DE102019112368A1 - Brennkraftmaschine mit einem Schmiermittelkreislauf - Google Patents

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Dennis Thamm
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Abstract

Brennkraftmaschine mit einem Schmiermittelkreislauf in den ein Wärmespeicher einbindbar ist, wobei nach einem Anhalten der Brennkraftmaschine ein Schmiermittel in dem Wärmespeicher einlagerbar ist und nach einem Start der Brennkraftmaschine Lagerstellen der Brennkraftmaschine mit dem in dem Wärmespeicher eingelagerten Schmiermittel beaufschlagbar sind, wobei der Wärmespeicher von einem Schlauch gebildet ist.Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Brennkraftmaschine werden nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine die Reibungsverluste in den Lagerstellen minimiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Schmiermittelkreislauf mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Beim Start einer Brennkraftmaschine ist die Brennkraftmaschine mit ihrer Struktur (Kurbelgehäuse, Zylinderkopf, etc.) und den Medien Schmiermittel und Kühlmittel in der Regel kalt. Durch den temperaturbedingten Anstieg der Viskosität des Schmiermittels ist die Reibung bei kalt gestarteter Brennkraftmaschine deutlich erhöht. Daraus resultieren in nachteiliger Weise erhöhte CO2-Emissionen.
  • Eine Möglichkeit zur Reibungsreduzierung nach einem Kaltstart und damit zur Reduzierung der CO2-Emissionen besteht darin, Schmiermittel nach dem Abstellen der warmen Brennkraftmaschine für den nächsten Start der Brennkraftmaschine warm zu halten. Hierzu wird eine isolierte Ölwanne oder ein sensibler Wärmespeicher in Form eines isolierten Behälters eingesetzt.
  • Ein Beispiel für einen solchen gattungsgemäßen Wärmespeicher ist beispielsweise aus der internationalen Patentanmeldung mit der internationalen Veröffentlichungsnummer WO 2013/071976 A1 bekannt. Aus dieser Offenlegungsschrift ist ein Wärmespeicher, insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug bekannt, mit einem in den Schmiermittelkreislauf einbindbaren, bei laufendem Motor von dem Schmiermittel durchströmten und bei abgeschaltetem Motor von dem Kreislauf abgekoppelten Wärmespeicherbehälter. Als Wärmespeicherbehälter ist die Schmiermittelwanne des Motors vorgesehen, insbesondere in ihrem unteren Teil und ist mit Wärme isolierenden Behälterwänden versehen, wobei insbesondere zusätzlich ein Element zur Erhöhung der Wärmekapazität des Wärmespeichers vorgesehen ist.
  • Bei derartigen aus dem heutigen Stand der Technik bekannten Wärmespeichern gibt es folgende Probleme:
    • - starke Einschränkungen bei der geometrischen Gestaltung des Wärmespeichers,
    • - für durchmischungsfreies Ausschieben des Schmiermittels ist ein aufwendiges Labyrinth im isolierten Behälter vorzusehen,
    • - insbesondere ein vakuumisolierter Behälter verursacht hohe Herstellungskosten.
  • Um diese Nachteile zu vermeiden, ist in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2016 222 254 A1 eine zusätzliche Isolierung der Brennkraftmaschine beschrieben. Es wird eine Brennkraftmaschine mit einer Schmiermittelversorgung für zumindest einen Schmiermittelverbraucher offenbart, wobei Schmiermittel von einer Schmiermittelpumpe aus einem Schmiermittelreservoir durch einen Schmiermittelhauptkanal und weiter durch zumindest einen Schmiermittelnebenkanal zu dem zumindest einen Schmiermittelverbraucher förderbar ist, wobei der Schmiermittelhauptkanal mit einem thermischen Isoliermittel gegenüber einer Umgebung isoliert ist.
  • Eine weiterer gattungsgemäßer Wärmespeicher ist beispielsweise aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2005 052 632 A1 bekannt.
  • Auch mit dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Brennkraftmaschine sind noch nicht alle oben genannten Nachteile vermieden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfache Maßnahme aufzuzeigen, um ein durchmischungsfreies Ausschieben des Schmiermittels zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 stellt eine gute Grundisolierung des Wärmespeichers dar.
  • Eine weitere Verbesserung der Wärmespeicherung in dem Wärmespeicher ist durch die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 3 dargestellt.
  • Um mechanische Beschädigungen des Wärmespeichers zu vermeiden, ist das Wärme isolierende Material gemäß Patentanspruch 4 von einem Gehäuse umgeben.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse die Schmiermittelwanne der Brennkraftmaschine.
  • Besonders bevorzugt ist das Wärme isolierende Material gemäß Patentanspruch 6 ein Schaumwerkstoff oder ein Vakuum. Bei dem Schaumwerkstoff kann es sich beispielsweise um einen Polyurethanschaum (PUR) handeln.
  • Um ein fast beliebiges Package für den Wärmespeicher darstellen zu können, ist der Schlauch gemäß Patentanspruch 7 bevorzugt aus einem biegsamen Material.
  • Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 8, dass der Schlauch von einem Verschlusselement verschließbar ist, kann nach einem Abstellen der Brennkraftmaschine gewährleistet werden, dass kein heißes Schmiermittel aus dem Wärmespeicher austreten kann.
  • Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines vereinfachten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
    • 1 zeigt eine Aufsicht auf einen dreidimensional dargestellten Wärmespeicher.
  • 1 zeigt eine Aufsicht auf einen dreidimensional, vereinfacht dargestellten Wärmespeicher 1. Der Wärmespeicher 1 weist ein Gehäuse 4 auf, von dem zwei Seitenwände und ein Deckel zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind. In dem Wärmespeicher 1 ist erfindungsgemäß ein Schlauch 2, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel um acht Streben 6, von dem nur eine Strebe 6 einzige beziffert ist, gewickelt. Dieser Schlauch 2 stellt sozusagen den eigentlichen Wärmespeicher 1 dar. Der Wärmespeicher ist für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine mit einem Schmiermittelkreislauf vorgesehen, wobei nach einem Anhalten der Brennkraftmaschine ein Schmiermittel in dem Wärmespeicher 1 einlagerbar ist und nach einem Start der Brennkraftmaschine Lagerstellen der Brennkraftmaschine mit dem in dem Wärmespeicher 1 eingelagerten Schmiermittel beaufschlagbar sind. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug vorgesehen.
  • In bevorzugter Weise ist der Schlauch 2 aus einem Wärme isolierenden Material, um ein Auskühlen des Schmiermittels während eines Standes der Brennkraftmaschine zu verhindern. Besonders bevorzugt ist der Schlauch 2 flexibel ausgelegt, damit er beispielsweise wie in diesem Ausführungsbeispiel, um die Streben 6 verlegbar ist. Somit ist in vorteilhafter Weise nahezu jedes Package möglich.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Schlauch 2 in dem Gehäuse 4 zusätzlich von einem Wärme isolierenden Material 3 umgeben. Dieses Wärme isolierende Material 3 kann beispielsweise ein Schaumwerkstoff oder auch ein in der Fertigung aufwendigeres Vakuum sein. Bei dem Schaumwerkstoff kann es sich beispielsweise um einen Polyurethanschaum (PUR) oder auch einen Glasschaum handeln.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Gehäuse 4 eine Schmiermittelwanne der Brennkraftmaschine. In diesem Ausführungsbeispiel muss auch die Schmiermittelwanne gegenüber der Brennkraftmaschine thermisch isoliert sein, damit beim Stand der Brennkraftmaschine kein Wärmefluss in das Kurbelgehäuse erfolgen kann. Zum Anschluss des Wärmespeichers 1 weist der Schlauch 2 an jedem Ende einen Anschlussflansch 5 auf. Darüber hinaus ist ein nicht dargestelltes Verschlusselement vorgesehen, mit dem nach einem Abstellen der Brennkraftmaschine ein Entweichen des heißen Schmiermittels aus dem Wärmespeicher 1 verhindert werden kann.
  • Mit anderen Worten ausgedrückt:
    • Die üblicherweise bei Brennkraftmaschinen für die Pkw-Anwendung Verwendung findende Nassschmierung wird durch eine so genannte Trockensumpfschmierung ersetzt. Das Schmiermittelreservoir der Trockensumpfschmierung wird thermisch isoliert und als so genannte Thermobox (Wärmespeicher 1) ausgeführt. Das im Betrieb der Brennkraftmaschine warme Schmiermittel wird für den nächsten Kaltstart warm gehalten.
  • Der Wärmespeicher 1 wird erfindungsgemäß als kompakte Wicklung eines Schlauches 2 ausgeführt. Eine Vermischung von kälterem, nachströmendem Schmiermittel und dem warm gehaltenen Schmiermittel bei der Entladung des Wärmespeichers 1 wird damit unterbunden. Die Isolation wird entweder in die Schlauchwand integriert oder zusätzlich, beziehungsweise alternativ wird die Schlauchwicklung von einem thermisch isolierenden Material 3 ummantelt (z. B. Armaflex®, thermisch isolierender Schaum oder andere Isolationsmaterialien). Als Schutz vor mechanischer Beschädigung kann ein Gehäuse 4 aus Blech oder ähnlichem verwendet werden. Die Schlauchwicklung kann auch in ein Gehäuse 4 eingelegt werden, z. B. in die Schmiermittelwanne der Brennkraftmaschine, wobei das Gehäuse 4 seinerseits wiederum thermisch isoliert an die Brennkraftmaschine angebracht ist.
  • Die Erfindung bringt somit folgende Vorteile:
    • - Warm gehaltenes Schmiermittel wird durchmischungsfrei ausgeschoben.
    • - Es ist eine kostengünstige Darstellung eines isolierten Wärmespeichers 1 ohne Durchmischung beim Ausschieben des Schmiermittels dargestellt.
    • - Es ergeben sich hohe Freiheitsgrade hinsichtlich der geometrischen Gestaltung des Wärmespeichers 1.
  • Bezugszeichenliste
    • 1.
    Wärmespeicher
    2.
    Schlauch
    3.
    Wärme isolierenden Material
    4.
    Gehäuse
    5.
    Anschlussflansch
    6.
    Streben
  • 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 2013/071976 A1 [0004]
    • DE 102016222254 A1 [0006]
    • DE 102005052632 A1 [0007]

Claims (8)

  1. Brennkraftmaschine mit einem Schmiermittelkreislauf in den ein Wärmespeicher (1) einbindbar ist, wobei nach einem Anhalten der Brennkraftmaschine ein Schmiermittel in dem Wärmespeicher (1) einlagerbar ist und nach einem Start der Brennkraftmaschine Lagerstellen der Brennkraftmaschine mit dem in dem Wärmespeicher (1) eingelagerten Schmiermittel beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher (1) von einem Schlauch (2) gebildet ist.
  2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (2) aus einem Wärme isolierenden Material ist.
  3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (2) von einem Wärme isolierenden Material (3) umgeben ist.
  4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärme isolierende Material (3) von einem Gehäuse (4) umgeben ist.
  5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) eine Schmiermittelwanne der Brennkraftmaschine ist.
  6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärme isolierende Material (3) ein Schaumwerkstoff oder ein Vakuum ist.
  7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (2) aus einem biegsamen Material ist.
  8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (2) von einem Verschlusselement verschließbar ist.
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