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Diese Erfindung bezieht sich auf Brennkraftmaschinen und insbesondere auf die Verringerung des Kraftstoffverbrauchs einer Kraftmaschine nach einem Kaltstart.
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Es ist auf dem Gebiet wohl bekannt, dass nach einem Kaltstart, d. h. nach einem Kraftmaschinen-Start, wenn die Temperatur der Kraftmaschine ungefähr gleich der Umgebungstemperatur ist, aufgrund der Tatsache, dass das Schmieröl unterhalb einer optimalen Betriebstemperatur ist, erhebliche Verluste erzeugt werden. Diese Verluste erhöhen während der anfänglichen Aufwärmperiode den Kraftstoffverbrauch, außerdem ist der Verschleiß erhöht, falls das Öl unter einer minimalen Temperatur ist, bei der Additive in dem Öl vollständig aktiviert werden.
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Es sind daher mehrere Verfahren vorgeschlagen worden, um entweder das Öl durch die Verwendung elektrischer Ölheizeinrichtungen oder durch Wärmeübertragung von dem Abgas der Kraftmaschine aktiv zu erwärmen oder um eine passive Erwärmung durch Rückführen wenigstens eines Teils des Öls, das sich bereits durch die Kraftmaschine bewegt hat, um die Erwärmung des Öls zu beschleunigen, durch die Verwendung aufgeteilter Ölbehälter vorzunehmen, wie in der veröffentlichten Patentanmeldung
GB-A-2251889 gezeigt ist.
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Bei allen solchen früheren Versuchen besteht das Problem, dass, obwohl die Temperatur des Öls durch diese Maßnahmen erhöht werden kann, bevor es in die Kraftmaschine eintritt, die sehr große thermische Masse der Kraftmaschine im Vergleich zu der thermischen Masse der Ölmittel eine schnelle Verringerung der Temperatur des Öls zur Folge hat, wenn es durch die Kraftmaschine strömt, weil Wärme von dem Öl zu der Kraftmaschine übertragen wird. Daher ist zu der Zeit, zu der das Öl die Schlüsselkomponenten der Kraftmaschine, die eine Schmierung erfordern, etwa das Hauptlager der Kurbelwelle, erreicht, seine Temperatur normalerweise ungefähr gleich der Temperatur der Kraftmaschinenkomponenten, durch die es sich bewegt hat. Außerdem bedeutet die hohe thermische Masse der Kraftmaschine, dass es mehrere Minuten dauert, bis die Kraftmaschine nach einem Kaltstart ihre normale Betriebstemperatur von etwa 90 °C erreicht, wobei während dieser Zeitdauer das Öl wahrscheinlich viskoser ist und schlechtere Schmierungseigenschaften als jene hat, die für einen optimalen Kraftstoffwirkungsgrad wünschenswert sind. Obwohl dies ein besonderes Problem nach einem Kaltstart ist, kann es sich bei einigen Kraftmaschinen um ein dauerhaftes Problem handeln, falls die Öldurchlässe zu den Lagern sich in einem kalten Teil der Kraftmaschine befinden, wo die Temperatur der Kraftmaschine während des normalen Laufs der Kraftmaschine unter jener bleibt, die für einen optimalen Ölbetrieb erforderlich ist.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein System und ein Verfahren zum Verringern des Kraftstoffverbrauchs einer Kraftmaschine insbesondere nach einem Kaltstart bereitzustellen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Kraftmaschinensystem bereitgestellt, das eine Kraftmaschine umfasst, die einen darin ausgebildeten Öltransportdurchlass besitzt, durch den im Gebrauch Öl strömt, wobei der Öltransportdurchlass eine thermische Sperre mit einer geringen spezifischen Wärmeleitfähigkeit aufweist, die zwischen das Öl und die Kraftmaschine eingefügt ist, um den Transport von Wärme von dem Öl zu der Kraftmaschine zu verringern, wobei die thermische Sperre ein Kunststoffrohr umfasst, das eine geringe spezifische Wärmeleitfähigkeit besitzt und in den Öltransportdurchlass eingesetzt ist, wobei das Kunststoffrohr einen Ölströmungsdurchlass definiert, durch den das Öl im Gebrauch strömt.
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Das Kunststoffrohr kann ein dickwandiges Kunststoffrohr sein.
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Das Kunststoffrohr kann zahlreiche äußere Rippen besitzen, die ausgebildet sind, um es von einer den Öltransportdurchlass definierenden Wand zu beabstanden.
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Die äußeren Rippen können sich longitudinal längs des Rohrs erstrecken.
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Die Rippen können sich schraubenlinienförmig längs des Rohrs erstrecken.
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Die Rippen können sich schraubenlinienförmig in entgegengesetzten Drehrichtungen erstrecken.
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Alternativ können sich die äußeren Rippen in Umfangsrichtung um das Rohr erstrecken.
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Als eine erste Alternative kann das Kunststoffrohr ein inneres Kunststoffrohr sein, wobei ein äußeres Kunststoffrohr von dem inneren Kunststoffrohr durch die äußeren Rippen beabstandet sein kann, wobei das innere Kunststoffrohr einen Ölströmungsdurchlass definiert, durch den das Öl im Gebrauch strömt, und das äußere Kunststoffrohr eine äußere Oberfläche besitzt, das mit einer den jeweiligen Öltransportdurchlass definierenden Wand in Eingriff ist.
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Das innere und das äußere Kunststoffrohr können als eine einzige Komponente ausgebildet sein.
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Die äußeren Rippen können zahlreiche Fächer definieren, die einen Teil der thermischen Sperre bilden.
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Die Kraftmaschine kann einen Zylinderblock haben und kann der Öltransportdurchlass eine in dem Zylinderblock der Kraftmaschine gebildete Hauptleitung sein. In diesem Fall kann die Hauptleitung Öl wenigstens einem Hauptlager der Kraftmaschine zuführen.
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Alternativ kann die Kraftmaschine einen Zylinderkopf haben und kann der Öltransportdurchlass eine in dem Zylinderkopf der Kraftmaschine gebildete Ölzufuhrleitung sein. In diesem Fall kann die Ölzufuhrleitung Öl wenigstens einem Nockenwellenlager der Kraftmaschine zuführen.
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In einer nochmals weiteren Alternative kann die Kraftmaschine einen Zylinderblock und einen Zylinderkopf haben, wobei zwei Öltransportdurchlässe vorhanden sein können und die zwei Öltransportdurchlässe eine in dem Zylinderblock der Kraftmaschine gebildete Hauptleitung und eine in dem Zylinderkopf der Kraftmaschine gebildete Ölzufuhrleitung aufweisen können.
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Das Kraftmaschinensystem kann ferner eine Ölpumpe umfassen, um zu bewirken, dass Öl durch den wenigstens einen Öltransportdurchlass strömt.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Verringern des Kraftstoffverbrauchs einer Kraftmaschine, die einen darin ausgebildeten Öltransportdurchlass besitzt, bereitgestellt, wobei das Verfahren das Einstecken eines Kunststoffrohrs, das einen Ölströmungsdurchlass definiert, durch den im Gebrauch das Öl strömt, in den Öltransportdurchlass, um den Transport von Wärme von dem Öl zu der Kraftmaschine zu verringern, umfasst.
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Das Kunststoffrohr kann zahlreiche Rippen besitzen, die an einer äußeren Oberfläche ausgebildet sind, um das Kunststoffrohr von einer Wand des Öltransportdurchlasses zu beabstanden.
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Das Kunststoffrohr kann ein inneres Kunststoffrohr sein, das einen Ölströmungsdurchlass definiert, durch den im Gebrauch das Öl strömt, wobei zahlreiche Rippen, die an einer äußeren Oberfläche des inneren Kunststoffrohrs ausgebildet sind, verwendet werden können, um das innere Kunststoffrohr von einem äußeren Kunststoffrohr zu beabstanden, das eine äußere Oberfläche besitzt, die mit einer Wand des Öltransportdurchlasses in Eingriff ist.
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Die Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 ein schematisches Diagramm eines Kraftmaschinensystems ist, das eine Kraftmaschine mit einem Mittel gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung zum Verringern des Wärmetransports von durch die Kraftmaschine strömenden Öl zu der Kraftmaschine enthält;
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2 ein Querschnitt in vergrößertem Maßstab des Bereichs "A" in 1 ist, der einen Teil eines Öltransportdurchlasses zeigt, der eine erste Ausführungsform eines Mittels zum Verringern des Wärmetransports von dem Öl zu der Kraftmaschine enthält;
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3 eine Querschnittsansicht längs der Linie X-X in 2 ist;
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4 eine Querschnittsansicht ähnlich jener von 2 ist, die jedoch eine zweite Ausführungsform eines Mittels zum Verringern des Wärmetransports von dem Öl zu der Kraftmaschine zeigt;
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5 eine Querschnittsansicht ähnlich jener von 2 ist, die jedoch eine dritte Ausführungsform eines Mittels zum Verringern des Wärmetransports von dem Öl zu der Kraftmaschine zeigt;
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6A eine Stirnansicht einer ersten Ausführungsform einer Stirnkappe für eine röhrenförmige Komponente, die ein Mittel bildet, um den Wärmetransport von dem Öl zu der Kraftmaschine zu verringern, ist;
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6B eine Seitenansicht der in 6A gezeigten Stirnkappe ist, wenn sie an der röhrenförmigen Komponente angebracht ist;
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7A eine Stirnansicht einer zweiten Ausführungsform einer Stirnkappe für eine röhrenförmige Komponente ist, die ein Mittel zum Verringern des Wärmetransports von dem Öl zu der Kraftmaschine bildet;
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7B eine Seitenansicht der in 7A gezeigten Stirnkappe ist, wenn sie an der röhrenförmigen Komponente angebracht ist;
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8A eine Seitenansicht einer vierten Ausführungsform eines Teils eines Mittels zum Verringern des Wärmetransports von dem Öl zu der Kraftmaschine ist; und
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8B eine Stirnansicht in Richtung des Pfeils "P" in 8A ist.
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Zunächst ist in 1 ein Kraftmaschinensystem 5 gezeigt, das eine Kraftmaschine mit einem Zylinderblock 6 und einem Zylinderkopf 7 sowie einer Ölumwälzpumpe 10, um Öl durch verschiedene einteilig ausgebildete Öltransportdurchlässe 12, 12B; 14, 14B für die Verwendung beim Schmieren mehrerer verschiedener Lager (nicht gezeigt) der Kraftmaschine zu pumpen, umfasst. Es wird anerkannt werden, dass das von der Pumpe 10 zugeführte Öl einer oder mehreren Kolbenkühlungsdüsen oder einem oder mehreren Nockenphasensteller-Aktoren zugeführt werden könnte.
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Die Ölumwälzpumpe 10 besitzt ein Saugrohr 18, das in einen Hauptsumpf 16 der Kraftmaschine mündet, und einen Förderdurchlass 15, der in eine erste bzw. eine zweite Hauptölleitung, die mit 12 bzw. 14 bezeichnet sind, fördert. Die erste Ölleitung ist ein Öltransportdurchlass 12, der im Zylinderkopf 7 der Kraftmaschine gebildet ist. Der Öltransportdurchlass 12 besitzt ein Einlassende 12A, das mit dem Förderdurchlass 15 verbunden ist, und ist mit zahlreichen Nockenlagerzufuhrdurchlässen 12B, die im Zylinderkopf 7 gebildet sind, verbunden. Endstopfen 21 werden verwendet, um die distalen Enden des Öltransportdurchlasses 12 zu blockieren.
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Der Öltransportdurchlass 12 liefert Öl an Teile, die dem Zylinderkopf 7 zugeordnet sind und eine Schmierung und eine Kühlung erfordern, insbesondere sämtliche Oberflächen, die dem Ventilzug zugeordnet sind, etwa Nockenwellenlager, Nocken, Folger, hydraulische Ventilstößeln und dergleichen. Das Öl von dem Zylinderkopf 7 fällt aufgrund der Schwerkraft durch zwei Entleerungsdurchlässe 22 und 24 und würde in einer herkömmlichen Kraftmaschine zurück in den Hauptkörper des Sumpfes fallen. Um jedoch in diesem Fall die Ölerwärmung nach einem Kaltstart zu beschleunigen, sind ein Durchlass 26 und ein Rückleitungsrohr 28 mit den Entleerungsdurchlässen 22, 24 verbunden, damit das von dem Zylinderkopf 7 zurückgeleitete Öl nicht in den Hauptsumpf 16 fällt, sondern in ein kleines Auffangvolumen 29 strömt, das in den Hauptsumpf 16 eingetaucht ist und das Saugrohr 18 der Umwälzpumpe 10 umgibt. Das Öl von der zweiten Leitung 14, das zum Schmieren und Kühlen des unteren Endes der Kraftmaschine verwendet wird, kann wie gezeigt zurück in den Hauptkörper des Sumpfes 16 entleert werden.
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Alternativ kann wenigstens ein Teil des Öls von der zweiten Leitung 14 aufgefangen werden und dem kleinen Auffangvolumen 29 über einen der Entleerungsdurchlässe 22, 24 oder über ein (nicht gezeigtes) zusätzliches Rohr zugeführt werden.
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Die zweite Ölleitung ist ein in dem Zylinderblock 6 der Kraftmaschine gebildeter Öltransportdurchlass 14. Der Öltransportdurchlass 14 besitzt ein Einlassende 14A, das mit dem Lieferdurchlass 15 verbunden ist, und ist mit zahlreichen Hauptlagerzufuhrdurchlässen 14B, die in dem Zylinderblock 6 gebildet sind, verbunden.
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Endstopfen 20 werden verwendet, um die distalen Enden des Öltransportdurchlasses 14 zu blockieren.
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Im Betrieb wird Öl, das aus dem Sumpfauffangvolumen 29 gesaugt wird, durch die Umwälzpumpe 10 den zwei Öltransportdurchlässen 12 und 14 zugeführt. Nach der Verwendung wird wenigstens ein Teil des Öls sofort durch die Entleerungsdurchlässe 22, 24 und den Rückleitungsdurchlass 26 und 28 in das Auffangvolumen 29 zurückgeleitet und erneut in das Saugrohr 18 der Umwälzpumpe 10 gesaugt. Daher wird weiterhin dasselbe Öl durch die Kraftmaschine umgewälzt, wobei es sich schnell aufwärmt.
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Um sicherzustellen, dass die Temperatur des Öls, das aus dem Auffangvolumen 29 aufgenommen wird, so hoch wie möglich gehalten wird, wenn es sich durch die Kraftmaschine bewegt, weist wenigstens einer der Öltransportdurchlässe 12, 14 gemäß dieser Erfindung ein Mittel auf, um den Transport von Wärme von Öl zu der Kraftmaschine zu verringern. Dieses Mittel zum Verringern des Transports von Wärme ist eine thermische Sperre, d. h. sie widersteht einer Wärmeübertragung und ist durch ein Material mit einer geringen spezifischen Wärmeleitfähigkeit wie etwa Kunststoff oder durch Einfügen eines Materials mit einer geringen spezifischen Wärmeleitfähigkeit wie etwa Luft oder Kraftmaschinenöl oder durch Trennen eines Rohrs, durch das das Öl strömt, durch andere Mittel, die den Wärmefluss verringern, etwa dünne lang gestreckte Rippen oder Stege, gebildet.
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Im Allgemeinen ist ein Material mit einer geringen spezifischen Wärmeleitfähigkeit ein Material, bei dem die spezifische Wärmeleitfähigkeit derart ist, dass die übertragene Wärme erheblich geringer ist als die Wärme, die durch direkten Kontakt zwischen dem Öl und der Kraftmaschine übertragen wird.
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So ist beispielsweise ein Kunststoff mit einer spezifischen Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 0,1 bis 0,5 W/m/K ein Material mit geringer spezifischer Leitfähigkeit, während Aluminium, das eine spezifische Wärmleitfähigkeit in der Größenordnung von 200 W/m/K hat, nicht als Material mit geringer spezifischer Wärmeleitfähigkeit angesehen würde.
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Nun wird mit Bezug auf die 2 und 3 eine erste Ausführungsform eines Mittels zum Verringern des Transports von Wärme von dem Öl zu der Kraftmaschine, das auf die zweite Ölleitung 14 angewendet wird, beschrieben.
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Die zweite Ölleitung in Form des Öltransportdurchlasses 14 hat ein dickwandiges Kunststoffrohr 30, das darin eingesetzt ist. Das Kunststoffrohr 30 ist in den Öltransportdurchlass 14 in der Weise gesteckt, dass eine äußere Oberfläche 34 des Kunststoffrohrs 30 mit einer den Öltransportdurchlass 14 definierenden zylindrischen Wand 33 in Eingriff ist. Der Öltransportdurchlass 14 ist einteilig mit dem Zylinderblock 6 durch irgendein Mittel ausgebildet, er wird jedoch, wie auf dem Gebiet wohl bekannt ist, normalerweise durch einen mechanischen, spanabhebenden Prozess, etwa Bohren oder Fräsen, gebildet und wird dann an jedem Ende durch die Verwendung von Endstopfen 20 abgedichtet.
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Das Kunststoffrohr 30 umfasst einen röhrenförmigen Abschnitt 35, der einen Ölströmungsdurchlass 31 definiert, durch den im Gebrauch Öl zu einem oder mehreren (nicht gezeigten) Hauptlagern der Kraftmaschine über getrennte Unter-Öltransportdurchlässe 14B, wovon in 2 nur einer gezeigt ist, strömt. Jeder der Unter-Öltransportdurchlässe 14B wird in dem Zylinderblock 6 durch einen mechanischen, spanabhebenden Prozess wie etwa Bohren oder Fräsen gebildet, nachdem das Kunststoffrohr 30 an seinen Ort geschoben worden ist, so dass in dem Kunststoffrohr 30 eine Öffnung 32 gebildet wird, die den Ölströmungsdurchlass 31 mit den verschiedenen Unter-Öltransportdurchlässen 14B verbindet.
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Da Kunststoff ein relativ schlechter Wärmeleiter ist, d. h. ein Wärmeisolator ist, wird den Wärmetransportrate von dem Öl zu dem Zylinderblock 6 im Vergleich zu einem direkten Kontakt zwischen dem Öl und der Wand 33 des Öltransportdurchlasses 14 erheblich verringert. Als Folge dieses verringerten Wärmetransports wird die Temperatur des Öls, das die Hauptlager erreicht, höher gehalten als in dem Fall, in dem ein direkter Kontakt zwischen dem Öl und dem Zylinderblock 6 besteht, wodurch die Reibung verringert und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden.
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Das Kunststoffrohr 30 bildet eine thermische Sperre zwischen dem Öl und der Kraftmaschine, indem eine dicke Materialschicht mit einer geringen spezifischen Wärmeleitfähigkeit, nämlich Kunststoff, vorgesehen wird.
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Es wird anerkannt werden, dass Mittel zum Verringern des Transports von Wärme von dem Öl zu der Kraftmaschine auch in jeden der Unter-Öltransportdurchlässe eingebaut werden könnten, falls dies erforderlich ist.
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Es wird anerkannt werden, dass das Kunststoffrohr 30 durch Strangpressen eines Materials wie etwa Polypropylen oder Nylon 66 hergestellt werden könnte.
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In 4 ist eine zweite Ausführungsform eines Mittels zum Verringern des Transports von Wärme von dem Öl zu der Kraftmaschine gezeigt, das das einzige Kunststoffrohr, das in den 2 und 3 gezeigt ist, direkt ersetzen soll.
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Wie vorhin ist in die zweite Ölleitung in der Form des Öltransportdurchlasses 14 eine röhrenförmige Kunststoffkomponente 130 eingesetzt. Die röhrenförmige Kunststoffkomponente 130 ist in den Öltransportdurchlass 14 so eingesteckt, dass eine äußere Oberfläche 134 eines äußeren Kunststoffrohrs 132 mit einer zylindrischen Wand 133, die den Öltransportdurchlass 14 definiert, in Eingriff ist. Wie vorhin ist der Öltransportdurchlass 14 einteilig mit dem Zylinderblock 6 durch jedes beliebige Mittel ausgebildet.
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Die röhrenförmige Kunststoffkomponente 130 umfasst ein inneres Kunststoffrohr 135, das einen Ölströmungsdurchlass 131 definiert, durch den im Gebrauch Öl zu einem oder mehreren (nicht gezeigten) Hauptlagern der Kraftmaschine über die getrennten Unter-Öltransportdurchlässe 14B (in 4 nicht gezeigt) strömt, und das äußere Kunststoffrohr 132, das mit dem inneren Kunststoffrohr 135 durch zahlreiche Rippen oder Stege 136 verbunden ist, um das innere und das äußere Kunststoffrohr 135, 132 voneinander zu beabstanden. Zwischen dem inneren und dem äußeren röhrenförmigen Abschnitt 135, 132 sind zahlreiche Fächer 137 ausgebildet, die Luft oder Öl enthalten können, aber in jedem Fall eine zusätzliche thermische Sperre zwischen dem durch den Ölströmungsdurchlass 131 strömenden Öl und dem Zylinderblock 6 schaffen können. Die Kombination aus der Verwendung eines Materials, das als ein Wärmeisolator wirkt, und der thermischen Sperre, die durch die Fächer 137 bereitgestellt wird, schafft eine erhebliche Verringerung des Transports von Wärme von dem Öl zu dem Zylinderblock 6 im Vergleich zu dem Fall, in dem zwischen dem Öl und der Wand 133 des Öltransportdurchlasses 14 ein direkter Kontakt besteht. Als Folge dieser verringerten Wärmeübertragung wird die Temperatur des Öls, das die Hauptlager erreicht, höher gehalten, wodurch die Reibung verringert und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden.
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Wie oben wird jeder der Unter-Öltransportdurchlässe 14B in dem Zylinderblock durch einen mechanischen, spanabhebenden Prozess wie etwa Bohren oder Fräsen gebildet, nachdem die röhrenförmige Kunststoffkomponente 130 an ihren Ort geschoben worden ist, so dass (nicht gezeigte) Öffnungen in dem inneren und dem äußeren Kunststoffrohr 135 bzw. 132 gebildet werden, die den Ölströmungsdurchlass 131 mit den verschiedenen Unter-Öltransportdurchlässen 14B verbinden.
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Die röhrenförmige Kunststoffkomponente 130 bildet eine thermische Sperre zwischen dem Öl und der Kraftmaschine durch Vorsehen von zwei Materialschichten mit geringer spezifischer Wärmeleitfähigkeit, nämlich Kunststoff oder ein anderes Material, das eine thermische Sperre in Form der Luft oder des Öls, die bzw. das in den Fächern 137 eingefangen ist, schafft.
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Es wird anerkannt werden, dass die röhrenförmige Kunststoffkomponente 130 durch Strangpressen eines Materials wie etwa Polypropylen oder Nylon 66 hergestellt werden könnte.
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In 5 ist ein dritte Ausführungsform eines Mittels zum Verringern des Transports von Wärme von dem Öl zu der Kraftmaschine gezeigt, das das in den 2 und 3 gezeigte Kunststoffrohr direkt ersetzen soll.
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Wie vorhin ist in die zweite Ölleitung in Form des Öltransportdurchlasses 14 ein Rohr 230, das aus Kunststoff hergestellt ist, eingesetzt. Das Kunststoffrohr 230 ist in den Öltransportdurchlass 14 so eingesteckt, dass zahlreiche Rippen oder Stege 236, die an einer äußeren Oberfläche 234 eines röhrenförmigen Abschnitts 232 des Kunststoffrohrs 230 ausgebildet sind, mit einer zylindrischen Wand 233, die den Öltransportdurchlass 14 definiert, in Eingriff sind. Wie oben ist der Öltransportdurchlass 14 einteilig mit dem Zylinderblock 6 durch irgendwelche Mittel gebildet.
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Der röhrenförmige Abschnitt 232 definiert einen Ölströmungsdurchlass 231, durch den im Gebrauch Öl über die getrennten Unter-Öltransportdurchlässe 14B (in 5 nicht gezeigt) zu einem oder mehreren (nicht gezeigten) Hauptlagern der Kraftmaschine strömt.
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Die Rippen oder Stege 236 erstrecken sich longitudinal längs des Kunststoffrohrs 230 und beabstanden den röhrenförmigen Abschnitt 232 von der Wand 233 des Zylinderblocks 6, um dadurch zahlreiche Fächer 237 zu definieren, die Luft oder Öl enthalten können, aber in jedem Fall eine thermische Sperre zwischen dem durch den Ölströmungsdurchlass 231 strömenden Öl und dem Zylinderblock 6 schaffen.
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Die Kombination aus der Verwendung eines Kunststoffmaterials für den röhrenförmigen Abschnitt 232 und die Rippen 236, das als ein Wärmeisolator wirkt, und aus der thermischen Sperre, die durch die Fächer 237 geschaffen wird, stellt eine erhebliche Verringerung des Transports von Wärme von dem Öl zu dem Zylinderblock 6 im Vergleich zu dem Fall dar, in dem zwischen dem Öl und der Wand 233 des Öltransportdurchlasses 14 ein direkter Kontakt besteht. Als Folge dieser verringerten Wärmeübertragung wird die Temperatur des Öls, das die Hauptlager erreicht, höher gehalten, wodurch die Reibung verringert und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden.
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Wie oben wird jeder der Unter-Öltransportdurchlässe 14B in dem Zylinderblock durch einen mechanischen, spanabhebenden Prozess wie etwa Bohren oder Fräsen gebildet, nachdem das Kunststoffrohr 230 an seinen Ort geschoben worden ist, so dass (nicht gezeigte) Öffnungen in dem röhrenförmigen Abschnitt 232 des Kunststoffrohrs 230 gebildet werden, die den Ölströmungsdurchlass 231 mit den verschiedenen Unter-Öltransportdurchlässen 14B verbinden.
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Es wird anerkannt werden, dass das Kunststoffrohr 30 durch Strangpressen eines Materials wie etwa Polypropylen oder Nylon 66 hergestellt werden könnte.
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In den 6A und 6B ist eine erste Ausführungsform einer Stirnkappe 50 für das in 5 gezeigte Kunststoffrohr 230 gezeigt. Die Stirnkappe 50 hat die Form einer ringförmigen Scheibe mit einer mittleren Öffnung 51, die ermöglicht, dass Öl in den Ölströmungsdurchlass 231 des Kunststoffrohrs 230 aus dem Zufuhrdurchlass 15 strömt, die jedoch die Strömung von Öl in die Fächer 237 von dem Zufuhrdurchlass 15 verhindert. Dadurch ist sichergestellt, dass die meisten Fächer 237 nur Luft enthalten, außerdem wird dadurch die Strömung von Öl von dem Zufuhrdurchlass 15 zu den Unter-Öltransportdurchlässen 14B begrenzt oder in einigen Fällen verhindert.
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In den 7A und 7B ist eine zweite Ausführungsform einer Stirnkappe 60 für das in 5 gezeigte Kunststoffrohr 230 gezeigt. Die Stirnkappe 60 ist becherförmig und besitzt eine mittlere Öffnung 61, die ermöglicht, dass Öl in die Ölströmungsdurchlässe 231 des Kunststoffrohrs 230 von dem Zufuhrdurchlass 15 strömt, die jedoch die Strömung von Öl in die Fächer 237 von dem Zufuhrdurchlass 15 verhindert. Dadurch ist sichergestellt, dass die meisten Fächer 237 nur Luft enthalten, ferner wird die Strömung von Öl von dem Zufuhrdurchlass 15 zu den Unter-Öltransportdurchlässen 14B begrenzt oder in einigen Fällen verhindert.
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Es wird anerkannt werden, dass die Stirnkappen 50 und 60 auf das Kunststoffrohr 130, das in 4 gezeigt ist, mit ähnlichen nützlichen Wirkungen angewendet werden könnte.
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In den 8A und 8B ist eine vierte Ausführungsform eines Mittels zum Verringern des Transports von Wärme von dem Öl zu der Kraftmaschine gezeigt, das das in den 2 und 3 gezeigte Kunststoffrohr direkt ersetzen soll.
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Wie oben wird in die zweite Ölleitung in der Form des Öltransportdurchlasses 14 (in den 8A und 8B nicht gezeigt) ein Rohr 330, das aus Kunststoff hergestellt ist, eingesetzt. Das Kunststoffrohr 330 wird in den Öltransportdurchlass 14 in der Weise eingesteckt, dass zahlreiche in Umfangsrichtung verlaufende Rippen oder Stege 336, die an einer äußeren Oberfläche 334 eines röhrenförmigen Abschnitts 333 des Kunststoffrohrs 330 ausgebildet sind, mit einer (in den 8A und 8B nicht gezeigten) zylindrischen Wand, die den Öltransportdurchlass 14 definiert, in Eingriff gelangen. Wie oben ist der Öltransportdurchlass 14 einteilig mit dem Zylinderblock 6 durch beliebige Mittel gebildet.
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Der röhrenförmige Abschnitt 333 definiert einen Ölströmungsdurchlass 331, durch den im Gebrauch Öl zu einem oder mehreren (nicht gezeigten) Hauptlagern der Kraftmaschine über die getrennten Unter-Öltransportdurchlässe 14B (in den 8A und 8B nicht gezeigt) strömt.
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Die Rippen oder Stege 336 beabstanden den röhrenförmigen Abschnitt 333 von der Wand des Zylinderblocks 6 und definieren zahlreiche Fächer 337, wovon die meisten Luft enthalten, die eine thermische Sperre zwischen dem durch den Ölströmungsdurchlass 331 strömenden Öl und dem Zylinderblock 6 schafft. An Stellen, die den Orten entsprechen, an denen die Unter-Öltransportdurchlässe 12B durch Öffnungen 332 (wovon nur eine gezeigt ist) mit dem Ölströmungsdurchlass 331 verbunden sind, sind jeweilige Fächer 337a (wovon nur eines gezeigt ist) zwischen zwei benachbarten Rippen 336a und 336b definiert, die aufgrund ihrer Verbindung mit dem Ölströmungsdurchlass 331 durch die Öffnung 332 Öl und nicht Luft enthalten. Das Öl in dem entsprechenden Fach 337a ist jedoch im Wesentlichen unbeweglich und schafft ebenfalls eine thermische Sperre zwischen dem durch den Ölströmungsdurchlass 331 strömenden Öl und dem Zylinderblock 6 und verringert den Wärmetransport im Vergleich zu dem direkten Kontakt zwischen dem Öl und dem Zylinderblock 6.
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Es wird anerkannt werden, dass das Fach zwischen den Rippen 336a und 336b weggelassen werden könnte, so dass in diesem Fall an den Positionen, an denen der Ölströmungsdurchlass 331 mit den Öltransportdurchlässen 12B verbunden ist, nur Kunststoff vorhanden wäre. Dies hat den Vorteil, dass Öl schwerer in die anderen Fächer 337 entweichen kann, wodurch der Transport von Wärme über die Fächer 337 verringert wird, weil Luft eine geringere spezifische Wärmeleitfähigkeit als Öl hat.
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Die Kombination aus der Verwendung eines Kunststoffmaterials, das als ein Wärmeisolator wirkt, und aus der zusätzlichen thermischen Sperre, die durch die Fächer 337 bereitgestellt wird, schafft eine erhebliche Verringerung des Transports von Wärme von dem Öl zu dem Zylinderblock 6 im Vergleich zu dem Fall, in dem zwischen dem Öl und der Wand des Öltransportdurchlasses 14 ein direkter Kontakt besteht. Als Folge dieses verringerten Wärmetransports wird die Temperatur des Öls, das die Hauptlager erreicht, höher gehalten, wodurch die Reibung verringert und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden.
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Wie oben wird jeder der Unter-Öltransportdurchlässe 14B in dem Zylinderblock durch einen mechanischen, spanabhebenden Prozess wie etwa Bohren oder Fräsen gebildet, nachdem das Kunststoffrohr 330 an seinen Ort geschoben worden ist, so dass die Öffnungen 332 in dem röhrenförmigen Abschnitt 333 des Kunststoffrohrs 330 gebildet werden, die den Ölströmungsdurchlass 331 mit den verschiedenen Unter-Öltransportdurchlässen 14B verbinden.
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Es wird anerkannt werden, dass das Kunststoffrohr 330 durch Spritzguss eines Materials wie etwa Polypropylen oder Nylon 66 hergestellt werden könnte.
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Obwohl die Erfindung anhand mehrerer Beispiele in Anwendung auf den Öltransportdurchlass 14 in dem Zylinderblock 6 beschrieben worden ist, wird anerkannt werden, dass sie vorteilhaft auch auf den Öltransportdurchlass 12, der in dem Zylinderkopf ausgebildet ist, auf beide Öltransportdurchlässe 12 und 14 oder auf andere Öltransportdurchlässe, die als Teil der Kraftmaschine gebildet sind, beispielsweise den Zufuhrdurchlass 15 oder die beiden Entleerungsdurchlässe 22 und 24, angewendet werden könnte.
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Obwohl die Erfindung bisher mit Bezug auf die Verwendung mit einem Öltransportdurchlass beschrieben worden ist, in dem die Zufuhr von Öl von einem Ende des Transportdurchlasses erfolgt, ist dies nicht immer der Fall. Ölzufuhrdurchlässe 15 in einigen Kraftmaschinen verbinden die Durchlässe 12 und 14 auf einem Teil ihrer Länge statt am Ende. Bei einer solchen Anordnung wird Öl bestrebt sein, in die in den 4 und 5 gezeigten Bereiche 137 und 237 zu strömen, falls ein Zufuhrdurchlass zu einem Hauptlager beispielsweise auch mit demselben Bereich verbunden ist, wodurch der Nutzen der Erfindung verringert wird. Um dieses Problem zu vermeiden, könnten sich die Rippen 136 und 236 schraubenlinienförmig längs der Länge der jeweiligen Rohre 130, 230 erstrecken, um so eine direkte Ausrichtung zwischen Einlässen und Auslässen der Öldurchlässe 12 und 14 zu vermeiden.
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Alternativ könnten die Rippen 136, 236 schraubenlinienförmig sowohl im Uhrzeigersinn als auch in Gegenuhrzeigersinn verlaufen, um umschlossene Zonen zu bilden.
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Es wird jedoch anerkannt werden, dass ein solches Problem nicht entsteht, wenn das in den 2 und 3 gezeigte feste Kunststoffrohr 30 für solche Mittelzufuhranordnungen verwendet wird.
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Es wird vom Fachmann auf dem Gebiet auch anerkannt werden, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung mit einer Reihenkraftmaschine wie in 1 eingeschränkt ist, sondern auch auf andere Kraftmaschinenkonfigurationen anwendbar ist, die einteilig ausgebildete Öltransportdurchlässe haben, beispielsweise eine flache Konfiguration oder eine V-Konfiguration.
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Es wird anerkannt werden, dass die Ölumwälzpumpe an der Kraftmaschine wie gezeigt montiert sein könnte oder eine an der Kraftmaschine befestigte getrennte Einheit sein könnte und in jedem Fall durch die Kraftmaschine oder durch andere Mittel wie beispielsweise einen Elektromotor angetrieben werden könnte.
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In Übereinstimmung mit einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Verringern des Kraftstoffverbrauchs einer Kraftmaschine, die zahlreiche darin ausgebildete Öltransportdurchlässe 12, 14 besitzt, geschaffen.
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Das Verfahren umfasst das Einstecken eines Kunststoffrohrs, das einen Ölströmungsdurchlass definiert, durch den das Öl im Gebrauch strömt, in den jeweiligen Öltransportdurchlass.
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In einigen Ausführungsformen besitzt das Kunststoffrohr zahlreiche Rippen, die an einer äußeren Oberfläche ausgebildet sind, um das Kunststoffrohr von einer Wand der Öltransportdurchlässe zu beabstanden.
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In anderen Ausführungsformen ist das Kunststoffrohr ein inneres Rohr, das einen Ölströmungsdurchlass definiert, durch den das Öl im Gebrauch strömt, außerdem werden zahlreiche Rippen, die an einer äußeren Oberfläche des inneren Kunststoffrohrs gebildet sind, verwendet, um das innere Kunststoffrohr von einem äußeren Kunststoffrohr zu beabstanden, das eine äußere Oberfläche besitzt, die mit einer Wand der Öltransportdurchlässe in Eingriff ist.
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Es wird ferner vom Fachmann auf dem Gebiet anerkannt werden, dass die Erfindung, obwohl sie beispielhaft mit Bezug auf mehrere Ausführungsformen beschrieben worden ist, nicht auf die offenbarten Ausführungsformen eingeschränkt ist und dass alternative Ausführungsformen konstruiert werden könnten, ohne vom Schutzbereich der Erfindung, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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