DE10353298B4

DE10353298B4 - Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10353298B4
Application number: DE2003153298
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Schneider Klaus
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2003-11-14
Filing date: 2003-11-14
Publication date: 2014-12-18
Anticipated expiration: 2023-11-15
Also published as: DE10353298A1

Abstract

Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einem Kühlmittelkreislauf, der Zylinderblock und Zylinderkopf mit Kühlmittel versorgt, mit einer Kühlmittelpumpe, einem Thermostatventil zur Umschaltung zwischen einem kleinen und einem großen Kühlmittelkreislauf, in dem ein Kühler eingebunden ist, sowie mit einem Ölkreislauf zur Schmierölversorgung der Brennkraftmaschine, bei dem nach dem Prinzip der Trockensumpfschmierung über eine Ölabsaugpumpe Schmieröl aus dem Ölsumpf der Brennkraftmaschine in einen Ölvorratsbehälter und von dort über eine Ölförderpumpe zu den Verbrauchern förderbar ist, sowie mit einem im Ölkreislauf integrierten Ölkühler, der als Öl/Wasser-Wärmetauscher ausgebildet und an den Kühlmittelkreislauf angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölkühler (28) zwischen der Ölabsaugpumpe (20) und dem Ölvorratsbehälter (22) angeordnet ist, und ein zweiter Ölkühler (30) in Förderrichtung des Schmieröls gesehen – hinter dem Ölvorratsbehälter (22) angeordnet ist

Description

Die Erfindung betrifft eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Von der Anmelderin sind Sportwagen mit wassergekühlten Motoren und einer Trockensumpfschmierung bekannt (z. B. Sportwagen vom Typ 996 Turbo). Dabei wird das im Ölsumpf der Brennkraftmaschine aufgefangene Schmieröl über eine Ölabsaugpumpe abgesaugt und in einen separaten Öltank gefördert und von dort über eine Druckpumpe den einzelnen Verbrauchern zugeführt. Zur Kühlung des Schmieröls ist im Ölkreislauf ein Ölkühler integriert, der als Öl/Wasser-Wärmetauscher ausgebildet und an den Kühlmittelkreislauf angeschlossen ist. Der Ölkühler ist dabei – in Strömungsrichtung des Schmieröls gesehen – hinter dem Öltank angeordnet.
In der US 6,167,978 B1 ist eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einer Trockensumpfschmierung beschrieben, bei der ein Ölkühler zwischen einer Ölabsaugpumpe und einem Öltank positioniert ist. Aus der FR 2 832 185 A1 ist eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der ein Öl/Wasser-Wärmetauscher in einem kleinen Kühlmittelkreislauf angeordnet ist. In der DE 199 39 264 A1 ist ein Ölkühler beschrieben, der als Plattenwärmetauscher ausgebildet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Effizienz bzw. den Wirkungsgrad für die Kühlung des Schmieröls weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Dadurch, dass der Ölkühler nunmehr zwischen der Ölabsaugpumpe und dem Ölvorratsbehälter bzw. – in Strömungsrichtung des Schmieröls gesehen – vor dem Ölvorratsbehälter angeordnet ist, erhöht sich Temperaturdifferenz zwischen dem Schmieröl und dem als Wärmetauschermedium vorgesehenen Kühlwasser gegenüber der eingangs beschriebenen bekannten Ausführung, da das Schmieröl den Wärmetauscher passiert bevor es in den Öltank gelangt; der Kühlwirkungsgrad erhöht sich damit auf vorteilhafte Art und Weise.
Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
Untersuchungen haben gezeigt, dass ein sogenannter Plattenwärmetauscher, der beispielsweise aus Aluminium besteht und bei dem die beiden Medien durch entsprechende Plattenelemente voneinander getrennt sind, besonders geeignet ist, das aus dem Ölsumpf der Brennkraftmaschine geförderte Schmieröl zu entschäumen, bevor es in den Öltank und von dort aus wieder zu den Verbrauchern gelangt.
Aufgrund der heutigen leistungsstarken Motoren für den Sportwagenbereich, insbesondere bei Motoren mit Abgasaufladung, sind auch die Anforderungen an die Kühlung des Schmieröls gestiegen. Es wird daher vorgeschlagen, einen zweiten Ölkühler – in Förderrichtung des Schmieröls gesehen – hinter dem Öltank anzuordnen, der wiederum als Öl/Wasser-Wärmetauscher ausgebildet und über den Kühlmittelkreislauf mit Kühlwasser bzw. einem Kühlmedium versorgt wird.
Die Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung näher erlautert.
Die einzige Figur zeigt dabei schematisch das Schaltbild eines Kühlmittelkreislaufes einer Brennkraftmaschine.
Der erfindungsgemäße Kühlmittelkreislauf ist ohne Beschränkung auf die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform am Beispiel einer zweireihigen Brennkraftmaschine mit Zylindern 1 bis 6 dargestellt. Der nicht näher dargestellte Zylinderblock und das Zylinderkopfgehause des Motors 2 wird dabei über einen Kühlmittelkreislauf mit Kühlmittel versorgt. Die Förderung des Kühlmittels erfolgt dabei durch eine Kühlmittelpumpe 4, wobei über ein saugseitig an der Kühlmittelpumpe 4 angeschlossenes Thermostatventil 6 in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlwassers auf bekannte Art und Weise zwischen einem kleinen und einem großen Kühlmittelkreislauf umgeschaltet wird. Im großen Kühlmittelkreislauf sind entsprechende Kühlerelemente 8 bis 12 eingebunden, über die das vom Motor 2 erwärmte Kühlmittel gekühlt wird, indem die die Kühlerelemente 8 bis 12 durchströmende Kühlluft in Wärmeaustausch mit dem die Kühler 8 bis 12 durchströmenden Kühlmittel tritt. Unterhalb einer vorgegebenen Öffnungstemperatur des Thermostatventils 6 wälzt die Kühlmittelpumpe 4 das Kühlmittel im kleinen Kühlkreislauf, dem sogenannten Kurzschlusskreislauf um, wobei die im Zylinderkopf und im Zylinderblock vorgesehenen Kühlkanäle mit Kühlmittel versorgt werden. An den kleinen Kühlmittelkreislauf ist parallel noch ein Kühlwasser-Ausgleichsbehälter 14, ein Heizungs-Wärmetauscher 16 sowie ein für ein Fahrzeug mit Automatik-Getriebe ggf. erforderlicher ATF-Kühler 18 angeschlossen.
Der flüssigkeitsgekühlte Motor ist mit einer sog. Trockensumpfschmierung versehen, bei der das in einer Ölwanne der Brennkraftmaschine von den Verbrauchern zurückgeführte Schmieröl über eine Ölabsaugpumpe 20 zu einem Öltank 22 gefördert wird. Über eine Ölförderpumpe 24 wird das Schmieröl wieder den Verbrauchern 26 zugeführt.
Zur Kühlung des Schmieröls ist zwischen der Ölabsaugpumpe 20 und dem Öltank 22 ein erster Warmetauscher 28 vorgesehen. Dieser als Plattenwärmetauscher ausgebildete Ölkühler 28 ist dabei an den kleinen Kühlmittelkreis angeschlossen und wird ebenfalls vom Kühlmittel bzw. Kühlwasser der Brennkraftmaschine durchströmt. Zur weiteren Absenkung der Schmieröltemperatur ist – in Strömungsrichtung des Schmieröls gesehen – hinter der Ölförderpumpe 24 bzw. hinter dem Öltank 22 ein zweiter Ölkühler 30, vorzugsweise in gleicher Bauart wie der erste Ölkühler 28, in den kleinen Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine eingebunden.

Claims

Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einem Kühlmittelkreislauf, der Zylinderblock und Zylinderkopf mit Kühlmittel versorgt, mit einer Kühlmittelpumpe, einem Thermostatventil zur Umschaltung zwischen einem kleinen und einem großen Kühlmittelkreislauf, in dem ein Kühler eingebunden ist, sowie mit einem Ölkreislauf zur Schmierölversorgung der Brennkraftmaschine, bei dem nach dem Prinzip der Trockensumpfschmierung über eine Ölabsaugpumpe Schmieröl aus dem Ölsumpf der Brennkraftmaschine in einen Ölvorratsbehälter und von dort über eine Ölförderpumpe zu den Verbrauchern förderbar ist, sowie mit einem im Ölkreislauf integrierten Ölkühler, der als Öl/Wasser-Wärmetauscher ausgebildet und an den Kühlmittelkreislauf angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölkühler (28) zwischen der Ölabsaugpumpe (20) und dem Ölvorratsbehälter (22) angeordnet ist, und ein zweiter Ölkühler (30) in Förderrichtung des Schmieröls gesehen – hinter dem Ölvorratsbehälter (22) angeordnet ist
Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölkühler (28) als Plattenwärmetauscher ausgebildet ist.