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Die Erfindung betrifft eine Schmier- und/oder Kühlmittelvorrichtung insbesondere zur Kühlung einer Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Schmier- und/oder Kühlmittelvorrichtung.
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Aus der
DE 195 08 967 C2 ist bereits eine Schmier- und Kühlmittelvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einem Hauptreservoir, mit einem Schmier- und Kühlmittelrücklaufkanal, der dazu vorgesehen ist, Schmier- und Kühlmittel von Schmier- und Kühlstellen in das Hauptreservoir zu leiten, und mit einem Zwischenreservoir, das strömungstechnisch zwischen dem Schmier- und Kühlmittelrücklaufkanal und dem Hauptreservoir angeordnet ist, bekannt.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine besonders effiziente Schmier- und Kühlmittelvorrichtung oder eine besonders kraftstoffsparende Brennkraftmaschine bereitzustellen. Sie wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einer Schmier- und/oder Kühlmittelvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einem Hauptreservoir, mit zumindest einem Schmier- und/oder Kühlmittelrücklaufkanal, der dazu vorgesehen ist, Schmier- und/oder Kühlmittel von Schmier- und/oder Kühlstellen in das Hauptreservoir zu leiten, und mit zumindest einem Zwischenreservoir, das strömungstechnisch zwischen dem Schmier- und/oder Kühlmittelrücklaufkanal und dem Hauptreservoir angeordnet ist. Es wird vorgeschlagen, dass die Schmier- und/oder Kühlmittelvorrichtung zumindest ein Auslassventil aufweist, das dazu vorgesehen ist, eine Verbindung zwischen dem zumindest einen Zwischenreservoir und dem Hauptreservoir in Abhängigkeit von einer Schmier- und/oder Kühlmitteltemperatur herzustellen. Dadurch kann eine umlaufende Schmier- und Kühlmittelmenge zeitweise verkleinert werden, wodurch eine erwünschte Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine besonders schnell erreicht werden kann. Dadurch kann keine Schmierwirkung der Schmier- und/oder Kühlmittelvorrichtung verbessert werden, wodurch eine besonders effiziente Schmier- und/oder Kühlmittelvorrichtung bereitgestellt werden kann. Eine Reibung kann vermindert und eine besonders kraftstoffsparende Brennkraftmaschine kann bereitgestellt werden. Unter einer „Schmier- und/oder Kühlmittelvorrichtung” soll insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, eine überschüssige Wärme in einer Brennkraftmaschine über ein Schmier- und/oder Kühlmittel abzuführen und/oder eine Temperatur zwischen verschiedenen Bauteilen der Brennkraftmaschine auszugleichen und/oder insbesondere Gleitlagerstellen der Brennkraftmaschine zu schmieren. Vorzugsweise weist die Schmier- und/oder Kühlmittelvorrichtung einen Schmier- und Kühlmittelkreislauf auf, in dem das Schmier- und/oder Kühlmittel umläuft. Unter einem „Schmier- und/oder Kühlmittel” soll insbesondere ein in der Brennkraftmaschine in einem Schmier- und Kühlmittelkreislauf umlaufendes Fluid, beispielsweise Öl, verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, insbesondere Gleitlagerstellen der Brennkraftmaschine zu schmieren und/oder Wärme aufzunehmen und abzuführen. Es ist grundsätzlich auch denkbar, dass das Fluid ausschließlich dazu vorgesehen ist, Wärme aufzunehmen und abzuführen. Unter einem „Hauptreservoir” soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Behälter oder ein Bereich in einem Behälter verstanden werden, in dem das Schmier- und/oder Kühlmittel für den Schmier- und/oder Kühlmittelkreislauf bereitgehalten wird, beispielsweise eine Ölwanne eines Kurbelgehäuses. Unter einem „Zwischenreservoir” soll insbesondere ein Behälter verstanden werden, der mit Schmier- und/oder Kühlmittel gefüllt werden kann, wodurch dieses zeitweise von dem Schmier- und/oder Kühlmittelkreislauf ausgenommen ist. Bevorzugt ist das Zwischenreservoir an einer Seitenwand des Kurbelgehäuses angeordnet. Grundsätzlich ist es denkbar, dass das Zwischenreservoir als ein Kompartiment des Kurbelgehäuses ausgebildet oder an einem anderen geeigneten Ort an dem Kurbelgehäuse angeordnet ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Zwischenreservoir einen Überlauf auf, der dazu vorgesehen ist, Schmier- und/oder Kühlmittel dem Hauptreservoir zuzuführen. Dadurch kann auf besonders einfache Weise sichergestellt werden, dass das Hauptreservoir eine Mindestmenge von Schmier- und/oder Kühlmittel aufweist, und es kann eine besonders zuverlässige Schmier- und/oder Kühlmittelvorrichtung bereitgestellt werden. Unter einem „Überlauf” soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die ab einem konstruktiv vorgesehenen und/oder veränderlichen Überlauffüllstand Schmier- und/oder Kühlmittel aus dem Zwischenreservoir ausleitet, wodurch ein Füllstand und damit eine Füllmenge in dem Zwischenreservoir begrenzt wird.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Schmier- und/oder Kühlmittelvorrichtung zumindest einen Bypass aufweist, der dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von einem Neigungswinkel des Hauptreservoirs zumindest einen Teil des Schmier- und/oder Kühlmittels an dem zumindest einen Zwischenreservoir vorbei direkt in das Hauptreservoir zu leiten. Dadurch kann ein Einsatzbereich der Brennkraftmaschine erweitert werden. Unter einem „Bypass” soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine schwerkraftbetätigte Vorrichtung verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, zumindest zeitweise zumindest einen Teil eines Schmier- und Kühlmittelstroms umzuleiten, wodurch das Zwischenreservoir umgangen wird. Unter einem „Neigungswinkel” soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Abweichung zu einer Standardausrichtung des Hauptreservoirs gegenüber einem Schwerefeld verstanden werden.
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Ferner wird eine Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Schmier- und/oder Kühlmittelvorrichtung vorgeschlagen. Dadurch kann eine besonders kraftstoffsparende Brennkraftmaschine bereitgestellt werden.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In der einzigen Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figur, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Die 1 zeigt ein Schema einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, mit einem Motorblock 19, der ein Kurbelgehäuse 20 umfasst, und mit einer Schmier- und Kühlmittelvorrichtung 10. Die Schmier- und Kühlmittelvorrichtung 10 ist dazu vorgesehen, ein Schmier- und Kühlmittel in der Brennkraftmaschine umzuwälzen, um Bauteile der Brennkraftmaschine, beispielsweise Gleitlager, zu schmieren und um Wärme abzuführen. Das Schmier- und Kühlmittel besteht in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Öl. Die Schmier- und Kühlmittelvorrichtung 10 umfasst ein Hauptreservoir 11, eine Förderstrecke 21 und einen Schmier- und Kühlmittelrücklaufkanal 12, der dazu vorgesehen ist, Schmier- und Kühlmittel von Schmier- und Kühlstellen in dem Motorblock 19 in das Hauptreservoir 11 zu leiten. Das Hauptreservoir 11 ist als eine Ölwanne in dem Kurbelgehäuse 20 ausgebildet und dazu vorgesehen, Schmier- und Kühlmittel für eine Kühlung und Schmierung der Brennkraftmaschine bereitzuhalten.
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Die Schmier- und Kühlmittelvorrichtung 10 weist ein Zwischenreservoir 13 auf, das strömungstechnisch zwischen dem Schmier- und Kühlmittelrücklaufkanal 12 und dem Hauptreservoir 11 angeordnet ist. Das Zwischenreservoir 13 ist in Form eines Quaders ausgebildet und an einer Seitenwand des Kurbelgehäuses 20 angeordnet. In dem Schema der 1 ist das Zwischenreservoir 13 zur Veranschaulichung bezogen auf eine tatsächliche Ausrichtung relativ zu der Seitenwand des Kurbelgehäuses 20 um 90 Grad in eine Zeichenebene gedreht.
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Die Schmier- und Kühlmittelvorrichtung 10 weist ferner einen Überlaufkanal 22 für das Zwischenreservoir 13 auf. Der Überlaufkanal 22 ist in dem Zwischenreservoir 13 angeordnet und dazu vorgesehen, Schmier- und Kühlmittel dem Hauptreservoir 11 zuzuführen. Die Schmier- und Kühlmittelvorrichtung 10 weist an einem unteren Ende des Überlaufkanals 22 einen Auslass 23 in Richtung Hauptreservoir 11 auf. Der Überlaufkanal 22 weist an einem oberen Ende eine Einlassöffnung 24 auf. Der Überlaufkanal 22 ist in Form eines nach oben geöffneten Trichters ausgebildet und verjüngt sich in Richtung des Auslasses 23 an seinem unteren Ende. Das Zwischenreservoir 13 weist einen Überlauf 15 auf mit je einer Schwelle 16, 17 an je einem Rand der Einlassöffnung 24 des Überlaufkanals 22. Die Schmier- und Kühlmittelvorrichtung 10 weist an einem unteren Ende des Zwischenreservoirs 13 ein Auslassventil 14 auf, das dazu vorgesehen ist, eine Verbindung zwischen dem Zwischenreservoir 13 und dem Hauptreservoir 11 in Abhängigkeit von einer Schmier- und Kühlmitteltemperatur herzustellen.
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Die Schmier- und Kühlmittelvorrichtung 10 weist einen Schmier- und Kühlmittelkreislauf auf, in dem ausgehend von dem Hauptreservoir 11 in einem Betriebszustand Schmier- und Kühlmittel zu Schmier- und Kühlstellen in dem Motorblock 19 und durch den Schmier- und Kühlmittelrücklaufkanal zurück in das Hauptreservoir 11 transportiert wird.
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Das Kurbelgehäuse 20 weist für einen Betrieb der Schmier- und Kühlmittelvorrichtung 10 eine Standardneigung auf, bei der das Kraftfahrzeug waagerecht ausgerichtet ist. Die Schmier- und Kühlmittelvorrichtung 10 weist für das Zwischenreservoir 13 einen Bypass 18 auf, der dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von einem Neigungswinkel zumindest einen Teil des Schmier- und Kühlmittels an dem Zwischenreservoir 13 vorbei direkt in das Hauptreservoir 11 zu leiten. Der Schmier- und Kühlmittelrücklaufkanal 12 führt dem Bypass 18 oberhalb des Zwischenreservoirs 13 Schmier- und Kühlmittel zu. Befindet sich das Kurbelgehäuse 20 in der Standardneigung, leitet der Bypass 18 zufließendes Schmier- und Kühlmittel in das Zwischenreservoir 13. Weicht eine Neigung des Kurbelgehäuses 20 von der Standardneigung ab, leitet der Bypass 18 einen Teil des zufließenden Schmier- und Kühlmittels in den Überlaufkanal 22. Von dem Überlaufkanal 22 aufgefangenes Schmier- und Kühlmittel strömt direkt in das Hauptreservoir 11, wodurch eine Mindestumlaufmenge an Schmier- und Kühlmittel für den Schmier- und Kühlmittelkreislauf bei einem geneigten Hauptreservoir 11 sichergestellt wird.
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Der Bypass 18 umfasst eine Schwenkklappe, die in Form eines Satteldachs ausgebildet und zentral zu dem entsprechenden Überlaufkanal 22 oberhalb der Einlassöffnung 24 des Überlaufkanals 22 angeordnet ist. Die Schwenkklappe weist zwei Flügel 26, 27 auf, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in Form von rechteckigen Platten ausgebildet sind. Die Flügel 26, 27 weisen eine gleiche Länge auf und berühren sich an Kanten an oberen Enden der Flügel 26, 27. Die Schwenkklappe weist eine Lagerstelle 25 und je eine Schwenkachse auf, die entlang der sich berührenden Kanten der Flügel 26, 27 angeordnet und senkrecht zu der Seitenwand des Kurbelgehäuses 20 angeordnet ist. Die Flügel 26, 27 sind in Richtung der Schwenkachsen gesehen in einem stumpfen Winkel zueinander angeordnet. Eine Breite der Schwenkklappe entspricht einer Breite der Einlassöffnung 24 des Überlaufkanals 22. Die Schwenkklappe ist an der Lagerstelle 25 drehbar gelagert und schwerkraftbetätigt, d. h. eine Ebene, welche untere Kanten der Flügel 26, 27 verbindet, ist unter dem Einfluss einer auf die Schwenkklappen wirkenden Schwerkraft waagrecht ausgerichtet.
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Ein Betrieb der Schmier- und Kühlmittelvorrichtung 10 weist einen ersten Betriebszustand und eine zweiten Betriebszustand auf. In dem ersten Betriebszustand ist das Auslassventil 14 geschlossen, wodurch sich das Zwischenreservoir 13 mit durch den Schmier- und Kühlmittelrücklaufkanal 12 zurückströmendem Schmier- und Kühlmittel füllt. In dem Zwischenreservoir 13 legt der Überlauf 15 einen Überlauffüllstand 28 des Zwischenreservoirs 13 fest. Der Überlauffüllstand 28 entspricht einer maximalen Füllmenge des Zwischenreservoirs 13. Wenn ein Füllstand in dem Zwischenreservoir 13 die Höhe einer der Schwellen 16, 17 des Überlaufs 15 erreicht, strömt Schmier- und Kühlmittel über die Schwellen 16, 17 in den Überlaufkanal 22 und weiter durch den Auslass 23 an dem unteren Ende des Überlaufkanals 22 in das Hauptreservoir 11. Ferner sind bei einer Neigung des Kurbelgehäuses 20 die Schwellen 16, 17 des Überlaufs 15 unterschiedlich hoch angeordnet, wodurch Schmier- und Kühlmittel über die tiefer liegende Schwelle 16, 17 in den Überlaufkanal 22 und damit in das Hauptreservoir 11 strömt, wodurch sich eine Umlaufmenge von Schmier- und Kühlmittel bei einem geneigten Kraftfahrzeug vergrößert.
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Das in dem Zwischenreservoir 13 enthaltene Schmier- und Kühlmittel ist von dem Schmier- und Kühlmittelkreislauf ausgeschlossen und verbleibt in dem Zwischenreservoir 13. Eine in dem Schmier- und Kühlmittelkreislauf enthaltene Schmier- und Kühlmittelmenge ist reduziert, wodurch sich der Schmier- und Kühlmittelkreislauf in kurzer Zeit erwärmt und eine erwünschte Betriebstemperatur erreicht. In dem ersten Betriebszustand umfasst der Schmier- und Kühlmittelkreislauf das Hauptreservoir 11, die Förderstrecke 21, die Schmier- und Kühlstellen der Brennkraftmaschine, den Schmier- und Kühlmittelrücklaufkanal 12 sowie den Überlaufkanal 22 in dem Zwischenreservoir 13.
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In dem zweiten Betriebszustand der Schmier- und Kühlmittelvorrichtung 10 öffnet das Auslassventil 14, insbesondere wenn das Schmier- und Kühlmittel mindestens eine erwünschte Betriebstemperatur erreicht hat. Das in dem Zwischenreservoir 13 enthaltene Schmier- und Kühlmittel strömt durch das offene Auslassventil 14 in das Hauptreservoir 11. Die in den Schmier- und Kühlmittelkreislauf einbezogene Schmier- und Kühlmittelmenge entspricht einer Gesamtmenge an Schmier- und Kühlmittel, wodurch insbesondere eine Kühlwirkung durch den Schmier- und Kühlmittelkreislauf gesteigert wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Auslassventil 14 als Wachsthermostat ausgebildet. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Auslassventil 14 als elektrisch angetriebener Thermostat oder als ein von einer nicht näher dargestellten Steuer- und Regeleinheit des Kraftfahrzeugs gesteuertes Ventil ausgebildet ist. In dem zweiten Betriebszustand umfasst der Schmier- und Kühlmittelkreislauf das Hauptreservoir 11, die Förderstrecke 21, die Schmier- und Kühlstellen der Brennkraftmaschine, den Schmier- und Kühlmittelrücklaufkanal 12, das Zwischenreservoir 13, das Auslassventil 14 und wieder das Hauptreservoir 11.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Schmier- und Kühlmittelvorrichtung 10 einen weiteren Schmier- und Kühlmittelrücklaufkanal 12', der dazu vorgesehen ist, Schmier- und Kühlmittel von Schmier- und Kühlstellen in dem Motorblock 19 in das Hauptreservoir 11 zu leiten. Ferner weist die Schmier- und Kühlmittelvorrichtung 10 ein weiteres Zwischenreservoir 13' auf, das analog zu dem vorangehend beschriebenen Zwischenreservoir 12 ausgebildet und das strömungstechnisch zwischen dem Schmier- und Kühlmittelrücklaufkanal 12' und dem Hauptreservoir 11 angeordnet ist. Die Schmier- und Kühlmittelvorrichtung 10 weist ferner einen Überlaufkanal 22' für das Zwischenreservoir 13' auf. Der Überlaufkanal 22' ist in dem Zwischenreservoir 13' angeordnet und dazu vorgesehen, Schmier- und Kühlmittel dem Hauptreservoir 11 zuzuführen. Das Zwischenreservoir 13' weist einen Überlauf 15' auf mit je einer Schwelle an je einem Rand einer Einlassöffnung des Überlaufkanals 22'. Die Schmier- und Kühlmittelvorrichtung 10 weist an einem unteren Ende des Zwischenreservoirs 13' ein Auslassventil 14' auf, das dazu vorgesehen ist, eine Verbindung zwischen dem Zwischenreservoir 13' und dem Hauptreservoir 11 in Abhängigkeit von einer Schmier- und Kühlmitteltemperatur herzustellen.
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Die Schmier- und Kühlmittelvorrichtung 10 weist für das Zwischenreservoir 13' einen Bypass 18' auf, der dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von einem Neigungswinkel zumindest einen Teil des Schmier- und Kühlmittels an dem Zwischenreservoir 13' vorbei direkt in das Hauptreservoir 11 zu leiten.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schmier- und Kühlmittelvorrichtung
- 11
- Hauptreservoir
- 12
- Schmier- und Kühlmittelrücklaufkanal
- 12'
- Schmier- und Kühlmittelrücklaufkanal
- 13
- Zwischenreservoir
- 13'
- Zwischenreservoir
- 14
- Auslassventil
- 14'
- Auslassventil
- 15
- Überlauf
- 15'
- Überlauf
- 16
- Schwelle
- 17
- Schwelle
- 18
- Bypass
- 18'
- Bypass
- 19
- Motorblock
- 20
- Kurbelgehäuse
- 21
- Förderstrecke
- 22
- Überlaufkanal
- 22'
- Überlaufkanal
- 23
- Auslass
- 24
- Einlassöffnung
- 25
- Lagerstelle
- 26
- Flügel
- 27
- Flügel
- 28
- Überlauffüllstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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