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Der vorliegende Erfindungsgegenstand bezieht sich allgemein auf Verbrennungsmotoren und insbesondere auf ein Schmierungssystem für die Verbrennungsmotoren.
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Die Schmierung ist ein Vorgang, der gemeinhin bei verschiedenen Arten von mechanischen Anordnungen zur Reduzierung von Reibung und Abnutzung der Komponenten und zur Erleichterung der Relativbewegungen zwischen den Komponenten eingesetzt wird. Die Schmierung kann für eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit und der Betriebslebensdauer des Motors sorgen. Gemeinhin verwendetes Schmiermittel für einen Kraftfahrzeugmotor kann Öl umfassen, das sehr nahe am Motor aufgenommen ist. Der Ölstrom aus einem Speicher zu den Motorkomponenten ermöglicht die Schmierung des Motors. Die Schmierung eines Motors kann auf viele Weisen erzielt werden, einige der herkömmlichen Schmierverfahren sind ein Druckschmierungssystem und eine Trockensumpfschmierung.
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Bei dem Druckschmierungssystem, einer Art Nasssumpfschmierung, wird Öl aus einem Ölbehälter entnommen, der unterhalb der Kurbelwelle platziert ist. Öl aus dem Ölbehälter wird durch eine Ölpumpe gepumpt und verschiedenen Motorkomponenten zugeführt. Bei der Schmierung läuft das Öl von den Komponenten zurück zu dem Ölbehälter ab. Im Allgemeinen ist der Ölbehälter bei solch einem Schmierungssystem allgemein groß, um ein benötigtes Ölvolumen zum Schmieren der Motorkomponenten zu fassen, und ist auch unterhalb des Motors zu platzieren, um das ablaufende Öl aufzunehmen. Dies gibt oftmals Motorkonstruktionsauflagen vor und lässt den Motor möglicherweise auch sperrig und ineffizient werden. Beispielsweise kann das Öl aus dem Ölbehälter in einigen Fällen an die Kurbelwelle spritzen, wodurch die Motorleistung reduziert werden kann.
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Im Gegensatz dazu umfasst ein Trockensumpfschmierungssystem im Vergleich zu dem Druckschmierungssystem eine zusätzliche Förderpumpe und einen entfernten Ölbehälter. Hier wird das von den Motorkomponenten ablaufende Öl aufgrund der Verfügbarkeit des entfernten Behälters in einem vergleichsweise flacheren oder „trockenen“ Ölbehälter aufgefangen. Weiterhin wird das Öl aus dem Ölbehälter durch eine oder mehrere Spülpumpen zu dem entfernten Ölbehälter transportiert, von dem aus das Öl durch die Ölförderpumpe den Motorkomponenten zugeführt wird. Das Trockensumpfschmierungssystem bietet einerseits Konstruktionsflexibilität und besseres Warmlaufverhalten, kann jedoch gleichzeitig die Komplexität und Kosten durch die Installation und Wartung zusätzlicher Komponenten, die nun erforderlich sein können, erhöhen. Des Weiteren kann eine erhöhte Anzahl an Komponenten eine Erhöhung des Gewichts des Motors verursachen, wodurch die Leistungsanforderung für den Motor angehoben wird.
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Ein herkömmliches Fahrzeugschmierungssystem wird in dem
US-Patent 8297251 (das ‘251-Patent) beschrieben. Das ‘251-Patent offenbart eine Halbtrockensumpfschmierungsstruktur eines Motors zum Schmieren der Komponenten eines Motors. Das System umfasst einen Ölbehälter, der dazu verwendet wird, das Öl den Motorkomponenten durch die Verwendung eines Öldurchlasses zuzuführen. Der Ölstrom durch den Öldurchlass wird durch die Verwendung mehrerer Pumpen und Filter gesteuert. Jedoch erfordert die Schmierung gemäß der Beschreibung in dem ‘251-Patent des Weiteren mehrere Komponenten, wie z. B. Pumpen, die die Kosten der Wartung und die Komplexität der Konstruktion bei dem System erhöhen können.
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Der hier beschriebene Erfindungsgegenstand bezieht sich auf Schmierungssysteme für Verbrennungsmotoren. Bei einer Implementierung umfasst das Schmierungssystem einen Öltank, der mit einer Ölwanne in Strömungsverbindung steht. Der Öltank und die Ölwanne fassen das Öl zum Schmieren mehrerer Motorkomponenten, wie z. B. einer Zylinderkopfanordnung und von Zylinderblöcken. Das Schmierungssystem kann einen Ölauffangkanal umfassen, der in der Zylinderkopfanordnung zum Auffangen von aus der Zylinderkopfanordnung ablaufendem Öl vorgesehen ist. In einem Beispiel kann ein Ölrücklaufkanal den Ölauffangkanal und den Öltank zur Bereitstellung des Ablaufens des in dem Ölauffangkanal aufgefangenen Öls in den Öltank verwenden. In einem weiteren Beispiel kann durch Schwerkraft aus den Zylinderblöcken ablaufendes Öl in der Ölwanne aufgefangen werden. Weiterhin kann das Schmierungssystem des Weiteren eine Ölpumpe zum Zuführen des Öls aus dem Öltank und/oder der Ölwanne zu den Motorkomponenten umfassen.
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Bei einer weiteren Implementierung kann der Verbrennungsmotor ein Schmierungssystem zum Schmieren mehrerer Motorkomponenten umfassen. Der Verbrennungsmotor kann einen Öltank und eine Ölwanne zum Fassen von Öl zur Schmierung der Motorkomponenten umfassen. Weiterhin kann der Verbrennungsmotor des Weiteren eine Steuereinheit zum Wählen der Ölwanne oder des Öltanks für die Zufuhr von Öl zur Schmierung basierend auf einem Ölauswählparameter umfassen. Die Beispiele für den Ölauswählparameter umfassen unter anderem die Temperatur des Öls in der Ölwanne, die Temperatur des Öls in dem Öltank, eine zur Verfügung stehende Ölmenge in der Ölwanne, eine zur Verfügung stehende Ölmenge in dem Öltank und den Ölauswählparameter basierend auf einer Standardlogik. In einem Beispiel kann während der Schmierung das aus der Zylinderkopfanordnung ablaufende Öl dem Öltank durch den Ölauffangkanal zugeführt werden, während die Ölwanne das aus den Zylinderblöcken ablaufende Öl auffangen kann.
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Die detaillierte Beschreibung wird mit Bezug auf die folgenden Figuren beschrieben, in denen:
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1 eine Blockdiagrammdarstellung eines Schmierungssystems für einen Motor gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Erfindungsgegenstands veranschaulicht.
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2a und 2b schematische Darstellungen des Schmierungssystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen des vorliegenden Erfindungsgegenstands veranschaulichen.
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3a, 3b, 3c und 3d eine schematische Darstellung des Schmierungssystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen des vorliegenden Erfindungsgegenstands veranschaulichen.
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Verschiedene Motorkomponenten, wie z. B. Zylinderkopf, Zylinderblock, Lager und Kolbenkühldüsen, werden geschmiert, um Abnutzungsverluste zu verhindern und eine gleichmäßige Funktionsweise des Motors sicherzustellen. Dazu wird ein Schmierungssystem zur Bereitstellung von Schmierung in einem Fahrzeug eingesetzt.
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Jedoch kann eine herkömmliche Schmierung entweder Konstruktionsauflagen aufgrund einer beträchtlichen Größe eines Ölbehälters vorgeben oder kann komplex und sperrig mit hohen Wartungskosten sein.
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Dazu wird ein Schmierungssystem für Motoren beschrieben. Das Schmierungssystem umfasst mehrere Ölquellen und eine Pumpe zur Zufuhr des Öls aus der einen der mehreren Ölquellen zu Motorkomponenten. Die mehreren Ölquellen umfassen eine Ölwanne zum Fassen von Öl zur Schmierung von Motorkomponenten und einen Öltank, der von der Ölwanne entfernt positioniert ist und auch das Öl zur Schmierung fasst. In einem Beispiel kann die Ölwanne unterhalb eines Kurbelgehäuses des Motors angeordnet sein, während der Öltank zwischen der Ölwanne und einer Zylinderkopfanordnung angeordnet sein kann.
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Im Betrieb kann die Ölpumpe Öl selektiv entweder aus dem Öltank oder der Ölwanne zur Schmierung zuführen. Die Ölbezugsquelle zur Einspeisung des Öls kann dynamisch gewählt werden, beispielsweise basierend auf der Temperatur von Öl in der Ölquelle und dem zur Verfügung stehenden Öl in der Ölquelle, oder die Wahl kann auf einer Standardlogik basieren. Das Öl zur Schmierung kann dann aus der gewählten Ölbezugsquelle den Motorkomponenten, wie z. B. der Zylinderkopfanordnung, den Lagern und Kolbenkühldüsen, zugeführt werden.
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Während der Schmierung wird durch Schwerkraft aus den Motorkomponenten ablaufendes Öl in dem Öltank und der Ölwanne aufgefangen. In einem Beispiel kann das aus einem Satz aus Motorkomponenten, beispielsweise der Zylinderkopfanordnung und weiteren um die Zylinderkopfanordnung herum angeordneten Komponenten, ablaufende Öl über mehrere Ölrücklaufdurchgänge in einem unterhalb des Satzes aus den Komponenten positionierten Ölauffangkanal aufgefangen werden. In einem Beispiel kann der Ölauffangkanal innerhalb der Zylinderkopfanordnung vorgesehen sein. Weiterhin wird das Öl aus dem Ölauffangkanal durch einen weiteren Ölrücklaufdurchgang zurück zu dem Öltank geführt. Gleichermaßen wird das von anderen Komponenten, wie z. B. Kolbenkühldüsen, ablaufende Öl durch ähnliche Ölrücklaufdurchgänge der Ölwanne zugeführt.
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Aufgrund mehrerer Ölquellen kann die Größe der Ölwanne zur Bereitstellung von Konstruktionsflexibilität wesentlich reduziert werden. Weiterhin kann, da das von den Motorkomponenten ablaufende Öl durch die Schwerkraft von sowohl der Ölwanne als auch dem Öltank aufgefangen wird, eine einzige Pumpe effizient für Einspeisen des Öls sowohl aus der Ölwanne als auch dem Öltank sorgen, ohne den Öltank ständig auffüllen zu müssen. Dadurch kann die Anzahl an Komponenten in dem Schmierungssystem reduziert werden, wodurch wiederum die Komplexität und das Gewicht des Schmierungssystems und des Motors zur Bereitstellung eines besseren Wirkungsgrads reduziert werden können. Infolgedessen kann das Schmierungssystem kosteneffizient sein, da Wartungs- und Betriebskosten auch reduziert werden können.
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Die oben erwähnten Implementierungen werden hier mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher beschrieben. Es versteht sich, dass sich die Beschreibung und die Figuren auf beispielhafte Implementierungen beziehen und nicht als eine Beschränkung des vorliegenden Erfindungsgegenstands ausgelegt werden sollten. Es versteht sich des Weiteren, dass verschiedene Anordnungen ausgearbeitet werden können, die obgleich sie hier nicht explizit beschrieben oder gezeigt werden, die Prinzipien des vorliegenden Erfindungsgegenstands umfassen. Darüber hinaus sollen alle hier erfolgenden Aussagen, die Prinzipien, Aspekte und Ausführungsformen des vorliegenden Erfindungsgegenstands anführen, sowie spezielle Beispiele Äquivalente davon umfassen.
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1 veranschaulicht eine Blockdiagrammdarstellung eines Schmierungssystems 100 für einen Motor gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Erfindungsgegenstands. Das Schmierungssystem 100 umfasst mehrere Ölbezugsquellen, d.h. eine Ölwanne 105 und einen Öltank 110, zum Fassen von Öl zur Schmierung mehrerer Motorkomponenten 115-1a..., 115-1n, 115-Na...115-Nn. In einem Beispiel kann das Fahrzeug dahingehend konstruiert sein, ein vorbestimmtes Ölvolumen zur Schmierung zu speichern. Weiterhin kann ein Teil des vorbestimmten Volumens in der Ölwanne 105 gespeichert werden und der Rest kann in dem Öltank 110 gespeichert werden. Der Öltank 110 kann dazu konstruiert sein, den Großteil des Öls zu speichern, während die Ölwanne 105 ein geringeres Volumen speichern kann, wodurch für eine Reduzierung der Größe der Ölwanne 105 im Hinblick auf eine bessere Konstruktionsflexibilität gesorgt wird.
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Beispielsweise kann die Ölwanne 105, wenn das vorbestimmte Volumen, das in dem Fahrzeug gespeichert werden kann, 4 Liter (L) bis 6 L beträgt, ein Volumen von etwa 0,1 L bis 1 L aufweisen, während der Öltank 110 ein Volumen von etwa 3L bis 5L aufweisen kann. Der Öltank 110, der von der Ölwanne 105 entfernt positioniert ist, dient als eine zusätzliche Ölbezugsquelle zum Fassen des Öls. Der Öltank 110 kann isoliert sein, um die Warmhaltung des Öls für eine bessere Schmierung aufrechtzuerhalten.
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Die Motorkomponenten 115-1a..., 115-1n, 115-Na...115-Nn können zusammengefasst als Motorkomponente(en) 115 bezeichnet werden. Weiterhin können die Motorkomponenten in zwei Sätze unterteilt sein, einen ersten Satz, der die Zylinderkopfanordnung und andere zugeordnete Komponenten umfasst, und einen zweiten Satz, der Komponenten, wie z. B. Kolbenkühldüsen und weitere unterhalb des ersten Satzes von Komponenten angeordnete Komponenten, umfasst. Zur einfacheren Erläuterung wird in 1 der erste Satz von Motorkomponenten als 115-1a...115-1n dargestellt und der zweite Satz von Motorkomponenten wird als 115-Na...115-Nn dargestellt. Der erste Satz von Motorkomponenten 115-1a...115-1n kann als ein erster Satz von Komponenten 115-1 bezeichnet werden, und der zweite Satz von Motorkomponenten 115-Na...115-Nn kann als ein zweiter Satz von Komponenten 115-N bezeichnet werden.
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In einem Beispiel kann eine Ölpumpe 120, die mit der Ölwanne 105 und/oder dem Öltank 110 in Strömungsverbindung steht, das Öl zur Schmierung aus der Ölwanne 105 oder dem Öltank 110 zuführen. Die Ölpumpe 120 kann das Öl aus der Ölwanne 105 oder dem Öltank 110 basierend auf einem von einer Steuereinheit 125, wie z. B. einem elektronischen Steuergerät eines Fahrzeugs, empfangenen Eingang einspeisen. Der Eingang basiert beispielsweise auf einem Ölauswählparameter, einer Temperatur der Ölwanne 105 und/oder des Öltanks 110, einer zur Verfügung stehenden Ölmenge in der Ölwanne 105 und/oder dem Öltank 110, und der Ölauswählparameter basiert auf einer Standardlogik.
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Die Standardlogik kann definieren, dass das Öl nur aus einer gegebenen Ölbezugsquelle, beispielsweise aus der Ölwanne 105 oder dem Öltank 110, einzuspeisen ist. Es versteht sich, dass in dem Fall, dass die Ölpumpe 120 lediglich mit der Ölwanne 105 gekoppelt ist, die Standardlogik beinhaltet, dass das Öl lediglich aus der Ölwanne 105 einzuspeisen ist. Bei einem weiteren Beispiel kann die Standardlogik in dem Fall, dass die Ölpumpe 120 sowohl mit der Ölwanne 105 als auch dem Öltank 110 gekoppelt ist, trotz allem beinhalten, dass das Öl aus der Ölwanne 105 zuzuführen ist.
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Weiterhin kann die Steuereinheit 125 zum Empfang von Informationen, die sich auf die Ölauswählparameter richten, wie z. B. Öltemperatur und/oder zur Verfügung stehende Ölmenge, mit einem oder mehreren Sensoren (in den Figuren nicht gezeigt) gekoppelt sein, die der Ölwanne 105 und dem Öltank 110 zugeordnet sind. Die Steuereinheit 125 kann basierend auf den empfangenen Informationen dementsprechend veranlassen, dass die Ölpumpe 120 das Öl aus der Ölwanne 105 oder dem Öltank 110 pumpt. Wenn beispielsweise die Öltemperatur in der Ölwanne 105 unter einer vorbestimmten Temperatur liegt, kann die Steuereinheit 125 der Ölpumpe 120 eine Veranlassung, das Öl aus dem Öltank 110 einzuspeisen, zuführen.
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Beispielsweise kann die Öltemperatur, da der Öltank 110 isoliert sein kann, insbesondere während der Warmlaufphase in dem Öltank 110 höher sein im Vergleich zu der Öltemperatur in der Ölwanne 105, die möglicherweise nicht isoliert ist und möglicherweise durch einen Luftstrom gekühlt wird, wodurch es zu geringeren Öltemperaturen kommt. Entsprechend kann die Steuereinheit 125 bei niedrigen Motordrehzahlen oder -lasten und während des Warmlaufs eine Eingabe für die Ölpumpe 120, das heiße Öl aus dem Öltank 110 zur Reduzierung von Reibung zu verwenden, bereitstellen, wohingegen die Ölpumpe 120 bei hohen Motordrehzahlen oder -lasten zur Sicherstellung der Motorbeständigkeit das kalte Öl aus der Ölwanne 105 verwenden kann. Es versteht sich, dass bei anderen Implementierungen verschiedene andere Parameter für die Wahl des Öltanks 110 oder der Ölwanne 105 in Betracht gezogen werden können.
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Somit kann den Motorkomponenten 115 über verschiedene Schmierungskomponenten (in 1 nicht gezeigt), wie z. B. einen Ölfilter und einen Ölkühler, das Öl aus der Ölwanne 105 oder dem Öltank 110 zugeführt werden. Bei der Schmierung der Motorkomponenten 115 kann das überschüssige Öl durch die Schwerkraft nach unten ablaufen. In einem Beispiel kann das von dem ersten Satz von Komponenten 115-1 ablaufende Öl in einem Ölauffangkanal 130 über mehrere Ölrücklaufdurchgänge (in 1 nicht gezeigt) aufgefangen werden. Der Ölauffangkanal 130 kann derart unterhalb des ersten Satzes von Komponenten 115 angeordnet sein, dass die mehreren Ölrücklaufdurchgänge von dem ersten Satz von Komponenten 115-1 in den Ölauffangkanal 130 münden. Der Ölauffangkanal 130 steht zum Zuführen des aufgefangenen Öls zu dem Öltank über einen weiteren Ölrücklaufdurchgang mit dem Öltank 110 in Strömungsverbindung. Auf diese Weise kann der Öltank 110 durchgängig mit dem in dem Ölauffangkanal 130 aufgefangenen Öl gefüllt werden.
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In einem Beispiel liegt ein oberer Öloberflächenspiegel in dem Öltank 110 unter dem Ölauffangkanal 130, um sicherzustellen, dass das Öl durch die Schwerkraft in den Öltank 110 abläuft. Weiterhin kann ein Boden des Öltanks 110 oder ein Auslass des Öltanks 110 nicht wesentlich tiefer, beispielsweise weniger als 0,2 m, als ein Einlass der Ölpumpe 120 liegen, um einen Anstieg des Leistungsverbrauchswerts der Ölpumpe zu vermeiden. In weiteren Beispielen könnte der Boden des Öltanks 110 auch höher als der Pumpeneinlass liegen. Weiterhin kann der Öltank 110 derart angeordnet sein, dass er mit der Ölwanne 105 in Strömungsverbindung steht.
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Mit Rückbezug auf das Auffangen von ablaufendem Öl kann das von dem zweiten Satz von Komponenten 115-N ablaufende Öl, ähnlich zu dem ersten Satz von Komponenten 115-1, durch die Schwerkraft in der Ölwanne 105 aufgefangen werden. Weiterhin kann das Öl aus dem Öltank 110 in einem Beispiel zu der Ölwanne 105 zurückgeführt werden, dies erfolgt entweder stets oder im Falle eines Überlaufens. In einem weiteren Beispiel kann das Öl aus sowohl dem ersten Satz von Motorkomponenten 115-1 als auch dem zweiten Satz von Motorkomponenten 115-2 in der Ölwanne 105 aufgefangen werden und das Öl kann selektiv aus dem Öltank 110 oder der Ölwanne 105 zugeführt werden.
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Somit sorgt das vorliegende Schmierungssystem 100 für eine effiziente Schmierung mit einer geringeren Anzahl an Komponenten und einer kleineren Ölwanne, wodurch der Gesamtwirkungsgrad des Motors verbessert wird.
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2a und 2b veranschaulichen eine schematische Darstellung des in einem Fahrzeug (in den Figuren nicht gezeigt) eingesetzten Schmierungssystems 100 gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Erfindungsgegenstands. Mit Bezug auf 2a kann die Ölwanne 105 unter einer unteren Fläche eines Kurbelgehäuses des Motors angeordnet sein. Da die Ölwanne 105 eine geringe Größe aufweist, kann die Motorauslegung besser konstruiert werden. Die Ölwanne 105 steht mit der Ölpumpe 120 und dem Öltank 110 in Strömungsverbindung. Der Öltank 110 kann der Ölwanne 105 im Falle eines Überlaufens Öl zu führen, wie durch einen Pfeil 205 angegeben wird.
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Weiterhin kann der Öltank 110 über ein Ölsteuerventil 210-1 auch mit der Ölpumpe 120 in Strömungsverbindung stehen. Das Ölsteuerventil 210-1 kann ein Zweiwegesteuerventil oder ein Dreiwegesteuerventil sein. Weiterhin kann das Ölsteuerventil 210-1 elektrisch betätigt oder mechanisch betätigt werden. Das Ölsteuerventil 210-1 kann als ein einfaches Sperrventil konstruiert sein. Das Ölsteuerventil 210 kann eine Hinderung des Luftstroms in die Ölpumpe 120 sicherstellen.
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Im Betrieb kann die Ölpumpe 120 den Motorkomponenten 115 basierend auf den oben beschriebenen Ölauswählparametern und einer von der Steuereinheit 125 empfangenen Veranlassung Öl aus dem Öltank 110 oder der Ölwanne 105 zuführen. Das Öl zur Schmierung kann Ölleitungen, Ölgalerien und Ölkanälen, die zu verschiedenen Motorkomponenten 115 führen, unter Druck zugeführt werden. Das Öl kann durch einen Ölfilter 215 und einen Ölkühler 220 zugeführt werden. Der Ölfilter 215 entfernt Verunreinigungen, wie z. B. Abriebpartikel, Feuchtigkeit und Schlamm, aus dem Öl, bevor das Öl zu dem Ölkühler 220 und den Motorkomponenten 115 geleitet wird. Von dem Ölfilter 215 wird das Öl dem Ölkühler 220 zugeführt, wo das Öl gekühlt und dann durch die Ölleitungen, die Ölgalerien und die Ölkanäle zu den Motorkomponenten 115 abgelassen wird.
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Im Allgemeinen sollte die Öltemperatur zur Reduzierung von Lagerreibung so hoch wie möglich sein, um eine geringe Viskosität aufrechtzuerhalten, jedoch sollte die Temperatur zur Verbesserung der Lagerbeständigkeit bei hohen Lasten nicht zu hoch sein. Aus diesem Grund wird die optimale Öltemperatur zwischen 90 °C und 120 °C gehalten. Da die Kühlmitteltemperatur während der Warmlaufphase gewöhnlich höher als die Öltemperatur ist, kann der Ölkühler 220 oder ein Öl-Kühlmittel-Wärmetauscher zur Übertragung von Wärme von dem Kühlmittel auf das Öl verwendet werden.
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Weiterhin könnte die Öltemperatur bei kritischen Betriebsbedingungen, beispielsweise dem Schleppen eines Anhängers, über 140 °C und über der Spitzentemperatur des Kühlmittels, die gewöhnlich bei unter 110 °C liegt, liegen. In diesem Fall kann der Ölkühler 220 zur Übertragung der Wärme von dem Öl auf das Kühlmittel verwendet werden.
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Bei einer Implementierung kann der Ölkühler 220 nur bei kritischen Betriebsbedingungen, wie z. B. während der Warmlaufphase, verwendet werden, ein Ölkühler 220 zum Anwärmen des Öls ist nicht erforderlich, da das Öl aus dem Öltank 110 verwendet werden kann. Dies kann wiederum für eine Reduzierung des Leistungsverbrauchs durch den Ölkühler 220 zur Bereitstellung eines effizienten Motors sorgen.
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Danach wird das Öl dem ersten Satz der Motorkomponenten 115-1 und dem zweiten Satz der Motorkomponenten 115-N zugeführt. Der erste Satz der Motorkomponenten 115-1 umfasst beispielsweise eine Zylinderkopfanordnung 225 und weitere Komponenten 230-1, wie z. B. Nockenlager, Hydraulikstößel (HLAs – Hydraulic Lash Adjusters), Sprühdüsen zur Schmierung der Hebellager eines „Rollenschwinghebel“(RFF – Roller Finger Follower)-Ventiltriebs, hydraulisch betätigte Systeme zur variablen Nockensteuerung (VCT – Variable Cam Timing), Schaltstößelsysteme und Schmierung des Kraftstoffpumpenstößels. Der zweite Satz von Motorkomponenten 115-N umfasst beispielsweise Zylinderblöcke, Kolbenkühldüsen 235-1, 235-2, ...235-N und weitere Komponenten 230-2, wie z. B. Kurbelwellenlager, Pleuelstangenlager, Riemenspannlagerschmierung, einige VCT, wobei das Öl nach dem Verlassen des Verstellers in die Ölwanne 105 abgelassen werden kann. Bei der Schmierung kann das Öl durch mehrere Ölrücklaufdurchgänge 240-1, 240-2, 240-3... und 240-N durch die Schwerkraft nach unten abgelassen werden. Die Ölrücklaufdurchgänge 240-1, 240-2, 240-3... und 240-N können zusammengefasst als Ölrücklaufdurchgang (Ölrücklaufdurchgänge) 240 bezeichnet werden. Zur einfacheren Bezugnahme wird Ölstrom durch die Schwerkraft mit gestrichelten Linien dargestellt, während Ölstrom anderweitig mit durchgehenden Linien dargestellt wird.
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Die Ölrücklaufdurchgänge 240 von dem ersten Satz von Komponenten 115-1 können in den Ölauffangkanal 130 auffangen. In einem Beispiel kann der Ölauffangkanal 130 in der Zylinderkopfanordnung 225 vorgesehen sein. In weiteren Beispielen kann der Ölauffangkanal 130 derart unterhalb der Zylinderkopfanordnung 225 vorgesehen sein, dass das aus der Zylinderkopfanordnung 225 ablaufende Öl durch die Schwerkraft in den Ölauffangkanal 130 aufgefangen werden kann. Von dem Ölauffangkanal 130 wird das Öl durch einen weiteren Ölrücklaufdurchgang 245 dem Öltank 110, der unterhalb des Ölauffangkanals 130 angeordnet ist, zugeführt. Somit kann der Öltank 110 das aus dem ersten Satz von Komponenten 115-1 ablaufende Öl durch die Schwerkraft aufnehmen.
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Gleichermaßen wird das Öl aus dem zweiten Satz von Komponenten 115-N auch durch Schwerkraft durch die mehreren Ölrücklaufdurchgänge 240 in die Ölwanne 105 abgelassen. Darüber hinaus kann das Öl aus dem Öltank 110 im Falle eines Überlaufens auch durch die Schwerkraft der Ölwanne 105 zugeführt werden, wie durch einen Pfeil 250 angezeigt wird.
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Mit Bezug auf 2b kann der Ölstrom aus dem Öltank 110 und der Ölwanne 105 zu den Motorkomponenten 115 dem bei der in Bezug auf die Beschreibung von 2a beschriebenen Ausführungsform ähnlich sein. Darüber hinaus umfasst das Schmierungssystem 100 der 2b ein weiteres Ölsteuerventil 210-2, das zwischen der Ölpumpe 120 und der Ölwanne 105 angeordnet ist. Das Ölsteuerventil 210-2 kann dem Ölsteuerventil 210-1 ähnlich sein. Das Ölsteuerventil 210-2 kann eine Hinderung von Luftstrom von der Ölwanne 105 in die Ölpumpe 120 sicherstellen.
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3a, 3b, 3c und 3d veranschaulichen eine schematische Darstellung des Schmierungssystems 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen des vorliegenden Erfindungsgegenstands. Mit Bezug auf 3a führt die Ölpumpe 120 zur Schmierung der Motorkomponenten 115 das Öl aus der Ölwanne 105 zu. Bei dieser Ausführungsform kann die Standardlogik beinhalten, das Öl lediglich aus der Ölwanne 105 zuzuführen. Entsprechend speist die Ölpumpe 120 Öl aus der Ölwanne 105 über mehrere Komponenten, wie z. B. den Ölfilter 215 und den Ölkühler 220, zu dem ersten Satz der Motorkomponenten 115-1 und dem zweiten Satz der Motorkomponenten 115-N ein.
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Aus dem ersten Satz der Motorkomponenten 115-N kann das ablaufende Öl in dem Ölauffangkanal 130 aufgefangen werden, der wiederum das aufgefangene Öl dem Öltank 110 zuführen kann. Der Öltank 110 kann mit der Ölwanne 105 dahingehend in Strömungsverbindung stehen, das aufgefangene Öl durch ein Ölsteuerventil 210-3 abzulassen. Somit ist das Ölsteuerventil 210-3 dahingehend zwischen dem Öltank 110 und der Ölwanne 105 angeordnet, für das Ablassen des Öls zur Ölwanne 105 zu sorgen. Die Ölwanne 105 kann auch das aus dem zweiten Satz von Motorkomponenten 115-N ablaufende Öl aufnehmen, wodurch die Ölwanne 105 zur erneuten Nutzung aufgefüllt wird.
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Weiterhin veranschaulichen 3b–3d verschiedene Konfigurationen der Ölwanne 105 des Schmierungssystems 100 von 3a gemäß verschiedenen Ausführungsformen des vorliegenden Erfindungsgegenstands. Mit Bezug auf 3a kann die Ölwanne 105 in zwei Abschnitte unterteilt werden, d.h. einen ersten Abschnitt 305-1 und einen zweiten Abschnitt 305-2. Der erste Abschnitt 305-1 kann im Wesentlichen kleiner als der zweite Abschnitt 305-2 sein. Weiterhin kann der erste Abschnitt 305-1 Öl aus dem Öltank 110 aufnehmen und kann somit relativ warmes Öl umfassen, im Vergleich zu dem in dem zweiten Abschnitt 305-2 gespeicherten Öl, das zusätzlich zu dem abgelassenen Öl nicht eingespeistes Öl umfasst. Weiterhin kann die Ölwanne 105 derart unterteilt sein, dass zwischen den beiden Abschnitten ein Spalt 310 besteht, um eine Bewegung des Öls zwischen dem ersten Abschnitt 305-1 und dem zweiten Abschnitt 305-2 zur Aufrechterhaltung eines gleichförmigen Pegels des Öls in der Ölwanne 105 zu gestatten. Weiterhin kann das Öl in dem ersten Abschnitt 305-1, da der Spalt 310 klein sein kann, wärmer als in dem zweiten Abschnitt 305-2 sein.
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Mit Bezug auf 3c kann die Ölwanne 105 durch eine Unterteilungskomponente 315, wie z. B. ein Steuerventil und/oder ein Thermostat, in den ersten Abschnitt 305-1 und den zweiten Abschnitt 305-2 unterteilt werden. In einem Beispiel kann das Steuerventil den Ölstrom zwischen den beiden Abschnitten steuern. In einem weiteren Beispiel kann das Thermostat dazu verwendet werden, eine vorbestimmte Temperatur des Öls in den beiden Abschnitten aufrecht zu erhalten, und basierend auf der gegenwärtigen Temperatur kann der Ölstrom aus einem Abschnitt in den anderen reguliert werden.
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Mit Bezug auf 3d kann die Ölwanne 105 durch eine Unterteilungsvorrichtung 320 derart unterteilt werden, dass für einen Überlauf aus dem zweiten Abschnitt 305-2 in den ersten Abschnitt 305-1 gesorgt wird.
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Somit kann eine einzige Pumpe und eine begrenzte Anzahl zusätzlicher Komponenten, wie z. B. der Filter 215, zur Schmierung eingesetzt werden, wodurch nicht nur die Komplexität und das Gewicht des Motors reduziert werden kann, sondern auch eine effiziente Schmierung bereitgestellt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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