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Die Erfindung betrifft eine Ölansaugvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einer Ölwanne und mit einem Ölsaugrohr, welches eine, im Bereich eines Ölwannenbodens der Ölwanne angeordnete Ölansaugöffnung sowie wenigstens eine Zusatzöffnung aufweist, welche geodätisch höher liegt, als die Ölansaugöffnung und über welche Öl aus der Ölwanne absaugbar ist.
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Durch eine derartige Ölansaugvorrichtung kann auch bei einem dynamischen Fahrbetrieb eines Kraftwagens eine zuverlässige Ölversorgung der Verbrennungskraftmaschine sichergestellt werden.
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Beim Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere bei häufigem Kurzstreckenbetrieb oder langen Leerlaufdauern und bei niedrigen Umgebungstemperaturen, kann es zu erhöhten Ansammlungen von Kondenswasser in der Ölwanne kommen. Setzt sich dieses Wasser infolge von Motorstillstandszeiten der Verbrennungskraftmaschine im Bereich des Ölwannenbodens der Ölwanne ab, so kann es bei besonders kalten Umgebungstemperaturen, also beispielsweise im Winter, zu einer Eisplattenbildung kommen, wodurch das Ölsaugrohr, welches auch als Ansaugrohr bezeichnet werden kann, im Bereich der Ölansaugöffnung durch Eis verstopft und damit verschlossen werden kann.
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Wird die Verbrennungskraftmaschine daraufhin gestartet, so kann eine Pumpe (Ölpumpe) kein Öl mehr über die Ölansaugöffnung aus der Ölwanne fördern, sodass es ohne die Zusatzöffnung zu einem Motorschaden der Verbrennungskraftmaschine infolge einer durch die Verstopfung der Ölansaugöffnung auftretenden Mangelschmierung der Verbrennungskraftmaschine kommen kann.
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Aus der
JP 2016-156359 A ist eine Ölwanne mit einem Ansaugrohr bekannt, dessen Ende mit einer Ölpumpe verbunden ist. Das Ansaugrohr verzweigt sich in dessen mittlerem Bereich in ein erstes und ein zweites Rohr. In dem ersten Rohr ist ein Schaltventil angeordnet, welches geschlossen wird, wenn in dem Ansaugrohr ein Unterdruck erreicht wird, welcher niedriger ist als ein vorgegebener Druckwert. Dadurch kann auch bei einer bereichsweisen Verstopfung des Ansaugrohres beispielsweise durch Eis ein Ansaugen von Öl aus der Ölwanne mittels der Ölpumpe erfolgen.
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Die
US 2570898 A beschreibt ein Ölsystem, durch welches ein Einfrierschutz bereitgestellt ist. Das Ölsystem weist ein Saugrohr zum Absaugen von Öl aus einer Ölwanne, sowie einen, in das Saugrohr mündenden Bypasskanal auf, über welchen bei einem Zufrieren einer Einlassöffnung des Saugrohres Öl aus der Ölwanne abgesaugt und dadurch ein Verbrennungsmotor mit Öl versorgt werden kann. Der Bypasskanal ist mittels eines Rückschlagventils oder mittels eines federbelasteten Tellerventils, welches bei einem vorgegebenen Unterdruck öffnet, freigebbar. Es ist insbesondere aus
4 und zugehöriger Beschreibung entnehmbar, dass ein Kugel-/Ballventil in einem Käfig sich vom Sitz wegbewegt, wenn ein überhöhter Saugdruck vorhanden ist und dann der Absaugeffekt des Öles über den (höheren) Nebenkanal bzw. Nebeneintritt /Bypass in den Saugbereich der Ölpumpe erfolgt. Problematisch ist in dieser Ausführung jedoch die Instabilität der Kugellage und -Bewegung, welche durch fußpunkterregte Schwingungen erzeugt wird (in Art einer Wackelkugel). Folglich gibt es häufig unerwünschte und eigentlich nicht gewollte „Offenstellungen“ des Kugelventils.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ölansaugvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche auch bei besonders niedrigen Umgebungstemperaturen eine zuverlässige Ölversorgung der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Ölansaugvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung geht von einer Ölansaugvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einer Ölwanne und mit einem Ölsaugrohr, welches eine, im Bereich eines Ölwannenbodens der Ölwanne angeordnete Ölansaugöffnung sowie wenigstens eine Zusatzöffnung aufweist, welche geodätisch höher liegt als die Ölansaugöffnung und über welche Öl aus der Ölwanne absaugbar ist, aus.
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Um auch bei besonders niedrigen Umgebungstemperaturen eine zuverlässige Ölversorgung der Verbrennungskraftmaschine zu ermöglichen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Ölansaugvorrichtung wenigstens ein thermostatisch gesteuertes Ventil aufweist, mittels welchem ein Öldurchfluss durch die Zusatzöffnung temperaturabhängig freigebbar und unterbindbar ist. Dies ist von Vorteil, da das thermostatisch gesteuerte Ventil die Zusatzöffnung somit bereits vor einem etwaigen Verschließen der Ölansaugöffnung für den Öldurchfluss freigeben kann, wodurch ein Fördern des Öls durch das Ölsaugrohr, unabhängig von jeweils vorherrschenden Umgebungstemperaturen, bzw. Öltemperaturen in einem durch die Ölwanne begrenzten Ölsumpf, und somit jederzeit ermöglicht ist. Dadurch können Motorschäden der Verbrennungskraftmaschine infolge einer Bildung von Eis an der Ölansaugöffnung unterbunden werden.
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Dieses Ventil ermöglicht also ein Absaugen von Öl aus der Ölwanne über die Zusatzöffnung, welche geodätisch höher liegt als die Ansaugöffnung. Wird die Ölansaugöffnung im Bereich des Ölwannenbodens durch Eis verstopft, so ist dennoch eine Schmiermittelversorgung der Verbrennungskraftmaschine über die Zusatzöffnung ermöglicht, wenn diese durch das Ventil freigegeben ist. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass sich in der Ölwanne enthaltenes Wasser aufgrund dessen, im Vergleich zu dem in der Ölwanne enthaltenen Öl (Motoröl) höherer Dichte im Bereich des Ölwannenbodens ansammelt und damit das Öl in eine geodätisch höhere Lage verdrängt. Friert das Wasser ein, so kann sich eine Platte aus Eis im Bereich des Ölwannenbodens bilden und die Ölansaugöffnung verstopfen, wohingegen jedoch die geodätisch höher liegende Zusatzöffnung weiterhin ein Absaugen von Öl aus der Ölwanne ermöglicht.
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Das thermostatisch gesteuerte Ventil kann die Zusatzöffnung bei Temperaturen oberhalb des Gefrierpunktes, bei welchen eine Eisbildung ausgeschlossen ist, verschließen, sodass dann eine Absaugung des Öls alleine über die Ölansaugöffnung erfolgen kann. Dadurch kann ein großer Schwenkwinkelbereich im Normalbetrieb (bei Temperaturen oberhalb des Gefrierpunktes in der Ölwanne) sichergestellt werden. Auch Schwenkwinkelanforderungen im Kaltbetrieb (bei Temperaturen im Bereich des Gefrierpunktes bei welchen es zu einer Eisbildung kommen kann) können zumindest weitgehend erfüllt werden, da sich allgemein aufgrund der deutlich erhöhten Viskosität des Öls bei niedrigen Temperaturen eine geringere Ölumlaufmenge einstellt als im Normalbetrieb. Im Kaltbetrieb liegt also ein höherer Ölspiegel in der Ölwanne vor, da das Öl eine höhere Viskosität aufweist, als im Normalbetrieb.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das thermostatisch gesteuerte Ventil zum Freigeben und Unterbinden des Öldurchflusses durch die Zusatzöffnung ein Stellelement auf, welches als Wachselement, als Bimetallelement oder als Formgedächtniselement ausgebildet ist. Sowohl das Wachselement, als auch das Bimetallelement oder das Formgedächtniselement ermöglichen eine rein temperaturabhängige Steuerung des Ventils, sodass in vorteilhafter Weise auf eine komplexe, zusätzliche Ansteuerung des Ventils verzichtet werden kann. Dadurch ist das Ventil insgesamt besonders störungsunempfindlich. Das Formgedächtniselement kann dabei eine Formgedächtnislegierung, also beispielsweise eine Nickel-Titan-Legierung (NiTi-Legierung), aufweisen. Das thermostatisch gesteuerte Ventil mit dessen Stellelement ermöglicht in vorteilhafter Weise allgemein und im Gegensatz zu elektrisch betätigbaren Ventilen ein Freigeben bzw. Unterbinden des Öldurchflusses ohne weitere externe Energiezufuhr, beispielsweise in Form von elektrischer Energie.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Stellelement dazu ausgebildet, den Öldurchfluss durch die Zusatzöffnung bei einem Öltemperaturwert zwischen 1 °C bis 10 °C, bevorzugt zwischen 2 °C und 5 °C freizugeben. Dies ist von Vorteil, da bei derartigen Öltemperaturwerten ein Sicherheitsabstand zum Gefrierpunkt von Wasser einstellbar und damit eine besonders sichere Versorgung der Verbrennungskraftmaschine mit Öl aus der Ölwanne gegeben ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigt die einzige Fig. eine schematische Schnittdarstellung einer Ölansaugvorrichtung.
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Die Fig. zeigt eine Ölansaugvorrichtung 10 für eine Verbrennungskraftmaschine, welche beispielsweise als Gasmotor ausgestaltet sein kann. Die Verbrennungskraftmaschine ist vorliegend nicht weiter dargestellt. Die Ölansaugvorrichtung 10 weist eine Ölwanne 12 und ein Ölsaugrohr 20 auf, welches eine, im Bereich eines Ölwannenbodens 14 der Ölwanne 12 angeordnete Ölansaugöffnung 30 sowie eine Zusatzöffnung 40 aufweist. Die Zusatzöffnung 40 liegt dabei geodätisch höher als die Ölansaugöffnung 30. In der Ölwanne 12 befindet sich Öl 16, welches sowohl über die Ölansaugöffnung 30 als auch über die Zusatzöffnung 40 mittels einer mit dem Ölsaugrohr 20 verbundenen Pumpe 70 aus der Ölwanne 12 absaugbar und der Verbrennungskraftmaschine zuführbar ist. Die Zusatzöffnung 40 befindet sich ebenso wie die Ölansaugöffnung 30 geodätisch unterhalb eines Ölspiegels 18.
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Bildet sich nun infolge besonders niedriger Umgebungstemperaturen eine Platte aus Eis 60 am Ölwannenboden 14, und damit im Bereich des tiefsten Punktes der Ölwanne 12, so kann die Ölansaugöffnung 30 durch das Eis 60 verstopft werden. Im Normalbetrieb, also bei Temperaturen oberhalb des Gefrierpunktes von Wasser erfolgt eine Absaugung des Öls 16 über die Ölansaugöffnung 30, um etwaige Schwenkanforderungen mit möglichst geringen Ölwannenfüllmengen einzuhalten.
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Die Ölansaugvorrichtung 10 weist ein thermostatisch gesteuertes Ventil 50 auf, mittels welchem ein Durchfluss 42 durch die Zusatzöffnung 40 temperaturabhängig freigebbar und unterbindbar ist. Das thermostatisch gesteuerte Ventil 50 kann zum Freigeben und Unterbinden des Öldurchflusses 42 durch die Zusatzöffnung 40 ein Stellelement 52 aufweisen, welches beispielsweise als Wachselement, als Bimetallelement oder als Formgedächtniselement ausgebildet sein kann. Das Stellelement 52 kann dazu ausgebildet sein, den Öldurchfluss 42 durch die Zusatzöffnung 40 bei einem Erreichen bzw. Unterschreiten eines Öltemperaturwerts, welcher auch als Ölsumpftemperaturwert bezeichnet werden kann, zwischen 5 °C und 10 °C freizugeben.
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Bei Temperaturen oberhalb des Gefrierpunktes verschließt das Stellelement 52 das Ventil 50, wodurch auch die Zusatzöffnung 40 gasdicht verschlossen sein kann. Dadurch kann im Normalbetrieb, also bei Temperaturen oberhalb des Gefrierpunktes von Wasser, im Falle von Schräglagen der Verbrennungskraftmaschine bzw. eines durch die Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Kraftwagens keine Luft über die Zusatzöffnung 40 angesaugt werden, wodurch eine besonders gasblasenfreie Schmiermittelversorgung der Verbrennungskraftmaschine durch Ansaugen des Öls 16 über die Ölansaugöffnung 30 ermöglicht ist.
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Die Zusatzöffnung 40 und das Ventil 50 ermöglichen es, dass lediglich im Kaltbetrieb, also bei Temperaturen im Bereich des Gefrierpunktes von Wasser und tiefer die Ansaugung des Öls 16 aus der Ölwanne 12 an einer im Vergleich zu der Ölansaugöffnung 30 geodätisch höheren Stelle erfolgt. Die Zusatzöffnung 40 weist dabei eine ausreichend große Entfernung zum am Ölwannenboden 14 gebildeten Eis 60 auf. Bei Öltemperaturwerten oberhalb der Einfriergefahr verschließt das Ventil 50 die Zusatzöffnung 40, wodurch die Ansaugung des Öls 16 wieder am geodätisch tiefsten Punkt der Ölwanne 12, also über die Ölansaugöffnung 30 im Bereich des Ölwannenbodens 14 erfolgen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ölansaugvorrichtung
- 12
- Ölwanne
- 14
- Ölwannenboden
- 16
- Öl
- 18
- Ölspiegel
- 20
- Ölsaugrohr
- 30
- Ölansaugöffnung
- 40
- Zusatzöffnung
- 42
- Öldurchfluss
- 50
- thermostatisch gesteuertes Ventil
- 52
- Stellelement
- 60
- Eis
- 70
- Pumpe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2016156359 A [0005]
- US 2570898 A [0006]
