DE10316340A1

DE10316340A1 - Schmierölkreislauf mit Kolbenkühlung

Info

Publication number: DE10316340A1
Application number: DE2003116340
Authority: DE
Inventors: Hansjörg Dipl.-Ing. Finkbeiner
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2003-04-10
Publication date: 2004-10-28

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schmiermittelkreislauf 1 einer Brennkraftmaschine mit einer Hauptschmiermittelleitung 3, an die eine erste Schmiermittelleitung 3.1 und eine zweite Schmiermittelleitung 3.2 unmittelbar anschließt, wobei die erste Schmiermittelleitung 3.1 einem Zylinderkopf 2.1 und die zweite Schmiermittelleitung 3.2 einem Kurbelwellenraum 2.2 der Brennkraftmaschine zuzuordnen ist. Daneben ist eine Kolbenkühleinrichtung 2.3 vorgesehen, die mit einer unmittelbar an die Hauptschmiermittelleitung 3 anschließenden dritten Schmiermittelleitung 3.3 in Durchflussverbindung steht. Mit Bezug zur Strömungsrichtung ist vor der Kolbenkühleinrichtung 2.3 ein Wärmetauscher 4.1 und eine Drossel 4.2 angeordnet. Der dritten Schmiermittelleitung 3.3 ist wahlweise eine eigene Schmiermittelpumpe 9.2 zugeordnet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schmiermittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine mit mindestens einer einer ersten Schmiermittelpumpe zugeordneten Hauptschmiermittelleitung, an die eine einem Zylinderkopf zuzuordnende erste Schmiermittelleitung und eine einem Triebwerkraum der Brennkraftmaschine zuzuordnende zweite Schmiermittelleitung unmittelbar anschließt.

Es ist bereits eine Brennkraftmaschine mit einem dem unteren Teil der Brennkraftmaschine zugeordneten Schmierölkreislauf und einem dem oberen Teil der Brennkraftmaschine zugeordneten Kühlölkreislauf aus der EP 0376150 B1 bekannt. Beide Kreisläufe sind parallel geschaltet und einer gemeinsamen Pumpe zugeordnet. Der Kühlölkreislauf weist mit Bezug zur Strömungsrichtung in Richtung der Brennkraftmaschine einen Wärmetauscher auf, dem über ein Thermostatventil ein Heizkreislauf zugeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schmiermittelkreislauf derart auszubilden und anzuordnen, dass eine optimale Kühlung der Brennkraftmaschine gewährleistet ist.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass eine Kolbenkühleinrichtung vorgesehen ist, die mit einer zweiten Schmiermittelleitung oder einer unmittelbar an die Hauptschmiermittelleitung anschließenden dritten Schmiermittel leitung in Durchflussverbindung steht, wobei mit Bezug zur Strömungsrichtung vor der Kolbenkühleinrichtung ein Wärmetauscher und/oder eine Drossel vorgesehen ist.

Hierdurch wird erreicht, dass die Kühlleistung innerhalb des Triebwerkraumraums und damit die Kühlleistung der Kolbenkühleinrichtung sowie mehrerer Haupt- und Pleuellager entsprechend der am Wärmetauscher abgeführten Wärmemenge vergrößert wird. Hierbei ist es nicht notwendig, den gesamten Schmiermittelkreislauf zu kühlen, wodurch eine bauraumoptimierte Gestaltung des Wärmetauschers bzw. der Drossel möglich ist.

Bei der Verwendung der dritten Schmiermittelleitung, die lediglich der Kolbenkühleinrichtung zugeordnet ist, reduziert sich der zu kühlende Volumenstrom auf den in der Kolbenkühleinrichtung umgesetzten. Der Wärmetauscher kann dabei noch kleiner ausgebildet sein. Die gesamte Kühlleistung des Wärmetauschers ist dabei der Kolbenkühleinrichtung zugeordnet.

Hierzu ist es vorteilhaft, dass neben der ersten Schmiermittelpumpe eine der dritten Schmiermittelleitung zugeordnete zweite Schmiermittelpumpe vorgesehen ist.

Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, dass die zweite Schmiermittelpumpe innerhalb der dritten Schmiermittelleitung angeordnet ist. Durch die Verwendung einer zweiten Schmiermittelpumpe für den Schmiermittelvolumenstrom der Kolbenkühleinrichtung kann neben der Kühlungsphase auch die Aufwärmphase positiv beeinflusst werden. Bei anfangs abgeregelter bzw. gedrosselter Pumpenleistung wird die Betriebstemperatur deutlich schneller erreicht. Neben der Möglichkeit, die zweite Schmiermittelpumpe abzuregeln, bleibt die Verwendung der Drossel bzw. eines Bypasses für den Wärmetauscher, so dass bei geöffneter Drossel die zusätzliche Kühlleistung des Wärmetauschers auf ein Minimum reduziert ist.

Ferner ist es vorteilhaft, dass der Wärmetauscher und/oder die Drossel innerhalb der dritten Schmiermittelleitung vor oder nach der zweiten Schmiermittelpumpe angeordnet ist. Durch die Anordnung des Wärmetauschers nach der zweiten Schiermittelpumpe bzw. nach einem Absteuerventil ist nur noch der effektiv geförderte Schmiermittelvolumenstrom zu kühlen. Somit kann der Wärmetauscher entsprechend bauraumoptimiert gestaltet sein. Dabei ist die Kühlleistung als Ganzes entsprechend geringer, so dass eine schnellere Erwärmung des Schmiermittelstroms erreicht wird.

Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass eine vierte Schmiermittelleitung für einen Abgasturbolader vorgesehen ist, die an die Hauptschmiermittelleitung, die erste Schmiermittelleitung und/oder die zweite Schmiermittelleitung anschließt. Die Verwendung einer vierten Schmiermittelleitung für den Abgasturbolader gewährleistet die optimale Versorgung des Abgasturboladers sowie eine definierte Schmiermitteltemperatur, die von den Temperaturverhältnissen des Zylinderkopfs unmittelbar entkoppelt ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, dass die Hauptschmiermittelleitung, die erste Schmiermittelleitung, die zweite Schmiermittelleitung und/oder die vierte Schmiermittelleitung einen weiteren Wärmetauscher und/oder eine weitere Drossel aufweist. Die Verwendung von weiteren Wärmetauschern und Drosseln gewährleistet die Steuerung bzw. Regelung der verschiedenen Schmiermittelvolumenströme innerhalb der verschiedenen Schmiermittelleitungen. Die Verzweigung der Hauptschmiermittelleitung in die verschiedenen Schmiermittelleitungen kann dabei lokal an einer Stelle erfolgen oder entsprechend der notwendigen Schmiermittelvolumenströme auch nacheinander.

Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, dass die Hauptschmiermittelleitung mindestens ein Rückschlagventil, mindestens ein Absteuerventil und/oder mindestens einen Filter mit mindestens einem Bypass aufweist.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, dass mit Bezug zur Strömungsrichtung das Absteuerventil nach der zweiten Schmiermittelpumpe und vor dem Rückschlagventil angeordnet ist. Der Schmiermittelfilter kann dabei auch vor der ersten Schmiermittelpumpe angeordnet sein, so dass eine Verschmutzung der Schmiermittelpumpe verhindert ist. Die Verwendung eines Absteuerventils lässt die Verwendung eines ungeregelten Antriebes der Schmiermittelpumpe zu und gewährleistet dabei die Regelung des Schmiermittelvolumenstroms.

Vorteilhaft ist es ferner, dass die Drossel einstellbar oder steuerbar ist. Die Verwendung einstellbarer bzw. steuerbarer Drossel lässt insgesamt eine optimale Steuerung des Schmiermittelvolumenstroms allgemein bzw. der verschiedenen Schmiermittelvolumenströme innerhalb der verschiedenen Schmiermittelleitungen zu.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen sowie in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt.
Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung des Schmiermittelkreislaufes 1 mit einer Hauptschmier mittelleitung 3, einer ersten Schmiermittelleitung 3.1 und einer zweiten Schmiermittelleitung 3.2;
2 den Schmiermittelkreislauf 1 mit einer weiteren, dritten Schmiermittelleitung 3.3;
3 den Schmiermittelkreislauf 1 mit einer zweiten Schmiermittelpumpe 9.2.
Der Schmiermittelkreislauf 1 gemäß 1 weist eine Hauptschmiermittelleitung 3 auf, die über eine erste Schmiermittelpumpe 9.1 mit einem Schmiermittelsumpf 11 verbunden ist. Außerdem ist innerhalb der Schmiermittelleitung ein Absteuerventil 7 vorgesehen, welches über einen Rücklaufkanal 7.1 mit dem Schmiermittelsumpf 11 in Durchflussverbindung steht. Neben dem Absteuerventil 7 ist ein Rückschlagventil 6 sowie ein Schmiermittelfilter 8.1 innerhalb der Hauptschmiermittelleitung 3 angeordnet. Der Schmiermittelfilter 8.1 weist einen Bypass 8.2 auf, in den eine Drossel 8.3 integriert ist. Ausgehend vom Schmiermittelsumpf 11 mit Bezug zur Strömungsrichtung ist zuerst die Schmiermittelpumpe 9.1, dann das Absteuerventil 7, das Rückschlagventil 6 und anschließend der Schmiermittelfilter 8.1 mit dem Bypass 8.2 vorgesehen. Nach dem Schmiermittelfilter 8.1 bzw. nach dem Bypass 8.2 verzweigt die Hauptschmiermittelleitung 3 in eine dem Zylinderkopf 2.1 zugeordnete erste Schmiermittelleitung 3.1 und in eine einem Kurbelwellenraum 2.2 zugeordnete zweite Schmiermittelleitung 3.2. Die Schmiermittelleitung 3.2 versorgt dabei einen Schmiermittelhauptkanal 2.4, der mit einer Kolbenkühleinrichtung 2.3 sowie mit Haupt- und Pleuelangern 2.5 in Durchflussverbindung steht.
Innerhalb der zweiten Schmiermittelleitung 3.2 ist ein Wärmetauscher 4.1 vorgesehen, der mit einem nicht dargestellten Kühlwasserkreislauf des Kraftfahrzeugs in Wirkverbindung steht. Dem Wärmetauscher 4.1 ist über einen Bypass eine Drossel 4.2 zugeordnet, deren Größe bzw. Stellung den Volumenstrom innerhalb des Wärmetauschers 4.1 beeinflusst.
Neben dem Wärmetauscher 4.1 und der Drossel 4.2 innerhalb der zweiten Schmiermittelleitung 3.2 weist die erste Schmiermittelleitung 3.1 ebenfalls eine Drossel 4.4 zur Regelung des Schmiermittelstroms innerhalb des Zylinderkopfes 2.1 auf.
Von der ersten Schmiermittelleitung 3.1 ausgehend ist eine vierte Schmiermittelleitung 3.4 vorgesehen, die mit einem Abgasturbolader 5 in Durchflussverbindung steht. Die vierte Schmiermittelleitung schließt hierbei mit Bezug zur Strömungsrichtung vor der weiteren Drossel 4.4 innerhalb der ersten Schmiermittelleitung 3.1 an diese an.
Über eine idealisiert dargestellte Rücklaufleitung 10 gelangt das über die Hauptschmiermittelleitung und die erste, zweite und vierte Schmiermittelleitung geförderte Schmiermittel nach Durchlaufen der einzelnen Schmiermittelstellen wieder zurück in den Schmiermittelsumpf bzw. die Schmiermittelwanne 11.
Der Schmiermittelkreislauf 1 gemäß 2 weist neben der Hauptschmiermittelleitung 3 sowie der ersten, zweiten und vierten Schmiermittelleitung 3.1, 3.2, 3.4 eine dritte Schmiermittelleitung 3.3 auf.
Der Wärmetauscher 4.1 ist dabei innerhalb der dritten Schmiermittelleitung 3.3 angeordnet, die mit der Kolbenkühleinrichtung 2.3 in Durchflussverbindung steht.
Die zweite Schmiermittelleitung 3.2 zur Versorgung des Schmiermittelhauptkanals 2.4 weist dabei im Gegensatz zu 1 keinen Wärmetauscher auf.
Die Hauptschmiermittelleitung 3 verzweigt dabei in die erste und dritte Schmiermittelleitung 3.1, 3.3, wobei die zweite Schmiermittelleitung 3.2, wie auch die vierte Schmiermittelleitung 3.4, von der ersten Schmiermittelleitung 3.1 ausgehend abzweigt.
In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Zweigstelle der Hauptschmiermittelleitung 3 lokal gebündelt, wobei das Verhältnis der verschiedenen Schmiermittelströme innerhalb der verschiedenen Schmiermittelleitungen durch die einzelnen Strömungswiderstände der verschiedenen Schmiermittelleitungen bestimmt wird.
Die mit dem Wärmetauscher 4.1 versehene dritte Schmiermittelleitung 3.3 dient dabei der Versorgung der Kolbenkühleinrichtung 2.3, die Kühlleistung des Wärmetauschers 4.1 kann dabei in einem Ausführungsbeispiel analog zu 1 durch eine in 2 nicht dargestellte Drossel, die in einem Bypass des Wärmetauschers 4.1 angeordnet ist, beeinflusst werden.
Der Schmiermittelkreislauf 1 gemäß 3 weist neben der ersten Schmiermittelpumpe 9.1 eine zweite Schmiermittelpumpe 9.2 auf. Die Schmiermittelpumpe 9.2 ist dabei innerhalb der dritten Schmiermittelleitung 3.3., die der Kolbenkühleinrichtung 2.3 zugeordnet ist, angeordnet.
Die erste und zweite Schmiermittelpumpe 9.1, 9.2 ist dabei als Zweikammerpumpe mit einem gemeinsamen Antrieb 12 ausgebildet. Der zweiten Schmiermittelpumpe 9.2 ist dabei ebenfalls ein Absteuerventil 7' sowie ein Rücklaufkanal 7.1' für den abgeregelten Volumenstrom zugeordnet. Die dritte Schmiermittel leitung 3.3 weist dabei den Wärmetauscher 4.1 auf, wobei der Wärmetauscher 4.1 wahlweise mit Bezug zur Strömungsrichtung vor der zweiten Schmiermittelpumpe 9.2 oder nach der zweiten Schmiermittelpumpe 9.2, gekennzeichnet durch die gestrichelte Darstellung, angeordnet ist. Je nach Stellung des Absteuerventils 7' verringert sich der innerhalb der dritten Schmiermittelleitung 3.3 geförderte Mittelstrom, so dass die Kühlleistung des Wärmetauschers 4.1 dem geringeren Schmiermittelvolumenstrom entsprechend größer ausfällt.
In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist dem Wärmetauscher 4.1 bzw. 4.1' ein Bypass mit einer Drossel, analog zum Ausführungsbeispiel gemäß 1, zugeordnet.

Claims

Schmiermittelkreislauf (1) einer Brennkraftmaschine mit mindestens einer einer ersten Schmiermittelpumpe (9.1) zugeordneten Hauptschmiermittelleitung (3), an die eine einem Zylinderkopf (2.1) zuzuordnende erste Schmiermittelleitung (3.1) und eine einem Kurbelwellenraum (2.2) der Brennkraftmaschine zuzuordnende zweite Schmiermittelleitung (3.2) unmittelbar anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kolbenkühleinrichtung (2.3) vorgesehen ist, die mit der zweiten Schmiermittelleitung (3.2) oder einer unmittelbar an die Hauptschmiermittelleitung (3) anschließenden dritten Schmiermittelleitung (3.3) in Durchflussverbindung steht, wobei mit Bezug zur Strömungsrichtung vor der Kolbenkühleinrichtung (2.3) ein Wärmetauscher (4.1) und/oder eine Drossel (4.2) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass neben der ersten Schmiermittelpumpe (9.1) eine der dritten Schmiermittelleitung (3.3) zugeordnete zweite Schmiermittelpumpe (9.2) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schmiermittelpumpe (9.2) innerhalb der dritten Schmiermittelleitung (3.3) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (4.1) und/oder die Drossel (4.2) innerhalb der dritten Schmiermittelleitung (3.3) vor oder nach der zweiten Schmiermittelpumpe (9.2) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine vierte Schmiermittelleitung (3.4) für einen Abgasturbolader (5) vorgesehen ist, die an die Hauptschmiermittelleitung (3), die erste Schmiermittelleitung (3.1) und/oder die zweite Schmiermittelleitung (3.2) anschließt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptschmiermittelleitung (3), die erste Schmiermittelleitung (3.1), die zweite Schmiermittelleitung (3.2) und/oder die vierte Schmiermittelleitung (3.4) einen weiteren Wärmetauscher und/oder eine weitere Drossel (4.4) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptschmiermittelleitung (3) mindestens ein Rückschlagventil (6), mindestens ein Absteuerventil (7) und/oder mindestens einen Filter (8.1) mit mindestens einem Bypass (8.2) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Bezug zur Strömungsrichtung das Absteuerventil (7) nach der zweiten Schmiermittelpumpe (9.2) und vor dem Rückschlagventil (6), der Filter (8.1) mit dem Bypass (8.2) nach dem Rückschlagventil (6) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (4.2, 4.4, 8.3) einstellbar oder steuerbar ist.