DE102017002840A1

DE102017002840A1 - Vorrichtung zur Optimierung des schmierölseitigen Aufheizverhaltens einer Verbrennungskraftmaschine sowie Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102017002840A1
Application number: DE102017002840.0A
Authority: DE
Inventors: Joachim Joisten-Pieritz; Martin Kopiniok
Original assignee: Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 2017-03-24
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2018-09-27
Also published as: EP3379045A1; EP3379045B1

Abstract

1. Vorrichtung zur Optimierung des schmierölseitigen Aufheizverhaltens einer Verbrennungskraftmaschine sowie Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine2. Beschrieben wird eine Ölwanne für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zusatzölbehälter.

Description

Bisher wird der Schmierölbedarf einer Verbrennungskraftmaschine aus einem Ölsumpf, der sich zumeist in einer Ölwanne befindet, gedeckt. Dieser Ölsumpf umfasst das gesamte Ölvolumen, das zur Ölversorgung der Verbrennungskraftmaschine vorhanden ist.
Aus der WO 2008142078 A2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung für ein Ölkreislaufmanagement in einer Verbrennungskraftmaschine bekannt.
Weiter ist aus der DE 1034401 A1 ein Verfahren zum Temperieren eines Verbrennungsmotors und Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor bekannt.
Die EP 1878884 B1 zeigt eine Ölauffangvorrichtung für eine Brennkraftmaschine.
In der EP 717175 wird eine Anordnung zum Fördern und Kühlen des Schmieröls von Verbrennungsmotoren offenbart.
In der US 8136488 B2 ist ein Kühlsystem eines Fahrzeugs dargestellt.
Weiter offenbart die EP 2154341 B1 eine Ölwanne für eine Brennkraftmaschine.
Eine große Ölwanne mit einem großen Ölvolumen, insbesondere eine massive Gussölwanne, verhindert ein schnelles Aufheizen des Ölkreislaufes.
Dies ist jedoch zur Reibleistungsminimierung und zur Senkung der Emissionen des Motors in der Warmlaufphase notwendig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu entwickeln, die ein schnelleres Aufheizen des Schmierölkreislaufes in der Warmlaufphase des Motors ermöglicht.
Die neue Lösung besteht aus einer Vorrichtung in der Ölwanne, die es ermöglicht, den Schmierölkreislauf in der Warmlaufphase zu zentralisieren, so dass sich nur eine kleine Ölmenge im Umlauf befindet, die schnell erwärmt werden kann und von der kalten Ölmenge in der Ölwanne und deren negativer Wärmekapazität thermisch getrennt ist. Sobald die optimale Betriebstemperatur in diesem kleinen Kreislauf überschritten ist, wird automatisch durch ein Ventilsystem das umgebende, kalte Schmieröl, welches sich in der umgebenden Ölwanne befindet, in den Ölkreislauf eingebunden.
Hierbei ist von Vorteil, dass ein deutlich schnelleres, ölseitiges Aufwärmen des Motors möglich ist. Eine deutliche Reibleistungsreduzierung und somit eine signifikante Kraftstoffeinsparung in der Warmlaufphase des Motors erfolgt.
Kolben und Zylinderrohre werden schneller mit warmem Öl beaufschlagt, die motorische Verbrennung kann schneller den Auslegungspunkt erreichen und somit geringere Emissionen in der Kaltlaufphase erzeugen. Die Erwärmung des Schmierölkreislaufs kann vom Wasserkreislauf entkoppelt werden, was zu einer weiteren Reibleistungsreduzierung bei einer Umgehung des Ölkühlers in der Warmlaufphase des Motors führt. Ein schnelleres Aufheizen des Motors führt zu einer deutlichen Verschleißreduzierung in der Warmlaufphase des Motors.
Weitere erfindungsgemäße Vorteile sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels.
1 zeigt eine Ölwanne mit Zusatzbehälter.
In 1 wird die Ölwanne 1 mit einem zentralen, mit geringem Volumen ausgelegten Zusatzölbehälter 2 ausgerüstet, der zur Versorgung der motorseitigen Schmierölpumpe mit einem Ansaugstutzen 3 ausgerüstet ist und der über ein Ventilsystem 4, 5 mit der ihn umgebenden Hauptölwanne in Abhängigkeit von der vorliegenden Schmieröltemperatur durch einen Aktuator 6 gekoppelt oder entkoppelt werden kann. Dieser Zusatzbehälter 2 kann zusätzlich zur umgebenden Ölwanne noch thermisch isoliert ausgeführt sein, damit der Aufheizvorgang schneller realisiert wird. Der Zusatzölbehälter wird bei kaltem Motor mit angewärmtem, aus dem Kurbelgehäuse abtropfendem Öl über das Ölauffangblech 8 gefüllt. Bei Erreichen der Betriebstemperatur wird durch den Aktuator 6 der Zusatzölbehälter 2 mit dem Restvolumen der Hauptölwanne 1 durch das Ventil 5 verbunden. Gleichzeitig wird durch das Ventil 4 das Ölauffangblech vom Zusatzölbehälter 2 entkoppelt, so dass sich das aus dem Kurbelgehäuseraum abtropfende warme Schmieröl in die Hauptölwanne 1 ergießt. Der Aktuator 6 kann elektromechanisch, elektrohydraulisch, elektromagnetisch, hydraulisch, pneumatisch, mechanisch oder thermisch über eine Wachspatrone oder Formgedächtnisfeder bzw. eine Bimetallfeder angesteuert werden.
(Die Ansteuerung des Aktuators kann sowohl mit einem Steuergerät erfolgen, als auch selbstregelnd (z. B.: Formgedächtnisfeder) sein.) Das Ventil des Ventilsystems 4 ist für die Funktion der Apparatur nicht zwangsläufig notwendig, wenn die Kühlwirkung bei Heißbetrieb, die durch eine Isolation des Zusatzölbehälters 2 eingeschränkt ist, ausreichend ist.
Für den Fall der Erstbefüllung des Motors mit Schmieröl, oder bei einem Ölwechsel, wird die Befüllung des Zusatzölbehälters 2 durch ein selbsttätig wirkendes Füllstandsventil 7 sichergestellt, welches den Zusatzölbehälter 2 im gefüllten Zustand von der Hauptölwanne 1 entkoppelt. Außerdem kann dieses Füllstandsventil 7 als Sicherheitsventil fungieren, falls es zu einer Fehlfunktion des Aktuators 6 oder der Ventile des Ventilsystems 4, 5 kommt, so dass ein Motorschaden aufgrund eine Fehlfunktion sicher ausgeschlossen werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Ölwanne / Hauptölwanne
2: Zusatzölbehälter
3: Ansaugstutzen
4: Ventilsystem
5: Ventilsystem
6: Aktuator
7: Füllstandsventil
8: Ölauffangblech

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

WO 2008142078 A2 [0002]
DE 1034401 A1 [0003]
EP 1878884 B1 [0004]
EP 717175 [0005]
US 8136488 B2 [0006]
EP 2154341 B1 [0007]

Claims

Ölwanne für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zusatzölbehälter (2).
Ölwanne für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzölbehälter (2) im Wesentlichen in der Ölwanne (1) angeordnet ist.
Ölwanne für eine Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Wesentlichen oberhalb des Zusatzölbehälters (2) wenigstens ein Ölauffangblech (8) angeordnet ist.
Ölwanne für eine Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzölbehälter (2) wenigstens einen zur Versorgung der Schmierölpumpe dienenden Ansaugstutzen (3) aufweist.
Ölwanne für eine Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzölbehälter (2) wenigstens ein mit der Ölwanne (1) kommunizierendes Füllstandsventil (7) aufweist.
Ölwanne für eine Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzölbehälter (2) wenigstens ein Ventilsystem (4, 5) aufweist, das mit der Ölwanne (1) kommuniziert.
Ölwanne für eine Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilsystem (4, 5) wenigstens einen Aktuator (6) aufweist, der das Ventilsystem (4, 5) in Abhängigkeit der Öltemperatur bewegt.
Ölwanne für eine Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des Aktuators (6) mittels eines Steuergeräts erfolgt.
Ölwanne für eine Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (6) elektromechanisch, elektrohydraulisch, elektromagnetisch, hydraulisch, pneumatisch, mechanisch oder thermisch über beispielsweise eine Wachspatrone oder eine Formgedächtnisfeder oder eine Bimetallfeder angesteuert wird.
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ölwanne (1) nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche zum Einsatz kommt.