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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Motorbaugruppe, die die Ölwanne aufweist.
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Eine Ölwanne kann Öl sammeln, das dazu verwendet wird, einen Verbrennungsmotor zu schmieren. Während des Betriebs des Verbrennungsmotors kann Öl in dem Verbrennungsmotor zirkulieren, um sich bewegende Komponenten des Verbrennungsmotors zu schmieren, thermische Energie zu dissipieren sowie vor Verschleiß des Verbrennungsmotors zu schützen. Nach dem Schmieren der sich bewegenden Teile des Motors wird das Öl von der Ölwanne gesammelt.
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DE 10 2010 007 266 A1 offenbart eine Ölwanne mit einem Ölwannenkörper, der ein Reservoir zum Speichern von Öl aufweist, das in einer Maschine zirkuliert und zu dem Reservoir zurückgekehrt ist, und einer Trenneinrichtung, die eine sich vertikal erstreckenden Seitenwandeinheit aufweist, die das Reservoir in ein erstes Reservoir zum Speichern von Hochtemperaturöl und in ein zweites Reservoir zum Speichern von Niedertemperaturöl aufteilt. Das erste Reservoir weist einen Aufstellungsbereich für ein Ansaugelement auf, in dem ein Element zum Ansaugen von Öl bereitgestellt ist. Die Trenneinrichtung weist einen schrägen Abschnitt auf, der sich ausgehend von einem Abschnitt, der unterhalb eines stromabwärts liegenden Endes einer Rückführungsleitung liegt, bis hin zu dem Aufstellungsbereich für ein Ansaugelement erstreckt, um eine Rückkehr des Öl zu dem ersten Reservoir zu ermöglichen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Motorbaugruppe zu schaffen, mit der es möglich ist, möglichst schnell eine optimale Temperierung von Öl in der Ölwanne zu erreichen, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu maximieren.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Um eine Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu maximieren, wenn sich ein Verbrennungsmotor erwärmt, sollte das Öl in der Ölwanne so schnell wie möglich auf eine optimale Temperatur erhitzt werden. Wenn sich das Öl bei seiner optimalen Temperatur befindet, kann eine Kraftstoffverdünnung in dem Öl minimiert sein. Zusätzlich kann die Feuchtigkeit in dem Öl durch Beibehalten der Öltemperatur bei ihrem optimalen Niveau minimiert werden, wodurch die Motoröllebensdauer maximiert wird. Dementsprechend umfasst die vorliegende offenbarte Motorbaugruppe eine Ölwanne, die in der Lage ist, die Zeit zu minimieren, die es benötigt, um Öl zu erwärmen, wenn der Verbrennungsmotor aufgewärmt wird, und genau die Temperatur des in den Verbrennungsmotor gepumpten Öls zu messen. Bei einer Ausführungsform weist die Motorbaugruppe eine Ölwanne mit einem Ölwannenkörper auf, der einen Hohlraum definiert.
- 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Motorbaugruppe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wobei die Motorbaugruppe eine Ölwanne aufweist;
- 2 ist eine schematische, perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten Ölwanne;
- 3 ist eine schematische Seitenansicht der in 2 gezeigten Ölwanne;
- 4 ist eine schematische, geschnittene Seitenansicht der Ölwanne;
- 5 ist eine schematische, perspektivische Schnittansicht der Ölwanne, die ein kreisförmiges Ventil in einer geschlossenen Position zeigt;
- 6 ist eine schematische, perspektivische Schnittansicht der Ölwanne, die das kreisförmige Ventil in einer offenen Position zeigt;
- 7 ist eine schematische Schnittansicht der Ölwanne, die ein Klappenventil in einer offenen Position zeigt; und
- 8 ist eine schematische Schnittansicht der Ölwanne, die das Klappenventil in einer geschlossenen Position zeigt.
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Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren gleichen oder ähnlichen Komponenten entsprechen, weist Bezug nehmend auf die 1 - 6 ein Fahrzeug 10, wie ein Auto, eine Motorbaugruppe 12 auf. Die Motorbaugruppe 12 weist einen Verbrennungsmotor 14 auf, der derart konfiguriert ist, das Fahrzeug 10 anzutreiben. Der Verbrennungsmotor 14 verwendet unter anderem Öl O zur Schmierung. Die Motorbaugruppe 12 kann ferner eine Ölwanne 16 aufweisen, die mit dem Verbrennungsmotor 14 gekoppelt ist. Als Folge davon kann das Öl O zwischen dem Verbrennungsmotor 14 und der Ölwanne 16 strömen. Genauer kann das Öl O, das verwendet wird, den Verbrennungsmotor 14 zu schmieren, zu der Ölwanne 16 strömen. Die Ölwanne 16 sammelt dann das Öl O. Die Motorbaugruppe 12 weist ferner eine Ölpumpe 18 auf, die mit der Ölwanne 16 gekoppelt ist. Folglich kann die Ölpumpe 18 das Öl O von der Ölwanne 16 zurück zu dem Verbrennungsmotor 14 wie auch anderen Fahrzeugkomponenten bewegen. Die Ölpumpe 18 weist einen Pumpenaufnahmeleitung 19 auf, wie beispielsweise einen Kanal oder ein Rohr, das/die derart konfiguriert ist, um das Öl O in dem Hohlraum aufzunehmen. Die Pumpenaufnahmeleitung 19 steht in Fluidverbindung mit dem Hohlraum 44 (insbesondere dem ersten Abteil 54), um zu ermöglichen, dass Öl O aus dem Hohlraum 44 (insbesondere dem ersten Abteil 54) in die Ölpumpe 18 strömt. Die Ölpumpe 18 ist zumindest teilweise im Inneren des Hohlraums 44 angeordnet.
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Um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu maximieren, wenn sich der Verbrennungsmotor 14 erwärmt, sollte das Öl O in der Ölwanne 16 so schnell wie möglich auf eine optimale Temperatur erwärmt werden. Wenn sich das Öl O bei seiner optimalen Temperatur befindet, kann eine Kraftstoffverdünnung in dem Öl minimiert werden. Zusätzlich kann die Feuchtigkeit in dem Öl O durch Beibehalten der Öltemperatur bei ihrem optimalen Niveau minimiert werden, wodurch die Motoröllebensdauer maximiert ist. Die Ölwanne 16 der Motorbaugruppe 12 kann die Zeit minimieren, die es benötigt, das Öl O zu erwärmen, wenn sich der Verbrennungsmotor 14 erwärmt, wie nachfolgend beschrieben ist.
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Die Ölwanne 16 ist so konfiguriert, das Öl O zu halten, und weist einen Ölwannenkörper 36 auf, der eine Mehrzahl von Wänden 38 besitzt. Beispielsweise weist bei der gezeigten Ausführungsform der Ölwannenkörper 36 zumindest eine Seitenwand 38a, die den Umfang der Ölwanne 16 definiert, und zumindest eine Bodenwand 38b auf, die mit der Seitenwand 38a gekoppelt ist. Die Seitenwände 38a weisen einen oberen Wandabschnitt 38c auf. Der Ölwannenkörper 36 definiert eine innere Wannenfläche 40 und eine äußere Wannenfläche 42, die der inneren Wannenfläche 40 gegenüberliegt. Die innere Wannenfläche 40 definiert einen offenen Hohlraum 44, der so konfiguriert, geformt und bemessen ist, das Öl O zu sammeln und zu halten. Der Ölwannenkörper 36 kann ganz oder teilweise aus einem Metallmaterial bestehen, wie beispielsweise einem Gußmetall (z.B. Gusseisen), um die strukturelle Integrität der Ölwanne 16 zu erhöhen.
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Die Ölwanne 16 weist eine Trennwand 53 auf, die mit zumindest einer der Wände 38 gekoppelt ist. Beispielsweise kann die Trennwand 53 mit der Seitenwand 38a und/oder der Bodenwand 38b gekoppelt sein. Ungeachtet dessen trennt die Trennwand 53 den Hohlraum 44 in ein erstes Abteil 54 und ein zweites Abteil 56. Das zweite Abteil 56 ist größer als das erste Abteil 54. Mit anderen Worten besitzt das erste Abteil 54 ein Volumen (d.h. das erste Volumen), das kleiner als das Volumen (d.h. das zweite Volumen) des zweiten Abteils 56 ist, um die Zeitdauer zu minimieren, die es benötigt, das Öl O in der Ölwanne 16 zu erwärmen, da das Öl O in dem ersten Abteil 54 zuerst erhitzt oder gekühlt wird, wie nachfolgend detailliert erläutert ist. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann das Volumen des ersten Abteiles 54 im Bereich zwischen 1/4 bis 1/5 des Gesamtvolumens des Hohlraums 44 liegen, während das Volumen des zweiten Abteils 56 im Bereich zwischen 3/4 und 4/5 des Gesamtvolumens des Hohlraums 44 liegen kann. Die Volumenbereiche stellen sicher, dass das Öl O in dem ersten Abteil 54 so schnell wie möglich erhitzt (oder gekühlt) wird, da das erste Abteil 54, das das kleinere Abteil ist, dazu verwendet wird, das Öl O zu erwärmen. Das Erwärmen des Öls O zuerst in dem ersten Abteil 54 hilft eine Reibung in dem Verbrennungsmotor 14 zu reduzieren. Demgemäß sollte das Öl O anfänglich an das erste Abteil 54 gelenkt werden. Folglich kann die Ölpumpe 18 innerhalb des ersten Abteils 54 angeordnet sein.
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Die Ölwanne 16 weist ferner eine Auffangwanne 60 auf, um das Öl O, das von anderen Fahrzeugkomponenten stammt, wie dem Verbrennungsmotor 14, in das erste Abteil 54 zu lenken. Die Auffangwanne 60 ist mit der Seitenwand 38a gekoppelt und zumindest teilweise in dem Hohlraum 44 angeordnet. Überdies ist die Auffangwanne 60 schräg bezüglich der Seitenwand 38a angewinkelt und kann sich entlang der gesamten Länge des zweiten Abteils 56 erstrecken, um das Öl O zu der ersten Komponente 54 zu lenken. Zumindest ein Anteil der Auffangwanne 60 ist über der Trennwand 53 angeordnet. Jedoch ist die Auffangwanne 60 von der Trennwand 53 beabstandet, um so einen Spalt G dazwischen zu definieren.
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Anstelle (oder zusätzlich zu) der Auffangwanne 60 kann die Ölwanne 16 Umlenkeinrichtungen aufweisen, um das Öl O zu dem ersten Abteil 54 zu lenken. Der Spalt G erlaubt eine Strömung von Öl O über die Trennwand 53, wenn die Menge an Öl O in entweder dem ersten Abteil 54 oder dem zweiten Abteil 56 ein gewisses Niveau erreicht. Die Höhe der Seitenwand 38a (d.h. die erste Höhe H1) ist größer als die Höhe der Trennwand 53 (d.h. die zweite Höhe H2), um zu ermöglichen, dass die Ölwanne 16 das Öl O sogar halten kann, wenn das Öl O über die Trennwand 53 durch den Spalt G strömt.
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Die Ölwanne 16 weist eine Abteilöffnung 58, wie ein Durchgangsloch, auf, die sich durch die Trennwand 53 erstreckt, und die Motorbaugruppe 12 weist ein Ventil 62 auf, das mit der Trennwand 53 gekoppelt ist, um die Abteilöffnung 58 zu öffnen oder zu schließen. Somit ist das Ventil 62 zumindest teilweise in der Abteilöffnung 58 angeordnet und kann jede Art von Ventil sein, das dazu geeignet ist, eine Fluidströmung (z.B. Ölströmung) zwischen dem ersten Abteil 54 und dem zweiten Abteil 56 über die Abteilöffnung 58 zu blockieren. Demgemäß kann sich das Ventil 62 zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position bewegen. Wenn das Ventil 62 in der offenen Position ist, steht das erste Abteil 54 in Fluidkommunikation mit dem zweiten Abteil 56 durch die Abteilöffnung 58, und daher kann das Öl O zwischen dem ersten Abteil 54 und dem zweiten Abteil 56 über die Abteilöffnung 58 strömen. In der geschlossenen Position blockiert das Ventil 62 eine Fluidströmung zwischen dem ersten Abteil 54 und dem zweiten Abteil 56.
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Mit Bezug auf die 2, 4, 5 und 6 kann das Ventil 62 kreisförmiges Ventil 62a sein. Die Verwendung des kreisförmigen Ventils 62a ermöglicht es, dass das Öl O proportional relativ zu der gewünschten Öltemperatur verwendet werden kann, wodurch der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs maximiert wird. Bei der dargestellten Ausführungsform kann sich das kreisförmige Ventil 62a an der Trennwand 53 zwischen der offenen Position (4 und 6) und der geschlossenen Position ( 6) relativ bewegen und enthält einen ersten und zweiten zylindrischen Abschnitt 63, 65, die mit dem Ölwannenkörper 36 drehbar verbunden sind. Der erste und zweite zylindrische Abschnitt 63, 65 ermöglichen, das kreisförmige Ventil 62a um die Ventilachse 67 drehen kann. Das kreisförmige Ventil 62a umfasst ferner eine Sperrwand 69, die den ersten und zweiten zylindrischen Abschnitt 63, 65 verbindet. Die Sperrwand 69 kann eine im wesentlichen planare Form aufweisen. Die im wesentlichen planare Form der Sperrwand 69 ermöglicht es, eine Fluidströmung hindurch zwischen dem ersten Abteil 54 und dem zweiten Abteil 56 durch die Abteilöffnung 58 zu blockieren, wenn sich das kreisförmige Ventil 62a in der geschlossenen Stellung (5) befindet, während eine Fluidströmung durch die Abteilöffnung 58 zugelassen wird, wenn sich das kreisförmige Ventil 62a in der offenen Position (4 und 6) befindet. Das kreisförmige Ventil 62a (und jedes andere Ventil 62) weist einen äußeren Ventilabschnitt 71 auf, der außerhalb des Hohlraums 44 angeordnet ist. Der äußere Ventilabschnitt 71 kann ein Teil des ersten zylindrischen Abschnitts 63 oder des zweiten zylindrischen Abschnitts 65 sein.
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Wie unten detailliert diskutiert ist, weist die Ölwanne 16 erfindungsgemäß einen Wannendurchgang 32 (z.B. Mantel) in Fluidverbindung mit einem Eintrittsdurchgang 24 auf. Demgemäß kann das Wärmeübertragungsfluid F zwischen dem Eintrittsdurchgang 24 und dem Wannendurchgang 32 strömen. Beim Strömen durch den Wannendurchgang 32 kann Wärme zwischen dem Öl O, das sich in der Ölwanne 16 befindet, und dem Wärmeübertragungsfluid F, das durch den Wannendurchgang 32 strömt, übertragen werden, wie nachstehend diskutiert ist. Die Motorbaugruppe 12 weist auch einen Austragsdurchgang 34 (z.B. Leitung, Rohr, Schlauch, etc.) außerhalb der Ölwanne 16 auf. Der Austrittsdurchgang 34 steht in Fluidverbindung mit dem Wannendurchgang 32. Demgemäß kann das Wärmeübertragungsfluid F zwischen dem Wannendurchgang 32 und dem Austrittsdurchgang 34 strömen, sobald Wärme zwischen dem Wärmeübertragungsfluid F, das durch den Wannendurchgang 32 strömt, und dem Öl O, das in der Ölwanne 16 angeordnet ist, übertragen worden ist. Es ist denkbar, dass die Ölwanne 16 einen oder mehrere Wannendurchgänge 32 aufweisen kann.
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Erfindungsgemäß erstreckt sich der Wannendurchgang 32 durch mindestens eine der Wände 38 hindurch und ist vollständig zwischen der inneren Wannenfläche 40 und der äußeren Wannenfläche 42 angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich der Wannendurchgang 32 durch wenigstens die Bodenwand 38b. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass sich der Wannendurchgang 32 auch durch die Seitenwände 38a erstrecken kann. Unabhängig seiner genauen Lage ist der Wannendurchgang 32 derart konfiguriert, um das Wärmeübertragungsfluid F zu führen, um die Wärmeübertragung zwischen dem Öl O (1), das sich in dem offenen Hohlraum 44 befindet, und dem Wärmeübertragungsfluid F, das durch den Wannendurchgang 32 strömt, zu unterstützen.
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Der Wannendurchgang 32 kann im Wesentlichen eine U-Form haben und weist einen Einlass 46 in Fluidverbindung mit der Fluidquelle 22 (1) über den Eintrittsdurchgang 24 (1) auf. Daher kann das Wärmeübertragungsfluid F zwischen der Fluidquelle 22 und dem Wannendurchgang 32 strömen. Ferner weist der Wannendurchgang 32 einen Auslass 48 in Fluidkommunikation mit dem Austrittsdurchgang 34 auf. Somit kann das Wärmeübertragungsfluid F von dem Wannendurchgang 32 zu dem Austragsdurchgang 34 strömen, nachdem die Wärme zwischen dem Öl O in dem Hohlraum 44 der Ölwanne 16 und dem Wärmeübertragungsfluid F, das durch den Wannendurchgang 32 strömt, übertragen worden ist. Da das Öl O in der Ölwanne 16 durch Wärmeaustausch von dem Wärmeübertragungsfluid F gekühlt werden kann, braucht die Motorbaugruppe 12 keinen Ölkühler aufzuweisen. Somit besitzt die Motorbaugruppe 12 (und daher das Fahrzeug 10) keinen Ölkühler zum Kühlen des Öls O in der Ölwanne 16.
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Die Motorbaugruppe 12 weist ferner erfindungsgemäß eine Wärmeübertragungsfluidquelle 22 auf, die in der Lage ist, das Wärmeübertragungsfluid F zu halten. Das Wärmeübertragungsfluid F kann ein beliebiges Fluid (z.B. Flüssigkeit) sein, die zur Übertragung von Wärme geeignet ist. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann das Wärmeübertragungsfluid F ein Kühlmittel sein, wie Ethylenglykol. Die Fluidquelle 22 steht in Fluidkommunikation mit einem Eintrittsdurchgang 24 (z.B. Leitung, Rohr, Schlauch etc.). Der Eintrittsdurchgang 24 befindet sich außerhalb der Ölwanne 16 und ist fluidtechnisch zwischen der Ölwanne 16 und der Fluidquelle 22 gekoppelt. Demgemäß kann das Wärmeübertragungsfluid F von der Fluidquelle 22 zu der Ölwanne 16 strömen. Erfindungsgemäß ist auch eine Fluidübertragungspumpe 26 mit dem Eintrittsdurchgang 24 gekoppelt, um das Wärmeübertragungsfluid F von der Fluidquelle 22 zu der Ölwanne 16 durch den Eintrittsdurchgang 24 zu bewegen.
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Der Eintrittsdurchgang 24 steht erfindungsgemäß in thermischer Kommunikation mit einer Wärmequelle 28. Als Folge davon kann die Wärmequelle 28 das Wärmeübertragungsfluid F, das durch den Eintrittsdurchgang 24 strömt, erwärmen. Als nicht beschränkende Beispiele kann die Wärmequelle 28 ein Abgaskrümmer, ein Abgasrückführungssystem, ein Turbolader, ein Motorblock, ein Motorkopf oder eine Kombination davon sein. Ungeachtet des Typs von Wärmequelle 28, die verwendet ist, kann Wärme H zwischen dem Wärmeübertragungsfluid F, das durch den Eintrittsdurchgang 24 strömt, und der Wärmequelle 28 übertragen werden.
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Der Eintrittsdurchgang 24 steht erfindungsgemäß in thermischer Kommunikation mit einer Kühlquelle 30. Infolgedessen kann die Kühlquelle 30 das Wärmeübertragungsfluid F, das durch den Eintrittsdurchgang 24 strömt, kühlen. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann die Kühlquelle 30 das Kühlsystem des Fahrzeugs 10 sein. Ungeachtet des Typs von Kühlquelle 30, die verwendet ist, kann die Wärme H zwischen dem Wärmeübertragungsfluid F, das durch den Eintrittsdurchgang 24 strömt, und der Kühlquelle 30 übertragen werden.
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Der Wannendurchgang 32 ist fluidtechnisch mit dem Einlass 46 gekoppelt, wie beispielsweise einem Rohr, einem Schlauch oder jeder geeigneten Leitung. Der Einlass 46 ist in Fluidverbindung mit der Fluidquelle 22 über den Eintrittsdurchgang 24. Daher kann das Wärmeübertragungsfluid F zwischen der Fluidquelle 22 und dem Wannendurchgang 32 strömen. Ferner ist der Wannendurchgang 32 fluidtechnisch mit einem Auslass 48 gekoppelt, wie beispielsweise einem Rohr, einem Schlauch oder jeder geeigneten Leitung. Der Auslass 48 ist in Fluidverbindung mit dem Austrittsdurchgang 34. Somit kann das Wärmeübertragungsfluid F von dem Wannendurchgang 32 zu dem Austrittsdurchgang 34 strömen, nachdem die Wärme zwischen dem Öl O in dem ersten Abteil 54 der Ölwanne 16 und dem Wärmeübertragungsfluid F, das durch den Wannendurchgang 32 strömt, übertragen worden ist. Da das Öl O in der Ölwanne 16 durch Wärmeaustausch von dem Wärmeübertragungsfluid F gekühlt werden kann, braucht die Motorbaugruppe 12 keinen Ölkühler aufzuweisen. Somit besitzt die Motorbaugruppe 12 (und daher das Fahrzeug 10) keinen Ölkühler zum Kühlen des Öls O in der Ölwanne 16. Jedoch kann das zweite Abteil 56 auch einen Wannendurchgang zum Kühlen oder Heizen des Öls O aufweisen.
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Der Wannendurchgang 32 steht in Fluidkommunikation mit dem Eintrittsdurchgang 24. Demgemäß kann das Wärmeübertragungsfluid F zwischen dem Eintrittsdurchgang 24 und dem Wannendurchgang 32 strömen. Während eines Strömens durch den Wannendurchgang 32 kann Wärme zwischen dem Öl O in dem ersten Abteil 54 und dem Wärmeübertragungsfluid F, das durch den Wannendurchgang 32 strömt, übertragen werden. Die Motorbaugruppe 12 weist auch einen Austragsdurchgang 34 (z.B. Leitung, Rohr, Schlauch, etc.) außerhalb der Ölwanne 16 auf. Der Austrittsdurchgang 34 steht in Fluidverbindung mit dem Wannendurchgang 32. Demgemäß kann das Wärmeübertragungsfluid F zwischen dem Wannendurchgang 32 und dem Austrittsdurchgang 34 strömen, sobald Wärme zwischen dem Wärmeübertragungsfluid F, das durch den Wannendurchgang 32 strömt, und dem Öl O, das in der Ölwanne 16 angeordnet ist, übertragen worden ist. Es ist denkbar, dass die Ölwanne 16 einen oder mehrere Wannendurchgänge 32 aufweisen kann. Ungeachtet der Menge kann der Durchfluss des Wärmeübertragungsfluids F, das durch den Wannendurchgang 32 strömt, durch Variieren des Leistungsausgangs der Fluidübertragungspumpe 26 (d.h. der Pumpenleistung) eingestellt werden.
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Erfindungsgemäß weist die Motorbaugruppe 12 ferner einen Controller 50 in Kommunikation (z.B. in elektrischer Kommunikation) mit der Fluidübertragungspumpe 26 auf. Dementsprechend kann der Controller 50 alternativ als Modul zur thermischen Steuerung bezeichnet werden und kann die Fluidübertragungspumpe 26 anweisen, ihren Leistungsausgang (d.h. Pumpenleistung) einzustellen. Der Controller 50 kann Hardwareelemente aufweisen, wie einen Prozessor (P), einen Speicher (M), Schaltung, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, einen Zeitgeber, Oszillator, Analog/Digital-(A/D-)Schaltung, Digital/Analog-(D/A-)Schaltung, einen Digitalsignalprozessor sowie jegliche erforderliche Eingabe/Ausgabe-(I/O-)Vorrichtungen und andere Signalkonditionierungs- und/oder Pufferschaltungen. Der Speicher (M) kann einen konkreten nichtflüchtigen Speicher aufweisen, wie einen Nurlesespeicher (ROM), z.B. magnetischer, Halbleiter-/Flash- und/oder optischer Speicher wie auch ausreichende Mengen an Direktzugriffsspeicher (RAM), elektrisch löschbarem, programmierbarem Nurlesespeicher (EEPROM) und dergleichen. Der Controller 50 kann ein Signal (d.h. das Leistungsanweisungssignal PC) an die Fluidübertragungspumpe 26 senden, um ihre Pumpenleistung zu erhöhen oder zu verringern. Mit anderen Worten ist der Controller 50 erfindungsgemäß derart programmiert, die Pumpenleistung der Fluidübertragungspumpe 26 einzustellen, um den Durchfluss des durch den Wannendurchgang 32 strömenden Wärmeübertragungsfluides F einzustellen.
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Mit Bezug auf die 2 und 3 weist die Motorbaugruppe 12 eine Ventilbetätigungsbaugruppe 100 auf, die mit dem Ventil 62 gekoppelt und zur Bewegung des Ventils 62 zwischen der offenen Position und der geschlossenen Position in der Lage ist. Genauer kann die Ventilbetätigungsbaugruppe 100 mit einem äußeren Ventilabschnitt 71 des Ventils 62 gekoppelt sein. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Ventilbetätigungsbaugruppe 100 außerhalb des Hohlraums 44 angeordnet und weist einen Aktormotor 102 (oder irgendeinen anderen geeigneten Aktor) sowie eine Verbindung 104 auf, die den Aktormotor 102 mit dem äußeren Ventilabschnitt 71 verbindet. Der äußere Ventilabschnitt 71 und die Ventilbetätigungsbaugruppe 100 sind außerhalb des Ölwannenkörpers 36 positioniert, um eine Betätigung des Ventils 62 zu unterstützen.
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Die Verbindung 104 kann eine Stange, ein Stab oder irgendeine andere geeignete starre längliche Vorrichtung sein, die zur Übertragung von Kraft und Moment in der Lage ist. Demgemäß ist die Verbindung 104 vollständig oder teilweise aus einem starren Material hergestellt, wie Metall, um das Ventil 62 zu bewegen.
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Der Aktormotor 102 kann an dem Ölwannenkörper 36 mit einer Halterung 106 und Befestigungselementen 109, wie beispielsweise Bolzen, gekoppelt sein. Einige Befestigungselemente 109 können sich durch die Aktormotor 102 und die Halterung 106 zur Kopplung des Aktormotors 102 mit der Halterung 106 erstrecken, während sich andere Befestigungselemente 109 durch den Ölwannenkörper 36 und die Halterung 106 zur Kopplung der Halterung 106 mit der Ölwannenkörper 36 erstrecken können. Die Halterung 106 kann dann den Aktormotor 102 mit dem Ölwannenkörper 36 verbinden.
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Der Aktormotor 102 ist funktional mit dem Controller 50 gekoppelt (und von diesem gesteuert) und weist eine Ausgangsmotorwelle 108 auf, die zur Rotation um eine Motorachse 112 in einer ersten Rotationsrichtung R1 und einer zweiten Rotationsrichtung R2 in der Lage ist. Die zweite Rotationsrichtung R2 ist der ersten Rotationsrichtung R1 entgegengesetzt.
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Die Ventilbetätigungsbaugruppe 100 weist ferner eine erste Kopplung 114, wie eine Klemme auf, die die Abtriebsmotorwelle 108 mit der Verbindung 104 an einer Stelle, die von der Motorachse 112 versetzt ist, koppelt. Genauer koppelt die erste Kopplung 114 ein erstes Verbindungsende 116 der Verbindung 104 direkt mit der Abtriebsmotorwelle 108. Daher ist das erste Verbindungsende 116 der Verbindung 104 von der Motorachse 112 versetzt, so dass eine Rotation der Abtriebsmotorwelle 108 um die Motorachse 112 eine Verschiebung der Verbindung 104 relativ zu dem Ölwannenkörper 36 bewirkt.
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Zusätzlich zu der ersten Kopplung 114 weist die Ventilaktorbaugruppe 100 eine zweite Kopplung 118, wie eine Klemme, auf, die den äußeren Ventilabschnitt 71 mit der Verbindung 104 an einer Stelle, die von einer Ventilachse 67 versetzt ist, verbindet. Insbesondere koppelt die zweite Kopplung 118 ein zweites Verbindungsende 120 der Verbindung 104 mit dem äußeren Ventilabschnitt 71. Somit ist das zweite Verbindungsende 120 (das dem ersten Verbindungsende 116 gegenüberliegt) der Verbindung 104 von der Ventilachse 67 versetzt, so dass eine Verschiebung der Verbindung 104 eine Drehung des äußeren Ventilabschnitts 71 (und daher des Ventils 62) um die Ventilachse 67 in einer dritten Rotationsrichtung R3 oder einer zweiten Rotationsrichtung R4 bewirkt.
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Mit Bezug auf die 7 und 8 kann das Ventil 62 ein Klappenventil 62b sein, das zur Bewegung relativ zu der Trennwand 53 zwischen einer offenen Position ( 7) und einer geschlossenen Position (8) in der Lage ist. Das Klappenventil 62b kann mit der Ventilbetätigungsbaugruppe 100 gekoppelt sein. Daher kann die Ventilbetätigungsbaugruppe 100 bewirken, dass sich das Klappenventil 62b relativ zu der Trennwand 53 bewegt. In der offenen Position blockiert das Klappenventil 62b die Abteilöffnung 58 nicht, und daher kann Öl O zwischen dem ersten Abteil 54 und dem zweiten Abteil 56 durch die Abteilöffnung 58 strömen, die sich durch die Trennwand 53 erstreckt. In der geschlossenen Position blockiert das Klappenventil 62b die Abteilöffnung 58, wodurch eine Fluidströmung zwischen dem ersten Abteil 54 und dem zweiten Abteil 56 durch die Abteilöffnung 58 verhindert wird.
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Das Klappenventil 62b ist schwenkend mit dem Ölwannenkörper 36 gekoppelt. Beispielsweise kann ein Schwenkstift 73 das Klappenventil 62b schwenkend mit dem Ölwannenkörper 36 koppeln. Dementsprechend kann das Klappenventil 62b relativ zu dem Ölwannenkörper 36 schwenken. Wie oben diskutiert ist, kann die Ventilbetätigungsbaugruppe 100 mechanisch mit dem Klappenventil 62b gekoppelt sein, um das Klappenventil 62b zwischen der offenen Position und der geschlossenen Position zu bewegen.
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Die Motorbaugruppe 12 weist ferner einen Temperatursensor 52 in Kommunikation (z.B. in elektrischer Kommunikation) mit dem Controller 50 auf. Der Temperatursensor 52 kann ein Thermoelement oder irgendein anderer Sensor sein, der zum Messen der Temperatur des Öls O geeignet ist. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Temperatursensor 52 innerhalb der Pumpenaufnahmeleitung 19 angeordnet und kann daher die Temperatur des Öls O, das in den Verbrennungsmotor 14 gepumpt wird, messen. Da der Temperatursensor 52 innerhalb der Pumpenaufnahmeleitung 19 angeordnet ist, ist der Temperatursensor 52 vor Ölfkuktuation und -verwirbelung in der Ölwanne 16 isoliert und kann die Temperatur des Öls O ungeachtet dessen erfassen, ob das Öl O, das in den Verbrennungsmotor 14 gepumpt wird, von dem ersten Abteil 54 oder dem zweiten Abteil 56 stammt. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Temperatursensor 52 in der Pumpenaufnahmeleitung 19 stromabwärts des Filters 21 (z.B. Drahtgeflecht) der Ölpumpe 18 angeordnet, um eine genaue Temperaturmessung zu erhalten. Der Controller 50 ist so programmiert, ein Signal (d.h. das Temperatursignal T) von dem Temperatursensor 52 zu empfangen, das die Temperatur des Öls O in dem ersten Abteil 54 angibt. Dementsprechend kann ein elektrischer Verbinder 75 zwischen dem Temperatursensor 52 und dem Controller gekoppelt sein. Da der Temperatursensor 52 innerhalb der Pumpenaufnahmeleitung 19 angeordnet ist, können Temperaturablesungen von dem Temperatursensor 52 verwendet werden, um eine Pumpenkavitation und -fehlfunktion zu diagnostizieren.
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Der Controller 50 steht auch in Kommunikation (z.B. elektrischer Kommunikation) mit dem Ventil 62. Daher kann der Controller 50 das Ventil 62 anweisen, sich zwischen den offenen und geschlossenen Positionen zu bewegen. Genauer ist der Controller 50 derart programmiert, ein Signal (d.h. ein Ventilsignal V) an das Ventil 62 zu senden, was zur Folge hat, dass sich das Ventil 62 zwischen der offenen Position oder der geschlossenen Position bewegt. Beispielsweise kann der Controller 50 so programmiert sein, das Ventil 62 derart anzuweisen, dass es sich von der geschlossenen Position zu der offenen Position bewegt, wenn die Temperatur des Öls O in dem ersten Abteil 54 größer als eine vorbestimmte Temperatur (d.h. die erste vorbestimmte Temperatur) ist. Ferner kann der Controller 50 so programmiert sein, die Fluidübertragungspumpe 26 anzuweisen, ihre Pumpenleistung so einzustellen (z.B. zu erhöhen), um den Durchfluss des Wärmeübertragungsfluids F einzustellen (z.B. zu erhöhen), wenn die Temperatur des Öls O in dem ersten Abteil 54 größer als eine andere vorbestimmte Temperatur (d.h. die zweite vorbestimmte Temperatur) ist. Die zweite vorbestimmte Temperatur kann größer als die erste vorbestimmte Temperatur sein.
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Bezugnehmend auf 1 kann anstelle der Ventilbetätigungsbaugruppe 100 die Motorbaugruppe 12 einen Wachsmotor 80 zur Betätigung des Ventils 62 aufweisen. In einem solchen Fall wird das Ventil 62 als ein Wachsmotor betätigtes Ventil bezeichnet. Der Wachsmotor 80 ist mit dem Ventil 62 gekoppelt und kann daher das Ventil 62 zwischen der offenen Position und der geschlossenen Position bewegen. In der vorliegenden Offenbarung bedeutet der Ausdruck „Wachsmotor“ eine lineare Betätigungsvorrichtung, die durch Ausnutzung des Phasenänderungsverhaltens von Wachsen thermischer Energie in mechanische Energie umwandelt. „Wachse“ bedeuten eine Klasse von chemischen Verbindungen, die nahe der Umgebungstemperatur plastisch (d.h. formbar) sind. Die Wachsmotor 80 kann innerhalb des ersten Abteils 54 angeordnet sein und kann in Öl O getaucht sein. Ferner weist der Wachsmotor 80 thermostatisches Wachselement 82 auf, das in der Lage ist, Wärmeenergie (aus dem Öl O) in mechanische Energie umzuwandeln, um das Ventil 62 zwischen der offenen Position und der geschlossenen Position zu bewegen.
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Vor dem Start des Verbrennungsmotors 14 kann der Ölstand über der Höhe der Trennwand 53 (d.h. der zweiten Höhe H2) sein. Somit kann, wenn der Verbrennungsmotor 14 abgeschaltet ist, das Öl O zwischen dem ersten Abteil 54 und dem zweiten Abteil 56 über die Trennwand 53 strömen. Jedoch befindet sich in diesem Moment das Ventil 62 in der geschlossenen Position. Demgemäß kann das Öl O nicht zwischen dem ersten Abteil 54 und dem zweiten Abteil 56 durch die Abteilöffnung 58 strömen. Nachdem der Verbrennungsmotor 14 gestartet ist, bewegt die Ölpumpe 18 einen Teil des Öls O aus der Ölwanne 16, und daher nimmt der Ölstand ab. An diesem Punkt erreicht der Ölstand nicht die Höhe der Trennwand 53 (d.h. die zweite Höhe H2). Da sich an diesem Punkt das Ventil 62 immer noch in der geschlossenen Position befindet, strömt das Öl O nicht zwischen dem ersten Abteil 54 und dem zweiten Abteil 56 (entweder über die Trennwand 53 oder durch die Abteilöffnung 58).
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Wenn der Verbrennungsmotor 14 weiterhin läuft, wird das Wärmeübertragungsfluid F vor Einführung in den Wannendurchgang 32 erhitzt oder gekühlt. Um das Wärmeübertragungsfluid F zu erwärmen, kann Wärme von der Wärmequelle 28 (z.B. Abgaskrümmer) an das Wärmeübertragungsfluid F übertragen werden, während das Wärmeübertragungsfluid F durch den Eintrittsdurchgang 24 strömt, wie oben beschrieben ist. Um das Wärmeübertragungsfluid F zu kühlen, kann Wärme von dem Wärmeübertragungsfluid F auf die Kühlquelle 30 übertragen werden, während das Wärmeübertragungsfluid F durch den Eintrittsdurchgang 24 strömt. Das erwärmte oder gekühlte Wärmeübertragungsfluid F wird dann in den Wannendurchgang 32 eingeführt, während das Öl O sich in dem ersten Abteil 54 der Ölwanne 16 befindet. In diesem Moment strömt das Wärmeübertragungsfluid F durch den Wannendurchgang 32 von dem Einlass 46 zu dem Auslass 48. Während das Wärmeübertragungsfluid F durch den Wannendurchgang 32 strömt, wird Wärme zwischen dem Öl O, das sich in dem ersten Abteil 54 der Ölwanne 16 befindet, und dem Wärmeübertragungsfluid F, das durch den Wannendurchgang 32 strömt, übertragen, um das Öl O zu kühlen oder zu erwärmen. Aufgrund der Wärmeübertragung, die durch den Wärmetauscher 32 unterstützt ist, erreicht die Temperatur des Öls O in dem ersten Abteil 54 schließlich seine optimale Temperatur (d.h. die erste vorbestimmte Temperatur). Sobald der Temperatursensor 52 detektiert, dass das Öl O in dem ersten Abteil 14 die optimale Temperatur (d.h. die erste vorbestimmte Temperatur) erreicht hat, empfängt der Controller 50 ein Signal (d.h. das Temperatursignal T) von dem Temperatursensor 52. Bei Empfang dieses Temperatursignals T weist der Controller 50 das Ventil 62 an, sich von der geschlossenen Position zu der offenen Position zu bewegen. In Ansprechen darauf bewegt sich das Ventil 62 von der geschlossenen Position zu der offenen Position, wodurch ermöglicht wird, dass das Öl O zwischen dem ersten Abteil 54 und dem zweiten Abteil 56 durch die Öffnung 58 strömt. Wenn die Temperatur des Öls O einen optimalen Temperaturbereich überschreitet, kann der Durchfluss des Wärmeübertragungsfluids F erhöht werden, um das Öl O in der Ölwanne 16 zu kühlen. Wenn beispielsweise die Temperatur des Öls O eine maximale Schwellentemperatur (d.h. die zweite vorbestimmte Temperatur) überschreitet, die von dem Temperatursensor 52 gemessen ist, kann dann der Controller 50 die Fluidübertragungspumpe 26 anweisen, ihre Pumpenleistung zu erhöhen, um den Durchfluss des Wärmeübertragungsfluides F, das durch den Wannendurchgang 32 strömt, anzuheben. Der erhöhte Durchfluss des Wärmeübertragungsfluides F kann helfen, das Öl O in der Ölwanne 16 solange abzukühlen, bis die Temperatur des Öls O kleiner als die maximale Schwellentemperatur (d.h. die zweite vorbestimmte Temperatur) ist.
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Während eines weit offenen Drosselbetriebs des Fahrzeugs 10 weist der Controller 50 das Ventil 62 an, sich in die vollständig geöffnete Position zu bewegen, um eine Fluidverbindung des ersten Abteils 54 mit dem zweiten Abteil 56 zu erreichen, um eine maximale Motorkühlung und die Lebensdauer des Motors zu gewährleisten. Während andere Fahrzeugbetriebsbedingungen weist der Controller 50 das Ventil 62 an, sich proportional relativ zu der gewünschten Öltemperatur zu öffnen, um eine Ölverdünnung zu minimieren und einen Kraftstoffverbrauch zu optimieren.
