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Die
Erfindung betrifft einen Hubkolben-Verbrennungsmotor in V-Bauweise
nach Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Hubkolben-Verbrennungsmotoren
in V-Bauweise sind bei modernen Fahrzeugen verbreitet. Die V-Bauweise
von Hubkolben-Verbrennungsmotoren lässt die Erreichung hohen Hubraums
und hoher Laufruhe durch vielzylindrige Konstruktion bei relativ kompakter
Bauform zu. Um eine auch bei Hochleistungsmotoren zuverlässige Motorschmierung
zu gewährleisten,
werden solche Motoren mit einer Trockensumpfschmierung ausgerüstet. An
Trockensumpfschmierungen der bekannten Bauformen ist nachteilig,
dass diese einen erheblichen Bauraum beanspruchen und Trockensumpfbehälter über umfangreiche
Verrohrungen, insbesondere über
flexible Zulauf- und Rücklaufleitungen,
in den Motorölkreislauf
eingebunden werden müssen.
In bestehenden Motorkonzepten (also bauartverwandten Motoren für gleiche
oder ähnliche
Fahrzeugplattformen) ist ferner nachteilig, dass bei Verwendung
von Trockensumpfschmierungen die Luftfilter und Ansaugstrecken regelmäßig neu
konstruiert werden müssen,
da in bestehenden Karosseriebauformen für die übliche Anordnung neben einem
Trockensumpfbehälter
kein ausreichender Bauraum vorhanden ist. Demzufolge ist der Einsatz
eines Verbrennungsmotors mit Trockensumpfschmierung nur dann möglich, wenn
entweder entsprechende konstruktive Vorkehrungen (beispielsweise
Konstruktionsänderungen)
vorgenommen werden, oder wenn insgesamt die gesamte Plattform/Karosserie
auf die Verwendung von Motoren mit Trockensumpfschmierung ausgelegt
wurde.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Hubkolben-Verbrennungsmotor bereitzustellen,
der die genannten Nachteile vermeidet.
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Hierfür wird ein
Hubkolben-Verbrennungsmotor in V-Bauweise vorgeschlagen, mit einem
zwischen den Zylinderbänken
oberhalb des Kurbelgehäuses
gelegenen Innen-V-Bereich und mit einer Trockensumpfschmierung,
die einen Trockensumpfbehälter
aufweist. Es ist vorgesehen, dass der Trockensumpfbehälter im
Innen-V angeordnet ist. Anders als bei den üblichen Konstruktionen befindet sich
der Trockensumpfbehälter
folglich nicht im Wesentlichen oberhalb des Hubkolben-Verbrennungsmotors,
sondern in dem Innen-V, das links- und rechtsseitig durch die Zylinderbänke sowie
unterseitig durch das Kurbel gehäuse
gebildet wird. Mit dieser motorfesten Anordnung lässt sich
in erheblichem Umfang Bauraum einsparen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist vorgesehen, dass im Innen-V-Bereich ein Ölkühler angeordnet ist. Der Ölkühler wird
folglich nicht in schlauchverrohrter, konventioneller Bauweise in
der Nachbarschaft des Verbrennungsmotors angeordnet, sondern ebenfalls
im Innen-V. Auf diese Weise kann er ohne größeren Montageaufwand in den Ölkreislauf eingebunden
werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist vorgesehen, dass im Innen-V-Bereich ein Ölfilter angeordnet ist. Entgegen üblichen
Bauweisen mit im Bereich der Ölwanne
angeordneten Ölfiltern
oder separaten Ölfiltergehäusen/-halterungen
hat die Anordnung im Innen-V den Vorteil, dass die Einbindung in
den Ölkreislauf
ohne größeren Konstruktionsaufwand,
insbesondere ohne längere
Verrohrungen, gelingt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Innen-V-Bereich
ein Innen-V-Deckel angeordnet ist. Als Innen-V-Deckel ist hiermit
eine Vorrichtung gemeint, den Bereich des Zylinderkurbelgehäuses zwischen
den Zylinderbänken
nach oben hin abschließt.
Auf diese Weise wird eine im Wesentlichen horizontal-ebene, als
Auflage geeignete Konstruktion vorgesehen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass der Innen-V-Deckel Öl- und/oder Kühlwasserführungen aufweist. Die Zu- und
Ableitungen oder auch Querleitungen für Öl- und/oder ein Kühlmedium
sind folglich im Innen-V-Deckel angeordnet, wodurch motorexterne
Verrohrungen entfallen.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
sind die Öl-
und/oder Kühlwasserführungen
als in den Innen-V-Deckel eingegossene Kanäle ausgeführt. Der Innen-V-Deckel weist
demzufolge ein eingegossenes Rohrsystem auf, das die Öl- und/oder
Kühlwasseranschlüsse des
Motors sowie eines externen Kühlers
und des Ölkreislaufs,
insbesondere also den Trockensumpfbehälter, Ölkühler, Ölfilter etc. untereinander
verbindet.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind Ölkühler und Ölfilter
als Ölkühlermodul
ausgebildet. Ein Modul ist in diesem Zusammenhand jede Art von vorgefertigtem
Baustein, der die genannten Komponenten umfasst. Ölkühler und Ölfilter
sind demzufolge in einem einzigen Modul zusammengefasst, wobei das
Modul als ganze Baueinheit im Innen-V montiert werden kann.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist vorgesehen, dass das Ölkühlermodul
ein Ölkühlerumgehungsventil
aufweist. Das Ölkühlerumgehungsventil dient
insbesondere in der Art eines Sicherheitsventils bei kaltem Motor
und daher bei hoher Viskosität
des Öls
dazu, einer unzulässige
Druckspitze im Ölkühler entgegenzuwirken.
Andererseits ist das Ölkühlerumgehungsventil
für eine
schnelle Erwärmung
des Öls verantwortlich,
indem der Kühlkreislauf
umgangen wird, so dass kein Verlust eingetragener Wärmeenergie
auftritt. Auf diese Weise wird eine schnelle und zuverlässige Erreichung
der Motorölbetriebstemperatur
und damit eine sehr gute, schnelle Durchschmierung des Motors erreicht.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist vorgesehen, dass das Ölkühlermodul
eine Aufnahme für eine Ölfilterpatrone
aufweist. Der Ölfilter
wird bei dieser Bauform als Patrone, nicht als komplettes Ölfiltermodul
(einschließlich
Gehäuse)
gewechselt. Vorzugsweise ist die Ölfilterpatrone leicht von außen aus dem
Motorraum heraus bei geöffneter
Motorhaube zugänglich.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist vorgesehen, dass der Innen-V-Deckel eine Medienübergabeeinrichtung
zum Ölkühlermodul
aufweist. Eine Medienübergabeeinrichtung
ist in diesem Zusammenhang jede Einrichtung, die den kontrollierten Übertritt eines
Mediums (beispielsweise des Kühlmediums, insbesondere
Kühlwasser,
oder von Schmieröl)
zum Ölkühlermodul
ermöglicht.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass der Innen-V-Deckel eine Aufnahmevorrichtung
für den
Trockensumpfbehälter aufweist.
Der Trockensumpfbehälter
wird demzufolge direkt mit dem Innen-V-Deckel mittels der Aufnahmevorrichtung
verbunden.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist die Aufnahmevorrichtung als Steckverbindung ausgeführt. Der
Trockensumpfbehälter
wird demzufolge auf den Innen-V-Deckel
lediglich aufgesteckt. Auf diese Weise lässt sich der Trockensumpfbehälter schnell
und einfach montieren und demontieren, ohne dass umständliche
Verrohrungen und Schauverbindungen anzubringen, zu befestigen und/oder
zu lösen
wären.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist die Aufnahmevorrichtung eine Entkoppelungsvorrichtung auf.
Eine Entkoppelungsvorrichtung ist in diesem Zusammenhang jede Vorrichtung,
die die Übertragung
von Schwingungen, insbesondere von mechanischen Schwingungen, wie
sie im Motorblock beziehungsweise dem Kurbelgehäuse auftreten, auf die Aufnahmevorrichtung
oder den Trockensumpfbehälter
unterbinden. Dies kann insbesondere durch die Verwendung von elastischem
Material, beispielsweise Gummi- oder Elastomerverbindungen bewirkt
werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist vorgesehen, dass der Innen-V-Deckel eine Ölabnahmevorrichtung und der
Trockensumpfbehälter
eine hierzu korrespondierende Ölübergabevorrichtung
aufweist. Eine Ölabnahmevorrichtung
ist in diesem Zusammenhang eine Vorrichtung, insbesondere in der
Form einer Öffnung,
durch die Schmieröl
in den Innen-V-Deckel und die darin befindliche Verrohrung bestimmungsgemäß gelangt.
Eine Ölübergabevorrichtung
ist in diesem Zusammenhang jede Vorrichtung, die den Übertritt
von Schmieröl
aus dem Trockensumpfbehälter
in die Ölabnahmevorrichtung
ermöglicht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die Ölübergabevorrichtung
als Stutzen ausgebildet ist. Die Ölübergabevorrichtung ist folglich
im weitesten Sinne ein beispielsweise aus dem Trockensumpfbehälter hervortretendes
Rohr oder eine rohrähnliche
Konstruktion.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist der Stutzen als Lagezentrierung für den Trockensumpfbehälter ausgebildet.
Außer
der Funktion als Ölübergabevorrichtung
dient der Stutzen hier auch als Lagezentrierung für den Trockensumpfbehälter, also
zur passgenauen Anordnung des Trockensumpfbehälters auf dem Innen-V-Deckel.
Besonders bevorzugt wird eine solche Ausführung, in der die Lagezentrierung
zwangszentrierend ist, also beispielsweise eine konische Ausbildung
aufweist.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist der Trockensumpfbehälter
eine Ölentgasungseinheit
auf. Ölentgasungseinheiten
werden bei Trockensumpfkonstruktionen verwendet, um das durch den
raschen und mit hohem Volumenstrom erfolgenden Transport mit Gas
angereicherte Öl
zu entgasen, so dass es nicht zu gasbedingten Verschlechterungen
der Schmiermittelqualität
kommt.
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In
einer Ausführungsform
ist die Ölentgasungseinheit
als passives System, insbesondere als Zyklonabscheider, ausgebildet.
Zyklonabscheider als solche sind bekannt, eine solche im Wesentlichen bekannte
Bauform wird in den Trockensumpfbehälter der beschriebenen Bauform
integriert.
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In
einer anderen Ausführungsform
ist die Ölentgasungseinheit
als aktives System, insbesondere als Zentrifuge, ausgebildet. In
dieser Ausführungsform
geschieht die Gasab scheidung durch Zentrifugieren des Schmieröls; die
Einheit ist ebenfalls im Trockensumpfbehälter angeordnet.
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In
einer bevorzugten Bauform ist der Trockensumpfbehälter als
Modul ausgebildet. Wiederum gilt, dass als Modul im weitesten Sinne
eine in sich geschlossene Baueinheit verstanden wird, die als solche
funktionsgerecht als Gesamtheit montiert beziehungsweise demontiert
werden kann.
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In
einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform
sind Ölkühler, Ölfilter
und Trockensumpfbehälter
in einem einzigen Modul integriert. Diese Bauform lässt zu,
dass durch Anordnung dieses einzigen Modules auf dem Innen-V-Deckel
des Hubkolben-Verbrennungsmotors
die gesamten genannten Bauelemente in einem Zuge montiert beziehungsweise
im Wartungsfalle demontiert werden können. Das Anbringen beziehungsweise
Lösen einer
Vielzahl von Verrohrungen und Schläuchen entfällt. Ferner sind die Transportwege
für Kühlmedium
und Schmiermittel kürzer,
da die genannten Verrohrungen und die damit verbundenen Trabsportwege
entfallen. Insgesamt lässt
sich somit auch eine geringere Füllmenge verwirklichen.
Die Konstruktion als Modul sieht definierte Schnittstellen vor,
so dass das Modul auch plattformübergreifend
oder innerhalb einer Plattform mit verschiedenen Motorisierungen
verwendet werden kann, sofern die Schnittstellen jeweils übereinstimmen.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen
oder aus Kombinationen derselben.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert.
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Es
zeigen
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1 einen
Hubkolben-Verbrennungsmotor in V-Bauweise mit einem im Innen-V angeordneten Trockensumpfbehälter in
schematischer Darstellung;
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2 eine
schematische Darstellung der Modulbauweise von Trockensumpfbehälter und Ölkühlermodul
auf dem Innen-V-Deckel und
-
3 eine
perspektivische Darstellung der Ölübergabevorrichtung
an den Modulen.
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1 zeigt
einen Hubkolben-Verbrennungsmotor 1 in V-Bauweise in schematischer
Darstellung. Dieser weist zwei Zylinderbänke 2 auf, nämlich eine erste
Zylinderbank 3 und eine zweite Zylinderbank 4. Die
Zylinderbänke 2 schließen zwischen
sich einen Winkel α ein,
so dass sich zwischen den beiden Zylinderbänken ein Innen-V 5 ausbildet.
Dieses wird nach unten vom Kurbelgehäuse 6 begrenzt. Unterhalb
des Kurbelgehäuses
ist eine Ölauffangwanne 7 angeordnet,
die eine Ölförderpumpe 8 aufweist.
Das Innen-V 5 weist oberhalb des Kurbelgehäuses einen Innen-V-Deckel 9 auf,
der im Wesentlichen horizontal zwischen den Zylinderbänken 2 angeordnet
ist. Auf dem Innen-V-Deckel 9 sind ein Trockensumpfbehälter 10 und
ein Ölkühlermodul 11 angeordnet.
Das Ölkühlermodul 11 umfasst
seinerseits den eigentlichen Ölkühler 12 der
(hier nicht sichtbar) an den Kühlwasserkreislauf
des Hubkolben-Verbrennungsmotors 1 angeschlossen ist, und
einen Ölfilter 13.
Der Trockensumpfbehälter 10 und/oder
das Ölkühlermodul 11 können außer auf
den Innen-V-Deckel 9 auch an hier schematisch dargestellten
bankgetrennten Ansaugbrücken 14 abgestützt werden,
um eine motorfeste Anordnung zu erreichen.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung der Modulbauweise vom Trockensumpfbehälter 10 und Ölkühlermodul 11 auf
den Innen-V-Deckel 9. Das Ölkühlermodul 11 weist
hierbei den Ölkühler 12 sowie
den Ölfilter 13 auf,
der eine Aufnahme 15 für
eine Ölfilterpatrone 16 umfasst.
Der Innen-V-Deckel 9 weist Kanäle 17 auf, die die
Verrohrung und Zu- beziehungsweise Ableitung der Schmier- beziehungsweise
Kühlmedien,
also insbesondere Öl
und Kühlwasser,
zwischen dem nicht dargestellten Hubkolben-Verbrennungsmotor 1 und dem Ölfilter 13,
dem Ölkühler 12 und
dem Trockensumpfbehälter 10 bewirken.
Insbesondere haben die Kanäle 17 also
die Funktion, Öl
und Kühlwasser
von dem Hubkolben-Verbrennungsmotor 1 zugeordneten Schnittstellen
dem Ölkühler 12,
dem Ölfilter 13 und
dem Trockensumpfbehälter 10 zuzuführen. Hierzu
weist der Innen-V-Deckel 9 eine Medienübergabeeinrichtung 18 auf,
die den Übergang
der Kanäle 17 zu
an dem Ölkühlermodul 11 ausgebildeten
Flanschen 19 bewirkt. Vorzugsweise werden die Flansche 19 in
die Medienübergabeeinrichtung 18 lediglich
gesteckt, wobei durch elastische Steckverbinder 20, die
beispielsweise als Muffen 21 ausgebildet sind, ein fester Sitz
und eine gute Abdichtung erreicht wird. Analog hierzu ist am Trockensumpfbehälter 10,
der als Modul 22 ausgebildet ist, eine Ölübergabevorrichtung 23 vorgesehen,
die in eine am Innen-V-Deckel 9 angeordnete, als Steckverbindung 24 ausgebildete
Aufnahmevorrichtung 25 eingreift, die ihrerseits gleichzeitig
eine Ölabnahmevorrichtung 31 ausbildet.
Die Aufnahmevorrichtung 25 weist ferner eine Entkoppelungsvorrichtung 26 auf,
die eine mechanische Abkopplung des Trockensumpfbehälters 10 von
dem Innen-V-Deckel 9 bewirkt. Die Ölübergabevorrichtung 23 ist
hierbei als Stutzen 27 ausgebildet, wobei sie auch als
Lagezentrierung 28 für
den Trockensumpfbehälter 10 fungiert.
Aufgrund ihrer Anordnung ist es nämlich unmöglich, den Trockensumpfbehälter 10 in einer
anderen als der zutreffenden Art und Weise in der Aufnahmevorrichtung 25 zu
befestigen; die Lagezentrierung 28 wirkt somit selbstzentrierend.
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Der
Trockensumpfbehälter 10 weist
ferner eine Ölzuführung 29 auf, über die
das Öl,
das von der Ölförderpumpe 8 (1)
zugefördert
wird. Bei der Ausführung
des Innen-V-Deckels 9 sowie
der Medienübergabeeinrichtung 18 und
der Ölübergabevorrichtung 23 nebst
den korrespondierenden Teilen kommt es jeweils nur darauf an, die
Gegebenheiten der jeweiligen Bausteine Ölkühlermodul 11 beziehungsweise
Trockensumpfbehälter 10 in
möglichst sinnvoller
Art und Weise zu treffen; die genaue Anordnung dieser Bauteile und
auch der Kanäle 17 innerhalb
des Innen-V-Deckels 9 kann folglich nach den Erfordernissen
und Gegebenheiten des jeweiligen Hubkolben-Verbrennungsmotors 1 gewählt werden,
mit dem diese Anordnung zur Anwendung gelangen soll.
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3 zeigt
den Trockensumpfbehälter 10, den Ölkühler 12 und
den Ölfilter 13 an
eine bankgetrennte Ansaugbrücke 14 angelehnt.
Die Kanäle 17 sind
hier der besseren Deutlichkeit wegen ohne den sie umgebenden Innen-V-Deckel 9 dargestellt.
Die Kanäle 17 weisen
unterseitig (aus dem nicht dargestellten Innen-V-Deckel 9 heraus)
Schnittstellen 30 auf, die sie mit korrespondierenden,
dem Hubkolben-Verbrennungsmotor 1 zugeordneten Übernahmepunkten
verbinden.
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- 1
- Hubkolben-Verbrennungsmotor
- 2
- Zylinderbank
- 3
- erste
Zylinderbank
- 4
- zweite
Zylinderbank
- 5
- Innen-V
- 6
- Kurbelgehäuse
- 7
- Ölauffangwanne
- 8
- Ölförderpumpe
- 9
- Innen-V-Deckel
- 10
- Trockensumpfbehälter
- 11
- Ölkühlermodul
- 12
- Ölkühler
- 13
- Ölfilter
- 14
- Ansaugbrücke
- 15
- Aufnahme
- 16
- Ölfilterpatrone
- 17
- Kanäle
- 18
- Medienübergabeeinrichtung
- 19
- Flansch
- 20
- Steckverbinder
- 21
- Muffen
- 22
- Modul
- 23
- Ölübergabevorrichtung
- 24
- Steckverbindung
- 25
- Aufnahmevorrichtung
- 26
- Entkoppelungsvorrichtung
- 27
- Stutzen
- 28
- Lagezentrierung
- 29
- Ölzuführung
- 30
- Schnittstellen
- 31
- Ölabnahmevorrichtung
- α
- Winkel
zwischen Zylinderbänken