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Die
Erfindung betrifft eine Öl-Kühl-Filter-Anordnung.
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Aus
der Praxis ist es bekannt, bei Brennkraftmaschinen und insbesondere
bei Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen das Motoröl
zu kühlen, wenn die Wärmeabfuhr aus dem Motoröl über
die Ölwanne allein nicht ausreichend ist. Aus der Praxis sind
sowohl Öl-Luft-Kühler als auch Öl-Kühlmittel-Kühler
bekannt, wobei es aus der Praxis auch bekannt ist, Öl-Kühlmittel-Kühler
mit einer Filtereinrichtung zu einer Öl-Kühl-Filter-Anordnung
zusammenzufassen. Von diesem, aus der Praxis bekannten Stand der
Technik geht der Oberbegriff des Anspruchs 1 aus.
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Ein
verbrauchsgünstiger und verschleißarmer Betrieb
einer Brennkraftmaschine ergibt sich nur, wenn die Temperatur des Öls,
mit dem die Lager versorgt werden, im Auslegungsbereich liegt. Dementsprechend
hat ein zu kaltes oder ein überhitztes Öl ungünstige
Verbrauchs- und Verschleißwerte zur Folge, wobei eine Überhitzung
des Öls sogar zu dessen Versagen und damit zu einem Versagen
der Brennkraftmaschine führen kann.
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Ein
Kühlflüssigkeitssystem für eine Brennkraftmaschine,
das auch einen als Öl-Kühlmittel-Kühler
ausgebildeten Ölkühler mit Kühlflüssigkeit
versorgt, ist aus der
DE
36 22 378 A1 bekannt, wobei gemäß dieser
Schrift vorgesehen ist, auf die Temperatur des Öls über
die Kühlmittelzufuhr zu dem Ölkühler Einfluss
zu nehmen.
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Aus
der
DE 44 00 201 A1 ist
eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit
Schmiermittelkühlung bekannt, welche einen als Öl-Kühlmittel-Kühler
ausgebildeten Ölkühler aufweist, wobei der den Ölkühler
aufweisende Ölkreislauf mit einem den Ölkühler
umgehenden Bypass und einem Bypassventil versehen ist. Mit diesem
Bypass und dem Bypassventil soll eine Schaltung ermöglicht
werden, gemäß der zu einer Absenkung der Kühlmitteltemperatur
eine kurzzeitige Überhöhung der Öltemperatur einstellbar
ist. Das Bypassventil wird dementsprechend über die Temperatur
des Kühlmittels gesteuert.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Reibungsverluste in einer
Brennkraftmaschine zu reduzieren und zu einer Kraftstoffersparnis
beizutragen.
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Die
Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit
den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Gemäß der
Erfindung ist bei einer Öl-Kühl-Filter-Anordnung
mit einer Ölzuführleitung, einem Wärmetauscher,
einer Filtereinrichtung, einer Bypasseinrichtung und einer Ölrücklaufleitung
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgesehen, dass
das Öltemperaturgesteuerte Bypassventil der Bypasseinrichtung
an die Ölzuführleitung angeschlossen ist. Durch
den Anschluss des öltemperaturgesteuerten Bypassventils
an die Ölzuführleitung wird eine verbesserte Regelung
der Öltemperatur erreicht, so dass die Öltemperatur
präziser in ihrem Auslegungsbereich gehalten werden kann,
was geringere Reibungsverluste und damit auch eine Kraftstoffersparnis
zur Folge hat.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die
Betriebsstellung des Bypassventils ohne Fremdenergie durch die Temperatur
des Öls bestimmt wird. Dadurch ist die Temperaturführung
besonders ausfallsicher, und eine so aufgebaute Öl-Kühl-Filter-Anordnung
lässt sich auch ohne umfangreiche Eingriffe in eine Brennkraftmaschine
und deren Steuerung einem etwaig geänderten Einsatzbereich
entsprechend durch schlichtes Auswechseln einer Bypassventilbaugruppe
anpassen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Bypassventil
zur Regelung seiner Betriebsstellung ein Dehnstoffelement auf, was
die Auslegung der Öl-Kühl-Filter-Anordnung erleichtert,
denn es kann auf die umfangreichen Erfahrungen mit Dehnstoffelementen
zurückgegriffen werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das Bypassventil in seiner geschlossenen Betriebsstellung einen
Leckstromkanal aufweist. Dadurch spricht das Bypassventil auch nach
langen Phasen eines Betriebes mit hoher Öltemperatur sehr
schnell an, wenn die Öltemperatur absinken sollte, wodurch
ein Betrieb der Öl-Kühl-Filter-Anordnung in einem
sehr engen Temperaturbereich möglich ist. Dies fördert
eine Reduzierung der Reibungsverluste und trägt damit zu einer
Kraftstoffersparnis bei.
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Grundsätzlich
ist es möglich, dass der Wärmetauscher der Öl-Kühl-Filter-Anordnung
als Öl-Luft-Kühler ausgebildet wird. Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen,
dass der Wärmetauscher ein Öl-Kühlflüssigkeits-Wärmetauscher
ist, womit sich bei einer insgesamt kleinen Bauweise auch hohe Wärmeströme
ableiten lassen. Darüber hinaus eröffnet die Ausgestaltung
als Öl- Kühlflüssigkeits-Wärmetauscher
die Möglichkeit, in einfacher weise über die Kühlflüssigkeitstemperatur
auf die Öltemperatur Einfluss zu nehmen.
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Vorzugsweise
ist die Öl-Kühl-Filter-Anordnung modular aufgebaut,
wodurch sich günstige Herstellungs- und Wartungsbedingungen
ergeben. Dementsprechend ist gemäß einer besonders
bevorzugten Ausgestaltung der Wärmetauscher als ein losnehmbares
erstes Modul ausgebildet, und es ist gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass die Filtereinrichtung
als ein losnehmbares zweites Modul ausgebildet ist, und es ist gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass an der Filtereinrichtung
eine Modulaufnahme vorgesehen ist, in welcher eine Bypassventilbaugruppe
als losnehmbares drittes Modul einsetzbar ist.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung
im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Öl-Kühl-Filter-Anordnung,
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2 eine
Ansicht auf eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Öl-Kühl-Filter-Anordnung,
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3 einen
aufgebrochenen Ausschnitt aus 2 gemäß der
Linie III in 2,
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4 eine
in der Öl-Kühl-Filter-Anordnung gemäß den 1 bis 3 verwendete
Bypassventilbaugruppe in einer ersten Betriebsstellung in einem Schnitt,
und
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5 die
Bypassventilbaugruppe in 4 in einer zweiten Betriebsstellung
in einem Schnitt.
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Die
in 1 schematisch dargestellte Öl-Kühl-Filter-Anordnung 100 weist
einen Wärmetauscher 102 und eine Filtereinrichtung 104 auf,
wobei die Öl-Kühl-Filter-Anordnung 100 über
eine Ölzuführleitung 106 von einer Ölpumpe 108 mit Öl
versorgt wird. In der Öl-Kühl-Filter-Anordnung 100 wird das Öl
bei Bedarf in dem Wärmetauscher 102 gekühlt und
in der Filtereinrichtung 104 gefiltert und danach über
eine Ölrücklaufleitung 110 an die Schmierstellen einer
Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) abgegeben.
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Die Öl-Kühl-Filter-Anordnung 100 weist
eine Bypasseinrichtung 112 mit einem Bypassventil 114 auf,
wobei das Bypassventil 114 vor dem Wärmetauscher 102 an
die Ölzuführleitung 106 angeschlossen ist. 2 zeigt,
dass der Wärmetauscher 102, die Filtereinrichtung 104 und
die Bypasseinrichtung 112 in einer Baugruppe zusammengefasst
sind, die als Öl-Modul bezeichnet werden kann, wobei diese
Baugruppe als solche handhabbar ist.
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Die
Bypasseinrichtung 112, die dazu dient, den dem Wärmetauscher 102 zugeführten Ölstrom zu
regeln, ist in den 3 bis 5 im Detail
dargestellt. Dabei ist insbesondere gezeigt, dass das Bypassventil 114 insgesamt
als eine Bypassventilbaugruppe 116 ausgebildet ist, wobei
das Bypassventil in eine an der Filtereinrichtung 104 ausgebildete
Modulaufnahme 118 eingeschraubt ist, so dass das Bypassventil 114 ohne
weiteres auch bei eingebauter Öl-Kühl- Filter-Anordnung 100 von
dieser und damit der Brennkraftmaschine losnehmbar ist.
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Sowohl
das Gehäuse 120 des Wärmetauschers 102 als
auch das Gehäuse 122 der Filtereinrichtung 104 sind
als Gussteile ausgebildet. An dem Gehäuse 122 befindet
sich dabei die Modulaufnahme 118 in einem Bereich, in welchem über
eine Bypassöffnung 124 von der Ölzuführleitung 106 ein
Bypassvolumenstrom 126 einem Filter 128 der Filtereinrichtung 104 zugeführt
werden kann. Die Lage der Ölzuführleitung 106 relativ
zu der Öleintrittsseite 130 der Filtereinrichtung 104 ist
dabei so gewählt, dass diese direkt benachbart sind, sodass
zur Ausbildung der Bypassöffnung 124 ein schlichter
Wanddurchbruch ausreichend ist.
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Die
Modulaufnahme 118 ist als Rohrabschnitt gestaltet, in welchen
das im Wesentlichen zylindrisch als Bypassventilbaugruppe 116 ausgebildete
Bypassventil 114 einschiebbar ist, wobei ein an der Modulaufnahme 118 einerseits
und der Bypassventilbaugruppe 116 andererseits ausgebildetes
Gewindepaar eine Festlegung der Bypassventilbaugruppe 116 in
der Modulaufnahme 118 ermöglicht. Im Rahmen der
Erfindung ist es selbstverständlich auch möglich,
eine Bypassventilbaugruppe mit einer Flanschverbindung an der Öl-Kühl-Filter-Anordnung 100 festzulegen.
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Anhand
der 4 und 5 ist die Funktionsweise des
Bypassventils 114 besonders gut zu erkennen, wobei die
Modulaufnahme 118 jeweils nur schematisch dargestellt ist.
In 4 befindet sich ein Ventilkörper 132 des
Bypassventils 114 in seiner zurückgeschobenen
Position, sodass Öl von der Ölzuführleitung 106,
welches aufgrund der Bypassöffnung 124 an einem
Gehäuse 134 des Bypassventils 114 ansteht,
durch Ventilöffnungen 136 praktisch ungehindert
zu der Öleintrittsseite 130 der Filtereinrichtung 104 strömen
kann. Dadurch umgeht praktisch der gesamte Ölstrom der
Wärmetauscher 102, was bei niedrigen Öltemperaturen,
d. h. bei Temperaturen unter 100°C gewünscht ist.
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Erreicht
das Öl eine Temperatur von 100°C, bewirkt ein
Dehnstoffelement 138 des Bypassventils 114 einen
zunehmenden Verschluss der Ventilöffnungen 136,
bis bei einem Erreichen einer Temperatur von 115°C der
Ventilkörper 112 die Öffnungen 136 vollständig überdeckt.
Allerdings ist der Ventilkörper 132 so geformt,
dass der in 5 mit Strömungspfeilen
L veranschaulichte Leckstrom weiterhin an dem Dehnstoffelement 138 vorbei
strömt, sodass dessen Funktionsweise sehr präzise
ist. Der Leckagedurchfluss ist dabei mit 5 bis 10% des Ölvolumens
bemessen, welches der Öl-Kühl-Filter-Anordnung 100 zufließt.
Dementsprechend fließen bei geschlossenem Bypassventil
90 bis 95% des Ölvolumens durch den Wärmetauscher 102.
Ist das Bypassventil komplett geöffnet, fließen
ca. 75% des Volumens unter Umgehung des Ölkühlers 102 direkt
in die Filtereinrichtung 104.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3622378
A1 [0004]
- - DE 4400201 A1 [0005]