DE102009013943A1

DE102009013943A1 - Ölschmiersystem

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Publication number: DE102009013943A1
Application number: DE200910013943
Authority: DE
Inventors: Frank Will
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-03-19
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2010-09-23
Also published as: EP2409005A1; AU2010224799A1; US20120006622A1; EP2409005B1; CN102356217B; US8978613B2; CN102356217A; WO2010106179A1; JP5656970B2; AU2010224799B2; JP2012520965A

Abstract

Bei niedrigen Temperaturen hat Schmieröl eine hohe Viskosität zu deren Überwindung mehr Energie als bei höheren Temperaturen aufgewendet werden muss. Das neue Verfahren beschleunigt das Aufwärmverhalten und reduziert so den Energiebedarf von Schmiersystemen. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufheizung von Schmiersystemen (16) mit zumindest einem Ölsaugrohr (2), das in einem Ölsumpf (1) angeordnet ist und mit einer den Ölrückläufen (19) umführenden Ölbypassleitung (23). In der Ölbypassleitung (23) ist ein Ventil (17) angeordnet. Die Ölbypassleitung (23) und/oder zumindest einer der Ölrückläufe (19) ist mit der Saugleitung einer Ölpumpe (3) und der Druckleitung eines Schmiersystems (16) verbunden. Bei Unterschreitung einer bestimmten Grenztemperatur und bei Überschreitung eines bestimmten Mindestdruckes des Schmieröls in der Druckleitung des Schmiersystems (16) wird das Ventil (17) zumindest teilweise geöffnet, so dass ein Teilstrom des Schmieröls in einer Warmlaufphase des Schmiersystems (16) nicht durch den Ölsumpf (1) strömt. Das durch die Ölbypassleitung (23) und/oder zumindest einen der Ölrückläufe (19) strömende Schmieröl wird durch einen Wärmetauscher (8) erwärmt. Das Verfahren eignet sich insbesondere zum schnellen Aufwärmen von Verbrennungsmotoren und Getrieben in Kraftfahrzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufheizung eines Schmiersystem von rotierenden oder oszillierenden Bauteilen mit zumindest einem Ölsaugrohr, das in einem Ölsumpf angeordnet ist und mit einer den Ölrücklauf umführenden Bypassleitung, wobei in der Bypassleitung ein Ventil angeordnet ist.
Stand der Technik
Die DE 27 53 716 betrifft eine warmluftabgebende Heizvorrichtung für durch eine Brennkraftmaschine angetriebene Kraftfahrzeuge, mit einem von atmosphärischer Luft beaufschlagbaren Wärmetauscher für die Wärmeabgabe eines in einen Leitungskreislauf strömenden Wärmeträgers und einem ebenfalls in den Leitungskreislauf eingeschalteten, Abgaswärme der Brennkraftmaschine aufnehmenden und an den Wärmeträger abgebenden Wärmetauscher. Der Leitungskreislauf für den Wärmeträger der Heizvorrichtung steht zumindest mit dem Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine in wärmeleitender Verbindung. Hierbei wird eine Wärmeabgabe an das Schmieröl in einem Trockensumpfbehälter dadurch erreicht, dass durch einen in einer Vorlaufleitung strömenden Wärmeträger Wärme an das in dem Trockensumpfbehälter befindliche Schmieröl abgegeben wird.
Die GB 2 381 576 A offenbart eine Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung mit einer Wärmetauscherleitung und einer Bypaßleitung. Im Bereich der Wärmetauscherleitung ist ein Wärmetauscher angeordnet. Zumindest eine Ventileinrichtung ist in der Wärmetauscherleitung und/oder der Bypaßleitung vorgesehen, um einen Abgasmengenstrom in der Wärmetauscherleitung zu beeinflussen. Zumindest die Wärmetauscherleitung weist in einer Abgasströmrichtung in Einbaulage ein Gefälle auf.
Die EP 0 885 758 B1 betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Wärmetauschers im Abgasstrom einer Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge, bei dem der Abgasstrom in eine Hauptleitung und in eine Bypaßleitung aufteilbar ist. Der Wärmetauscher ist in der Bypaßleitung angeordnet. In einem Warmlaufbetrieb ist in der Hauptleitung ein Rückstau erzeugbar, der einen Gegendruck am Abgasauslaß der Brennkraftmaschine verursacht. Der Warmlaufbetrieb wird in zwei Phasen aufgeteilt, wobei in der ersten Phase ein höherer Gegendruck als in der zweiten Phase erzeugt wird. Ein erstes Ventil ist in der Hauptleitung zwischen den Bypaßleitungsanschlüssen angeordnet, wobei ein zweites Ventil in der Bypaßleitung stromabwärts vom Wärmetauscher angeordnet ist. In der ersten Phase sind beide Ventile geschlossen, wobei in der zweiten Phase das erste Ventil geschlossen, aber das zweite Ventil geöffnet ist.
Die EP 0 202 344 beschreibt einen Tanksattelzug zum Transport von flüssigen Gütern, wobei ein die Außenseite des Tanks entlang strömendes Medium Wärme an den Tankinhalt abgibt. Das Medium ist ein Wärmeübertragungsöl und durchfließt im Kreislauf mindestens einen von den heißen Abgasen des Verbrennungsmotors des Tanksattelzugs durchströmten Wärmetauscher. Zur Verminderung eines Schadstoffgehaltes der Verbrennungsgase ist vor den Wärmetauscher ein von den Verbrennungsgasen durchströmter Katalysator angeordnet.
Die DE 199 08 088 A1 bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine Dieselbrennkraftmaschine, für ein Fahrzeug, mit einer Fahrgastraumheizvorrichtung, einer Abgasleitung, einer Kühlmittelleitung, die einen Kühlkreislauf mit einer ersten Pumpe bildet, an dem die Brennkraftmaschine angeschlossen ist, und einen Abgaswärmetauscher zum Übertragen von Abgaswärme an einen Heizungswärmetauscher. Der Abgaswärmetauscher ist zwischen der Abgasleitung und einer Zirkulationsmittelleitung wirksam, die einen Zirkulationskreislauf bildet, an dem der Heizungswärmetauscher mittelbar oder unmittelbar angeschlossen ist.
Die DE 199 08 088 A1 bezieht sich aber auch auf eine Brennkraftmaschine, insbesondere Dieselbrennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine an einen von der Kühlmittelleitung abzweigenden ersten Bypaß angeschlossen ist, in dem ein erstes Thermostatventil angeordnet ist, das den ersten Bypaß bis zum Erreichen einer mittleren Kühlmitteltemperatur weitgehend sperrt und oberhalb dieser Kühlmitteltemperatur öffnet. In einem sich parallel zum ersten Bypaß erstreckenden zweiten Bypaß ist ein zweites Thermostatventil angeordnet, das den zweiten Bypaß oberhalb der mittleren Kühltemperatur weitgehend sperrt.
Die DE 100 47 810 A1 betritt einen Heizungskreislauf mit einer Zusatzheizvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit Brennkraftmaschine, die Bestandteil eines gesonderten Kurzschlusskreislaufs ist, der mittels einer Umschaltvorrichtung in den Heizungskreislauf schaltbar ist. Als Zusatzheizvorrichtung wird eine Abgasanlage des Motors des Kraftfahrzeugs benutzt, von der die Abgaswärme in den Heizungskreislauf transferiert wird. Das Abgaswärmeangebot ist bei einem den Wärmebedarf der Innenraumheizung unterschreitenden Abgaswärmeangebot durch motorische Maßnahmen anhebbar. Die DE 100 47 810 A1 bezieht sich aber auch auf ein Verfahren zum Betreiben eines Heizungskreislaufs mit einer Zusatzheizvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit Brennkraftmaschine, ausgebildet als vom Motorabgas und Kühlmittel durchströmter Abgaswärmetauscher. Zur Steigerung der Heizleistung der Zusatzheizvorrichtung können die Motorbetriebsparameter beeinflußt werden.
Die EP 1 094 214 A2 bezieht sich auf eine Wärmerückgewinnungsanlage mit einer Zirkulationsleitung, in der ein Wärmeübertragungsmedium durch eine Motorkühleinheit zirkuliert, und einen Abgaswärmetauscher zur Nutzung der Auspuffgase eines Motors und eine Leitung, die eine Auslaßseite der Zirkulationsleitung mit einem Ausgang des Wärmetauschers verbindet. Der Abgaswärmetauscher ist quer durch die Zirkulationsleitung an einer Seite stromaufwärts der Motorkühleinheit angeordnet. Das Wärmeübertragungsmedium, das in den Abgaswärmetauscher eingeführt wird, wird auf eine niedrigere Temperatur geregelt, die ausreichend ist, um eine Temperatur des Wasserdampfes abzusenken, der in dem Abgasstrom enthalten ist, von dem Wärme zum Wärmeübertragungsmedium übertragen wird, um dessen Taupunkt zu senken.
In einem Verbrennungsmotor ist ein Kraftstoffverbrauch während eines NEDC-Tests im kalten Zustand (Starttemperatur ca. 24°C) ca. 10 bis 15% höher als bei demselben Test mit einer Motoröltemperatur bei einem Start von ca. 90°C, dem so genannten NEDC-Heißtest. Dies Liegt unter anderem daran, dass das Schmieröl bei niedrigeren Temperaturen eine höhere Zähigkeit aufweist, und das der Kraftstoff an Zylinderwänden kondensiert und in das Motoröl eingetragen wird. Zudem werden Maßnahmen ergriffen, um den Katalysator schneller aufzuheizen, dies sind z. B. eine Spätverstellung der Zündung, eine Anhebung der Leerlaufdrehzahl sowie eine Anfettung mit Sekundärlufteinblasung. Zudem entsteht der Großteil der emittierten Abgasemissionen während der Kaltstartphase des Verbrennungsmotors, wenn der Katalysator noch nicht die erforderliche Betriebstemperatur erreicht hat. Gleichzeitig wird ein Großteil der zugeführten Energie ungenutzt als Abgasenthalpie abgeführt. Dies sind insgesamt ca. 30 bis 40% der Energie des zugeführten Kraftstoffes.
Bekannt ist, die Aufwärmphase des Motors zu verbessern, indem Abgaswärmetauscher eingesetzt werden, die in komplizierter Weise das Motoröl aufheizen und den Öldruck reduzieren. Auf der anderen Seite ist es ein Problem, den Motor, insbesondere das Motoröl bei dieser Aufheizung vor Überhitzung zu schützen. Daher werden zusätzliche Hochleistungsölkühler verwendet. Die bekannten Lösungen sind sehr aufwändig und führen nur zu einer relativ geringen Reduzierung des Kraftstoffverbrauches, so dass aus wirtschaftlichen Gründen die praktische Umsetzung meist nicht realisiert wird.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln dahin gehend zu verbessern, dass das Motoröl in der Kaltstartphase bzw. in der Warmlaufphase schneller auf Betriebstemperatur geführt wird, so dass sowohl ein verringerter Kraftstoffverbrauch als auch verringerte Schadstoffemissionen erreicht werden, wobei eine Überhitzung des Motoröls vermieden werden soll.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass eine den Ölrücklauf umführenden Ölbypassleitung mit der Saugleitung einer Ölpumpe und der Druckleitung eines Schmiersystems verbunden ist und dass bei Unterschreitung einer bestimmten Grenztemperatur und bei Überschreitung eines bestimmten Mindestdruckes des Schmieröls in der Druckleitung des Schmiersystems ein Ventil in der Ölbypassleitung zumindest teilweise geöffnet wird, so dass ein Teilstrom des Schmieröls in einer Warmlaufphase des Schmiersystems nicht durch den Ölsumpf strömt, bis entweder der Mindestdruck oder die Grenztemperatur erreicht sind.
Indem das Schmieröl direkt in die Ölpumpe zurückgeführt wird, erwärmt sich das Öl im Schmiersystem schneller. Des Weiteren sinkt der zu überwindende Druckverlust des Schmiersystems, da das durch die Ölbypassleitung rückströmende Öl nicht durch den Ölsumpf strömt.
Hierdurch wird in der Warmlaufphase eine verminderte Reibung erreicht, da das Schmieröl schneller auf Betriebstemperatur geführt wird und die Druckverluste reduziert werden.
Günstig im Sinne der Erfindung ist es, wenn die Länge der Ölleitung des Schmiersystems von dem Ausgang der Ölpumpe zu dem Eintritt in die Ölbypassleitung mindestens 80% von der maximalen Länge der Ölleitung des Schmiersystems von dem Ausgang der Ölpumpe bis zur weitest entfernten zu schmierenden Einrichtung beträgt. Dadurch kann sich dass durch die Ölbypassleitung strömende Schmieröl besser erwärmen. Besonders vorteilhaft ist dabei wenn der Schmierölmassenstrom durch die Ölbypassleitung zumindest zeitweise größer ist als der Schmierölmassenstrom durch das Ölsaugrohr und den Ölsumpf. In diesem Fall wird der durch das Schmiersystem strömende Gesamtmassenstrom schneller aufgeheizt als ohne Ölbypassleitung.
Zweckmäßig ist auch, wenn die Ölbypassleitung in dem selben Gehäuse angeordnet ist, in dem auch mindestens eine der zu schmierenden Einrichtungen angeordnet sind, so dass sich das rückströmende Schmieröl zusätzlich erwärmen kann. Besonders vorteilhaft ist es wenn einer oder mehrere der Ölrückläufe direkt mit der Saugleitung einer Ölpumpe verbunden sind.
Vorteilhaft im Sinne der Erfindung ist ebenfalls, wenn die Ölbypassleitung aus einem Wärme isolierenden Material besteht mit einer Wärmeleitzahl kleiner als 1 W/(m·K) um die Wärmeübetragung an die Umgebung während dem Rückströmen zu reduzieren, insbesondere dort, wo die Ölbypassleitung nicht durch die zu schmierende Einrichtung geführt ist.
Um das Aufwärmen des Öles weiter zu Beschleunigen und den Druckverlust des Schmiersystems weiter zu reduzieren ist es günstig, wenn zumindest einer der von den zu schmierenden Einrichtungen stromabwärts angeordneten Schmierölrückläufe mit der Ölbypassleitung verbunden ist wobei einer der mit der Ölbypassleitung verbundenen Schmierölrückläufe Teil eines Abgasturboladers ist.
Da bei verschiedenen Belastungen und Drehzahlen unterschiedliche Schmieröldrücke erforderlich sind um eine ausreichende Schmierung zu gewährleisten und Schäden an den zu schmierenden Bauteilen zu vermeiden, ist es günstig im Sinne der Erfindung, wenn das Ventil in der Ölbypassleitung geschlossen wird sobald eine vorgegebenen Drehzahl oder eine Geschwindigkeit oder ein Drehmoment oder eine Kraft der zu schmierenden Bauteile einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das durch die Ölbypassleitung strömende Schmieröl durch einen Wärmetauscher erwärmt. Um die Erwärmung des Schmieröls zusätzlich zu beschleunigen, ist es vorteilhaft, wenn der Wärmetauscher zur Erwärmung des Schmieröles von dem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine stromabwärts eines Katalysators durchströmt wird. Dabei strömt das durch den Wärmetauscher strömende Abgas stromaufwärts durch ein Ventil. Dieses Ventil wird geschlossen wird sobald eine vorgegebene Grenztemperatur des Abgases erreicht wird um ein Verkoken des Schmieröls im Wärmetauscher zu vermeiden.
Um die Verbrennungstemperatur und damit auch die Stickoxydemissionen der Verbrennungskraftmaschine zu reduzieren, strömt das durch den Wärmetauscher strömende Abgas als Abgasrückführung günstig im Sinne der Erfindung stromabwärts durch ein Ventil in den Ansaugkrümmer einer Verbrennungskraftmaschine, wobei das Ventil zumindest teilweise geschlossen wird sobald eine vorgegebene Grenztemperatur des Abgases erreicht wird oder sobald ein vorgegebener Volumenstrom der Abgasrückführung erreicht wird. Dabei wird das Abgas durch den Wärmetauscher abgekühlt, was eine weitere Reduzierung der Verbrennungstemperatur zur Folge hat, so dass auf die Verwendung eines zusätzlichen Kühlers für die Abgasrückführung verzichtet werden kann.
Zweckmäßig im Sinne der Erfindung ist, wenn das parallel zu dem Wärmetauscher strömende Abgas der Verbrennungsmaschine durch ein weiteres Ventil strömt und dass dieses Ventil zeitweise zumindest teilweise geschlossen wird, um den Abgasstrom und somit auch den Wärmeübergang im Wärmetauscher zu erhöhen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist nach der Ölpumpe stromabwärts zur Abkühlung ein weiterer Wärmetauscher und ein weiteres Ventil angeordnet, wobei dieses Ventil zumindest teilweise geöffnet wird, wenn ein vorgegebener Grenzwert für die Schmieröltemperatur überschritten oder unterschritten wird. Der Wärmetauscher wird dazu in einer Ausführungsform von einem Kühlmedium wie Umgebungsluft oder Kühlflüssigkeit durchströmt, um das Schmieröl zu kühlen. In einer anderen Ausführungsform wird dieser Wärmetauscher von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmt, um das Schmieröl zu erwärmen und die Reibung zu reduzieren. Günstig ist dabei, wenn in der Schmierölleitung parallel zu dem Wärmetauscher und dem Ventil ein weiteres Ventil angeordnet ist. Dieses Ventil wird zumindest teilweise geschlossen, wenn ein vorgegebener Grenzwert für die Schmieröltemperatur überschritten oder unterschritten wird. Zweckmäßig ist es hierbei auch, wenn dieser Wärmetauscher in dem Kreislauf zur Kabinenheizung angeordnet ist oder in dem Kreislauf zur Heizung oder Kühlungs einer elektrischen Batterie.
Zur Regelung von Öldruck und Öltemperatur ist es günstig im Sinne der Erfindung, wenn eine Regeleinheit den Öffnungsquerschnitt der verschiedenen Ventile steuert, und wenn Sensoren zur Erfassung des Schmieröldruckes, der Schmieröltemperatur, der Abgastemperatur, der Drehzahl, der Last und/oder der Kühlmitteltemperatur mit der Regeleinheit verbunden sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind das Schmiersystem, die Abgasleitung und der Ansaugkrümmer Teil einer Verbrennungskraftmaschine.
Günstig im Sinne der Erfindung ist auch, wenn zumindest ein Teil des Schmiersystems in einem Getriebe angeordnet ist, das mit der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist und die Verbrennungskraftmaschine sowie das Getriebe Bestandteil eines Kraftfahrzeuges sind. Dabei ist besonders vorteilhaft, wenn der Abgaswärmetauscher zweiflutig ausgeführt ist, so dass das Getriebeöl und das Motoröl gleichzeitig parallel erwärmt werden können und das der Abgaswärmetauscher mit der Abgasleitung durch ein Wärme isolierendes Material verbunden ist welches eine Wärmeleitzahl kleiner als 1 W/(m·K) aufweisst.
Die Abdichtung der Ventile in der Abgasleitung hat eine besonders wichtige Bedeutung, da eine hohe Dichtigkeit zum einen die Effektivität der Aufheizung verbessert und zum anderen bei geschlossener Stellung vermeidet, dass sich das Öl ungewollt aufheizt, zum Beispiel bei hohen Motorlasten und Drehzahlen. Dadurch kann dann auf die Verwendung eines zusätzlichen Ölkühlers verzichtet werden. Dadurch erweisst sich vorteihaft im Sinne der Erfindung, wenn die Ventile in der Abgasleitung einteilig als Dreiwegeventil ausgebildet sind und dass dieses Ventil als doppeltseitig wirkendes Tellerventil ausgeführt ist, wobei der Teller zwei Dichtflächen aufweist. Davon ist eine Dichtfläche am äussersten Ende des Ventiles angeordnet, wie bei einem Ausslassventil im Zylinderkopf eines Verbrennungsmotores. Die zweite Dichtfläche ist auf der gegenüberliegende Seite des Ventiltellers angeordnet, von der der Ventilschaft zur Betätigungseinrichtung wegführt. Im aktiven Zustand verschliesst das äusserste Ende des Ventiles den Abgasbypass und im passiven Zustand verschliesst die innere Dichtfläche des Tellers die Leitung zum Wärmetauscher.
Ausführungsbeispiel
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:
1 ein Schaltbild einer ersten Ausführung der Erfindung,
2 ein Schaltbild einer zweiten Ausführung der Erfindung.
In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel nur einmal beschrieben werden.
1 zeigt einen Verbrennungsmotor 30 in einer Prinzipdarstellung. Der Verbrennungsmotor 30 weist eine Abgasleitung 14 auf, in dem ein Katalysator 10 angeordnet ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Verbrennungsmotor als Vierzylindermotor dargestellt, dessen vier Zylinderkrümmer in einer gemeinsamen Abgasleitung 14 münden.
In Abgasströmrichtung des Abgases gesehen ist in der Abgasleitung 14 hinter dem Katalysator 10 ein Wärmetauscher 8 angeordnet und vor dem Katalysator ist ein Turbolader 24 angeordnet. Der Verbrennungsmotor weist ein Schmierölsystem 16 auf. Das Schmierölsystem weist einen Ölsumpf 1, eine Ölaufnahmeleitung 2, eine Ölpumpe 3, zu schmierende Einrichtungen 31 eines Zylinderkopfes 12 und eines Zylinderblockes 15 und eines Turboladers 24, einer Ölwanne 5, sowie ein Ölüberdruckventil 4 auf.
Dem Schmierölsystem 16 ist zudem ein Ventil 17 zugeordnet. Das Ventil 17 steuert die Strömung des Motoröls durch den Schmierölbypass 23, so dass die Temperatur und der Druck des Motoröls auf optimale Werte eingestellt werden kann. Weiter weist das Schmierölsystem 16 mehrere Ölrückläufe 19 auf.
Dem Wärmetauscher 8 ist zumindest stromaufwärts des Abgasstromes ein Ventil 20 vorgeschaltet welches den Abgasstrom durch den Wärmetauscher 8 regelt und damit auch indirekt die Öltemperatur regelt. Der Wärmetauscher 8 ist in das Schmierölsystem 16 integriert, so dass das Öl in einer Warmlaufphase des Verbrennungsmotors 30 mittels der Abgaswärme aufgeheizt wird.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist in der Abgasleitung 14 parallel zum Wärmetauscher 8 zusätzlich ein Ventil 13 angeordnet, welches den Abgastrom durch den Wärmetauscher 8 umführenden Abgasbypass 38 regelt.
In dem Schmierölsystem 16 ist stromabwärts der Ölpumpe 3 ein Ventil 29 und ein Wärmetauscher 26 mit einer Zuleitung 27 und einer Ableitung 28 angeordnet zur Regelung der Öltemperatur und des Öldruckes. In einem den Wärmetauscher 26 umführenden weiteren Ölbypass ist weiterhin ein Ventil 25 zur Regelung des Öldruckes und der Öltemperatur angeordnet.
Zur Regelung von Öldruck und Öltemperatur wird eine Regeleinheit 18 mit den Ventilen 13, 17, 20, 21, 25 und 29 verbunden, sowie zumindest Sensoren zur Erfassung des Schmieröldruckes 32, der Schmieröltemperatur 33, der Abgastemperatur 34, der Drehzahl 35, der Last 36 und der Kühlmitteltemperatur 37.
In dem Ansaugsystem 6 des Verbrennungsmotors 30 ist eine Drosselklappe 7 angeordnet, die mit einem Turbolader 24 verbunden ist der stromabwärts in einen Ansaugkrümmer 9 mündet. Zur Verringerung der Verbrennungstemperatur ist der Ansaugkrümmer über ein Ventil 21 mit der Abgasleitung 14 verbunden, wobei die Verbindung stromabwärts vom Wärmetauscher 8 angeordnet ist. Auf diese Weise werden die schädlichen Stickoxydemissionen reduziert
Durch die in 1 vorteilhafte Ausgestaltung wird das Motoröl in einer Warmlaufphase des Verbrennungsmotors schneller aufgeheizt. Parallel zum Wärmetauscher 8 ist der über das Ventil 13 gesteuerte Abgasbypass 38 geführt, so dass ein Überhitzen des Motoröls im Wärmetauscher vermieden wird. Der Wärmetauscher 8 ist bevorzugt im Gegenstromprinzip genügend dimensioniert, so dass das Motoröl möglichst schnell aufgeheizt wird, wobei das Abgas möglichst stark heruntergekühlt wird.
2 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung. Im Unterschied zu 1 ist der Abgasausgang des Wärmetauschers 8 nur mit dem Ansaugkrümmer 9 verbunden, so dass die Ventile 13 und 20 nicht erforderlich sind
In dieser vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kommt dem Wärmetauscher eine Doppelfunktion zu. Zum einen heizt der Wärmetauscher 8 durch die Abgastemperatur das Motoröl während der Warmlaufphase auf. Um hohe Verbrennungstemperaturen zu vermeiden, wirkt der Wärmetauscher 8 zum anderen als Kühler der Abgasrückführung 22, indem das in den Ansaugkrümmer 9 zurückgeführte Abgas von dem Schmieröl gekühlt wird. Damit kann auf einen zusätzlichen Kühler für die Abgasrückführung und auf zusätzliche Ventile zur Regelung des Abgasvolumenstromes verzichtet werden.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Denkbar ist, dass der Wärmetauscher 26 mit der Abgasleitung 14 verbunden ist, um eine schnellere Erwärmung des Schmieröls zu bewirken. Auch die Anordnung der Ventile kann variieren, wobei die Ventile statt stromaufwärts auch stromabwärts der verschiedenen Wärmetauscher angeordnet sein können und umgekehrt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 2753716 [0002]
- GB 2381576 A [0003]
- EP 0885758 B1 [0004]
- EP 0202344 [0005]
- DE 19908088 A1 [0006, 0007]
- DE 10047810 A1 [0008, 0008]
- EP 1094214 A2 [0009]

Claims

Verfahren zur Aufheizung eines Schmiersystems (16) von rotierenden oder oszillierenden Bauteilen mit zumindest einem Ölsaugrohr (2), das in einem Ölsumpf (1) angeordnet ist und mit einer die Ölrückläufe (19) umführenden Ölbypassleitung (23), wobei ein Ventil (17) in der Ölbypassleitung (23) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassleitung (23) und/oder zumindest eine der Ölrückläufe (19) mit der Saugleitung einer Ölpumpe (3) und der Druckleitung eines Schmiersystem (16) verbunden ist wobei die Länge der Ölleitung des Schmiersystems (16) von dem Ausgang der Ölpumpe (3) zu dem Eintritt in die Ölbypassleitung (23) mindestens 80% von der maximalen Länge der Ölleitung des Schmiersystems (16) von dem Ausgang der Ölpumpe (3) bis zur weitest entfernten zu schmierenden Einrichtung (31) beträgt, und dass bei Unterschreitung einer bestimmten Grenztemperatur und bei Überschreitung eines bestimmten Mindestdruckes des Schmieröls in der Druckleitung des Schmiersystems (16) das Ventil (17) zumindest teilweise geöffnet wird, so dass ein Teilstrom des Schmieröls in einer Warmlaufphase des Schmiersystems (16) nicht durch den Ölsumpf (1) strömt, bis entweder der Mindestdruck oder die Grenztemperatur erreicht sind und dass der Schmierölmassenstrom durch die Ölbypassleitung (23) zumindest zeitweise größer ist als der Schmierölmassenstrom durch das Ölsaugrohr (2).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (17) geschlossen wird sobald eine vorgegebenen Drehzahl oder eine Geschwindigkeit oder ein Drehmoment oder eine Kraft der zu schmierenden Bauteile einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die Ölbypassleitung (23) und/oder zumindest eine der Ölrückläufe (19) strömende Schmieröl durch einen Wärmetauscher (8) erwärmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (8) zur Erwärmung des Schmieröles von dem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine (30) durchströmt wird und das durch den Wärmetauscher (8) strömende Abgas stromaufwärts durch ein Ventil (20) strömt und das Ventil (20) geschlossen wird sobald eine vorgegebene Grenztemperatur des Abgases oder des Schmieröles erreicht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das durch den Wärmetauscher (8) strömende Abgas durch ein Ventil (21) strömt und stromabwärts als Abgasrückführung (22) mit dem Ansaugkrümmer (9) einer Verbrennungskraftmaschine (30) verbunden ist, und dass das Ventil (21) zumindest teilweise geschlossen wird sobald eine vorgegebene Grenztemperatur des Abgases erreicht wird oder ein vorgegebener Volumenstrom der Abgasrückführung erreicht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das parallel zu dem Wärmetauscher (8) strömende Abgas der Verbrennungsmaschine (30) durch ein Ventil (13) strömt und dass das Ventil (13) zeitweise zumindest teilweise geschlossen wird um den Abgasstrom und somit auch den Wärmeübergang im Wärmetauscher (8) zu erhöhen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Ölpumpe (3) stromabwärts zur Abkühlung ein Wärmetauscher (26) und ein Ventil (29) angeordnet ist, und dass das Ventil (29) zumindest teilweise geöffnet wird, wenn ein vorgegebener Grenzwert für die Schmieröltemperatur überschritten oder unterschritten wird oder ein vorgegebener Grenzwert für die Kühlmitteleingangstemperatur (27) oder die Kühlmittelausgangstemperatur (28) unterschritten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schmierölleitung parallel zum Wärmetauscher (26) und Ventil (29) ein Ventil (25) angeordnet ist, und dass das Ventil (25) zumindest teilweise geschlossen wird, wenn ein vorgegebener Grenzwert für die Schmieröltemperatur überschritten oder unterschritten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Regeleinheit (18) zumindest eines der Ventile (13), (17), (20), (21), (25) oder (29) steuert.
Vorrichtung zur Aufheizung eines Schmiersystem (16) von rotierenden oder oszillierenden Bauteilen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit zumindest einem Ölsaugrohr (2), das in einem Ölsumpf (1) angeordnet ist und mit einer den Ölrücklauf (19) umführenden Ölbypassleitung (23), wobei ein Ventil (17) in der Ölbypassleitung (23) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölbypassleitung (23) und/oder zumindest eine der Ölrückläufe (19) mit der Saugleitung einer Ölpumpe (3) und der Druckleitung eines Schmiersystem (16) verbunden ist und dass ein Teilstrom des Schmieröls zumindest in einer Warmlaufphase des Schmiersystems (16) nicht durch den Ölsumpf (1) strömt, bis entweder ein Grenzöldruck oder eine Grenzöltemperatur erreicht sind und dass der Schmierölmassenstrom durch die Ölbypassleitung (23) zumindest zeitweise größer ist als der Schmierölmassenstrom durch das Ölsaugrohr (2).
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Ölleitung des Schmiersystems (16) von dem Ausgang der Ölpumpe (3) zu dem Eintritt in die Ölbypassleitung (23) mindestens 80% von der maximalen Länge der Ölleitung des Schmiersystems (16) von dem Ausgang der Ölpumpe (3) bis zur weitest entfernten zu schmierenden Einrichtung (31) beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölbypassleitung (23) und/oder zumindest eine der Ölrückläufe (19) mit einem Wärmetauscher (8) verbunden ist und der Wärmetauscher (8) zur Erwärmung des Schmieröles stromabwärts nach dem Katalysator (10) in dem Abgassystem einer Verbrennungskraftmaschine (30) angeordnet ist und das stromaufwärts des Wärmetauschers (8) ein Ventil (20) angeordnet ist welches den Durchfluss in Abhängigkeit von der mindestens der Öltemperatur oder der Abgastemperatur verändert.
Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das stromabwärts von dem Wärmetauscher (8) ein Ventil (21) angeordnet ist und das Ventil (21) stromabwärts mit dem Ansaugkrümmer (9) einer Verbrennungskraftmaschine verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das parallel zu dem Wärmetauscher (8) in einer den Wärmetauscher (8) umführenden Abgasbypassleitung (38) ein Ventil (13) angeordnet ist um den Abgasstrom und somit auch den Wärmeübergang im Wärmetauscher (8) zumindest zeitweise zu erhöhen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schmierölleitung nach der Ölpumpe (3) stromabwärts parallel zur Hauptölleitung zur Abkühlung ein Wärmetauscher (26) und ein Ventil (29) angeordnet ist und das in der Hauptölleitung ein Ventil (25) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (8) innerhalb einer Abgasleitung (14) angeordnet ist und von dieser Abgasleitung (14) durch ein Wärme isolierendes Material verbunden ist welches eine Wärmeleitzahl kleiner als 1 W/(m·K) aufweisst und dass der Wärmetauscher (8) zweiteilig ausgeführt ist und mit dem Schmiersystem eines Verbrennungsmotors und/oder dem Schmiersystems eines Getriebes verbunden ist, und dass sowohl die Verbrennungskraftmaschine (30) und das Getriebe Teil eines Kraftfahrzeuges sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Regeleinheit (18) mit zumindest einem der Ventile (13), (17), (20), (21), (25) oder (29) verbunden ist sowie zumindest einem Sensor zur Erfassung des Schmieröldruckes (32), der Schmieröltemperatur (33), der Abgastemperatur (34), der Drehzahl (35), der Geschwindigkeit, der Last (36), und/oder der Kühlmitteltemperaturen (37), (27) und/oder (28).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölbypassleitung (23) zumindest teilweise aus einem Wärme isolierenden Material besteht mit einer Wärmeleitzahl kleiner als 1 W/(m·K).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölbypassleitung (23) in dem selben Gehäuse (15) angeordnet ist, in dem auch mindestens eine der zu schmierenden Einrichtung (31) angeordnet sind und dass ein weitere Teil der Ölbypassleitung (23) in einteilig in der Ölwanne (5) integriert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der von den zu schmierenden Einrichtungen (31) stromabwärts angeordneten Schmierölrückläufe (19) mit der Ölbypassleitung (23) verbunden ist und zumindest einer der mit der Ölbypassleitung (23) verbundenen Schmierölrückläufe (19) Teil eines Abgasturboladers ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Kühlmittelleitungen (27) und (28) mit dem Wärmetauscher zur Kabinenaufheizung und/oder einem Wärmetauscher einer Batterieaufheizungs- und Kühlungsanlage verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (20) und (13) einteilig als Dreiwegeventil ausgebildet ist und dass dieses Ventil als doppeltseitig wirkendes Tellerventil ausgefürt ist, wobei der Teller zwei Dichtflächen aufweist, davon eine Dichtfläche am äussersten Ende des Ventiles und die zweite Dichtfläche auf der gegenüberliegende Seite des Ventiles, von der der Ventilschaft zur Betätigungseinrichtung wegführt, wobei das äusserste Ende des Ventiles im aktiven Zustand den Abgasbypass (38) verschliesst und die innere Dichtfläche des Tellers im passiven Zustand die Leitung zum Wärmetauscher (8) verschliesst.