DE102008026308A1

DE102008026308A1 - Schmierstoff-Versorgungssystem

Info

Publication number: DE102008026308A1
Application number: DE102008026308A
Authority: DE
Inventors: Jens Ehrhardt
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2008-05-31
Filing date: 2008-05-31
Publication date: 2009-12-03
Anticipated expiration: 2028-06-01
Also published as: DE102008026308B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schmierstoff-Versorgungssystem eines Kraftfahrzeuges mit einer zumindest bezüglich ihres Volumenstroms steuer-/regelbaren Schmierstoffpumpe und einem Steuergerät, welches die Schmierstoffpumpe, das heißt insbesondere einen Schmierstoffdruck derselben, in Abhängigkeit unterschiedlicher Parameter, wie beispielsweise einer Motordrehzahl, einer Last und einer Schmierstofftemperatur steuert/regelt. Erfindungswesentlich ist dabei, dass das Steuergerät so ausgebildet ist, dass es den Schmierstoffdruck der Schmierstoffpumpe zusätzlich in Abhängigkeit einer Fahrzeugquerbeschleunigung steuert/regelt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schmierstoff-Versorgungssystem eines Kraftfahrzeuges mit einer zumindest bezüglich ihres Volumenstroms steuer-/regelbaren Schmierstoffpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein, mit einem derartigen Schmierstoff-Versorgungssystem ausgestattetes Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Steuerung/Regelung einer derartigen volumenstromvariablen Schmierstoffpumpe.
Aus der EP 1 387 960 B1 sind ein gattungsgemäßes Schmierstoff-Versorgungssystem sowie ein zugehöriges Verfahren zum Verstellen einer volumenstromvariablen Schmierstoffpumpe bekannt. Bei dem beschriebenen Verfahren wird ein markanter Kennwert einer Brennkraftmaschine ermittelt und in Abhängigkeit der Abweichung dieses Kennwertes von einem Ist-Wertsignal die Schmierstoffpumpe solange verstellt, bis der Kennwert dem Sollwert angeglichen ist. Als Kennwert können insbesondere ein Saugdruck, ein Lieferdruck, eine Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder der Schmierstoffpumpe, eine Temperatur des Schmierstoffes und/oder eine Fördermenge ermittelt werden. Dies bedeutet, dass auch die Möglichkeit besteht, dass mehrere unterschiedliche Kennwerte ermittelt werden und abhängig von diesen mehreren Kennwerten die Schmierstoffpumpe angesteuert wird. Hierdurch soll die Leistung der volumenstromvariablen Schmierstoffpumpe bestmöglichst an sich ändernde Bedürfnisse der Brennkraftmaschine angepasst werden.
Aus der EP 1 043 483 B1 ist eine Anordnung zum Regeln der Schmierung vorzugsweise für Verbrennungsmotoren mit einer mängelregelbaren Schmiermittelpumpe bekannt, deren Stellglied in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine bei Erfassung von Laststellung und Motordrehzahl betätigbar ist. Die Anordnung umfasst dabei einen Regelkreis für die Schmiermittelpumpe mit einem Kennfeld für vom Betriebszustand abhängige Solldruckwerte des Schmiermittels für eine oder mehrere ausgewählte Messstellen im Schmiermittelkreislauf. Aus diesem Kennfeld sind vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors Solldruckwerte des Schmiermittels abhängig abrufbar, wodurch eine nachgeschaltete Einheit, an der Signale des jeweiligen Solldruckwertes und eines momentanen Ist-Druckes einer der ausgewählten Messstellen des Schmiermittelkreislaufes anliegen, ein Signal der Regelabweichung für eine Ansteuereinrichtung erzeugen. Hierdurch sollen besondere Funktionaldaten des Schmierzustandes als Einflussgrößen einen sicheren Schmierzustand der Brennkraftmaschine gewährleisten.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein gattungsgemäßes Schmierstoff-Versorgungssystem, eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, mit welcher eine besonders zuverlässige Schmierung einer Brennkraftmaschine sichergestellt werden kann.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine bezüglich ihres Volumenstroms steuer-/regelbare Schmierstoffpumpe eines Schmierstoff-Versorgungssystems eines Kraftfahrzeuges mit einem entsprechenden Gerät, beispielsweise einem Steuer-/Regelgerät zu steuern bzw. zu regeln und zwar in Abhängigkeit eines fahrdynamischen Parameters, konkret in Abhängigkeit einer Fahrzeugquerbeschleunigung. Bei heutigen Brennkraftmaschinen, wird üblicherweise zur Reduzierung der Reibleistung einer Schmiermittelpumpe, der Einsatz von volumenstromvariablen Schmiermittelpumpen berücksichtigt, wobei als Eingangsgrößen zur Einstellung eines Schmiermitteldruckes in erster Linie eine Drehzahl der Brennkraftmaschine, ein Lastzustand und eine Schmiermitteltemperatur verwendet werden. Bei derartigen Schmierstoff-Versorgungssystemen wird dabei der Schmiermitteldruck nahe eines Lagereintrittes geregelt und nicht an einer Ausgangsseite der Schmiermittelpumpe. Kommt es jedoch aufgrund hoher Fahrzeugquerbeschleunigungen zu einem Ansaugen von Luft an einem Ansaugschnorchel der Schmiermittelpumpe, dauert es bedingt durch den Druckverlust von Leitungen, Filtern, Schmiermittel-Wasser-Wärmetauscher, etc., eine gewisse Zeit, bis dies an einem Drucksensor an der Schmiermittelpumpe erkannt und dadurch die Schmiermittelpumpe entsprechend angesteuert werden kann, so dass der erhöhte Gasgehalt durch Förderung eines höheren Volumenstroms kompensiert werden kann. Hierbei ist es möglich, dass der Schmiermitteldruck kurze Zeit einbricht, was sich negativ auf eine Lebensdauer der Brennkraftmaschine auswirken kann. Das erfindungsgemäße Schmierstoff-Versorgungssystem schafft hier Abhilfe, indem es neben den üblichen Parametern auch zumindest einen fahrdynamischen Parameter, nämlich konkreter die Fahrzeugquerbeschleunigung, als Parameter zur Steuerung bzw. Regelung der Schmiermittelpumpe heranzieht. Hierbei wird mit dem erfindungsgemäßen Schmierstoff-Versorgungssystem gewährleistet, dass eine Förderleistung der Schmierstoffpumpe von einem Steuergerät erhöht wird, sofern eine vordefinierte Fahrzeugquerbeschleunigung überschritten wird. Hierdurch soll gewährleistet werden, dass der Schmierstoffdruck und damit die Schmierung der Brennkraftmaschine in allen Betriebszuständen zuverlässig sichergestellt ist, so dass es zu keinem Einbruch des Schmiermitteldruckes und damit zu einer – wenn auch nur für kurze Zeit – ungenügenden Schmierung der Brennkraftmaschine, verbunden mit der dann zu erwartenden verkürzten Lebensdauer, kommen kann. Mit dem erfindungsgemäßen Schmierstoff-Versorgungssystem, ist es somit möglich, die Lebensdauer der Brennkraftmaschine durch Auswerten zumindest eines zusätzlichen Parameters, wie beispielsweise der Fahrzeugquerbeschleunigung, welche üblicherweise ohnehin in einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges erfaßt wird, zu erhöhen. Das Steuergerät ist dabei lediglich so auszubilden, dass es den Schmierstoffdruck der Schmierstoffpumpe zusätzlich in Abhängigkeit der Fahrzeugquerbeschleunigung bzw. generell eines fahrdynamischen Parameters, steuert bzw. regelt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, ist das Steuergerät derart ausgebildet, dass es den Schmierstoffdruck der Schmierstoffpumpe in Abhängigkeit eines Schmierstofffüllstandes steuert bzw. regelt. Denkbar ist hierbei, dass das Steuergerät die Schmierstoffpumpe bei einem geringen Schmierstofffüllstand entsprechend ansteuert, so dass die Schmierstoffpumpe bei geringem Schmierstofffüllstand eine höhere Förderleistung und damit einen höheren Schmiermitteldruck erzeugt. Hierdurch soll insbesondere vermieden werden, dass aufgrund eines geringen Schmierstofffüllstandes, beispielsweise bei einer Kurvenfahrt, ein Ansaugschnorchel Luft ansaugt und es dadurch zu einem zumindest kurzen Einbruch des Schmiermitteldruckes unter einen Wert, bei welchem eine zuverlässige Schmierung der Brennkraftmaschine noch gewährleistet werden kann, kommen kann. Die Steuerung der Schmierstoffpumpe in Abhängigkeit des Schmierstofffüllstandes, kann dabei optional zu deren Steuerung bzw. Regelung in Abhängigkeit der Fahrzeugquerbeschleunigung erfolgen.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige Darstellung zeigt ein erfindungsgemäßes Schmierstoff-Versorgungssystem.
Entsprechend der Darstellung, weist ein erfindungsgemäßes Schmierstoff-Versorgungssystem 1 eines im Übrigen nicht gezeigten Kraftfahrzeuges, eine zumindest bezüglich ihres Volumenstroms steuer-/regelbare Schmierstoffpumpe 2 sowie ein Steuer-/Regelgerät 3, insbesondere ein Motorsteuergerät, auf, welches die Schmierstoffpumpe 2, das heißt insbesondere einen Schmierstoffdruck 4 derselben in Abhängigkeit unterschiedlicher Parameter p₁ bis p₃ steuert bzw. regelt. Die Parameter p₁ bis p₃ können dabei beispielsweise eine Motordrehzahl p₁, eine Last p₂ sowie eine Schmierstofftemperatur p₃ symbolisieren. Erfindungsgemäß ist nun das Steuergerät 3 derart ausgebildet, dass den Schmierstoffdruck 4 der Schmierstoffpumpe 2 zusätzlich in Abhängigkeit eines fahrdynamischen Parameters, hier insbesondere in Abhängigkeit der Fahrzeugquerbeschleunigung p₄, steuert bzw. regelt. Dies bietet den großen Vorteil, dass auch bei einem Ansaugen von Luft an einem Ansaugschnorchel der Schmiermittelpumpe 2, was bei hohen Fahrzeugquerbeschleunigungen auftreten kann, nicht zu einem Einbruch des Schmierstoffdrucks 4 kommt, so dass in allen erdenklichen Fahrzuständen eine zuverlässige und ausreichende Schmierung der Brennkraftmaschine erfolgen kann.
Dies war mit bisherigen Schmierstoff-Versorgungssystemen nicht möglich, da diese einen Schmierstoffdruck, insbesondere einen Öldruck, nahe eines Eintrittes der Schmiermittelpumpe gemessen haben, so dass es bei einem Ansaugen von Luft am Ansaugschnorchel bedingt durch die Druckverluste in den Leitungen, Filter, etc., eine gewisse Zeit gedauert hat, bis dies an der Schmierstoffpumpe erkannt wurde, so dass die Schmierstoffpumpe erst verzögert eine, aufgrund des erhöhten Gasgehaltes im Schmierstoff erforderliche Förderleistung aufnehmen konnte. Dabei kam es zu einem, wenn auch kurzzeitigen, Einbruch des Schmiermitteldruckes, welcher sich unter Umständen negativ auf die Lebensdauer der Brennkraftmaschine auswirken konnte.
Bei dem erfindungsgemäßen Schmierstoff-Versorgungssystem 1 können derartige kritische Zustände zuverlässig vermieden werden, da die Schmierstoffpumpe 2 vom Steuergerät 3 bereits in dem Moment angesteuert wird, in welchem ein bestimmter Grenzwert der Fahrzeugquerbeschleunigung p₄ überschritten wird, bei welchem das Ansaugen von Luft auch nur im Bereich des möglichen liegt, wodurch ein plötzlicher Einbruch des Schmierstoffdruckes zuverlässig vermieden und damit die Lebensdauer der Brennkraftmaschine erhöht werden kann.
Alternativ oder zusätzlich dazu ist denkbar, dass das Steuergerät 3 so ausgebildet ist, dass es den Schmierstoffdruck 4 der Schmierstoffpumpe 2 in Abhängigkeit einer Fahrzeuglängsbeschleunigung p₅ steuert bzw. regelt. Sowohl die Fahrzeugquerbeschleunigung p₄ als auch die Fahrzeuglängsbeschleunigung p₅ können dabei in einfacher Weise in einem Antriebsstrang abgegriffen werden und sind dort üblicherweise ohnehin vorhanden, um beispielsweise für Funktionen wie für ABS und ESP genutzt werden zu können. Darüber hinaus ist vorstellbar, dass das Steuergerät 3 derart ausgebildet ist, dass es den Schmierstoffdruck 4 der Schmierstoffpumpe 2 in Abhängigkeit eines Schmierstofffüllstandes p₆ steuert bzw. regelt. Während die beiden Parameter p₄ und p₅ als fahrdynamische Parameter bezeichnet werden können, bezieht sich der Schmierstofffüllstand p₆, beispielsweise eine Füllhöhe, auf eine physikalische Größe, die indirekt jedoch weder in Verbindung mit der Fahrzeugquerbeschleunigung p₄ bzw. der Fahrzeuglängsbeschleunigung p₅ Einfluss auf eine ausreichende Schmierstofffunktion des Schmierstoff-Versorgungssystems 1 haben kann. Unterschreitet beispielsweise der Schmierstofffüllstand p₆ einen bestimmten Grenzwert, so ist davon auszugehen, dass bereits bei geringen Fahrzeugquerbeschleunigungen p₄ bzw. bei geringen Fahrzeuglängsbeschleunigungen p₅ ein Ansaugen von Luft im Ansaugschnorchel der Schmierstoffpumpe 2 damit eine ungenügende Schmierstoffversorgung der Brennkraftmaschine befürchtet werden muss. Denkbar ist hierbei, dass das Steuergerät 3 lediglich einen der zusätzlichen Parameter p₄ bis p₆ oder eine beliebige Kombination derselben, zusätzlich zu den Parametern p₁ bis p₃ zur Steuerung bzw. Regelung der Schmierstoffpumpe 2 verwendet.
Mit dem erfindungsgemäßen Schmierstoff-Versorgungssystem 1 bzw. einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung/Regelung der Schmierstoffpumpe 2, ist es somit möglich, nahezu alle Betriebszustände, bei welchen eine ungenügende Schmierstoffversorgung befürchtet werden muss, zu erfassen und entsprechende Gegenmaßnahmen zu ergreifen, so dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, welches die Steuerung bzw. Regelung der Schmierstoffpumpe 2 in Abhängigkeit zumindest der Fahrzeugquerbeschleunigung p₄ und/oder der Fahrzeuglängsbeschleunigung p₅ und/oder des Schmierstofffüllstandes p₆ beinhaltet, in allen erdenklichen Fahrbetriebszuständen optimale Schmierung der Brennkraftmaschine gewährleistet werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1387960 B1 [0002]
- EP 1043483 B1 [0003]

Claims

Schmierstoff-Versorgungssystem (1) eines Kraftfahrzeuges mit einer zumindest bezüglich ihres Volumenstroms steuer-/regelbaren Schmierstoffpumpe (2) und einem Steuer-Regelgerät (3), welches die Schmierstoffpumpe (2), das heißt insbesondere einen Schmierstoffdruck (4) derselben, in Abhängigkeit unterschiedlicher Parameter (p), wie beispielsweise einer Motordrehzahl (p₁), einer Last (p₂) und einer Schmierstofftemperatur (p₃) steuert/regelt, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (3) so ausgebildet ist, dass es den Schmierstoffdruck (4) der Schmierstoffpumpe (2) zusätzlich in Abhängigkeit einer Fahrzeugquerbeschleunigung (p₄) steuert/regelt.
Schmierstoff-Versorgungssystem (1) eines Kraftfahrzeuges mit einer zumindest bezüglich ihres Volumenstroms steuer-/regelbaren Schmierstoffpumpe (2) und einem Steuergerät (3), welches die Schmierstoffpumpe (2), das heißt insbesondere einen Schmierstoffdruck (4) derselben, in Abhängigkeit unterschiedlicher Parameter (p), wie beispielsweise einer Motordrehzahl (p₁), einer Last (p₂) und einer Schmierstofftemperatur (p₃) steuert/regelt, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (3) so ausgebildet ist, dass es den Schmierstoffdruck (4) der Schmierstoffpumpe (2) in Abhängigkeit einer Fahrzeuglängsbeschleunigung (p₅) steuert/regelt.
Schmierstoff-Versorgungssystem (1) eines Kraftfahrzeuges mit einer zumindest bezüglich ihres Volumenstroms steuer-/regelbaren Schmierstoffpumpe (2) und einem Steuergerät (3), welches die Schmierstoffpumpe (2), das heißt insbesondere einen Schmierstoffdruck (4) derselben, in Abhängigkeit unterschiedlicher Parameter (p), wie beispielsweise einer Motordrehzahl (p₁), einer Last (p₂) und einer Schmierstofftemperatur (p₃) steuert/regelt, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät so ausgebildet ist, dass es den Schmierstoffdruck (4) der Schmierstoffpumpe (2) in Abhängigkeit eines Schmierstofffüllstandes (p₆) steuert/regelt.
Schmierstoff-Versorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmierstoff ein Motorenöl ist.
Kraftfahrzeug mit einem Schmierstoff-Versorgungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
Verfahren zur Steuerung/Regelung einer volumenstromvariablen Schmierstoffpumpe (2) bzw. deren Schmierstoffdruck (4) in einem Kraftfahrzeug mit einer steuer-/regelbaren volumenstromvariablen und mittels einem Steuergerät (3) in Abhängigkeit unterschiedlicher Parameter (p), wie beispielsweise einer Motordrehzahl (p₁), einer Last (p₂) und einer Schmierstofftemperatur (p₃), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (3) den Schmierstoffdruck der Schmierstoffpumpe (2) zusätzlich in Abhängigkeit einer Fahrzeugquerbeschleunigung (p₄) steuert/regelt.
Verfahren zur Steuerung/Regelung einer volumenstromvariablen Schmierstoffpumpe (2) bzw. deren Schmierstoffdruck (4) in einem Kraftfahrzeug mit einer steuer-/regelbaren volumenstromvariablen und mittels einem Steuergerät (3) in Abhängigkeit unterschiedlicher Parameter (p), wie beispielsweise einer Motordrehzahl (p₁), einer Last (p₂) und einer Schmierstofftemperatur (p₃), insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (3) den Schmierstoffdruck (4) der Schmierstoffpumpe (2) in Abhängigkeit einer Fahrzeuglängsbeschleunigung (p₅) steuert/regelt.
Verfahren zur Steuerung/Regelung einer volumenstromvariablen Schmierstoffpumpe (2) bzw. deren Schmierstoffdruck (4) in einem Kraftfahrzeug mit einer steuer-/regelbaren volumenstromvariablen und mittels einem Steuergerät (3) in Abhängigkeit unterschiedlicher Parameter (p), wie beispielsweise einer Motordrehzahl (p₁), einer Last (p₂) und einer Schmierstofftemperatur (p₃), insbesondere nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (3) den Schmierstoffdruck (4) der Schmierstoffpumpe (2) in Abhängigkeit eines Schmierstofffüllstandes (p₆) steuert/regelt.