DE102016206653A1

DE102016206653A1 - Verbrennungsmotor mit Trockensumpfschmiervorrichtung und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102016206653A1
Application number: DE102016206653.6A
Authority: DE
Inventors: Jan Mehring; Urban Morawitz; Bernd Steiner; Martin Wirth
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-04-20
Filing date: 2016-04-20
Publication date: 2017-10-26

Abstract

Es wird ein Verbrennungsmotor (11) mit einem eine Wanne (14) aufweisenden Kurbelgehäuse (12), einer Ausgleichswelle (30) und einer Trockensumpfschmiervorrichtung (20) bereitgestellt. Die Trockensumpfschmiervorrichtung (20) umfasst zumindest eine Saugpumpe (22), einen Separator (23), ein Reservoir (24) sowie eine Druckpumpe (27). Erfindungsgemäß ist die Saugpumpe (22) von der Ausgleichswelle (30) angetrieben ist. Zudem wird ein Kraftfahrzeug (10) mit diesem Verbrennungsmotor (11) bereitgestellt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit einer Trockensumpfschmiervorrichtung sowie ein Kraftfahrzeug mit diesem Verbrennungsmotor.
Trockensumpfschmiervorrichtungen sind im Stand der Technik bekannt. So zeigt die DE 10043801 A1 eine Brennkraftmaschine mit Trockensumpfschmiervorrichtung, bei der von einem Antrieb angetriebene Saugpumpen über Saugsiebe Öl und Blowbygase aus einer Ölwanne beziehungsweise einem Kurbelgehäuse ansaugen und in ein Reservoir leiten. Ein Ölabscheider ist vorgesehen, um Öl und Gas zu trennen. Der Gasanteil wird über eine Leitung in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine zurückgeführt. Zudem ist eine Frischluftspülleitung zum Spülen des Kurbelgehäuses vorgesehen. Eine Druckpumpe, ein Ölkühler und Ölfilter versorgen mehrere Schmierstellen der Brennkraftmaschine.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Trockensumpfschmiervorrichtung zu verbessern.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, der in ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 8. integriert ist. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor umfasst ein eine Wanne aufweisendes Kurbelgehäuse, eine Ausgleichswelle und eine Trockensumpfschmiervorrichtung. Die Trockensumpfschmiervorrichtung umfasst zumindest eine Saugpumpe, einen Separator, ein Reservoir sowie eine Druckpumpe. Erfindungsgemäß ist die Saugpumpe von der Ausgleichswelle angetrieben.
Damit ist vorteilhaft ein Verbrennungsmotor mit verringerter Bauhöhe, niedrigem Schwerpunkt und effizienter Schmierung bereitgestellt.
In einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors ist die zumindest eine Saugpumpe eine G-Rotorpumpe.
Damit ist das Ansaugen des Öls und/oder Gases auf eine reibungsarme und damit energiesparende Weise ermöglicht.
In einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors weist dieser an jedem Ende der Ausgleichswelle eine Saugpumpe auf.
Damit ist ein gleichmäßigeres Absaugen ermöglicht.
In einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors weist der Verbrennungsmotor drei Arbeitsräume auf.
Da gerade ein Dreizylinder-Motor eine Ausgleichswelle für einen ruhigen Lauf benötigt, ergänzt sich dieser bestens mit der vorliegenden Trockensumpfschmiervorrichtung.
In einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors umfasst das Reservoir eine Heizung zum Erwärmen von im Reservoir vorhandenem Öl.
Damit ist es ermöglicht, das Öl vor dem Zuführen zum Kurbelgehäuse zu erwärmen und den Verbrennungsmotor so schnell auf eine ausgewählte Betriebstemperatur, bei der dieser optimal arbeitet, zu bringen
In einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors weist das Reservoir eine thermische Isolierung auf.
Das aus dem Kurbelgehäuse abgesaugte Öl kühlt damit langsamer ab. Insbesondere nach einer Betriebspause des Verbrennungsmotors kann dieser damit schneller auf die gewünschte Betriebstemperatur gebracht werden, wobei weniger zusätzliche Wärmeeinbringung notwendig ist.
In einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors umfasst die Trockensumpfschmiervorrichtung einen Wärmetauscher.
Damit kann das Öl mittels eines Kühlmittels des Verbrennungsmotors erwärmt oder gekühlt werden. Eine gleichmäßige Aufwärmung und Temperierung des Verbrennungsmotors ist damit ermöglicht. Der Verbrennungsmotor kann damit vor zu großen Temperaturunterschieden bewahrt werden.
Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor ist bevorzugt in ein Kraftfahrzeug integriert.
Damit kann das Kraftfahrzeug von den Vorteilen des Verbrennungsmotors profitieren und effizienter betrieben werden.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen ersichtlich. Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug in einer beispielhaften Ausgestaltung;
2 einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor in einer beispielhaften Ausgestaltung;
3 den Verbrennungsmotor in einer weiteren Ausgestaltung; und
4 den Verbrennungsmotor in einer weiteren Ausgestaltung.
In der 1 ist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug 10 in einer beispielhaften Ausgestaltung schematisch dargestellt Das Kraftfahrzeug 10 weist einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor 11 auf, der in einem Motorraum des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet ist.
Der Verbrennungsmotor 11 ist in verschiedenen Ausgestaltungen und Ansichten in den 2 bis 4 dargestellt. Der Verbrennungsmotor 11 ist ein Hubkolbenmotor und umfasst ein Kurbelgehäuse 12, welches eine Wanne 14 zum Sammeln von Öl aufweist. Zudem verfügt der Verbrennungsmotor 11 über eine Trockensumpfschmiervorrichtung 20, die ausgebildet ist, eine Trockensumpfschmierung auszuführen. Die Wanne 14 ist in einem unteren Bereich des Kurbelgehäuses 12 angeordnet und für die Trockensumpfschmierung ausgelegt. Ferner weist der Verbrennungsmotor 11 zur Reduzierung freier Massenkräfte eine Ausgleichswelle 30 mit zumindest einem Gegengewicht 31 auf, siehe 3 und 4.
Als Hubkolbenmotor verfügt der Verbrennungsmotor 11, wie es üblich ist, über eine im Kurbelgehäuse 12 angeordnete Kurbelwelle 13, die mit zumindest einem Pleuel 17 in Wirkverbindung steht. Das zumindest eine Pleuel 17 ist mit einem Kolben 16 verbunden, der in einem Arbeitsraum 15 angeordnet ist. In den 3 und 4 ist der Verbrennungsmotor 11 mit jeweils drei Arbeitsräumen 15 dargestellt. Dem Arbeitsraum 15 ist eine Ansaugleitung 32 zugeordnet, die über ein insbesondere mittels einer Nockenwelle 21 betätigtes Ventil 19 freigebbar ist. Dem Arbeitsraum 15 kann zudem eine Zündkerze 18 zugeordnet sein.
Die Trockensumpfschmiervorrichtung 20 umfasst zumindest eine Saugpumpe 22, einen Separator 23, ein Reservoir 24 und eine Druckpumpe 27.
Die zumindest eine Saugpumpe 22 ist ausgebildet und angeordnet, in der Wanne 14 angesammeltes Öl und/oder dort vorhandenes Gas anzusaugen. Die zumindest eine Saugpumpe 22 ist ausgebildet, das angesaugte Öl zusammen mit dem angesaugten Gas zum Separator 23 zu befördern. Die zumindest eine Saugpumpe 22 ist fluidleitend mit der Wanne 14 an zumindest einer Ölansaugstelle 34 und mit dem Separator 23 verbunden. Erfindungsgemäß treibt die Ausgleichswelle 30 die zumindest eine Saugpumpe 22 an. Die zumindest eine Saugpumpe 22 ist dazu insbesondere auf der Ausgleichswelle 30, insbesondere koaxial zur Ausgleichswelle 30 angeordnet. Die zumindest eine Saugpumpe 22 ist bevorzugt eine G-Rotorpumpe. Dabei ist ein Antriebsrad der Gerotorpumpe direkt mit der Ausgleichswelle 30 verbunden, insbesondere sitzt das Antriebsrad auf der Ausgleichswelle 30. Die G-Rotorpumpe ist dabei in der Weise ausgebildet, dass diese im Wesentlichen ohne interne Verdichtung arbeitet. Es ist in einer möglichen Ausgestaltungsvariante des Verbrennungsmotors 11 vorgesehen, dass zwei Saugpumpen 22, jeweils eine an einem Ende der Ausgleichswelle 30, angeordnet sind. Diese Ausgestaltungsvariante ist in der 4 dargestellt.
Der Separator 23 ist ausgebildet, das Gas vom Öl zu separieren. Der Separator 23 ist stromabwärts der zumindest einen Saugpumpe 22 angeordnet und fluidleitend mit der zumindest einen Saugpumpe 22 und mit dem Reservoir 24 verbunden.
Das Reservoir 24 ist ausgebildet, das mittels des Separators 23 vom Gas separierte Öl aufzunehmen und zu sammeln. Zudem ist das Reservoir 24 ausgebildet, das mittels des Separators 23 vom Öl separierte Gas aufzunehmen und in die Ansaugleitung 32 des Motors zurück zu befördern. Das Reservoir 24 ist stromabwärts des Separators 23 im Motorraum nahe dem Kurbelgehäuse 12 an einer geeigneten Stelle angeordnet. Das Reservoir 24 umfasst insbesondere eine Heizung 25, mit der das im Reservoir 24 vorhandene Öl erwärmt werden kann. Zudem kann das Reservoir 24 eine thermische Isolierung 33 aufweisen. Das Reservoir 24 ist über eine Entlüftungsleitung 26 mit der Ansaugleitung 32 fluidleitend verbunden.
Die Druckpumpe 27 ist ausgebildet, dem Verbrennungsmotor 11 Öl aus dem Reservoir 24 zuzuführen. Mit der Druckpumpe 27 wird die Schmierversorgung des Verbrennungsmotors 11 gewähreistet. Die Druckpumpe 27 ist stromabwärts des Reservoirs 24 angeordnet und fluidleitend mit dem Reservoir 24 und mit dem Kurbelgehäuse 12 an zumindest einer Öleinlassstelle 35 verbunden.
Es ist insbesondere zwischen der Druckpumpe 27 und dem Kurbelgehäuse 12 stromabwärts der Druckpumpe 27 ein Filter 28 zum Filtern des dem Kurbelgehäuse 12 zuzuführenden Öls vorgesehen. Insbesondere stromabwärts des Filters 28 kann zudem ein Wärmetauscher 29 stromaufwärts der Öleinlassstelle 35 angeordnet sein, der von dem dem Kurbelgehäuse 12 zuzuführenden Öl und von Kühlwasser des Verbrennungsmotors 11 durchströmt wird, wobei das Öl und das Kühlwasser aufeinander thermisch wirken.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Die Figuren sind nicht notwendigerweise detailgetreu und maßstabsgetreu und können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um einen besseren Überblick zu bieten. Daher sind hier offenbarte funktionale Einzelheiten nicht einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als anschauliche Grundlage, die dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik Anleitung bietet, um die vorliegende Erfindung auf vielfältige Weise einzusetzen.
Der hier verwendete Ausdruck „und/oder“, wenn er in einer Reihe von zwei oder mehreren Elementen benutzt wird, bedeutet, dass jedes der aufgeführten Elemente alleine verwendet werden kann, oder es kann jede Kombination von zwei oder mehr der aufgeführten Elementen verwendet werden. Wird beispielsweise eine Zusammensetzung beschrieben, dass sie die Komponenten A, B und/oder C, enthält, kann die Zusammensetzung A alleine; B alleine; C alleine; A und B in Kombination; A und C in Kombination; B und C in Kombination; oder A, B, und C in Kombination enthalten.
Bezugszeichenliste

10: Kraftfahrzeug
11: Verbrennungsmotor
12: Kurbelgehäuse
13: Kurbelwelle
14: Wanne
15: Arbeitsraum
16: Kolben
17: Pleuel
18: Zündkerze
19: Ventil
20: Trockensumpfschmiervorrichtung
21: Nockenwelle
22: Saugpumpe
23: Separator
24: Reservoir
25: Heizung
26: Entlüftungsleitung
27: Druckpumpe
28: Filter
29: Wärmetauscher
30: Ausgleichswelle
31: Gegengewicht
32: Ansaugleitung
33: Isolierung
34: Ölansaugstelle
35: Öleinlassstelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10043801 A1 [0002]

Claims

Verbrennungsmotor (11) mit einem eine Wanne (14) aufweisenden Kurbelgehäuse (12), einer Ausgleichswelle (30) und einer Trockensumpfschmiervorrichtung (20), wobei die Trockensumpfschmiervorrichtung (20) zumindest eine Saugpumpe (22), einen Separator (23), ein Reservoir (24) sowie eine Druckpumpe (27) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugpumpe (22) von der Ausgleichswelle (30) angetrieben ist.
Verbrennungsmotor (11) nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine Saugpumpe (22) eine G-Rotorpumpe ist.
Verbrennungsmotor (11) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Verbrennungsmotor (11) an jedem Ende der Ausgleichswelle (30) eine Saugpumpe (22) aufweist.
Verbrennungsmotor (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Verbrennungsmotor (11) drei Arbeitsräume (15) aufweist.
Verbrennungsmotor (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Reservoir (24) eine Heizung (25) zum Erwärmen von im Reservoir (24) vorhandenem Öl umfasst.
Verbrennungsmotor (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Reservoir (24) eine thermische Isolierung (33) aufweist.
Verbrennungsmotor (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Trockensumpfschmiervorrichtung (20) einen Wärmetauscher (29) umfasst.
Kraftfahrzeug (10) mit einem Verbrennungsmotor (11) nach einem der vorherigen Ansprüche.