DE102009006274A1

DE102009006274A1 - Einrichtung zum Rückfördern von Schmierstoff aus einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102009006274A1
Application number: DE102009006274A
Authority: DE
Inventors: Jens Ehrhardt
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2009-01-27
Filing date: 2009-01-27
Publication date: 2010-07-29

Abstract

Die Einrichtung dient zum Rückfördern von in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine anfallenden Schmierstoff in einen Schmierstoffsammelbehälter mittels wenigstens einer Strahlpumpe. Ein Treibstrahl der Strahlpumpe ist durch einen Teil des Volumenstroms einer Druckschmierstoffpumpe gebildet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Rückfördern von Schmierstoff aus einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Schwierigkeit, bei Brennkraftmaschinen die in einem Zylinderkopf anfallende Menge an Schmieröl rückzufördern ist allgemein bekannt. In bestimmten Fahrsituationen insbesondere unter Motorsportbedingungen werden hohe Querbeschleunigungen erreicht, die das Schmieröl in den Zylinderköpfen festhalten, welches üblicherweise durch Gravitation zurückfließt. Solche Zustände können durch nicht ausreichende Schmierölversorgung der restlichen Brennkraftmaschine innerhalb kurzer Zeit zum Totalschaden führen.
In 1 ist ein schematisches Systemschaubild des prinzipiellen Aufbaus eines bekannten Schmiersystems S für Brennkraftmaschinen gezeigt, in dem Zahnradpumpen eingesetzt werden, die das Schmieröl auch unter dem Einfluss hoher Querbeschleunigungen von den Zylinderköpfen ZK1, ZK2, ZK3, ZK4 in eine Schmierölsammelwanne rückfördern. Die Saugstufen S1, S2, S3, S4 der Zahnradpumpen, mit denen das Schmieröl von den Zylinderköpfen ZK1, ZK2, ZK3, ZK4 abgesaugt wird, stellen bei ausgeschalteter Zahnradpumpen konstruktions- bzw. bauartbedingt eine Sperre für das vom jeweiligen Zylinderkopf ZK1, ZK2, ZK3, ZK4 rückfließende Schmieröl dar, weshalb letztlich ein permanenter Betrieb der Zahnradpumpen zwingend erforderlich ist.
Aus der US 3,824,973 ist es bekannt, flüssigen Schmierstoff aus einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mittels einer Strahlpumpe abzusaugen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neue konstruktiv einfache Einrichtung zum Rückfördern von flüssigem Schmierstoff aus einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine vorzuschlagen, die die vorgenannten Nachteile vermeidet und die im Vergleich zum Stand der Technik energiesparender betrieben werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.
Die erfindungsgemäß ausgestaltete Einrichtung fördert in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine anfallendem Schmierstoff mittels wenigstens einer Strahlpumpe in einen Schmierstoffsammelbehälter zurück. Erfindungsgemäß ist ein Treibstrahl der Strahlpumpe durch einen Teil des Volumenstroms einer Druckschmierstoffpumpe gebildet.
Beispielsweise wird die Strahlpumpe durch Überschussschmierstoff der Druckschmierstoffpumpe betrieben.
Beispielsweise handelt es sich bei der Brennkraftmaschine um eine Mehrzylinderbrennkraftmaschine. Dabei ist jedem Zylinderkopf wenigstens eine Strahlpumpe zugeordnet.
Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung ist wenigstens eine Strahlpumpe über ein Schaltventil ein- oder ausschaltbar.
Um zu gewährleisten, dass der Wert des Heißleerlaufdrucks der Brennkraftmaschine innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches bleibt und im Interesse einer optimalen Nutzung des Einsparpotential ist es von Vorteil, wenn gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mehrere, insbesondere alle Strahlpumpen, über ein gemeinsames Überdruckventil ein- und ausschaltbar sind. Somit entfällt wirtschaftlich vorteilhaft das Erfordernis einer zusätzlichen elektrischen Ansteuerung. Vom Moment des Zuschaltens der Strahlpumpen ist von einer ohnehin vorhandenen Druckstufe lediglich ein geringfügig größerer Ölvolumenstrom bzw. Öldurchsatz aufzubringen. Ferner lässt sich die gemäß der zuletzt beschrieben Ausführungsform ausgestaltete Einrichtung vorteilhaft mit einer druckgeregelten Ölpumpe kombinieren, bei der der Öffnungsdruck in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, wie Last, Drehzahl oder Temperatur frei einstellbar ist. Der Öldruck öffnet dabei indirekt über das gemeinsame Überdruckventil.
Damit die jeweiligen Ventile unabhängig vom anliegenden Öldruck zu schalten sind, sind in einer anderen Ausführungsform der Erfindung die Strahlpumpen zylinderbankselektiv über wenigstens ein Wahl-Ventil selbsttätig oder im Ansprechen einer entsprechenden Betätigung ein- und ausschaltbar. Bei dem Wahl-Ventil handelt es sich zum Beispiel um ein 3/2-Wegeventil.
Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung mit einer Strahlpumpe zum Rückfördern von in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine anfallenden Schmierstoff in einen Schmierstoffsammelbehälter. Erfindungsgemäß ist wenigstens eine Strahlpumpe in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine und/oder fahrzeugcharakteristischen Betriebsparametern und/oder fahrzustandsbeschreibenden Betriebsparametern ein- oder ausschaltbar. So kann in jedem erdenklichen Fahrzeugzustand oder Fahrzustand eine definierte Einflussnahme auf die Betriebsweise der Strahlpumpe ausgeübt werden. Insbesondere werden die Strahlpumpen erst zugeschaltet, wenn die Querbeschleunigung einen vorgegebenen kritischen Wert übersteigt.
Unter den Begriff „fahrzustandsbeschreibende Parameter” fallen in diesem Text alle nur denkbaren Parameter, die den Fahrzustand des Fahrzeuges beschreiben, wie zum Beispiel die Fahrzeuggeschwindigkeit oder die auftretenden Quer- oder Längsbeschleunigungen.
Unter den Begriff „fahrzeugcharakteristische Betriebsparameter” fallen in diesem Text alle nur denkbaren Parameter, die den Zustand des Fahrzeuges als solches beschreiben.
Die Erfindung betrifft schließlich eine Brennkraftmaschine bei der eine erfindungsgemäß ausgestaltete Einrichtung zum Rückfördern von in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine anfallenden Schmierstoff vorgesehen ist.
Kurzbeschreibung der beigefügten Zeichnungen:
1 zeigt ein schematisches Systemschaubild des prinzipiellen Aufbaus eines bekannten Schmiersystems für eine Brennkraftmaschine;
2 zeigt ein schematisches Systemschaubild des prinzipiellen Aufbaus eines erfindungsgemäß ausgestalteten Schmiersystems, erster Variante, für einen Boxermotor;
3 zeigt einen Schnitt durch eine Flüssigkeitsstrahl-Flüssigkeitspumpe des erfindungsgemäß ausgestalteten Schmiersystems, erster Variante; und
4 zeigt ein schematisches Systemschaubild des prinzipiellen Aufbaus eines erfindungsgemäß ausgestalteten Schmiersystems, zweiter Variante, für einen Boxermotor.
Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen noch etwas näher beschrieben.
2 zeigt ein schematisches Systemschaubild des prinzipiellen Aufbaus eines erfindungsgemäß ausgestalteten Schmiersystems 1, erster Variante, für einen ersten Boxermotor.
Der erste Boxermotor weist zwei einander gegenüberliegenden Zylinderreihen auf. Eine erste Druckölpumpe 2 fördert an wenigstens einer Entnahmestelle Schmieröl aus einer ersten Schmierölwanne und führt dieses Schmieröl dem Antrieb zur Schmierung zu.
Die jeweils an einen Schmierölkreislauf angeschlossenen ersten Strahlpumpen P1, P2, P3, P4, die jeweils einem ersten Zylinderkopf Z1, Z2, Z3, Z4 zugeordnet sind, saugen das in den ersten Zylinderköpfen Z1, Z2, Z3, Z4 des ersten Boxermotos anfallenden Schmieröl ab und fördern das angesaugte Schmieröl über einen ersten Rückkanal in die erste Schmierölwanne zurück.
Ein Treibstrahl jeder Strahlpumpe P1, P2, P3, P4 ist durch einen Teil des Volumenstroms der ersten Druckölpumpe 2 gebildet.
Sämtliche erste Strahlpumpen P1, P2, P3, P4 sind über ein gemeinsames Überdruckventil 3 selbsttätig oder im Ansprechen einer entsprechenden Betätigung ein- und ausschaltbar.
Die ersten Strahlpumpen P1, P2, P3, P4 werden durch Überschussöl der ersten Druckölpumpe 2 betrieben.
3 zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt durch eine Flüssigkeitsstrahl-Flüssigkeitspumpe P1 des erfindungsgemäß ausgestalteten Schmiersystems 1', erster Variante.
Die Flüssigkeitsstrahl-Flüssigkeitspumpe P1 umfasst eine Düse und ein in den zugeordneten Zylinderkopf integriertes Mischrohr. Durch die Düse tritt mit hoher kinetischer Energie Schmieröl aus, das das im Einlauf des Mischrohrs angesammelte Schmieröl mitreist.
Es lässt sich bei entsprechender geometrischer Gestaltung der Flüssigkeitsstrahl-Flüssigkeitspumpe ein Förderverhältnis von 1:10 erreichen, was heißt, dass mit einem Liter austretendem Öl 10 Liter Öl in die Ölsammelwanne zurückgefördert werden.
4 zeigt ein schematisches Systemschaubild des prinzipiellen Aufbaus eines erfindungsgemäß ausgestalteten Schmiersystems 1', zweiter Variante, für einen zweiten Boxermotor.
Der zweite Boxermotor weist erneut zwei einander gegenüberliegenden Zylinderreihen auf. Eine zweite Druckölpumpe 2' fördert an wenigstens einer Entnahmestelle Schmieröl aus einer zweiten Schmierölsammelwanne und führt dieses Schmieröl dem Antrieb zur Schmierung zu.
Vier zweite Strahlpumpen P1', P2', P3', P4', die jeweils einem zweiten Zylinderkopf Z1', Z2', Z3', Z4' zugeordnet sind, sind jeweils an einen Schmierölkreislauf angeschlossenen, saugen das in den zugeordneten Zylinderköpfen Z1', Z2', Z3', Z4' des zweiten Boxermotos anfallende Schmieröl ab und fördern das angesaugte Schmieröl über einen zweiten Rückkanal in die zweite Schmierölsammelwanne zurück.
Ein Treibstrahl jeder zweiten Strahlpumpe P1', P2', P3', P4' ist durch einen Teil des Volumenstroms der zweiten Druckölpumpe 2' gebildet.
Die zweiten Strahlpumpen P1', P2', P3', P4' werden durch Überschussöl der zweiten Druckölpumpe 2' betrieben.
Der zweite Boxermotor umfasst zwei Zylinderbänke.
Die zweiten Strahlpumpen sind zylinderbankselektiv über zwei elektrische angesteuerte 3/2-Wegeventil W1, W2 ein- und ausschaltbar.
Dank der Erfindung ist es möglich, dass bei laufendem Motor bei Abwesenheit von Querbeschleunigungen durch eine entsprechende Dimensionierung der Rücklaufkanäle das Schmieröl drucklos in die Ölsammelwanne zurückfließen kann.
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

- US 3824973 [0004]

Claims

Einrichtung zum Rückfördern von in einem Zylinderkopf (Z1, Z2, Z3, Z4; Z1', Z2', Z3', Z4') einer Brennkraftmaschine anfallenden Schmierstoff in einen Schmierstoffsammelbehälter mittels wenigstens einer Strahlpumpe (P1, P2, P3, P4; P1', P2', P3', P4'), dadurch gekennzeichnet, dass ein Treibstrahl der Strahlpumpe (P1, P2, P3, P4; P1', P2', P3', P4') durch einen Teil des Volumenstroms einer Druckschmierstoffpumpe (2; 2') gebildet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Brennkraftmaschine um eine Mehrzylinderbrennkraftmaschine handelt, wobei jedem Zylinderkopf (Z1, Z2, Z3, Z4; Z1', Z2', Z3', Z4') wenigstens eine Strahlpumpe (P1, P2, P3, P4; P1', P2', P3', P4') zugeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Strahlpumpe (P1, P2, P3, P4; P1', P2', P3', P4') über ein Schaltventil ein- oder ausschaltbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, insbesondere alle Strahlpumpen (P1, P2, P3, P4; P1', P2', P3', P4') über ein gemeinsames Überdruckventil (3) ein- und ausschaltbar sind.
Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine mehrere Zylinderbänke umfasst und dass die Strahlpumpen (P1, P2, P3, P4; P1', P2', P3', P4') zylinderbankselektiv über wenigstens ein Wahl-Ventil ein- und ausschaltbar sind.
Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Wahlventil um ein 3/2-Wegeventil (W1, W2) handelt.
Einrichtung vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer Strahlpumpe (P1, P2, P3, P4; P1', P2', P3', P4') zum Rückfördern von in einem Zylinderkopf (Z1, Z2, Z3, Z4; Z1', Z2', Z3', Z4') einer Brennkraftmaschine anfallenden Schmierstoff in einen Schmierstoffsammelbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlpumpe (P1, P2, P3, P4; P1', P2', P3', P4') in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine und/oder fahrzeugcharakteristischen Betriebsparametern und/oder fahrzustandsbeschreibenden Betriebsparametern ein- oder ausschaltbar ist.
Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche vorgesehen ist.