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Die Erfindung betrifft ein System zum Aufbringen eines erwärmten Motoröls auf eine Innenmantelfläche von wenigstens einem Zylinder eines kalten Hubkolbenmotors, aufweisend wenigstens ein Motoröl enthaltendes, beheizbares Ölreservoir. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, aufweisend wenigstens einen Hubkolbenmotor, der wenigstens einen Zylinder aufweist. Zudem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Hubkolbenmotors.
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Hinsichtlich der Einhaltung zukünftig vorgegebener Emissionsgrenzen, insbesondere CO2-Emissionsgrenzen, ist es erforderlich, Leistungsverluste eines Hubkolbenmotors während eines Kaltstartbetriebs des Hubkolbenmotors zu minimieren, die durch eine mit dem Kaltstartbetrieb einhergehende höhere Reibung zwischen Motorteilen verursacht werden. Insbesondere macht während eines Kaltstartbetriebs eines in einem unteren Lastbereich betriebenen Hubkolbenmotors eine zwischen Kolben des Hubkolbenmotors einerseits und die Kolben aufnehmenden Zylindern des Hubkolbenmotors andererseits gegebene Reibung etwa ein Drittel der gesamten Reibung des Hubkolbenmotors aus.
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Die
JP 2006 029 127 A offenbart eine Kolbentemperatursteuervorrichtung mit einem Kühlkanal mit Doppelstruktur, der an einem Kolbenbodenteil ausgebildet ist und aus einem inneren ersten Öldurchgang und einem äußeren zweiten Öldurchgang besteht. Zudem weist die Vorrichtung ein Aufwärmölzufuhrmittel zum Zuführen von Aufwärmöl während eines kalten Motors in den ersten und/oder den zweiten Öldurchgang auf. Des Weiteren weist die Vorrichtung ein Kühlölzuführmittel auf, die separat von dem Aufwärmölzuführmittel angeordnet ist und dem ersten und/oder dem zweiten Öldurchgang Kühlöl zuführt, wenn die Temperatur eines Kolbens hoch ist.
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Die
KR 10-0401551 B1 offenbart eine Vorrichtung zum Schmieren eines Kurbelzapfens eines Dieselfahrzeugs. Die Vorrichtung weist einen Schmierölspeichertank zum vorübergehenden Speichern eines Teils des von einer Ölpumpe gepumpten Schmieröls, eine Heizvorrichtung zum Erwärmen des Schmieröls in dem Schmierölspeichertank während des anfänglichen Startens und einer Schmierölzufuhreinheit zum Zuführen des erwärmten Schmieröls zu dem Kurbelzapfen auf. Die Schmierölzufuhreinheit weist einen Kolben, der in dem Schmierölspeichertank eingebaut ist, eine Feder zum elastischen Drücken des Kolbens zu einer Gegenseite des Kolbens und ein Luftventil zum selektiven Öffnen und Schließen eines Lufttanks und einer Leitung des Lufttanks auf.
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Die
US 2011 / 0 253 092 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinderkopf, wenigstens einem mit dem mindestens einen Zylinderkopf verbundenen und als obere Kurbelgehäusehälfte dienenden Zylinderblock, der mit einer als untere Kurbelgehäusehälfte dienenden Ölwanne, die dem Sammeln und Bevorraten von Motoröl dient, auf der dem Zylinderkopf abgewandten Seite verbunden ist, und einer Pumpe zur Förderung des Motoröls via Versorgungsleitung zu wenigstens einem Verbraucher innerhalb eines Ölkreislaufs. Eine Saugleitung führt von der Ölwanne zur Pumpe, um die Pumpe mit aus der Ölwanne stammendem Motoröl zu versorgen. Eine Bypassleitung ist vorgesehen, die stromabwärts der Pumpe und stromaufwärts eines Verbrauchers zylinderkopfseitig aus dem Ölkreislauf abzweigt und stromaufwärts der Pumpe in die Saugleitung mündet, wobei in der Bypassleitung ein Ventil angeordnet ist.
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Die
CN 103 046 993 A offenbart ein Verfahren zum Erwärmen einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder, einem als obere Kurbelgehäusehälfte dienenden Zylinderblock, der zur Ausbildung einer Ölkühlung mindestens einen integrierten Kühlmittelmantel aufweist, und einer an die obere Kurbelgehäusehälfte montierbaren und als untere Kurbelgehäusehälfte dienenden Ölwanne zum Sammeln von Öl. Der Kühlmittelmantel steht einlassseitig via Versorgungsleitung mit einer Pumpe zur Förderung von aus der Ölwanne stammendem Öl und auslassseitig zur Ausbildung eines Ölkreislaufs via Rückführleitung mit der Ölwanne in Verbindung. Zumindest ein Teil des Öls wird mittels wenigstens einer Leitung aus dem Kühlmittelmantel des Zylinderblocks unter Ausnutzung der Schwerkraft abgelassen, um die in dem Kühlmittelmantel befindliche Ölmenge und damit die Kühlleistung zu verringern.
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Die
DE 10 2006 019 086 A1 offenbart ein Verfahren zur Druck- und Durchflussregelung eines Schmierölkreislaufs einer Verbrennungskraftmaschine in Kraftfahrzeugen, mit einem von einer Schmierölpumpe mit Motorschmieröl gespeisten Hauptölkanal der Verbrennungskraftmaschine, von dem aus die zylinderblockseitigen Hauptschmierstellen, insbesondere des Kurbeltriebs einschließlich der Pleuellager und gegebenenfalls der Ausgleichswellen und Kolbenspritzdüsen, mit Öl versorgt werden und von dem aus wenigstens eine Ölversorgungsleitung die Schmier- und Lagerstellen des Zylinderkopfes mit Öl versorgt. Der Schmierölkreislauf weist eine Haupt-Ölkreis-Regelvorrichtung zur Regelung und/oder Begrenzung des maximalen Schmieröldurchsatzes in den Zweigen und/oder des Schmieröldrucks zwischen der Hochdruckseite der Schmierölpumpe und einschließlich dem Hauptölkanal der Verbrennungskraftmaschine auf und erhöht mit dieser oder mit einer Zusatz-Ölkreis-Regelvorrichtung entweder temporär den Öltransport zum Zylinderkopf, um den Wärmeeintrag ins Motoröl zu erhöhen und den Wärmeeintrag ins Kühlmittel zu reduzieren, und/oder reduziert zur Erhöhung der Kabinenheizwirkung den Öltransport zum Zylinderkopf temporär in Richtung einer Mindestölfördermenge für die sichere Motorschmierung, um den Wärmeeintrag ins Motoröl zu reduzieren und den Wärmeeintrag ins Kühlmittel zu erhöhen.
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Die
US 2014 / 0 091 161 A1 offenbart eine Kolbenkühldüse mit einem Gehäuse, einer Düse, die derart angeordnet ist, um von dem Gehäuse nach außen zu ragen, und die in der Lage ist, Öl in Richtung eines Kolbens zu sprühen, einem Ventil, das in der Lage ist, sich reziprok in dem Gehäuse zu bewegen, und das so konfiguriert ist, dass es eine Last aufgrund eines hydraulischen Drucks in einer verbrennungskraftmaschinenseitigen Ölleitung, der von einer Vorderseite des Ventils ausgeübt wird, aufnimmt, wobei das Ventil eine ventilseitige Ölleitung beinhaltet, die mit der verbrennungskraftmaschinenseitigen Ölleitung kommuniziert. Des Weiteren weist die Kolbenkühldüse eine Druckkammer auf, die in dem Gehäuse auf einer Rückseite des Ventils definiert ist, wobei die Druckkammer mit der ventilseitigen Ölleitung kommuniziert. Zudem weist die Kolbenkühldüse eine Druckeinstellleitung, die sich zwischen der Druckkammer und einem Raum außerhalb des Gehäuses befindet, und einen Filter auf, der sich in dem Ventil befindet und so konfiguriert ist, dass er Fremdkörper, die die Druckeinstellleitung nicht durchströmen können, aus dem Öl, das durch die ventilseitige Ölleitung strömt, entfernt. Die Kolbenkühldüse ist umschaltbar zwischen einem Zustand mit geschlossenem Ventil, bei dem die Kommunikation zwischen der verbrennungskraftmaschinenseitigen Ölleitung und der Düse verhindert wird, und einem Zustand mit offenem Ventil, bei dem die Kommunikation zwischen der verbrennungskraftmaschinenseitigen Ölleitung und der Düse ermöglicht wird, wobei das Ventil in Richtung der Rückseite bewegt wird, um ein Volumen der Druckkammer im Vergleich zu dem in dem Zustand mit geschlossenem Ventil zu verringern.
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Die
DE 10 2012 020 282 A1 offenbart ein Schmiermittelbehältnis für ein Aggregat eines Kraftwagens, mit einer ersten Aufnahmekammer und mit wenigstens einerzweiten Aufnahmekammer, in welchen jeweils Schmiermittel des Aggregats aufnehmbar ist. Der ersten Aufnahmekammer ist wenigstens ein Isolationselement zum thermischen Isolieren der ersten Aufnahmekammer und eine Heizeinrichtung zum Erwärmen des in der ersten Aufnahmekammer aufgenommenen Schmiermittels zugeordnet.
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Die
DE 103 23 734 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern in mindestens einer Zylinderreihe, mit jeweils einem Kolben pro Zylinder, und mit einer Ölversorgungseinrichtung, die pro Zylinder wenigstens eine Ölspritzdüse aufweist, über die der zugehörige Kolben mit Öl versorgt werden kann. Pro Zylinder sind wenigstens zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Ölspritzdüsen vorgesehen.
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Die
JP 2006 249 939 A offenbart eine Maschine mit einem Schmiermechanismus, das ein hohes Aufwärmvermögen aufweist und in der Lage ist, die Reibung von einer Startzeit bis zu einer regulären Betriebszeit nach Abschluss eines Aufwärmvorgangs wirksam zu verringern. Hierzu ist ein Wärmespeichertank an einer Außenseite eines Bauteils installiert. Ein Öleinlassrohr des Wärmespeichertanks ist über einen Auslasskanal mit dem Bodenteil einer zweiten Kammer verbunden, ein Ölauslassrohr des Wärmespeichertanks ist mit einem Öleinlasskanal verbunden und der Öleinlasskanal ist zum oberen Teil der ersten Kammer hin geöffnet. Ein Niedertemperaturöl im unteren Teil einer zweiten Kammer wird durch eine Ölförderpumpe zur Außenseite einer Ölwanne abgegeben und ein Hochtemperaturöl im oberen Teil des Wärmespeichertanks wird dem oberen Teil der ersten Kammer zugeführt. Eine Wärmeaufnahmeplatte eines Kurbellagers und ein unterer Endteil einer Kurbelwelle sind in das Hochtemperaturöl eingetaucht.
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Die
DE 10 48 074 A offenbart eine Vorrichtung zum Inbetriebsetzen einer Brennkraftmaschine durch einen Hilfsmotor, der eine Vorwärm-Ölpumpe antreibt, welche die ihr zugeführte Leistung des Hilfsmotors in Wärme umwandelt und diese über das Schmiermittel auf die Brennkraftmaschine überträgt. Die Vorwärm-Ölpumpe ist mit ihrer Druckseite an Spritzdüsen, welche in an sich bekannter Weise frei in das Gehäuse der Brennkraftmaschine münden, und mit ihrer Saugseite an die Ölwanne der Brennkraftmaschine mittelbar oder unmittelbar angeschlossen.
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Die
JP 2004 176 662 A offenbart eine Aufwärmsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, mit der eine Rauchentwicklung verhindert und eine Reibung an jedem Gleitteil eines Motors verringert werden kann, indem Motoröl mit hoher Temperatur in einem Ölwärmespeicherbehälter effektiv genutzt wird. Hierzu weist die Vorrichtung ein Motorölumwälzgerät auf, an dem der Ölwärmespeicherbehälter vorgesehen ist. Es werden bzw. wird ein Prozess zum Messen der Zeit nach dem Starten eines Motorstartbetriebs und/oder ein Prozess zum Messen der Ansaugtemperatur in den Motor durchgeführt. Basierend auf dem Messergebnis wird Hochtemperatur-Motoröl in dem Ölwärmespeicherbehälter in einem Niedrigtemperaturzustand unmittelbar nach dem Start des Motors in einen Kolben eingespritzt, um den Kolben zu erwärmen. In dem Ölwärmespeicherbehälter verbliebenes Hochtemperatur-Motoröl wird in Richtung jedes Schiebeteils in dem Motor zugeführt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Reibung eines Hubkolbenmotors in einem Kaltstartbetrieb des Hubkolbenmotors zu reduzieren.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, das wenigstens zwei umfangsversetzt innerhalb des Zylinders anordbare Ölspritzdüsen, mit denen das erwärmte Motoröl auf die Innenmantelfläche des Zylinders aufbringbar ist, und wenigstens eine Ölpumpeinheit zum Pumpen des erwärmten Motoröls von dem Ölreservoir zu den Ölspritzdüsen aufweist.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Mit dem erfindungsgemäßen System kann die Innenmantelfläche des jeweiligen Zylinders des kalten Hubkolbenmotors unabhängig von einem vorhandenen Motorölkreislauf des Hubkolbenmotors, in dem bei einem Kaltstartbetrieb kein erwärmtes Motoröl zur Verfügung steht, mit erwärmtem Motoröl beaufschlagt werden. Hierdurch kann eine während des Kaltstartbetriebs des Hubkolbenmotors, insbesondere in einem unteren Lastbereich des Hubkolbenmotors, zwischen einem in dem Zylinder verschiebbar geführten Kolben des Hubkolbenmotors einerseits und dem Zylinder andererseits gegebene Reibung und somit die Reibung des Hubkolbenmotors in dem Kaltstartbetrieb insgesamt reduziert werden. Dadurch können Leistungsverluste des Hubkolbenmotors während des Kaltstartbetriebs minimiert werden, was wiederum zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch des Hubkolbenmotors im Kaltstart und folglich zu einer Reduzierung von Schadstoffemissionen des im Kaltstartbetrieb befindlichen Hubkolbenmotors führt. Insbesondere können hierdurch die CO2-Emissionen, die HC-Emissionen und CO-Emissionen des Hubkolbenmotors reduziert werden.
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Zudem führt das erfindungsgemäße Einbringen des erwärmten Motoröls in den Zylinder zu einer schnelleren Erwärmung des Motoröls des Hubkolbenmotors insgesamt, wodurch der Kaltstartbetrieb des Hubkolbenmotors zeitlich verkürzt werden kann, was ebenso mit einer Reduzierung von Schadstoffemissionen des Hubkolbenmotors einhergeht.
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Das erfindungsgemäße System ist vorzugsweise eingerichtet und ausgebildet, um das Motoröl direkt bzw. unmittelbar auf denjenigen Bereich der Innenmantelfläche des Zylinders aufzubringen, in dem ein verschiebbar in dem Zylinder geführter Kolben, bzw. dessen Kolbenringe in Kontakt mit der Innenmantelfläche kommen kann bzw. steht. Hierzu kann die jeweilige Ölspritzdüse zum Versprühen eines beiwpielsweise aufgefächerten Ölstrahls eingerichtet sein. Alternativ oder additiv kann das System drei oder mehr Ölspritzdüsen aufweisen, die mittels der Ölpumpeinheit mit dem Motoröl versorgbar sind. Das erfindungsgemäße System ist vorzugsweise eingerichtet, alle Zylinder des Hubkolbenmotors entsprechend mit erwärmtem Motoröl zu beaufschlagen, um die Reibung des Hubkolbenmotors während eines Kaltstartbetriebs weitestgehend zu reduzieren.
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Das Ölreservoir kann wenigstens einen Öltank aufweisen und in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs verbaut sein. Das Ölreservoir ist über wenigstens eine Ölleitung mit der Ölpumpeinheit verbunden. Die Ölpumpeinheit ist über jeweils wenigstens eine weitere Ölleitung mit den Ölspritzdüsen verbunden. Die Ölpumpeinheit weist wenigstens eine Ölpumpe und wenigstens einen die Ölpumpe antreibenden, elektrisch ansteuerbaren Antrieb auf. Die Ölpumpeinheit ist vorzugsweise eine separat von einer herkömmlich vorhandenen Motorölpumpe des Hubkolbenmotors angeordnete Ölpumpeinheit und kann bevorzugt unabhängig von der Motorölpumpe betrieben werden. Durch die erfindungsgemäße Verwendung von wenigstens zwei umfangsversetzt in dem Zylinder anordbare Ölspritzdüsen kann das erwärmte Motoröl gleichmäßiger direkt auf die Innenmantelfläche des Zylinders aufgebracht werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das System wenigstens eine an und/oder in dem Ölreservoir angeordnete elektrische Heizeinheit auf. Mittels der Heizeinheit ist das Ölreservoir und somit das in dem Ölreservoir zwischengespeicherte Motoröl erwärmbar. Die Heizeinheit ist elektrisch ansteuerbar und kann wenigstens eine innerhalb des Ölreservoirs angeordnete, zumindest teilweise in das darin enthaltene Motoröl eintauchende Heizwendel oder dergleichen aufweisen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Ölreservoir zumindest bereichsweise von einer thermischen Isolierung umgeben ist. Hierdurch wird ein zu schnelles Auskühlen des Ölreservoirs und des darin zwischengespeicherten Motoröls nach einem Abschalten des Hubkolbenmotors verhindert, so dass für einen nachfolgenden Startbetrieb des Hubkolbenmotors weniger elektrische Energie zum Erwärmen des Motoröls aufgebracht werden muss bzw. das Motoröl schneller eine gewünschte Temperatur erreicht. Die thermische Isolierung des Ölreservoirs ermöglicht zudem ein schnelleres Erwärmen des Motoröls, da während einer Beheizung des Ölreservoirs weniger Wärmeenergie von dem Ölreservoir an die Umgebung verlorengeht. Die thermische Isolierung kann das Ölreservoir derart vollständig umgeben, dass lediglich Bereiche des Ölreservoirs für den Anschluss von Ölleitungen nicht mit der thermischen Isolierung versehen sind. Die thermische Isolierung kann beispielsweise aus einem Kunststoff, einem Kunststoffschaum oder dergleichen gebildet sein.
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Die obige Aufgabe wird zudem durch eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst, die wenigstens ein System nach einer der oben genannten Ausgestaltungen oder einer Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander aufweist.
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Mit der Brennkraftmaschine sind die oben mit Bezug auf das System genannten Vorteile entsprechend verbunden. Der Hubkolbenmotor der Brennkraftmaschine kann beispielsweise ein Dieselmotor oder ein Ottomotor sein. Natürlich kann der Hubkolbenmotor der Brennkraftmaschine auch mit anderen Kraftstoffen, beispielsweise gasförmigen Kraftstoffen, z.B. CNG (Compressed Natural Gas), LNG (Liquid Natural Gas) oder anderen geeigneten Gasen aber auch mit anderen geeigneten flüssigen Kraftstoffen als den genannten Otto- oder Dieselkraftstoffen betrieben werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Brennkraftmaschine wenigstens eine mit einem ansteuerbaren Ventil versehene Ölrückführleitung zum Rückführen von Motoröl von dem Zylinder in eine Ölwanne des Hubkolbenmotors, wenigstens eine einen Ölzulauf des Ölreservoirs mit der Ölrückführleitung verbindende Ölzulaufleitung, die stromauf des ansteuerbaren Ventils mit der Ölrückführleitung verbunden ist, wenigstens eine einen Ölablauf des Ölreservoirs mit der Ölrückführleitung verbindende Ölablaufleitung, die stromab des ansteuerbaren Ventils mit der Ölrückführleitung verbunden ist, und wenigstens ein weiteres ansteuerbares Ventil auf, das an der Ölzulaufleitung oder der Ölablaufleitung angeordnet ist. In einem sich an einen Kaltstartbetrieb anschließenden Normalbetrieb des Hubkolbenmotors kann das an der Ölzulaufleitung oder der Ölablaufleitung angeordnete weitere Ventil teilweise oder vollständig zeitweilig geöffnet werden, um das Ölreservoir erneut mit von dem Hubkolbenmotor abgeführtem Motoröl aufzufüllen, so dass eine für einen nächsten Kaltstartbetrieb ausreichende Motorölmenge in dem Ölreservoir vorhanden ist. Dabei kann das weitere Ventil über einen vorgegebenen Zeitraum offengehalten werden. Alternativ kann über eine Aktivierung der Pumpeinheit während des letzten Kaltstartbetriebs auf die aus dem Ölreservoir abgegebene Motorölmenge geschlossen werden und ein individueller Zeitraum, in dem das weitere Ventil offengehalten wird, unter Berücksichtigung der von dem Ölreservoir abgegebenen Motorölmenge festgelegt werden. Während das weitere Ventil geöffnet ist, kann das an der Ölrückführleitung angeordnete Ventil geschlossen oder teilweise oder vollständig offengehalten werden. Nach Abschluss eines Nachfüllvorgangs, bei dem das Ölreservoir mit dem von dem Hubkolbenmotor stammenden Motoröl befüllt wird, kann das an der Ölrückführleitung angeordnete Ventil durchgehend offengehalten werden.
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Die obige Aufgabe wird des Weiteren durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst, das wenigstens eine Brennkraftmaschine nach einer der oben genannten Ausgestaltungen oder einer Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander aufweist.
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Mit dem Kraftfahrzeug sind die oben mit Bezug auf die Brennkraftmaschine bzw. das System genannten Vorteile entsprechend verbunden. Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise ein Landfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Nutzfahrzeug, sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Kraftfahrzeug wenigstens eine elektronische Ansteuereinheit zum Ansteuern der Ölpumpeinheit auf, wobei die Ansteuereinheit eingerichtet ist, die Ölpumpeinheit vor und/oder während eines Kaltstartbetriebs des Hubkolbenmotors einzuschalten und nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitraums oder ab Erreichen einer vorgegebenen Motortemperatur die Ölpumpeinheit abzuschalten. Die Ansteuereinheit kann durch eine Motorsteuerung oder als separate Baueinheit realisiert sein. Die Ansteuereinheit kann eingerichtet sein, als Motortemperatur eine sensorisch erfasste Öltemperatur oder Kühlwassertemperatur oder Temperatur eines Bauteils des Hubkolbenmotors bei der Ansteuerung der Ölpumpeinheit zu berücksichtigen. Der Zeitraum, in dem die Ölpumpeinheit eingeschaltet ist, kann fest vorgegeben sein oder individuell in Abhängigkeit eines Betriebs der Ölpumpeinheit während des letzten Kaltstartbetriebs des Hubkolbenmotors festgelegt werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Ansteuereinheit eingerichtet ist, die ansteuerbaren Ventile derart anzusteuern, dass bei abgeschalteter Ölpumpeinheit zeitweilig das an der Ölzulaufleitung oder der Ölablaufleitung angeordnete weitere Ventil geöffnet und das an der Ölrückführleitung angeordnete Ventil geschlossen ist. Hierdurch kann das Ölreservoir in einem auf einen Kaltstartbetrieb folgenden Normalbetrieb des Hubkolbenmotors zügig wieder mit Motoröl befüllt werden.
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Die Ansteuereinheit kann auch mit der Heizeinheit in Verbindung stehen. In Idealer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Heizeinheit zum Erwärmen des Motoröls in dem Ölreservoir über die Ansteuereinheit bereits mit einem Aktivierungssignal, z.B. einem Türöffnungssignal angesteuert wird, da danach ein Starten des Hubkolbenmotors zu erwarten ist. So ist sichergestellt, dass das Öl in dem Ölreservoir bereits vor dem Start des Hubkolbenmotors erwärmt wird, so dass bereits bei der ersten Hubkolbenbewegung erwärmtes, reibungsreduzierendes Motoröl direkt an die Innenmantelfläche des Zylinders geführt, also gespritzt werden kann. Die Ansteuereinheit kann demnach zielführend auch dazu eingerichtet sein, die Temperatur innerhalb des Ölreservoirs zu überwachen, und bei einem entsprechenden Signal die Heizeinheit ansteuern und das Motoröl erwärmen, wenn dieses trotz der thermischen Isolierung so abgekühlt ist, dass das Motoröl in dem Ölreservoir nicht die erforderliche Temperatur zum Erreichen der Reibungsreduzierung während des Kaltstarts aufweist. Dies kann z.B. bei einem längeren Stilstand des Fahrzeuges der Fall sein.
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Die obige Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst, gemäß dem vor und/oder während eines Kaltstartbetriebs des Hubkolbenmotors ein erwärmtes Motoröl, insbesondere direkt, auf eine Innenmantelfläche von wenigstens einem Zylinder des Hubkolbenmotors aufgebracht wird.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind die oben mit Bezug auf das System genannten Vorteile entsprechend verbunden. Insbesondere kann das System gemäß einer der oben genannten Ausgestaltungen oder einer Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird von dem Hubkolbenmotor rückgeführtes Motoröl in einem Ölreservoir zwischengespeichert, in dem Ölreservoir erwärmt, mittels einer Ölpumpeinheit zu wenigstens zwei umfangsversetzt innerhalb des Zylinders angeordneten Ölspritzdüse gepumpt und mittels der Ölspritzdüsen auf die Innenmantelfläche des Zylinders aufgebracht. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechenden Ausgestaltungen des Systems genannten Vorteile entsprechend verbunden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug,
- 2 eine Schnittdarstellung des in 1 gezeigten Hubkolbenmotors entsprechend der Schnittebene II-II aus 1 und
- 3 eine weitere Schnittdarstellung des in 1 gezeigten Hubkolbenmotors entsprechend der Schnittebene III-III aus 1.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1 mit einer Brennkraftmaschine 2. Obwohl nachfolgend eine Brennkraftmaschine 2 beschrieben wird, die beispielhaft als Benzinmotor ausgeführt ist, versteht es sich im Sinne der Erfindung, dass die Brennkraftmaschinen auch mit anderen geeigneten flüssigen oder gasförmigen Kraftstoffen betrieben werden kann, was nur entsprechende, kraftstoffsystemimmanente Anpassungen erfordert.
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Die Brennkraftmaschine 2 weist einen Hubkolbenmotor 3 auf, der beispielsweise drei Zylinder 4 aufweist, von denen in 1 lediglich ein Zylinder 4 dargestellt ist. Der Hubkolbenmotor 3 weist für jeden Zylinder 4 eine Einspritzdüse 5 und eine Zündkerze 6 auf. In dem jeweiligen Zylinder 4 ist ein Kolben 7 des Hubkolbenmotors 3 verschiebbar geführt, der über einen Kurbeltrieb 8 des Hubkolbenmotors 3 betätigbar ist. Unterhalb des Kurbeltriebs 8 ist eine Ölwanne 9 des Hubkolbenmotors 3 angeordnet, die teilweise mit einem Motoröl 10 befüllt ist.
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Zudem weist die Brennkraftmaschine 2 ein System 11 zum Aufbringen eines erwärmten Motoröls 12 auf eine Innenmantelfläche 13 des jeweiligen Zylinders 4 des kalten Hubkolbenmotors 3 auf.
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Das System 11 weist ein das Motoröl 10 enthaltendes, beheizbares Ölreservoir 14, beispielhaft vier umfangsversetzt zueinander innerhalb des jeweiligen Zylinders 4 angeordnete Ölspritzdüsen 15, mit denen das erwärmte Motoröl 12 direkt auf die Innenmantelfläche 13 des jeweiligen Zylinders 4 aufbringbar ist und von denen in 1 lediglich zwei gezeigt sind, und eine Ölpumpeinheit 16 zum Pumpen des erwärmten Motoröls 12 von dem Ölreservoir 14 zu den Ölspritzdüsen 15 auf. An und in dem Ölreservoir 14 ist eine elektrische Heizeinheit 17 angeordnet. Das Ölreservoir 14 ist zumindest bereichsweise von einer thermischen Isolierung 18 umgeben.
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Des Weiteren weist die Brennkraftmaschine 2 eine mit einem ansteuerbaren Ventil 19 versehene Ölrückführleitung 20 zum Rückführen von Motoröl von dem jeweiligen Zylinder 4 in die Ölwanne 9, eine einen Ölzulauf des Ölreservoirs 14 mit der Ölrückführleitung 20 verbindende Ölzulaufleitung 21, die stromauf des ansteuerbaren Ventils 19 mit der Ölrückführleitung 20 verbunden ist, eine einen Ölablauf des Ölreservoirs 14 mit der Ölrückführleitung 19 verbindende Ölzulaufleitung 22, die stromab des ansteuerbaren Ventils 19 mit der Ölrückführleitung 20 verbunden ist, und ein weiteres ansteuerbares Ventil 23 auf, das an der Ölablaufleitung 22 angeordnet ist.
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Das Kraftfahrzeug 1 weist zudem eine elektronische Ansteuereinheit 24 zum Ansteuern der Ölpumpeinheit 16 auf, wobei die Ansteuereinheit 24 eingerichtet ist, die Ölpumpeinheit 16 vor und/oder während eines Kaltstartbetriebs des Hubkolbenmotors 3 einzuschalten und nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitraums oder ab Erreichen einer vorgegebenen Motortemperatur die Ölpumpeinheit 16 abzuschalten. Zudem ist die Ansteuereinheit 24 eingerichtet, die ansteuerbaren Ventile 19 und 23 derart anzusteuern, dass bei abgeschalteter Ölpumpeinheit 16 zeitweilig das an der Ölablaufleitung 22 angeordnete weitere Ventil 23 geöffnet und das an der Ölrückführleitung 20 angeordnete Ventil 19 geschlossen ist.
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Die Ansteuereinheit 24 kann auch mit der Heizeinheit 17 in Verbindung stehen, und diese bei einem Aktivierungssignal ansteuern, so dass das in dem Ölreservoir 14 befindliche Motoröl bereits vor dem zu erwartenden Start des Hubkolbenmotors 2 erwärmt wird, wenn dieses trotz der thermischen Isolierung so abgekühlt ist, dass eine Reibungsreduzierung nicht zu erwarten ist. Beispielsweise könnte die Heizeinheit angesteuert werden, wenn das Aktivierungssignal z.B. in Form eines Türöffnungssignals erfolgt ist, und festgestellt wird, dass das Motoröl in dem Ölreservoir 14 nach längerem Stillstand des Fahrzeugs dieselbe Temperatur hat wie das Motoröl in der Ölwanne, was mit entsprechenden Sensoren erreichbar ist. Die Ansteuereinheit 24 ist idealer Weise mit einer zentralen Steuereinheit (CPU) des Kraftfahrzeuges verbunden, oder ist mit ihren Funktionen in die CPU integriert.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung des in 1 gezeigten Hubkolbenmotors 3 entsprechend der Schnittebene II-II aus 1. Es ist die gleichmäßige Umfangsverteilung der vier Ölspritzdüsen 15 zu sehen. Jede Ölspritzdüse 15 gibt das erwärmte Motoröl in Form eines aufgefächerten Strahls ab. Hierdurch wird die Innenmantelfläche des Zylinders 4 vollumfänglich direkt mit dem erwärmten Motoröl 12 beaufschlagt.
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3 zeigt eine weitere Schnittdarstellung des in 1 gezeigten Hubkolbenmotors 3 entsprechend der Schnittebene III-III aus 1. Die Auffächerung des Strahls aus erwärmten Motoröl 12 ist an den Kolbenhub angepasst, um vorzugsweise die Innenmantelfläche des Zylinders 4 über den gesamten Kolbenhub direkt mit dem erwärmten Motoröl 12 zu beaufschlagen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Brennkraftmaschine
- 3
- Hubkolbenmotor
- 4
- Zylinder
- 5
- Einspritzdüse
- 6
- Zündkerze
- 7
- Kolben
- 8
- Kurbeltrieb
- 9
- Ölwanne
- 10
- Motoröl
- 11
- System
- 12
- erwärmtes Motoröl
- 13
- Innenmantelfläche von 4
- 14
- Ölreservoir
- 15
- Ölspritzdüse
- 16
- Ölpumpeinheit
- 17
- elektrische Heizeinheit
- 18
- thermische Isolierung
- 19
- ansteuerbares Ventil
- 20
- Ölrückführleitung
- 21
- Ölzulaufleitung
- 22
- Ölablaufleitung
- 23
- weiteres ansteuerbares Ventil
- 24
- Ansteuereinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2006029127 A [0003]
- KR 100401551 B1 [0004]
- US 2011/0253092 A1 [0005]
- CN 103046993 A [0006]
- DE 102006019086 A1 [0007]
- US 2014/0091161 A1 [0008]
- DE 102012020282 A1 [0009]
- DE 10323734 A1 [0010]
- JP 2006249939 A [0011]
- DE 1048074 A [0012]
- JP 2004176662 A [0013]
