DE102012018795A1 - Oil supply system for component of motor vehicle, particularly for internal combustion engine of motor vehicle, has heating device, which heats oil during warm-up phase of component and is arranged on intake side of oil pump - Google Patents

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Abstract

The oil supply system has a heating device for oil (18), where the heating device heats the oil during a warm-up phase of the component. The heating device is arranged on the intake side of an oil pump (10). The heating device is integrated into an oil heat exchanger (24). The oil heat exchanger heats the oil in an operating state of the component and cools the oil in another operating state of the component. A heat exchanging fluid is heated by an external heat source in the heating operation of the oil heat exchanger. An independent claim is included for a method for operating an oil supply system for a component of a motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ölversorgungssystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Ölpumpe zur Förderung des Öls sowie mit einer Heizvorrichtung zum Erwärmen des Öls.The invention relates to an oil supply system for a motor vehicle with an oil pump for conveying the oil and with a heater for heating the oil.

In Kraftfahrzeugen kommen ein oder mehrere Ölversorgungssysteme zum Einsatz, durch die den beweglichen Teilen hochbelasteter Komponenten kontinuierlich ein Strom eines Öls zugeführt wird. Das Öl dient dabei insbesondere als Schmiermittel zur Verringerung der mechanischen Reibungsverluste. Zusätzlich kann das Öl der direkten Bauteilkühlung dienen.In motor vehicles, one or more oil supply systems are used, through which a continuous flow of oil is supplied to the moving parts of highly loaded components. The oil serves in particular as a lubricant to reduce the mechanical friction losses. In addition, the oil can be used for direct component cooling.

Nahezu jedes von einem Verbrennungsmotor angetriebene Kraftfahrzeug weist ein Ölversorgungssystem für den Verbrennungsmotor auf, durch das Öl in den Kurbelraum des Verbrennungsmotors eingebracht wird, wo dieses insbesondere die dortigen Lager (Kurbelwellenlager, Pleuellager, etc.) jedoch auch den Lauf der Kolben in den Zylindern schmiert sowie für eine entsprechende Kühlung sorgt. Neben einem Ölversorgungssystem für den Verbrennungsmotor weisen viele Kraftfahrzeuge noch eine oder mehrere Ölversorgungssysteme für Getriebe, insbesondere eine (Wandler)Schaltautomatik, oder – bei Nutzfahrzeugen – auch eines Retarders auf. Die Ölversorgungssysteme können dabei auch kombiniert sein.Almost every motor vehicle driven by an internal combustion engine has an oil supply system for the internal combustion engine through which oil is introduced into the crankcase of the internal combustion engine, where this particular bearing (crankshaft bearing, connecting rod bearing, etc.) also lubricates the barrel of the pistons in the cylinders and provides for a corresponding cooling. In addition to an oil supply system for the internal combustion engine, many motor vehicles also have one or more oil supply systems for transmissions, in particular a (converter) automatic gearshift, or - in the case of commercial vehicles - also a retarder. The oil supply systems can also be combined.

Infolge der Kühlfunktion nimmt das Öl eines Ölversorgungssystem regelmäßig eine große Menge an Wärme auf, die zur Vermeidung einer Überhitzung wieder aus dem Öl abgeführt werden muss. Sofern eine Wärmeabfuhr über die Begrenzungswände des Ölversorgungssystems nicht ausreichend ist, kommen separate Ölkühler zum Einsatz, die durch einen Wärmetausch mit einer Kühlflüssigkeit eine stets ausreichende Kühlleistung sicherstellen. Weit verbreitet ist die Verwendung von Ölkühlern, die von derselben Kühlflüssigkeit durchströmt werden, die auch durch ein Kühlsystem für den Verbrennungsmotor strömt. Aus diesem Grund werden Ölkühler oft motornah und dadurch auf der Druckseite der Ölpumpe(n) des Ölversorgungssystems angeordnet. Durch die Integration des Ölkühlers in das Kühlsystem des Verbrennungsmotors kann der konstruktive Aufwand für die Ölkühlung gering gehalten werden.As a result of the cooling function, the oil of an oil supply system regularly absorbs a large amount of heat, which must be removed to avoid overheating again from the oil. If a heat dissipation via the boundary walls of the oil supply system is not sufficient, separate oil cooler are used, which ensure a sufficient cooling performance by exchanging heat with a cooling liquid. Widely used is the use of oil coolers, which are flowed through by the same coolant, which also flows through a cooling system for the internal combustion engine. For this reason, oil cooler are often close to the engine and thus arranged on the pressure side of the oil pump (s) of the oil supply system. By integrating the oil cooler in the cooling system of the internal combustion engine, the design effort for the oil cooling can be kept low.

Eine Ziel bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugen ist die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs. Einen wesentlichen Einfluss darauf hat die Schmierung der beweglichen Teile, wodurch die Reibung zwischen diesen Teilen möglichst gering gehalten werden soll. Die in Kraftfahrzeugen eingesetzten Öle weisen die beste Schmierwirkung nach dem Erreichen ihres Betriebstemperaturbereichs auf, der regelmäßig bei deutlich über 100°C liegt. Bei tiefen Temperaturen und somit insbesondere nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors bei sehr niedrigen Außentemperaturen ist die Viskosität des Öls regelmäßig deutlich höher als im Betriebstemperaturbereich, was einerseits mit einer schlechteren Schmierwirkung und dadurch höheren Reibungsverlusten und andererseits mit einer deutlich höheren Leistungsanforderung für die Ölpumpe verbunden ist. Beides führt zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs in der Warmlaufphase.A goal in the development of motor vehicles is the reduction of fuel consumption. A significant influence on the lubrication of the moving parts, whereby the friction between these parts should be kept as low as possible. The oils used in motor vehicles have the best lubricating effect after reaching their operating temperature range, which is regularly well above 100 ° C. At low temperatures and thus in particular after a cold start of the internal combustion engine at very low outside temperatures, the viscosity of the oil is regularly significantly higher than in the operating temperature range, which is associated on the one hand with a worse lubricating effect and thus higher friction losses and on the other hand with a much higher power requirement for the oil pump. Both leads to increased fuel consumption of the motor vehicle in the warm-up phase.

Vor diesem Hintergrund ist aus der DE-OS 37 37 390 bekannt, bei einer Brennkraftmaschine mit einem Dreikreiskühlsystem den Ölkühler in bestimmten Betriebszuständen des Verbrennungsmotors zu beheizen, indem die durch den Ölkühler geführte „Kühlflüssigkeit” eine höhere Temperatur als das Öl aufweist. Die Brennkraftmaschine der DE-OS 37 37 390 weist eine Kurzschlussleitung in dem Ölversorgungssystem auf, über die der Ölkühler in einer Warmlaufphase der Brennkraftmaschine umgangen wird, um eine möglichst schnelle Aufheizung des Verbrennungsmotors zu erreichen. Nach der Warmlaufphase wird die Kurzschlussleitung wieder geschlossen, um das Öl über den Ölkühler zu führen, um eine Überhitzung des Öls zu vermeiden. Bei sehr niedrigen Außentemperaturen soll es aber vorkommen können, dass das Öl in dem Ölkühler so zähflüssig ist, dass der Durchfluss des Öls und dadurch die Ölversorgung des Verbrennungsmotors temporär unterbrochen wäre. Dadurch könnte es zu einem gefährlichen Wärmestau in dem bereits betriebswarmen Verbrennungsmotor kommen. Um dies zu vermeiden, ist vorgesehen, den Ölkühler mit der „Kühlflüssigkeit” zu beaufschlagen, die zu diesem Zeitpunkt, da sie während der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors bereits erwärmt wurde, deutlich wärmer als das in dem Ölkühler befindliche Öl ist. Ein temporäres Beheizen des Ölkühlers erfolgt hier somit erst nach der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine und somit nicht mit dem Ziel einer Reduzierung eines Kraftstoffverbrauchs während der Warmlaufphase. Vielmehr ist dazu bei der Brennkraftmaschine der DE-OS 37 37 390 indirekt vorgesehen, zumindest das Ölversorgungssystem während der Warmlaufphase kurzzuschließen, um durch eine Reduzierung der im Kreislauf geführten Ölmenge die Erwärmung der Brennkraftmaschine zu beschleunigen.Against this background is from the DE-OS 37 37 390 in an internal combustion engine having a three-circuit cooling system, it is known to heat the oil cooler in certain operating states of the internal combustion engine, in that the "cooling liquid" guided through the oil cooler has a higher temperature than the oil. The internal combustion engine of DE-OS 37 37 390 has a short-circuit line in the oil supply system, through which the oil cooler is bypassed in a warm-up phase of the internal combustion engine in order to achieve the fastest possible heating of the internal combustion engine. After the warm-up phase, the short-circuit line is closed again to guide the oil over the oil cooler to prevent overheating of the oil. At very low outside temperatures, however, it should happen that the oil in the oil cooler is so viscous that the flow of oil and thus the oil supply of the internal combustion engine would be temporarily interrupted. This could lead to a dangerous accumulation of heat in the already warm combustion engine. In order to avoid this, it is provided to apply the "cooling liquid" to the oil cooler, which at this time, since it has already been heated during the warm-up phase of the internal combustion engine, is significantly warmer than the oil in the oil cooler. A temporary heating of the oil cooler takes place here only after the warm-up phase of the internal combustion engine and thus not with the aim of reducing fuel consumption during the warm-up phase. Rather, this is in the internal combustion engine of the DE-OS 37 37 390 indirectly provided, at least short-circuit the oil supply system during the warm-up phase, in order to accelerate the heating of the internal combustion engine by reducing the circulated oil quantity.

Bei anderen bekannten Ölversorgungssystemen von Kraftfahrzeugen wird der Ölkühler unabhängig von dem jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine, d. h. sowohl während der Warmlaufphase als auch nach Erreichen des Betriebstemperaturbereichs, permanent von sowohl dem Öl als auch der Kühlflüssigkeit durchströmt. Dies hat während der Warmlaufphase jedoch keinen wesentlichen Einfluss auf den Verlauf der Erwärmung des Öls, da sich dieses im wesentlich gleichförmig mit der Kühlflüssigkeit erwärmt.In other known motor vehicle oil supply systems, the oil cooler is independent of the respective operating condition of the engine, i. H. flows through both the warm-up phase as well as after reaching the operating temperature range, permanently from both the oil and the cooling liquid. However, during the warm-up phase, this has no significant effect on the course of the heating of the oil, since it heats up substantially uniformly with the cooling liquid.

Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Kraftstoffverbrauch eines Kraftfahrzeugs, insbesondere während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine, zu reduzieren. Based on this prior art, the present invention seeks to reduce the fuel consumption of a motor vehicle, especially during the warm-up phase of the internal combustion engine.

Diese Aufgabe wird durch ein Ölversorgungssystem sowie ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen davon sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.This object is achieved by an oil supply system and a method according to the independent claims. Advantageous embodiments thereof are the subject of the dependent claims and will become apparent from the following description of the invention.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Kraftstoffverbrauch eines Kraftfahrzeugs während der Warmlaufphase durch eine schnellere Erwärmung und eine damit einhergehende Reduzierung der Viskosität des Öl eines Ölversorgungssystems des Kraftfahrzeugs zu verringern. Hierzu soll, anders als im Stand der Technik, das Öl aktiv zusätzlich erwärmt werden.The invention is based on the idea to reduce the fuel consumption of a motor vehicle during the warm-up phase by a faster heating and a concomitant reduction in the viscosity of the oil of an oil supply system of the motor vehicle. For this purpose, unlike in the prior art, the oil is actively heated in addition.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb eines Ölversorgungssystems für eine mit dem Öl zu versorgende Komponente eines Kraftfahrzeugs sieht demnach vor, dass das Öl während einer Warmlaufphase der Komponente mittels einer in das Ölversorgungssystems integrierten Heizvorrichtung erwärmt wird.A method according to the invention for operating an oil supply system for a component of a motor vehicle to be supplied with the oil accordingly provides that the oil is heated during a warm-up phase of the component by means of a heating device integrated in the oil supply system.

Ein entsprechendes Ölversorgungssystem für ein Kraftfahrzeug, das eine Heizvorrichtung für das Öl aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung das Öl während einer Warmlaufphase der Komponente erwärmt.A corresponding oil supply system for a motor vehicle having a heating device for the oil is characterized in that the heating device heats the oil during a warm-up phase of the component.

Als „Heizvorrichtung” wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung verstanden, durch die dem Öl des Ölversorgungssystems – zusätzlich zu einem Wärmeübergang, der sich aus dem bestimmungsgemäßen Gebrauch des Ölversorgungssystems zur Schmierung und Kühlung beweglicher Bauteile der Komponente ergibt – aktiv Wärme zugeführt wird.According to the invention, a "heating device" is understood to be a device by means of which heat is actively supplied to the oil of the oil supply system in addition to a heat transfer which results from the intended use of the oil supply system for lubricating and cooling moving components of the component.

Als „Warmlaufphase” der Komponenten wird der Betrieb der Komponente nach einem Start, insbesondere Kaltstart und bis zum Erreichen (des unteren Grenzwerts) des Betriebstemperaturbereichs der Komponente verstanden.The "warm-up phase" of the components is understood to be the operation of the component after a start, in particular a cold start, and until the (lower limit) of the operating temperature range of the component is reached.

Bei der „Komponente” kann es sich insbesondere um einen Verbrennungsmotor einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs handeln. Ebenso kann es sich vorzugsweise um ein Getriebe und insbesondere um eine (Wandler-)Automatik oder ein sonstiges automatisches Schaltgetriebe, wie insbesondere ein automatisiertes Schaltgetriebe oder ein stufenloses Automatikgetriebe handeln.The "component" may in particular be an internal combustion engine of an internal combustion engine of the motor vehicle. Likewise, it may preferably be a transmission and in particular a (converter) automatic or other automatic transmission, such as in particular an automated manual transmission or a continuously variable automatic transmission.

In einer bevorzugten Ausführungsform, bei der das erfindungsgemäße Ölversorgungssystem weiterhin (mindestens) eine Ölpumpe aufweist, kann vorgesehen sein, dass die Heizvorrichtung auf der Saugseite der Ölpumpe angeordnet ist. Dadurch kann erreicht werden, dass das von der Ölpumpe zu fördernde Öl infolge der zusätzlichen Erwärmung eine relativ geringe Viskosität aufweist, wodurch die Leistungsaufnahme der Ölpumpe verringert werden kann. Dadurch kann nicht nur der Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs weiter reduziert werden, sondern gegebenenfalls auch die gesamte Ölpumpe kleiner dimensioniert werden, wodurch eine Kosten- und Gewichtseinsparung realisiert werden kann.In a preferred embodiment, in which the oil supply system according to the invention further comprises (at least) one oil pump, it can be provided that the heating device is arranged on the suction side of the oil pump. It can thereby be achieved that the oil to be delivered by the oil pump has a relatively low viscosity as a result of the additional heating, as a result of which the power consumption of the oil pump can be reduced. As a result, not only the fuel consumption of the motor vehicle can be further reduced, but possibly also the entire oil pump are dimensioned smaller, whereby a cost and weight savings can be realized.

Eine weiterhin bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ölversorgungssystems kann vorsehen, dass die Heizvorrichtung in einen Ölwärmetauscher integriert ist, wobei der Ölwärmetauscher das Öl in einem ersten Betriebszustand der Komponente erwärmt und in einem zweiten Betriebszustand der Komponente kühlt. Es kann somit insbesondere vorgesehen sein, die Heizvorrichtung in einen ohnehin regelmäßig vorgesehen Ölkühler zu integrieren, der das Öl nach dem Erreichen des Betriebstemperaturbereichs der Komponente zumindest temporär kühlt, um eine Überhitzung des Öls zu vermeiden.A further preferred embodiment of the oil supply system according to the invention can provide that the heating device is integrated in an oil heat exchanger, wherein the oil heat exchanger heats the oil in a first operating state of the component and cools in a second operating state of the component. It can thus be provided, in particular, to integrate the heating device in an already regularly provided oil cooler, which at least temporarily cools the oil after reaching the operating temperature range of the component in order to avoid overheating of the oil.

Dabei kann der Ölwärmetauscher vorzugsweise auf der einen Wärmetauschseite von dem Öl und auf der anderen Wärmetauschseite von einem Wärmetauschfluid durchströmt werden, wobei in einem Kühlbetrieb des Ölwärmetauschers das Wärmetauschfluid eine niedrigere Temperatur als das Öl aufweist und in einem Heizbetrieb des Ölwärmetauschers das Wärmetauschfluid eine höhere Temperatur als das Öl aufweist.In this case, the oil heat exchanger can preferably be flowed through on the one heat exchange side of the oil and on the other heat exchange side of a heat exchange fluid, wherein in a cooling operation of the oil heat exchanger, the heat exchange fluid has a lower temperature than the oil and in a heating operation of the oil heat exchanger, the heat exchange fluid at a higher temperature than has the oil.

Alternative Ausführungsformen können die Integration einer auf andere Art und Weise mit (Wärme-)Energie versorgten Heizvorrichtung vorsehen, insbesondere eine elektrisch betriebene Heizvorrichtung. Eine solche Ausführungsform kann jedoch den Nachteil aufweisen, dass die Wärmeenergie durch Abzweigung und Umwandlung mechanischer Antriebsleistung des Kraftfahrzeugs erzeugt werden muss, was den Kraftstoffverbrauch erhöhen kann.Alternative embodiments may provide for the integration of another (heat) powered heater, in particular an electrically powered heater. However, such an embodiment may have the disadvantage that the heat energy must be generated by diversion and conversion mechanical drive power of the motor vehicle, which can increase fuel consumption.

Zu bevorzugen ist daher eine Ausführungsform, bei der für die Heizvorrichtung Abwärme genutzt wird, die ansonsten durch Wärmetausch mit der Umgebung abgeführt und somit für den Betrieb des Kraftfahrzeugs ungenutzt bliebe. Vorzugsweise kann somit auf eine externe (d. h. außerhalb des Ölwärmetauschers angeordnete) Wärmequelle zurückgegriffen werden, bei der es sich vorzugsweise aber nicht um eine Kühlflüssigkeit eines Kühlkreislaufs der Komponente und insbesondere eines Verbrennungsmotors der Brennkraftmaschine handelt. Grundsätzlich besteht zwar die Möglichkeit, z. B. die Kühlflüssigkeit des Verbrennungsmotors durch geeignete Maßnahmen (z. B. Kurzschließen des Kühlkreislaufs zur Reduzierung der Kühlflüssigkeitsmenge und zur Umgebung eines Kühlflüssigkeitskühlers) schneller zu erwärmen als das Öl des Ölversorgungssystems des Verbrennungsmotors und dieses somit als externe Wärmequelle zu nutzen, dies kann jedoch mit dem Nachteil einer verlangsamten Erwärmung der Kühlflüssigkeit einhergehen, was dem erfindungsgemäßen Ziel einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs entgegenwirken kann.Therefore, preference is given to an embodiment in which waste heat is used for the heating device, which would otherwise be dissipated by heat exchange with the environment and thus remain unused for the operation of the motor vehicle. Preferably, therefore, an external (ie arranged outside of the oil heat exchanger) heat source can be used, but is preferably not a cooling liquid of a cooling circuit of the component and in particular a Internal combustion engine of the internal combustion engine is. Basically, although it is possible, for. B. the coolant of the engine by appropriate measures (eg., Shorting the cooling circuit to reduce the amount of coolant and the environment of a Kühlflüssigkeitkühlers) to heat faster than the oil of the oil supply system of the engine and thus to use this as an external heat source, but this can associated with the disadvantage of a slower heating of the cooling liquid, which can counteract the inventive goal of reducing fuel consumption.

Daher ist vorzugsweise vorgesehen, dass eine externe Wärmequelle genutzt wird, die Abwärme produziert, der in dem relevanten Zeitraum nicht anderweitig genutzt wird. Dies kann insbesondere Abwärme von aus dem Verbrennungsmotor ausgestoßenem Abgas sein. Bei der externen Wärmequelle kann es sich somit vorzugsweise um einen in einen Abgasstrang der Brennkraftmaschine integrierten Wärmetauscher handeln. Dieser ist dabei vorzugsweise hinter zumindest einigen oder allen Abgasnachbehandlungseinrichtungen (Katalysator, Partikelfilter, etc.) in den Abgasstrang integriert, um deren Aufheizen während der Warmlaufphase nicht zu verlangsamen.Therefore, it is preferably provided that an external heat source is used that produces waste heat that is not otherwise used in the relevant period. This may be, in particular, waste heat from exhaust gas emitted from the internal combustion engine. The external heat source may thus preferably be a heat exchanger integrated in an exhaust line of the internal combustion engine. This is preferably behind at least some or all exhaust aftertreatment devices (catalyst, particulate filter, etc.) integrated into the exhaust system in order not to slow their heating during the warm-up phase.

Eine dazu alternative oder ergänzende Maßnahme kann vorsehen, als externe Wärmequelle einen oder mehrere Wärmespeicher zu nutzen.An alternative or supplementary measure may provide for using one or more heat accumulators as external heat source.

Als „Wärmespeicher” wird erfindungsgemäße eine Einrichtung verstanden, deren einzige Funktion die Speicherung von Abwärme zur späteren (Fremd-)Nutzung ist.As a "heat storage" is understood according to the invention a device whose only function is the storage of waste heat for later (foreign) use.

Eine platzsparende Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ölversorgungssystems kann vorsehen, dass die Heizvorrichtung in eine Ölwanne integriert ist.A space-saving design of the oil supply system according to the invention can provide that the heater is integrated in an oil pan.

Dann können vorteilhafterweise auch Mittel zur Separierung einer Teilmenge des Öls in der Ölwanne von einer Restmenge vorgesehen sein, wobei der Ölpumpe Öl aus der Teilmenge zugeführt wird. Dadurch kann erreicht werden, dass nur bzw. gerade dasjenige Öl, das der Ölpumpe und mittels der Ölpumpe der Komponente kurzfristig zugeführt wird, erwärmt wird. Die zur Verfügung stehende Wärmemenge kann dadurch gezielt eingesetzt werden, ohne das restliche, in der Ölwanne zwischengelagerte und daher nicht kurzfristig verwendete Öl zu erwärmen.Then, advantageously, means for separating a subset of the oil in the oil pan of a residual amount may be provided, wherein the oil pump oil is supplied from the subset. It can thereby be achieved that only or precisely that oil, which is supplied to the oil pump and the oil pump of the component in the short term, is heated. The available amount of heat can thus be used selectively, without heating the remaining, stored in the oil pan and therefore not short-term used oil.

Die Mittel zur Separierung können beispielsweise einen in der Ölwanne angeordneten Beruhigungstopf umfassen, wie er von Kraftstofftanks von Kraftahrzeugen bekannt ist. Hierbei kann es sich somit um einen vorzugsweise am Boden der Ölwanne angeordneten, nach oben (d. h. entgegen der Schwerkraftrichtung bei waagerecht stehendem Kraftfahrzeug) geöffneten Behälter handeln, aus dem das Öl von der Ölpumpe vorzugsweise mittig angesaugt wird. Bei hohem Füllstand des Öls in der Ölwanne kann das Öl über den Rand des Behälters, bei niedrigem Füllstand über eine oder mehrere relativ kleine Öffnungen am Boden und/oder in einem unteren Abschnitt einer oder mehrere Seitenwände und/oder durch einen Rücklauf von der Komponente und ggf. einer weiteren Ölpumpe (bei Trockensumpfschmierung) in den Behälter strömen. Grundlegende bzw. weitere Funktion eines solchen Beruhigungstopfs ist, bei großen Längs- und Querbeschleunigungen des Kraftfahrzeugs eine Unterversorgung der Ölpumpe mit Öl zu vermeiden, was dadurch gelingt, dass das Öl durch die kleine(n) Öffnung(en) nur vergleichsweise langsam abfließen kann.For example, the means for separation may comprise a settling pot disposed in the oil sump, as known from fuel tanks of motor vehicles. This may thus be a container which is preferably arranged at the bottom of the oil sump and which is open at the top (that is to say contrary to the direction of gravity when the motor vehicle is horizontal), from which the oil is preferably sucked in centrally from the oil pump. At high levels of oil in the sump, the oil may overflow the rim of the container, at low level via one or more relatively small openings at the bottom and / or in a lower portion of one or more side walls and / or a return from the component and If necessary, pour another oil pump (with dry sump lubrication) into the tank. Basic or further function of such a calming pot is, for large longitudinal and transverse accelerations of the motor vehicle to avoid a shortage of the oil pump with oil, which thereby succeeds that the oil can flow through the small (s) opening (s) only comparatively slowly.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawings. The drawings show:

1 in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ölversorgungssystems; und 1 in a schematic representation of a first embodiment of an oil supply system according to the invention; and

2: in einer schematischen Darstellung eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ölversorgungssystems. 2 in a schematic representation of a second embodiment of an oil supply system according to the invention.

Die 1 zeigt in einer stark vereinfachten, schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ölversorgungssystems. Dieses umfasst eine Ölpumpe 10, die innerhalb einer Ölwanne 12 eines Verbrennungsmotors, von dem ansonsten nur noch eine Kurbelwelle 14 dargestellt ist, angeordnet ist. Die Kurbelwelle 14 treibt über ein Getriebe 16 die Ölpumpe 10 an, die beispielsweise in Form einer Zahnradpumpe ausgebildet sein kann. Dadurch wird bei drehender Kurbelwelle 14, d. h. im Betrieb des Verbrennungsmotors, permanent Öl 18, das in der Ölwanne 12 gelagert ist, über ein Ansaugrohr 20 (mit integriertem Sieb 22) angesaugt und über einen Druckkanal (nicht dargestellt) einem Kurbelraum des Verbrennungsmotors zugeführt, wo dieses zur Schmierung der dortigen Lagerungen und der Bewegung von Kolben in Zylindern des (Hubkolben)Verbrennungsmotors genutzt wird. Gleichzeitig dient das Öl 18 zur direkten Kühlung dieser Elemente, um nach dem Erreichen des Betriebstemperaturbereichs des Verbrennungsmotors deren Überhitzung zu vermeiden. Das Öl 18 fließt aus dem Kurbelraum schwerkraftbedingt und gegebenenfalls unterstützt von einer zusätzlichen Saugölpumpe in die Ölwanne 12 zurück.The 1 shows in a highly simplified, schematic representation of a first embodiment of an oil supply system according to the invention. This includes an oil pump 10 that are inside an oil pan 12 an internal combustion engine, of which otherwise only a crankshaft 14 is shown, is arranged. The crankshaft 14 drives over a gearbox 16 the oil pump 10 on, which may be formed for example in the form of a gear pump. This is when the crankshaft is rotating 14 , ie during operation of the internal combustion engine, permanently oil 18 that in the oil pan 12 is stored, via an intake pipe 20 (with integrated sieve 22 sucked and fed via a pressure channel (not shown) to a crank chamber of the internal combustion engine, where this is used to lubricate the local bearings and the movement of pistons in cylinders of the (reciprocating) internal combustion engine. At the same time serves the oil 18 for direct cooling of these elements in order to avoid overheating after reaching the operating temperature range of the internal combustion engine. The oil 18 flows from the crankcase due to gravity and possibly supported by an additional suction oil pump in the oil pan 12 back.

Während der Verweildauer in dem Kurbelraum nimmt das Öl 18, schon bedingt durch seine Funktion als Kühlmedium, eine erhebliche Wärmemenge auf, die an die Umgebung abgeführt werden muss, um ein Überhitzen des Öls 18 zu vermeiden. Hierzu dient, neben einem Wärmeübergang über das Gehäuse der Ölwanne 12, im Wesentlichen ein Ölwärmetauscher 24, durch den dieselbe Wärmetauschflüssigkeit (Kühlflüssigkeit) geführt wird, die auch durch einen Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors geführt wird. Die Wärmetauschflüssigkeit, die nach Erreichen des Betriebstemperaturbereichs des Verbrennungsmotors regelmäßig eine deutlich geringere Temperatur als das Öl 18 aufweist, nimmt Wärmeenergie von dem Öl 18 auf und führt diese ab. Die aufgenommene Wärmeenergie wird dann über einen Hauptkühler des Kraftfahrzeugs, in dem der Verbrennungsmotor und das Ölversorgungssystem zum Einsatz kommen, an die Umgebung abgeführt.During the residence time in the crankcase, the oil decreases 18 , already due to its function as a cooling medium, a considerable Amount of heat that must be dissipated to the environment to overheat the oil 18 to avoid. This is done in addition to a heat transfer through the housing of the oil pan 12 , essentially an oil heat exchanger 24 through which the same heat exchange fluid (cooling fluid) is guided, which is also passed through a cooling circuit of the internal combustion engine. The heat exchange fluid, which after reaching the operating temperature range of the internal combustion engine regularly a much lower temperature than the oil 18 has heat energy from the oil 18 on and leads this off. The absorbed thermal energy is then dissipated via a main radiator of the motor vehicle, in which the internal combustion engine and the oil supply system are used, to the environment.

Der Ölwärmetauscher 24 ist in dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als doppelwandiges, beidseitig verschlossenes Hüllrohr ausgebildet, das einen Abschnitt des Ansaugrohrs 20 umgibt und somit auf der Saugseite der Ölpumpe 10 angeordnet ist. Die Wärmetauschflüssigkeit wird dem Hüllrohr über einen Einlass 26 zugeführt und aus diesem über einen Auslass 28 wieder abgeführt. Um gezielt nur die in dem Ansaugrohr geführte Teilmenge des Öls 18 zu erwärmen und entsprechend einen Wärmeübergang auf die in der Ölwanne gelagerte Restmenge des Öls 18 zu verringern, ist die Außenwand des Hüllrohrs des Ölwärmetauschers 24 mit einer Isolierschicht 30 zur thermischen Isolation versehen.The oil heat exchanger 24 is in the in the 1 illustrated embodiment as a double-walled, sealed on both sides cladding tube, which is a portion of the intake pipe 20 surrounds and thus on the suction side of the oil pump 10 is arranged. The heat exchange fluid is the cladding tube via an inlet 26 fed and from this via an outlet 28 discharged again. To specifically only the guided in the intake pipe subset of the oil 18 to heat and according to a heat transfer to the stored in the oil pan residual amount of the oil 18 To reduce, is the outer wall of the cladding tube of the oil heat exchanger 24 with an insulating layer 30 provided for thermal insulation.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in zumindest einem zeitlichen Abschnitt einer Warmlaufphase des Verbrennungsmotors, d. h. in der Phase nach einem Kaltstart bis zum Erreichen des Betriebstemperaturbereichs, die durch den Ölwärmetauscher 24 geführte Wärmetauschflüssigkeit eine deutlich höhere Temperatur als das Öl 18 aufweist, so dass es zu einem relevanten Wärmeübergang von der Wärmetauschflüssigkeit auf das Öl 18 kommt, so dass dieses schneller erwärmt wird. Somit arbeitet der Ölwärmetauscher 24 als Heizvorrichtung. Die dadurch erzielte schnellere Absenkung der Viskosität des Öls 18 führt zu einer Verringerung der Reibungsverluste in dem Verbrennungsmotor sowie zu einer geringeren Leistungsaufnahme der Ölpumpe 10 während der Warmlaufphase. Die zur Erwärmung der Wärmetauschflüssigkeit und damit des Öls 18 erforderliche Wärmeenergie wird beispielsweise in einem Wärmetauscher (nicht dargestellt) gewonnen, der in einen Abgasstrang der Brennkraftmaschine integriert ist.According to the invention it is provided that in at least a temporal portion of a warm-up phase of the internal combustion engine, ie in the phase after a cold start until reaching the operating temperature range, through the oil heat exchanger 24 guided heat exchange fluid a significantly higher temperature than the oil 18 so that there is a relevant heat transfer from the heat exchange fluid to the oil 18 comes, so that it is heated faster. Thus, the oil heat exchanger works 24 as a heater. The resulting achieved faster reduction in the viscosity of the oil 18 leads to a reduction in the friction losses in the internal combustion engine and to a lower power consumption of the oil pump 10 during the warm-up phase. The heating of the heat exchange fluid and thus of the oil 18 required heat energy is recovered, for example in a heat exchanger (not shown), which is integrated in an exhaust line of the internal combustion engine.

Die Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ölversorgungssystems gemäß der 2 unterscheidet sich von derjenigen der 1 im Wesentlichen in der Anordnung des Ölwärmetauschers 24. Dort ist dieser direkt unterhalb des Ansaugrohrs 20 in einen Beruhigungstopf 32 der Ölwanne 12 integriert, aus dem die Ölpumpe 10 das Öl 18 mittels des zentral darin angeordneten Ansaugrohrs 20 ansaugt. Durch diese Ausgestaltung wird trotz der Integration des Ölwärmetauschers 24 in die Ölwanne 12 sicher gestellt, dass die von der Wärmetauschflüssigkeit zur Verfügung gestellte Wärmeenergie zur Erwärmung nur derjenigen Teilmenge des Öls 18, die kurzfristig von der Ölpumpe 1 angesaugt werden wird, genutzt wird.The embodiment of an oil supply system according to the invention according to the 2 is different from the one of 1 essentially in the arrangement of the oil heat exchanger 24 , There it is directly below the intake pipe 20 in a calming pot 32 the oil pan 12 integrated, from which the oil pump 10 the oil 18 by means of the intake pipe arranged centrally therein 20 sucks. Due to this configuration, despite the integration of the oil heat exchanger 24 in the oil pan 12 ensures that the heat energy provided by the heat exchange fluid for heating only that portion of the oil 18 , in the short term of the oil pump 1 is sucked, is used.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Ölpumpeoil pump
1212
Ölwanneoil pan
1414
Kurbelwellecrankshaft
1616
Getriebetransmission
1818
Öloil
2020
Ansaugrohrintake
2222
Siebscree
2424
ÖlwärmetauscherOil heat exchanger
2626
Einlassinlet
2828
Auslassoutlet
3030
Isolierschichtinsulating
3232
Beruhigungstopfswirl pot

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 3737390 A [0006, 0006, 0006] DE 3737390 A [0006, 0006, 0006]

Claims (12)

Ölversorgungssystem für eine Komponente eines Kraftfahrzeugs mit einer Heizvorrichtung für das Öl (18), dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung das Öl (18) während einer Warmlaufphase der Komponente erwärmt.Oil supply system for a component of a motor vehicle with a heating device for the oil ( 18 ), characterized in that the heating device is the oil ( 18 ) is heated during a warm-up phase of the component. Ölversorgungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung auf der Saugseite einer Ölpumpe (10) angeordnet ist.Oil supply system according to claim 1, characterized in that the heating device on the suction side of an oil pump ( 10 ) is arranged. Ölversorgungssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung in einen Ölwärmetauscher (24) integriert ist, wobei der Ölwärmetauscher (24) das Öl (18) in einem ersten Betriebszustand der Komponente erwärmt und in einem zweiten Betriebszustand der Komponente kühlt.Oil supply system according to claim 1 or 2, characterized in that the heating device in an oil heat exchanger ( 24 ), wherein the oil heat exchanger ( 24 ) the oil ( 18 ) is heated in a first operating state of the component and cooled in a second operating state of the component. Ölversorgungssystem gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölwärmetauscher (24) auf der einen Wärmetauschseite von dem Öl (18) und auf der anderen Wärmetauschseite von einem Wärmetauschfluid durchströmt wird, wobei in einem Kühlbetrieb des Ölwärmetauschers (24) das Wärmetauschfluid eine niedrigere Temperatur als das Öl (18) aufweist und in einem Heizbetrieb des Ölwärmetauschers (24) das Wärmetauschfluid eine höhere Temperatur als das Öl (18) aufweist.Oil supply system according to claim 3, characterized in that the oil heat exchanger ( 24 ) on the one heat exchange side of the oil ( 18 ) is flowed through by a heat exchange fluid on the other heat exchange side, wherein in a cooling operation of the oil heat exchanger ( 24 ) the heat exchange fluid is at a lower temperature than the oil ( 18 ) and in a heating operation of the oil heat exchanger ( 24 ) the heat exchange fluid has a higher temperature than the oil ( 18 ) having. Ölversorgungssystem gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Heizbetrieb des Ölwärmetauschers (18) das Wärmetauschfluid von einer externen Wärmequelle erwärmt wird.Oil supply system according to claim 4, characterized in that in the heating operation of the oil heat exchanger ( 18 ) the heat exchange fluid is heated by an external heat source. Ölversorgungssystem gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Wärmequelle nicht eine Kühlflüssigkeit eines Kühlkreislaufs eines Verbrennungsmotors der Brennkraftmaschine ist.Oil supply system according to claim 5, characterized in that the external heat source is not a cooling liquid of a cooling circuit of an internal combustion engine of the internal combustion engine. Ölversorgungssystem gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Wärmequelle ein in einen Abgasstrang der Brennkraftmaschine integrierter Wärmetauscher ist.Oil supply system according to claim 5 or 6, characterized in that the external heat source is an integrated in an exhaust line of the internal combustion engine heat exchanger. Ölversorgungssystem gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Wärmequelle ein Wärmespeicher ist.Oil supply system according to one of claims 5 to 7, characterized in that the external heat source is a heat storage. Ölversorgungssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung in eine Ölwanne (12) integriert ist.Oil supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the heating device in an oil pan ( 12 ) is integrated. Ölversorgungssystem gemäß Anspruch 9, gekennzeichnet durch Mittel zur Separierung einer Teilmenge des Öls (18) in der Ölwanne (12) von einer Restmenge, wobei der Ölpumpe (10) Öl (18) aus dieser Teilmenge zugeführt wird.Oil supply system according to claim 9, characterized by means for separating a subset of the oil ( 18 ) in the oil pan ( 12 ) of a residual amount, wherein the oil pump ( 10 ) Oil ( 18 ) is supplied from this subset. Ölversorgungssystem gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Separierung einen in der Ölwanne (12) angeordneten Beruhigungstopf (32) umfassen.Oil supply system according to claim 10, characterized in that the means for separating one in the oil sump ( 12 ) arranged calming pot ( 32 ). Verfahren zum Betrieb eines Ölversorgungssystems für eine Komponente eines Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass Öl (18) während einer Warmlaufphase der Komponente mittels einer in das Ölversorgungssystems integrierten Heizvorrichtung erwärmt wird.Method for operating an oil supply system for a component of a motor vehicle, characterized in that oil ( 18 ) is heated during a warm-up phase of the component by means of a heater integrated in the oil supply system.
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