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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ölkreislauf einer Brennkraftmaschine mit einem elektromagnetischen Bypassventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem solchen Ölkreislauf.
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Brennkraftmaschinen, wie Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen, verfügen über einen Ölkreislauf, um sich bewegende Teile wie Kurbelwelle, Kolben und dergleichen mittels eines Ölfilms zu schmieren. Beispielsweise wird ein solcher Ölfilm zwischen einem sich bewegenden Kolben und einem Zylinder in der Brennkraftmaschine aufgebracht. Dabei ist es erforderlich, dass die Temperatur des Öls beziehungsweise Ölfilms möglichst rasch auf die vorgesehene Betriebstemperatur gelangt, um ein Abreißen des Ölfilms und damit eine mögliche mechanische Beschädigung der Brennkraftmaschine zu vermeiden.
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Hierzu verfügt der Ölkreislauf über eine Ölwanne, die als Vorratsbehälter für das Öl dient, eine Ölpumpe zur Förderung des Öls durch den Ölkreislauf, einen Ölkühler zur Reduzierung der Temperatur des im Ölkreislauf zirkulierenden Öls und üblicherweise einen Ölfilter zur Reinigung des im Ölkreislauf zirkulierenden Öls sowie ein elektromagnetisches Bypassventil, um bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine das noch kalte Öl um den Ölkühler herumzuleiten, bis dieses seine vorgesehene Betriebstemperatur erreicht hat.
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Es versteht sich, dass sämtliche Komponenten miteinander mit druck- und temperaturbeständigen Ölleitungen verbunden sind, ebenso, dass die eigentliche Brennkraftmaschine an den Ölkreislauf angeschlossen ist und über einen Rücklauf zur Ölwanne verfügt, um einen geschlossenen Ölkreislauf zu bilden.
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Aus der
DE 10 2014 225 042 A1 ist ein solcher Ölkreislauf bekannt, um bei zu geringer Temperatur des Öls dieses mittels eines elektromagnetischen Bypassventils über eine entsprechende Bypassleitung um den Ölkühler herumzuleiten. Dies wird beispielsweise bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine genutzt, um das Öl möglichst schnell auf die erforderliche Betriebstemperatur zu bringen, so dass die optimalen Gleiteigenschaften des Öls möglichst schnell erreicht werden.
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In einem solchen Ölkreislauf ist üblicherweise auch ein Überdruckventil vorgesehen, um bei zu hohem Öldruck in dem Ölkreislauf über eine Rücklaufleitung Öl wieder zur Ölwanne zurückzuführen.
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Es ist gewünscht, den Aufbau des Ölkreislaufes zu vereinfachen.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einem elektromagnetischen Ventil, welches als Bypassventil zur Umgehung eines Ölkühlers dient, zusätzlich die Funktion eines Überdruckventils zuzuordnen. Es wird somit erfindungsgemäß erstmals ein kombiniertes Bypass-Überdruckventil geschaffen. Ein elektromagnetisches Ventil umfasst üblicherweise eine Spule, die von einem elektrischen Strom durchflossen werden kann, sowie eine Feder, die ein Stellglied mit einem Ventilkörper gegen einen Ventilsitz vorspannt. In stromlosem Zustand ist ein elektromagnetisches Ventil üblicherweise derart ausgebildet, dass sein Stellglied mit dem Ventilkörper durch die Federkraft gegen den Ventilsitz gedrückt ist und beispielsweise eine Fluidleitung dadurch verschlossen wird. Das Stellglied wird auch als Anker bezeichnet. Fließt ein elektrischer Strom durch die Spule wird auf das Stellglied eine magnetische Kraft ausgeübt und dieses mit seinem Ventilkörper entgegen der Federkraft vom Ventilsitz abgehoben und beispielsweise eine Fluidleitung dadurch geöffnet.
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Im Rahmen der Erfindung ist nun vorgesehen, dass von dem elektromagnetischen Ventil eine druck- und temperaturbeständige Rücklaufleitung zur Ölwanne vorhanden ist, um das Öl, das im Ölkreislauf unter Überdruck steht, zur Ölwanne zurück führen zu können. Dabei erfolgt der Rücklauf des Öls üblicherweise ohne Überdruck, also beispielsweise nur durch Gewichtskraft. Im normalen Betrieb des Ölkreislaufs beziehungsweise der Brennkraftmaschine schließt und öffnet das elektromagnetische Ventil die Bypassleitung um beispielsweise bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine das im Ölkreislauf zirkulierende Öl um den Ölkühler herumzuleiten, so dass das Öl durch den Betrieb der Brennkraftmaschine schneller auf seine erforderliche Betriebstemperatur zur Ausbildung des gewünschten Ölfilms in der Brennkraftmaschine kommt. Ist die erforderliche Betriebstemperatur erreicht, kann dies über einen Temperatursensor festgestellt und von einer Steuereinheit kann das elektromagnetische Ventil entsprechend umgestellt werden, um nachfolgend das Öl durch den Ölkühler zu leiten. Üblicherweise ist das elektromagnetische Ventil derart geschaltet, dass es in stromlosem Zustand die Bypassleitung verschließt, um das Öl in jedem Fall durch den Ölkühler zu leiten, so dass dieses unter keinen Umständen überhitzt. Im Betrieb der Brennkraftmaschine bei wenig Belastung und niedriger Öltemperatur kann das Öl ebenfalls um den Ölkühler umgeleitet werden.
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Zusätzlich ist dem elektromagnetischen Ventil eine Rücklaufleitung zugeordnet, die mit der Ölwanne verbunden ist. Sollte im stromlosen Zustand des Ventils ein zu hoher Öldruck an dem elektromagnetischen Ventil anstehen so kann das Öl das Stellglied mit seinem Ventilkörper entgegen der Federkraft vom Ventilsitz abheben und das Öl kann nachfolgend über die Rücklaufleitung üblicherweise drucklos zur Ölwanne zurückströmen. Somit bildet das elektromagnetische Ventil beziehungsweise das Bypassventil ein Überdruckventil, um bei einem Überschreiten eines Grenzwertes des Drucks im Ölkreislauf diesen zu entlasten und den Druck im Ölkreislauf abzubauen.
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Insbesondere ist der Ölkreislauf derart ausgelegt, dass im stromlosen Zustand des elektromagnetischen Ventils der Fluss des Öls durch den Ölkühler stets gewährleistet ist. Somit kann beispielsweise bei Beschädigung einer elektrischen Zuleitung für das elektromagnetische Ventil, also in dessen stromlosem Zustand, gewährleistet werden, dass das Öl stets durch den Ölkühler fließt.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein zusätzliches Überdruckventil eingespart werden kann und somit der konstruktive Aufbau des Ölkreislaufs vereinfacht ist.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist eine Rücklaufleitung vom elektromagnetischen Ventil zur Ölwanne vorgesehen, um kein Öl aus dem Ölkreislauf austreten zu lassen. Diese ist entsprechend den anderen Leitungen im Ölkreislauf vorzugsweise druck- und/oder temperaturbeständig ausgeführt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung sieht vor, dass anstehendes Öl bei einem Übersteigen einer Verschlusskraft des elektromagnetischen Ventils im bestromten Zustand über die Rücklaufleitung der Ölwanne zuführbar ist. Das bedeutet, dass das im Ölkreislauf unter Druck stehende Öl entgegen der magnetischen Kraft im elektromagnetischen Ventil das Stellglied beispielsweise vom Ventilsitz abhebt, um über eine Rücklaufleitung wieder zur Ölwanne zu fließen.
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Auch ist bevorzugt, dass das Ventil bei 6 bar (6 mal 105 Pascal) Druck schaltet. Dies ermöglicht eine Ausgestaltung des Ölkreislaufes mit entsprechend druckbeständigen Leitungen ohne erheblichen Mehraufwand. Sollte dieser Druck überstiegen werden, so wird dieser durch das elektromagnetische Ventil abgebaut, ohne den Ölkreislauf zu beschädigen.
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Vorzugsweise ist eine Brennkraftmaschine, insbesondere ein Verbrennungsmotor in einem Kraftfahrzeug, mit einem derartigen Ölkreislauf ausgestattet. Beispielsweise kann eine solche Brennkraftmaschine aber auch als Stromgenerator eingesetzt werden.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch
- 1 einen erfindungsgemäßen Ölkreislauf, und
- 2 ein elektromagnetisches Ventil mit Rücklaufleitung.
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Entsprechend der 1 weist ein erfindungsgemäßer Ölkreislauf 1, insbesondere an einer Brennkraftmaschine 8 in einem Kraftfahrzeug, eine Ölwanne 2 auf, die zur Bevorratung des in dem Ölkreislauf 1 zirkulierenden Öls dient. Mit diesem Öl werden die sich bewegenden Teile einer Brennkraftmaschine 8 wie Kolben, Kurbelwelle, Nockenwelle und dergleichen in an sich bekannter Weise geschmiert. Das bedeutet, dass beispielsweise zwischen einem sich auf und ab bewegenden Kolben und einem Zylinder ein Ölfilm gebildet wird, um einen Verschleiß der üblicherweise metallischen Bauteile zu minimieren.
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Weiterhin verfügt der Ölkreislauf 1 über eine Ölpumpe 3 zur Förderung des Öls im Ölkreislauf 1. Zur Kühlung des Öls ist ein Ölkühler 4 vorgesehen, durch den das Öl überschüssige Wärme abgeben kann. Weiterhin ist ein Ölfilter 7 vorgesehen, um das Öl, das beispielsweise metallischen Abrieb der sich bewegenden Bauteile der Brennkraftmaschine 8 enthält, zu reinigen.
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Es versteht sich, dass sämtliche Komponenten des Ölkreislaufs 1 miteinander beziehungsweise mit benachbarten Komponenten mit druck- und temperaturbeständigen Ölleitungen 10 verbunden sind und dass eine Ölleitung 10 von der Brennkraftmaschine 8 zur Ölwanne 2 zurückführt.
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An dem Ölkühler 4 ist ein elektromagnetisches Ventil 5 als Bypassventil angeordnet, um beispielsweise bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 8 das noch kalte Öl um den Ölkühler 4 über eine Bypassleitung 6 herumzuleiten, wodurch die erforderliche Betriebstemperatur des Öls schneller erreicht werden kann.
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Für das elektromagnetische Ventil 5 ist eine Steuereinheit 11 mit Steuerleitung 12 vorgesehen. Erfasst die Steuereinheit 11 beispielsweise über einen Temperatursensor 13, welcher im Ölkreislauf variabel positioniert werden kann, mit einer entsprechenden Steuerleitung 12, dass das Öl die gewünschte Betriebstemperatur erreicht hat, kann das elektromagnetische Ventil 5 entsprechend angesteuert werden, um das Öl durch den Ölkühler 4 strömen zu lassen. Dabei kann im Betrieb der Brennkraftmaschine 8 das elektromagnetische Ventil 5 auch derart angesteuert werden, dass das Öl um den Ölkühler 4 herum durch die Bypassleitung 6 strömt.
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In 2 ist das elektromagnetische Ventil 5 in Seitenansicht dargestellt. Es umfasst im Wesentlichen in seinem Inneren eine Feder 17, die über einen Ventilkolben 18 ein Stellglied 14 mit einem Ventilkörper 15 gegen einen Ventilsitz 16 presst, wie es durch den Pfeil 19 veranschaulicht ist. Der Ventilkolben 18 und das Stellglied 14 können dabei auch einstückig ausgebildet sein. Ebenfalls ist denkbar, dass der Ventilkörper 15 an das Stellglied 14 angespritzt und dadurch unverlierbar an diesem gehalten ist. Dies erleichtert insbesondere eine Montage. Die Feder 17 kann dabei als kostengünstige Schraubenfeder ausgebildet sein. Im elektromagnetischen Ventil 5 ist weiterhin eine Spule vorhanden, die von einem elektrischen Strom durchflossen werden kann. Fließt, angesteuert von der Steuereinheit 11, ein elektrischer Strom durch die Spule, wird eine elektromagnetische Kraft auf das Stellglied 14 ausgeübt und je nach Auslegung des elektromagnetischen Ventils 5 wird eine Bypassleitung 6 geöffnet oder geschlossen.
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Steht allerdings im Ölkreislauf 1 ein zu hoher Öldruck an, beispielsweise mehr als 6 bar (6 mal 105 Pascal), insbesondere mehr als 8 bar bzw. mehr als 12 bar, so wird der Ventilkörper 15 durch den Öldruck vom Ventilsitz 16 abgehoben, wie durch den Pfeil P angedeutet, und das Öl kann über eine Rücklaufleitung 9 insbesondere drucklos wieder der Ölwanne 2 zugeführt werden. Der Öldruck zum Öffnen des Ventils 5 ist abhängig vom jeweiligen Ölkreislaufsystem und muss von System zu System individuell angepasst werden.
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Somit ist eine Beschädigung des Ölkreislaufes 1 vermieden und es muss kein separates Überdruckventil verbaut werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014225042 A1 [0005]
