wird das Fördervolumen
der Schmiermittelpumpe verringert. 2 zeigt
einen Betriebspunkt 6 der Schmiermittelpumpe, einen Punkt
also mit bestimmtem Druck im Hauptölkanal und einem bestimmten Fördervolumen,
der der Motorschlucklinie 3 im betrachteten Augenblick
entspricht und in dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Bereich des
mit dem punktierten Feld 7 dargestellten Bereichs mit Mengenregelung
liegt, also innerhalb des Bereichs, der von dem ersten Steuerdruck 5 und
dem zweiten Steuerdruck 8 eingegrenzt wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
wird also das Fördervolumen der
Schmiermittelpumpe in Abhängigkeit
des Drucks im Hauptölkanal
verändert.
Der von der Schmiermittelpumpe geförderte Volumenstrom wird also
innerhalb des vom ersten Steuerdruck 5 und vom zweiten Steuerdruck 8 begrenzten
Bereichs verändert.
Hat der Druck im Hauptölkanal
den zweiten Steuerdruck 8 erreicht, so wird die Pumpe auf
minimales theoretisches Fördervolumen
hin verstellt. Ein weiteres Ansteigen des Drucks im Hauptölkanal bei
jeweils gleich bleibender Drehzahl des Dieselmotors führt ab dem Abregeldruck 9 zu
einem Entspannen eines Teilvolumenstroms des von der Schmiermittelpumpe
geförderten
Schmiermittelvolumenstroms. Auch während des Warmlaufvorgangs
des Dieselmotors ist also die Druckregelung aktiv und der Druckregelung
wird in diesem Bereich die Mengenregelung überlagert.
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Solange
sich die Temperatur des Schmiermittels oder der Schmiermittelpumpe
unterhalb der vorbestimmten Temperatur befindet, wird also nach der
vorliegenden Erfindung die Schmiermittelpumpe so betätigt, dass
sowohl eine Mengenregelung als auch eine Druckregelung stattfindet.
Hat nun die Temperatur die vorbestimmte Temperatur erreicht, so wird
die Schmiermittelpumpe zur Förderung
eines vorbestimmten Volumenstroms betätigt, der beispielsweise der
Vollhubstellung der Schmiermittelpumpe entsprechen kann, die Pumpe
also auf das jeweilige maximale theoretische Fördervolumen verstellt wurde.
Die Schmiermittelpumpe wird also nach dem Erreichen der vorbestimmten
Temperatur von beispielsweise 85 Grad Celsius Öltemperatur mittels des temperaturempfindlichen
Stellelements so betätigt,
dass sie auf Vollförderung
steht, wobei zu diesem Zweck beispielsweise die Exzentrizität zwischen Innenrotor
und Außenrotor
der Schmiermittelpumpe verstellt wird. Sobald also die vorbestimmte
Temperatur erreicht worden ist, kann die Schmiermittelpumpe nach
einem Ausführungsbeispiel
auf Vollhubförderung
verstellt worden sein und der Schmiermittelkreislauf wird ab dem
Erreichen dieser vorbestimmten Temperatur bei Vollförderung
nur mehr druckgeregelt.
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3 der
Zeichnung zeigt nun ein Ölpumpenkennfeld
im Warmbetrieb, also ein Kennfeld der Schmiermittelpumpe nach dem
Erreichen der vorbestimmten Temperatur von beispielsweise 85 Grad Celsius.
Das Diagramm in 3 zeigt wiederum Linien 4 gleicher
Drehzahl mit über
den gesamten Bereich des Drucks im Hauptölkanal gleich bleibendem theoretischen
Fördervolumen,
die Schmiermittelpumpe befindet sich in der Stellung Vollhub.
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Der
Dieselmotor besitzt bei der im betrachteten Zeitpunkt konstanten Öltemperatur
eine Motorschlucklinie 3, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
einen Betriebspunkt 6 im Schnittpunkt der Motorschlucklinie 3 mit
der Linie 4 gleicher Drehzahl auf dem Niveau von 2.000
Umdrehungen in der Minute bildet. Über den gesamten Druckbereich
im Hauptölkanal
wird die Schmiermittelpumpe lediglich druckgeregelt betrieben, so
dass ab dem Abregeldruck 9 ein Teilvolumenstrom des von
der Schmiermittelpumpe geförderten
Schmiermittelvolumenstroms entspannt wird, wobei der Bereich der
Druckregelung nach dem Erreichen des Abregeldrucks 9 in 2 und 3 der
Zeichnung durch die gepunktete Fläche 10 dargestellt
wird.
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Wie
es eingangs erwähnt
wurde, wird die Schmiermittelpumpe bei bekannten Dieselmotoren nach
bekannten Verfahren lediglich druckgeregelt betrieben, so dass sich
also die Schmiermittelpumpe über
den gesamten Temperaturbereich des Schmiermittels oder der Schmiermittelpumpe
auf Vollförderung
befindet und damit auf der Stellung maximales theoretisches Fördervolumen,
so dass Schmiermittelpumpen zum Einsatz kommen, die keine Verstellmöglichkeit
besitzen.
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Eine
solche Schmiermittelpumpe wird immer in der Stellung Vollförderung
betrieben und benötigt daher
antriebsseitig entsprechend hohe Antriebsleistung. Der Dieselmotor
benötigt
aber nicht immer die bei Vollhubförderung bereitgestellte Ölmenge,
so dass es zum Anstieg des Öldrucks
im Hauptölkanal bis
zum Abregeldruck kommt und ein Teilvolumenstrom entspannt wird.
Da aber die Schmiermittelpumpe entsprechend ihrer Stellung Vollförderung
betrieben wird, benötigt
sie dann, wenn die auf diese Weise zur Verfügung gestellte Ölmenge nicht
erforderlich ist, unnötig
Antriebsleistung.
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Durch
die nun nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
der Druckregelung überlagerte
Mengenregelung wird im Warmlaufbetrieb die Schmiermittelpumpe nicht
in Stellung Vollförderung
betrieben, sondern der von der Schmiermittelpumpe geförderte Schmiermittelvolumenstrom
kann druckabhängig
verändert
werden und die Schmiermittelpumpe entsprechend betätigt werden.
Dies führt
nun zu einer Verringerung des Druckniveaus im Schmiermittelkanal
des Dieselmotors und zu einer deutlichen Verringerung der von der
Schmiermittelpumpe benötigten
Antriebsleistung und damit zu einer Verringerung des vom Dieselmotor
benötigten
Kraftstoffs.
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4 der
Zeichnung nun zeigt den Öldruck im
Hauptölkanal
des Dieselmotors und die Antriebsleistung der Schmiermittelpumpe
im Betrieb mit Mengenregelung und im Betrieb ohne Mengenregelung.
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4 der
Zeichnung zeigt auf der x-Achse wiederum die Zeit gemäß dem in 1 der
Zeichnung dargestellten Fahrzyklus. Mit dem Bezugszeichen 11 wird
der Verlauf des Öldrucks
im Hauptölkanal
des Dieselmotors bei reiner Druckregelung dargestellt und es ist
ersichtlich, dass trotz der niedrigen Geschwindigkeiten und damit
der dem Dieselmotor aufgeprägten
Last hohe Druckwerte von beim dargestellten Ausführungsbeispiel bis zu 4 bar
zustande kommen.
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Wird
nun der mit dem Bezugszeichen 11 gekennzeichnete Druckverlauf
mit dem mit dem Bezugszeichen 12 gekennzeichneten Druckverlauf
verglichen, der den Verlauf des Öldrucks
im Hauptölkanal
bei sowohl mit Druckregelung als auch mit Mengenregelung betriebener
Schmiermittelpumpe zeigt, so wird ohne weiteres deutlich, dass das
Niveau des Öldrucks
im Hauptölkanal
deutlich niedriger ist.
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In
entsprechender Weise ist der mit dem Bezugszeichen 13 gekennzeichnete
Verlauf der Antriebsleistung der nur mit Druckregelung betriebenen Schmiermittelpumpe über der
Zeit gemäß dem Fahrzyklus
in Hochachsrichtung deutlich oberhalb des Verlaufs 14,
der den Verlauf der Antriebsleistung der Schmiermittelpumpe für den Fall
zeigt, dass neben der Druckregelung auch die Mengenregelung aktiv ist.
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Es
bedeutet dies mit anderen Worten, dass die von der Schmiermittelpumpe
benötigte
Antriebsleistung aufgrund der der Druckregelung überlagerten Mengenregelung
im Warmlauf des Dieselmotors deutlich niedriger ist als bei reiner
Druckregelung, wie dies bei bekannten Verfahren der Betätigung der Schmiermittelpumpe
der Fall ist. Durch die erfindungsgemäße Betätigung der Schmiermittelpumpe kann
also die von der Schmiermittelpumpe benötigte Antriebsleistung beim
Warmlauf des Dieselmotors deutlich verringert werden und damit sinkt
auch in entsprechender Weise der Kraftstoffverbrauch des Dieselmotors.
Obwohl zur Erläuterung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
der spezielle Fahrzyklus nach dem MVEG-Kalttest herangezogen worden
ist, ergibt sich ein vergleichbares Einsparpotential auch bei einem
vom MVEG-Fahrzyklus abweichendem Fahrzyklus und damit während des
normalen Betriebs des mit einem Dieselmotor ausgestatteten Fahrzeugs
durch einen beliebigen Benutzer.
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Hinsichtlich
vorstehend im Einzelnen nicht näher
erläuterter
Merkmale der Erfindung wird im Übrigen
ausdrücklich
auf die Ansprüche
und die Zeichnungen verwiesen.
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- 1
- Wassertemperatur,
Kühlmitteltemperatur
- 2
- Öltemperatur
- 3
- Motorschlucklinie
- 4
- Linie
- 5
- Erster
Steuerdruck
- 6
- Betriebspunkt
- 7
- Feld
- 8
- Zweiter
Steuerdruck
- 9
- Abregeldruck
- 10
- Fläche
- 11
- Öldruck
- 12
- Öldruck
- 13
- Antriebsleistung
- 14
- Antriebsleistung
- I
- Bereich
- II
- Übergangsbereich
- III
- Bereich