-
Die
Erfindung betrifft eine Ölwanne für eine Verbrennungskraftmaschine
aus einem synthetischen Material sowie eine Vorrichtung zur Temperierung
des Motorenöls einer Verbrennungskraftmaschine.
-
Ölwannen
dienen zum Sammeln, Bevorraten und teilweise zum Reinigen des Motoröls
von Verbrennungskraftmaschinen sowie zum Abschluss des Inneren der
Verbrennungskraftmaschinen nach unten und werden nach dem Stand
der Technik als Tiefziehteile aus Metall, Aluminiumdruckguss, Magnesiumdruckguss,
SMC-Werkstoff oder auch als Kunststoffteile, üblicherweise
als Kunststoff-Spritzgussteile, gefertigt. In der Vergangenheit
sind verschiedene Konzepte vorgeschlagen worden, die Funktionalität der Ölwannen
nach dem Stand der Technik über das reine Sammeln von Öl
sowie den Abschluss des Inneren der Verbrennungskraftmaschinen nach
unten hinaus zu erweitern.
-
In
der europäischen Patentanmeldung
EP 1 852 579 A1 wird beispielsweise
vorgeschlagen, eine Ölwanne für einen Verbrennungsmotor
derart auszubilden, dass sie aus synthetischem Material hergestellt
ist, wobei die Ölwanne zusätzliche Mittel zur
Filterung des Öls zeigt. Allerdings ist die in der genannten
Schrift vorgestellte Ölwanne vergleichsweise kompliziert
aufgebaut und damit schwer zu fertigen.
-
Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ölwanne bereitzustellen,
die bei einfacher Herstellung eine erweiterte Funktionalität
aufweist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, die Funktionsweise von
Verbrennungskraftmaschinen allgemein zu verbessern.
-
Diese
Aufgaben werden gelöst durch eine Ölwanne mit
den in Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen sowie durch
eine Vorrichtung mit den in Patentanspruch 21 aufgeführten
Merkmalen. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen
und Weiterbildungen der Erfindung.
-
Die
erfindungsgemäße Ölwanne für
eine Verbrennungskraftmaschine ist mindestens teilweise aus einem
synthetischen Material gebildet. Ferner weist die Ölwanne
eine Wärmeübertragungseinrichtung zur Übertragung
von Wärme zwischen dem in der Ölwanne befindlichen
Motorenöl und einem die Wärmeübertragungseinrichtung
durchströmenden Medium auf. Hierdurch wird es möglich,
dass das Motorenöl in der Ölwanne über
die Wärmeübertragungseinrichtung beheizt wird,
so dass sich die Warmlaufphase der Verbrennungskraftmaschine erheblich
verkürzt, was dazu führt, dass einerseits der Kraftstoffverbrauch
reduziert und andererseits die Qualität der Abgase schneller
einen akzeptablen Wert erreicht.
-
Die
Wärmeübertragungseinrichtung kann in einer vorteilhaften
Ausführungsform der Erfindung als Rohr ausgebildet sein,
das insbesondere durch eine Wandung der Ölwanne in das
Innere der Ölwanne hineingeführt und durch die
Wandung der Ölwanne wieder hinausgeführt wird.
-
Dabei
kann das Rohr im Inneren der Ölwanne in mäanderförmigen
bzw. heizschlangenartigen Bögen geführt sein,
um die für den Wärmeübergang zwischen
Motorenöl und Rohraußenseite zur Verfügung
stehende Fläche zu erhöhen und damit die Effizienz
des Systems insgesamt zu verbessern. Eine vorteilhafte Möglichkeit,
das Rohr im Inneren der Ölwanne anzuordnen, besteht darin,
dass dieses mindestens teilweise im Boden der Ölwanne versenkt angeordnet
sein kann. Eine produktionstechnisch vorteilhafte Lösung
besteht hierbei darin, das Rohr mindestens bis zu seinem halben
Durchmesser im Boden der Ölwanne versenkt anzuordnen. Durch
diese Maßnahme wird beispielsweise das Entformen der Ölwanne
im Zuge eines Spritzguss-Fertigungsprozesses erleichtert. Darüber
hinaus bietet die Integration des Rohrs im Boden der Ölwanne
den Vorteil, dass die mechanische Robustheit des Ölwannenbodens
erhöht wird, so dass im Ergebnis eine Art Hybrid-Bauteil
entsteht. Die zusätzliche Stabilisierung der Ölwanne
durch das Rohr bewirkt beispielsweise eine verbesserte Robustheit
der Ölwanne gegenüber Schlägen durch
eine überfahrene Bordsteinkante und kann die Akustik deutlich
positiv beeinflussen.
-
Eine
Alternative zur Integration des Rohres im Inneren der Ölwanne
besteht darin, das Rohr an der Außenseite der Wandung der Ölwanne
anzuordnen. Diese Variante hat den Vorteil, dass das Rohr auch im
montierten Zustand der Ölwanne beispielsweise für
Wartungs- oder auch Reparaturarbeiten gut zugänglich bleibt.
-
Die
Anordnung des Rohrs an der Außenseite der Wandung kann
beispielsweise durch Einclipsen oder durch das Einbringen des Rohres
in eine an der Außenseite der Wandung eingeformte Ausnehmung erreicht
werden, alternativ kann das Rohr auch an der Außenseite
der Wandung beispielsweise mittels Schellen angeschraubt werden.
-
Bei
einem Anbringen des Rohres an der Außenseite der Wandung
der Ölwanne kann es vorteilhaft sein, zwischen dem Außendurchmesser
des Rohrs und der Außenseite der Wandung einen Luftspalt
zu belassen. Diese Maßnahme hat die Wirkung, dass aufgrund
der Isolationswirkung des Luftspaltes die Temperatur der mindestens
teilweise synthetischen Ölwanne auch in den Fällen,
in denen das Rohr von einem Medium durchströmt wird, das eine
Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Kunststoffes hat, einen
für die strukturelle Integrität der Ölwanne
schädlichen Wert nicht übersteigt.
-
Eine
vorteilhafte Wahl für das Material des Rohrs besteht in
einem metallischen Material wie beispielsweise Aluminium oder Stahl
bzw. aus einem synthetischen Material. Die genannten Materialien weisen
eine ausreichende mechanische Stabilität bei gleichzeitig
hoher thermischer Belastbarkeit auf.
-
Der
Außendurchmesser des Rohres kann im Bereich von 4–20
mm gewählt werden, für die Wandstärke
stellt der Bereich von 0,5 mm bis 2 mm eine vorteilhafte Wahl dar.
-
Alternativ
zu einer Ausgestaltung als Rohr kann die Wärmeübertragungseinrichtung
auch als Kanal in der Wandung der Ölwanne ausgebildet sein, dabei
kann der Kanal beispielsweise im Boden der Ölwanne verlaufen.
Derartige Kanäle lassen sich produktionstechnisch vergleichsweise
einfach durch Schieber oder mittels eines Gas- oder Wasserinjektionsverfahrens
im Rahmen eines Spritzgießprozesses in die Wandung der Ölwanne
einformen.
-
Als
Materialien für die Ölwanne kommen insbesondere
Polyamid-6 oder Polyamid-6-6 in Frage. Dabei ist es denkbar, beide
Materialien für die Ölwanne zu verwenden, wobei
das Polyamid-6-6 vorzugsweise in den Bereichen angeordnet werden
kann, die sich an die Wärmeübertragungseinrichtung
anschließen. Anstelle Polyamid 6-6 können andere
thermisch hochbelastbare Thermoplaste (z. B. PPS, PEEK, ...) zum
Einsatz kommen. Die im Vergleich zu Polyamid-6 höhere thermische
Stabilität des Polyamid-6-6 oder höherstabiler
Thermoplaste kommt bei dieser Maßnahme vorteilhaft zur
Geltung.
-
Zur
weiteren mechanischen Stabilisierung der Ölwanne können
in das Material der Ölwanne Glasfasern, insbesondere Kurzglasfasern
mit einer Länge von ca. 300 μm eingebracht werden.
-
Die
erfindungsgemäße Ölwanne kann insbesondere
in der nachfolgend beschriebenen Vorrichtung zur Anwendung kommen.
Die Vorrichtung dient der Temperierung des Motorenöls einer
Verbrennungskraftmaschine und zeigt die erfindungsgemäße Ölwanne
sowie eine Vorrichtung zur Temperierung des die Wärmeübertragungseinrichtung
durchströmenden Mediums und eine Steuereinheit zur Einstellung
der Temperatur des Mediums. Bei dem Medium kann es sich beispielsweise
um ein Abgas-Luft-Gemisch handeln. Die Vorrichtung zur Temperierung des
Mediums weist dann Mittel auf, den Anteil von Abgas bzw. Luft an
dem Gemisch zu variieren. So kann beispielsweise aus dem Abgasstrom über
ein Drosselventil Abgas entnommen und Umgebungsluft aus dem Ansaugkanal
des Motors zugemischt werden. Die Drossel kann dabei zur Variation
des Anteils des Abgases geöffnet oder geschlossen werden. Hierdurch
ergibt sich eine Möglichkeit, die Temperatur des Abgas-Luft-Gemisches
mittels der variablen Einstellung des Abgasanteils zu regulieren.
Daneben ist es denkbar, dem zur Erwärmung der Ölwanne
verwendeten Abgasstrom Umgebungsluft zuzumischen, die nicht aus
dem Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine stammt; hierzu können
beispielsweise die von Wasserstrahlpumpen bekannten Konzepte sinnvoll
Anwendung finden. Für eine Regelung der Temperatur des
die Wärmeübertragungseinrichtung durchströmenden
Mediums empfiehlt es sich, einen Temperatursensor mit der Steuereinheit
zu verbinden, der in der Ölwanne im Bereich der Wärmeübertragungseinrichtung
angeordnet ist. Ein derartiger Temperatursensor ermöglicht
es, für die erste Phase eines Kaltstarts, in der das Motorenöl
möglichst schnell geheizt werden soll, mittels der Steuereinrichtung
einen hohen Abgasanteil im Abgas-Luft-Gemisch einzustellen und damit
eine starke Heizwirkung in der Ölwanne zu erreichen, so
dass sich das Motorenöl schnell erwärmt und die
Warmlaufphase des Motors abgekürzt wird. Umgekehrt kann,
sobald die Warmlaufphase des Motors abgeschlossen ist, über
das Zusammenspiel des Temperatursensors und der Steuereinheit eine
Kühlung des Motoröls über die Ölwanne
erreicht werden, indem beispielsweise nur noch Luft ohne Abgasanteil
durch die Wärmeübertragungseinrichtung strömt.
-
Eine
weitere Variante der Erfindung besteht darin, die Wärmeübertragungseinrichtung
mit einem Wärmetauscher zu verbinden, der von dem Abgas-Luft-Gemisch
beaufschlagt wird.
-
Der
Wärmetauscher und die Wärmeübertragungseinrichtung
können dabei beispielsweise von Wasser als Medium durchströmt
werden. Dabei wirken sich die hohe spezifische Wärmekapazität
sowie die gute Wärmeleitfähigkeit des Wassers
positiv aus; vorteilhaft sind ferner die geringe Toxität
und die hohe Verfügbarkeit des Wassers. Gegebenenfalls
kann dem Wasser – ähnlich wie im Kühlmittelkreislauf – ein Frostschutzmittel
hinzugefügt werden.
-
Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
-
1 eine erste Ausführungsform
der Erfindung, bei der die Wärmeübertragungseinrichtung
als Rohr ausgebildet ist, das die Wandung der Ölwanne durchtritt;
-
2 eine Variante der Erfindung, bei der die
Wärmeübertragungseinrichtung mittels Kanälen im
Boden der Ölwanne realisiert ist;
-
3 eine
weitere Variante der Erfindung, bei der die Wärmeübertragungseinrichtung
als in einer Ausnehmung an der Außenseite der Wandung der Ölwanne
angebrachtes Rohr ausgebildet ist;
-
4 eine
Ausführungsform der Erfindung, bei der die Wärmeübertragungseinrichtung
als Rohr ausgebildet ist, das an die Außenseite der Wandung der Ölwanne
angeclipst ist;
-
5 eine
Vorrichtung zur Temperierung des Motoröls einer Verbrennungskraftmaschine,
bei der eine erfindungsgemäße Ölwanne über
einen Wärmetauscher temperiert wird.
-
1a zeigt
eine erfindungsgemäße Ölwanne 1,
in die durch nicht bezeichnete Durchtritte an der Wandung der Ölwanne 1 die
als Rohr 2 ausgebildete Wärmeübertragungseinrichtung
hindurchgeführt ist. Dabei kann das Rohr 2 in
der Art von Heizschlangen mit einem gewissen Abstand vom Boden der Ölwanne 1 im
Inneren der Ölwanne 1 geführt sein.
-
Im
Bereich des Durchtritts des Rohrs 2 durch die Ölwanne 1 ist
die Dichtung 3 angeordnet, die einerseits für
eine Abdichtung zwischen der Rohraußenseite und dem umgebenden
Kunststoffmaterial der Ölwanne 1 sorgt und andererseits
in einer Doppelfunktionalität eine thermische Isolation
zwischen der heißen Rohraußenwand und der thermisch
vergleichsweise empfindlichen, weil synthetischen, Ölwanne 1 gewährleistet.
Aus produktionstechnischer Sicht eröffnet die Variante 1 die
Möglichkeit, zunächst die Ölwanne 1 mittels
eines Spritzgussvorgangs abzuformen und nachfolgend das Rohr 2 in
der Ölwanne 1 zu integrieren. Gegebenenfalls ließe
sich hierdurch eine Nachrüstfunktionalität erreichen.
-
1b zeigt
ein Rohr 2 (Wärmeübertragungseinheit)
aus Stahl, Aluminium oder Kunststoff, das mit der Wandung 1 verklebt
wird.
-
1c zeigt
ein Kunststoffrohr 2 (Wärmeübertragungseinheit),
das durch Schweißen, bevorzugt durch Rotationsschweißen
(Stoffschluss), mit der Wandung 1 verbunden ist. Ein zusätzliches
Abdichten, z. B. durch einen Dichtungsring, wird dadurch nicht mehr
benötigt.
-
2 zeigt in der Schnittdarstellung 2a und in
der Draufsicht 2b eine Ausführungsform der Erfindung,
bei der die Wärmeübertragungseinrichtung als in
den Boden der Ölwanne 1 eingeformte Kanäle 20 ausgebildet
ist. Derartige Kanäle lassen sich im Rahmen des Spritzgussprozesses
durch Schieber oder mittels eines Wasserinjektions- bzw. Gasinjektionsverfahrens
in das Kunststoffmaterial der Ölwanne 1 einformen.
-
In 3 ist
eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Wärmeübertragungseinrichtungen 2,
die auch im vorliegenden Beispiel als Rohr ausgebildet sind, in
Ausnehmungen 4 in der Wandung der Ölwanne 1 außen
angeordnet sind. Dabei befindet sich zwischen der Außenseite
des Rohrs 2 und der Wandung der Ölwanne 1 ein
Luftspalt, der es aufgrund seiner thermischen Isolationswirkung
gestattet, das Rohr 2 von einem Medium mit erheblich höherer
Temperatur durchströmen zu lassen, als dies bei einem in
das Kunststoffmaterial der Ölwanne 1 eingebetteten
Rohr oder bei Verwendung der aus 2 bekannten
Kanäle 20 möglich wäre.
-
In 4 ist
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei
dem die Rohre 2 mittels Clips 6 an den Boden der Ölwanne 1 angeclipst
sind. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt in der einfachen Montage
des Rohres 2 am Boden der Ölwanne 1 sowie
an der guten Zugänglichkeit der Rohre 2 für
Wartungs-, Inspektions- oder auch Nachrüstarbeiten.
-
5 zeigt
eine Vorrichtung zur Temperierung des Motoröls einer Verbrennungskraftmaschine, bei
der eine in der Figur schematisch dargestellte erfindungsgemäße Ölwanne 1 über
einen Wärmetauscher 14 temperiert wird. Dabei
wird in der Zuleitung 13 das Abgas aus dem Abgasrohr 10 und
die Frischluft aus dem Frischluftrohr 11 mittels der steuerbaren Drossel 12 zur
Einstellung der gewünschten Temperatur gemischt. Die Zuleitung 13 leitet
das Gasgemisch über den Wärmetauscher 14,
der seinerseits über den Vorlauf 16 und den Rücklauf 15 die Ölwanne 1 temperiert.
Die Wärmeübertragungseinheit ist in der Figur
nicht dargestellt. Die Regelung der Drossel 12 erfolgt
dabei über die Steuereinheit 17, die mit dem in
der Ölwanne 1 angeordneten Temperatursensor 18 in
Verbindung steht.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-