DE19938688A1 - Method for regulating cooling of lubricating oil of an internal combustion engine - Google Patents
Method for regulating cooling of lubricating oil of an internal combustion engineInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Kühlung von Schmieröl in einer Ölwanne einer Antriebsmaschine mit Druckumlaufschmierung, insbesondere Brennkraftmaschine, wobei das Öl in einer Ölwanne gesammelt wird, welche wenigstens teilweise doppelwandig ausgebildet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einer Ölwanne zur Aufnahme von Schmieröl einer Druckumlaufschmierung, wobei die Ölwanne wenigstens teilweise doppelwandig ausgebildet ist und in der Ölwanne eine Ölpumpe mit einer Ansaugöffnung vorgesehen ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.The invention relates to a method for regulating the cooling of lubricating oil in a Oil pan of a drive machine with pressure lubrication, in particular Internal combustion engine, wherein the oil is collected in an oil pan, which at least is partially double-walled, according to the preamble of claim 1. Die The invention further relates to an internal combustion engine, in particular a motor vehicle an oil pan for receiving lubricating oil of a pressure lubrication system, the Oil pan is at least partially double-walled and one in the oil pan Oil pump is provided with a suction opening, according to the preamble of claim 5.
Ölwannen von Verbrennungsmotoren haben neben ihrer Aufgabe als Ölsammelbehälter für das im Kreislauf befindliche Motoröl auch eine Wärmetauscherfunktion, um die vornehmlich in das Motoröl einfließende Reibungswärme an die sie umstreifende Luft abzuführen. Eine erhöhte Wärmeabfuhr wird insbesondere durch die mit Rippen profilierte Aluölwanne erzielt. Diese bei höheren Umgebungstemperaturen und hohen Motordrehzahlen gewünschte Wärmeabfuhr zur Öltemperaturbegrenzung hat jedoch bei winterlichen Fahrbedingungen den Nachteil, daß im Warmlaufbetrieb durch unerwünschte Wärmeverluste das Betriebstemperaturniveau des Motoröls nur mühsam oder nicht erreicht wird. Als Folge davon ergeben sich erhöhte Reibungsverluste und erhöhter Kraftstoffverbrauch, was wiederum eine verschlechterte Ölqualität durch Kraftstoff und Kondenswasserverdünnung bedingt.Oil sumps of internal combustion engines have, in addition to their role as oil sumps for The engine oil in the circuit also has a heat exchanger function, primarily to to dissipate frictional heat flowing into the engine oil to the air roaming around it. A increased heat dissipation is achieved in particular by the aluminum oil pan profiled with ribs. This is desired at higher ambient temperatures and high engine speeds However, heat dissipation to limit the oil temperature has the winter driving conditions Disadvantage that the warm-up mode by undesirable heat losses Operating temperature level of the engine oil is difficult or not reached. As a result of which there are increased friction losses and increased fuel consumption, what again deteriorated oil quality due to fuel and condensation dilution conditionally.
Aus der DE 44 31 105 A1 ist ein Verfahren zur bedarfsgerechten Kühlung des Schmieröls von Antriebsmaschinen mit Druckumlaufschmierung mit Hilfe einer teilweise doppelwandig ausgebildeten Ölwanne bekannt, wobei ein Isolierspalt vorgesehen ist, welcher in Fahrsituationen mit erhöhtem Kühlbedarf mit Schmieröl befüllt ist und in Fahrsituationen mit zu kaltem Schmieröl vorwiegend mit Luft befüllt ist. Das Ziel hierbei ist es, einen Wärmeverlust im Bereich der Ölwanne einzudämmen, so daß genügend Abwärme zum Heizen einer Fahrgastzelle und des Schmieröls zur Verfügung steht. Dies hat jedoch den Nachteil, daß lediglich die Isolierung bei gewünschter verringerter Wärmeabgabe vom Öl an die Umgebung verbessert wird. Dagegen verschlechtert sich durch das in dem Isolierspalt statisch vorhandene Öl eine Wärmeabgabe im Bereich der doppelwandigen Ölwanne. Ferner ist das Leeren des Isolierspaltes mit aufwendiger und dementsprechend kostenintensiver Mechanik und zusätzlicher Pumpe verbunden.DE 44 31 105 A1 describes a method for cooling the lubricating oil as required of drive machines with pressure lubrication with the help of a partially double-walled trained oil pan known, wherein an insulating gap is provided, which in Driving situations with increased cooling requirements is filled with lubricating oil and in driving situations with too cold lubricating oil is mostly filled with air. The goal here is to get one To contain heat loss in the area of the oil pan, so that enough waste heat for Heating a passenger compartment and the lubricating oil is available. However, this has the Disadvantage that only the insulation at the desired reduced heat emission from the oil the environment is improved. In contrast, deteriorates due to that in the insulating gap Static oil gives off heat in the area of the double-walled oil pan. Further is the emptying of the isolation gap with more complex and accordingly more expensive Mechanics and additional pump connected.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der obengenannten Art sowie eine Brennkraftmaschine der o. g. Art zur Verfügung zu stellen, welche die obengenannten Nachteile beseitigen und eine besser steuerbare Wärmeabfuhr vom Schmieröl über die Ölwanne zur Verfügung stellen.The present invention is therefore based on the object of a method of Above type and an internal combustion engine of the above. Kind of providing which eliminate the disadvantages mentioned above and a more controllable heat dissipation of the lubricating oil through the oil pan.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen und durch eine Brennkraftmaschine der o. g. Art mit den in Anspruch 5 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved according to the invention by a method of the above. Kind with the in claim 1 characterized features and by an internal combustion engine of the above. Kind of with the in Claim 5 characterized features solved. Advantageous embodiments of the invention are specified in the respective dependent claims.
Bei einem Verfahren der o. g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß bei erhöhtem Kühlbedarf das Schmieröl in dem doppelwandigen Bereich der Ölwanne zirkulierend gefördert wird und daß bei niedrigem Kühlbedarf das Schmieröl in dem doppelwandigen Bereich der Ölwanne im wesentlichen ruhend gehalten wird.In a process of the above. Art is provided according to the invention that with increased Cooling requirement circulating the lubricating oil in the double-walled area of the oil pan is promoted and that with low cooling requirements, the lubricating oil in the double-walled Area of the oil pan is kept essentially stationary.
Dies hat den Vorteil, daß bei hohem Kühlbedarf das außen an der Ölwanne zirkulierende Schmieröl viel Wärme an die Umgebung abgibt und bei niedrigem Kühlbedarf das in dem doppelwandigen Bereich ruhende Schmieröl als Wärmeisolator wirkt und so beispielsweise in der Aufwärmphase des Motors ein schnelles Erreichen einer Betriebstemperatur mit entsprechend verminderter Schadstoffemission in der Aufwärmphase erzielt. Ferner ist auf einfache Art und Weise eine Öltemperatur über die Stärke der Zirkulation in dem doppelwandigen Bereich der Ölwanne regelbar.This has the advantage that, when there is a high cooling requirement, that which circulates outside on the oil pan Lubricating oil releases a lot of heat into the environment and with low cooling requirements that in the double-walled area dormant lubricating oil acts as a heat insulator and so for example in the engine warms up quickly with an operating temperature achieved correspondingly reduced pollutant emissions in the warm-up phase. Furthermore, is on simple way an oil temperature over the strength of the circulation in the double-walled area of the oil pan adjustable.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird eine Ansaugöffnung einer Ölpumpe bei erhöhtem Kühlbedarf wenigstens teilweise mit dem doppelwandigen Bereich der Ölwanne und bei niedrigem Kühlbedarf mit einem Innenraum der Ölwanne verbunden.In a preferred embodiment of the method, an intake opening is a Oil pump with increased cooling requirement at least partially with the double-walled area the oil pan and with a low cooling requirement connected to an interior of the oil pan.
Zum Erzielen einer hohen Zirkulation wird bei erhöhtem Kühlbedarf das Schmieröl durch Öffnungen in einer inneren Wandung des doppelwandigen Bereichs der Ölwanne geleitet.In order to achieve a high circulation, the lubricating oil is passed through when there is an increased cooling requirement Openings in an inner wall of the double-walled area of the oil pan directed.
Eine zusätzliche Wärmeisolierung bei niedrigem Kühlbedarf wird dadurch erzielt, daß der doppelwandige Bereich der Ölwanne von einer durch eine Ölpumpe erzeugte Zirkulation getrennt wird. Additional heat insulation with low cooling requirements is achieved in that the double-walled area of the oil pan from a circulation generated by an oil pump is separated.
Ferner ist es bei einer Brennkraftmaschine der o. g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein Thermostatventil vorgesehen ist, welches in Abhängigkeit von einer Schmieröltemperatur wahlweise bei erhöhtem Kühlbedarf die Ansaugöffnung mit dem doppelwandigen Bereich der Ölwanne derart verbindet, daß das Schmieröl wenigstens teilweise durch den doppelwandigen Bereich der Ölwanne zirkuliert, und bei niedrigem Kühlbedarf die Ansaugöffnung von dem doppelwandigen Bereich derart trennt, daß das Schmieröl im doppelwandigen Bereich der Ölwanne im wesentlichen von der durch die Ölpumpe erzeugte Zirkulation abgetrennt ist.Furthermore, it is in an internal combustion engine of the above. Art according to the invention provided that a thermostatic valve is provided, which is dependent on a lubricating oil temperature optionally with increased cooling requirements, the suction opening with the double-walled area of the Oil pan connects such that the lubricating oil at least partially through the double-walled area of the oil pan circulates, and with low cooling requirements Separates suction opening from the double-walled area so that the lubricating oil in the double-walled area of the oil pan essentially from that generated by the oil pump Circulation is disconnected.
Dies hat den Vorteil, daß bei hohem Kühlbedarf, d. h. bei hoher Schmieröltemperatur, das außen an der Ölwanne zirkulierende Schmieröl viel Wärme an die Umgebung abgibt und bei niedrigem Kühlbedarf, d. h. bei niedriger Schmieröltemperatur, das in dem doppelwandigen Bereich ruhende Schmieröl als Wärmeisolator wirkt und so beispielsweise in der Aufwärmphase des Motors ein schnelles Erreichen einer Betriebstemperatur mit entsprechend verminderter Schadstoffemission in der Aufwärmphase erzielt. Ferner ist auf einfache Art und Weise eine Öltemperatur über die Stärke der Zirkulation in dem doppelwandigen Bereich der Ölwanne regelbar.This has the advantage that when there is a high cooling requirement, i. H. at high lubricating oil temperature, that Lubricating oil circulating on the outside of the oil pan gives off a lot of heat to the environment low cooling requirements, d. H. at low lubricating oil temperature, that in the double-walled Lubricating oil at rest acts as a heat insulator and thus, for example, in the Warm-up phase of the engine with reaching an operating temperature quickly achieved correspondingly reduced pollutant emissions in the warm-up phase. Furthermore, is on simple way an oil temperature over the strength of the circulation in the double-walled area of the oil pan adjustable.
Zum temperaturabhängigen Betätigen des Thermostatventiles weist dieses beispielsweise ein Dehnstoffelement auf.For example, this has for the temperature-dependent actuation of the thermostatic valve an expansion element.
Beispielsweise ist das Thermostatventil an einem Boden der Ölwanne gegenüber der Ansaugöffnung der Ölpumpe angeordnet.For example, the thermostatic valve is on a bottom of the oil pan opposite the Suction opening of the oil pump arranged.
Zweckmäßigerweise ist zum Betätigen des Thermostatventiles eine Feder, insbesondere Schraubenfeder, vorgesehen, welche das Thermostatventil in Richtung Wandung der Ölwanne mit Kraft beaufschlagt.A spring is expediently used to actuate the thermostatic valve, in particular Coil spring, provided which the thermostatic valve in the direction of the wall Power applied to the oil pan.
Eine gute Zirkulation durch den doppelwandigen Bereiches der Ölwanne erzielt man dadurch, daß eine Innenwand des doppelwandigen Bereiches der Ölwanne mit mehreren Öldurchtrittsöffnungen versehen ist.Good circulation through the double-walled area of the oil pan is achieved characterized in that an inner wall of the double-walled area of the oil pan with several Oil passage openings is provided.
Eine Ölflußsteuerung in dem doppelwandigen Bereich der Ölwanne erzielt man dadurch, daß eine Innenwand des doppelwandigen Bereiches der Ölwanne punktförmig oder linienförmig mit einer Außenwand der Ölwanne verbunden ist. An oil flow control in the double-walled area of the oil pan can be achieved in that an inner wall of the double-walled area of the oil pan point-like or line-shaped is connected to an outer wall of the oil pan.
Zum Unterstützen einer Zirkulation im doppelwandigen Bereich der Ölwanne mit niedrigeren Fließgeschwindigkeiten über das Thermostatventil ist ein Abstand zwischen einer Innenwand und einer Außenwand des doppelwandigen Bereiches der Ölwanne im Bereich des Thermostatventiles erhöht.To support circulation in the double-walled area of the oil pan with lower ones Flow rates through the thermostatic valve is a distance between an inner wall and an outer wall of the double-walled area of the oil pan in the area of Thermostatic valves increased.
Dadurch, daß an einer Innenwandung des doppelwandigen Bereiches im Inneren der Ölwanne zusätzliche Schottwände mit Öffnungen vorgesehen sind, können beschleunigungsbedingte Ölspiegelveränderungen eingeschränkt werden.The fact that on an inner wall of the double-walled area inside the Oil pan additional bulkheads with openings can be provided acceleration-related oil level changes are restricted.
Zweckmäßigerweise ist das Thermostatventil als Zylinderventil ausgebildet. Besonders bevorzugt ist eine Innenwand des doppelwandigen Bereiches der Ölwanne aus Kunststoff oder Metall, insbesondere Blech, oder einem Gußwerkstoff hergestellt.The thermostatic valve is expediently designed as a cylinder valve. Especially an inner wall of the double-walled region of the oil pan made of plastic is preferred or metal, in particular sheet metal, or a cast material.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist im Boden der Ölwanne eine Ölablaßschraube vorgesehen, welche sich durch eine Innenwand und eine Außenwand des doppelwandigen Bereiches der Ölwanne derart erstreckt, daß diese den Durchtritt durch die Innenwand abdichtet.In a preferred development of the invention there is a in the bottom of the oil pan Oil drain plug provided, which is through an inner wall and an outer wall of the double-walled area of the oil pan extends such that it passes through the Seals inside wall.
Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung. Diese zeigt in der einzigen Figur ein bevorzugte Ausführungsform einer Ölwanne einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in Schnittansicht.Further features, advantages and advantageous configurations of the invention result from the dependent claims, as well as from the following description of the invention based on the attached drawing. This shows a preferred one in the single figure Embodiment of an oil pan of an internal combustion engine according to the invention in Sectional view.
Die in der einzigen Figur dargestellte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Ölwanne 10 einer ansonsten nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine umfaßt ein Innenblech 12 derart, daß die Ölwanne 10 doppelwandig ausgebildet ist. Das Innenblech 12 ist mit mehreren Öffnungen 14 ausgestattet, welche einen Öldurchtritt ermöglichen. Ferner ist das Innenblech 12 mehrfach punktförmig oder linienförmig mit der Ölwanne 10 verbunden, beispielsweise mittel Schweißpunkten oder -linien 16.The preferred embodiment of an oil pan 10 according to the invention, shown in the single figure, of an internal combustion engine, which is otherwise not shown in detail, comprises an inner plate 12 such that the oil pan 10 is double-walled. The inner plate 12 is equipped with a plurality of openings 14 which allow oil to pass through. Furthermore, the inner sheet 12 is connected to the oil pan 10 in multiple points or lines, for example by means of welding points or lines 16 .
Unterhalb einer in der Ölwanne 10 vorgesehenen Ölpumpe 18 ist ein thermostatisch geregeltes Zylinderventil 20 angeordnet, welches von einer Feder 22 gegen einen Boden 24 der Ölwanne 10 gedrückt wird, wobei dann das im Ölkreislauf befindliche Schmieröl von einem Innenraum 26 über eine ringförmige Ansaugöffnung 28 zur Ölpumpe 18 gelangt. In diesem Fall, welcher in der Figur in einer linken Teilhälfte des Zylinderventils 20 veranschaulicht ist, wirkt das zwischen Ölwanne 10 und dem Innenblech 12 befindliche, ruhende Schmieröl als Wärmeisolierschicht und verhindert eine unerwünschte Wärmeabfuhr an die Umgebung der Ölwanne 10.Arranged below an oil pump 18 provided in the oil pan 10 is a thermostatically controlled cylinder valve 20 which is pressed by a spring 22 against a bottom 24 of the oil pan 10 , the lubricating oil in the oil circuit then passing from an interior 26 via an annular suction opening 28 to the oil pump 18 arrives. In this case, which is illustrated in the figure in a left half part of the cylinder valve 20, acts the intermediate oil sump 10 and the inner panel 12 located, resting lubricating oil as a heat insulating layer and prevents unwanted dissipation of heat to the surroundings of the oil pan 10th
Mit Erreichen einer gewünschten Betriebstemperatur drückt ein Dehnstoffelement 30 des Zylinderventil 20 gegen die Feder 22 in Richtung Ölpumpe 18, so daß die ursprüngliche ringförmige Ansaugöffnung 28 teilweise oder ganz geschlossen und stattdessen eine Ringöffnung 32 wirksam wird, so daß Schmieröl aus einem Zwischenraum 34 zwischen Ölwanne 10 und Innenwand 12 angesaugt wird. Dies ist in der Figur in einer rechten Teilhälfte des Zylinderventils 20 veranschaulicht. Die Saugwirkung der Ölpumpe 18 führt daher zu einem Ölfluß vom Innenraum 26 über die Vielzahl der Öffnungen 14, über den Zwischenraum 34 und über die Ringöffnung 32 zur Ölpumpe 18, wobei sich eine Zirkulation des Schmieröles über den Zwischenraum 34 mit einer entsprechend hohen Wärmeabfuhr über eine Außenfläche der Ölwanne 10 ergibt, mit der das über den Zwischenraum 34 strömende Schmieröl in wärmeleitenden Kontakt steht.When a desired operating temperature is reached, an expansion element 30 of the cylinder valve 20 presses against the spring 22 in the direction of the oil pump 18 , so that the original annular suction opening 28 is partially or completely closed and instead an annular opening 32 becomes effective, so that lubricating oil from a space 34 between the oil pan 10 and inner wall 12 is sucked. This is illustrated in the figure in a right half of the cylinder valve 20 . The suction effect of the oil pump 18 therefore leads to an oil flow from the interior 26 via the plurality of openings 14 , via the intermediate space 34 and via the ring opening 32 to the oil pump 18 , with a circulation of the lubricating oil via the intermediate space 34 with a correspondingly high heat dissipation via a Outer surface of the oil pan 10 results, with which the lubricating oil flowing through the intermediate space 34 is in heat-conducting contact.
Zum Reduzieren einer Fließgeschwindigkeit des Schmieröls im Bereich des Zylinderventils 20 weist der Zwischenraum 34 nahe des Zylinderventils 20 einen erhöhten Wandabstand des Innenbleches 12 von der Außenseite der Ölwanne 10 auf. Durch einen linienförmigen Kontakt zwischen dem Innenblech 12 und der Ölwanne 12 wird der Ölfluß durch den Zwischenraum 34 gezielt gesteuert, so daß optimale Kühleffekte oder auch eine sichere Ölansaugung bei Kurvenfahrten gewährleistet sind.To reduce a flow rate of the lubricating oil in the area of the cylinder valve 20 , the intermediate space 34 near the cylinder valve 20 has an increased wall distance from the inner plate 12 from the outside of the oil pan 10 . Through a linear contact between the inner plate 12 and the oil pan 12 , the oil flow through the intermediate space 34 is controlled in a targeted manner, so that optimal cooling effects or a safe oil intake during cornering are ensured.
Eine mit der Ölwanne 10 verschraubte Ölablaßschraube 36 ist in ihrer Länge derart ausgebildet, daß sie mit ihrem Ende eine Öffnung 38 im Innenblech 12 im wesentlichen dichtend verschließt. Durch zusätzliche Schottwände 40 mit Öffnungen 42 werden beschleunigungsbedingte Ölspiegelveränderungen eingeschränkt.The length of an oil drain screw 36 screwed to the oil pan 10 is such that its end closes an opening 38 in the inner plate 12 in an essentially sealing manner. Additional bulkhead walls 40 with openings 42 restrict oil level changes due to acceleration.
Die Ölwanne 10 selbst ist bevorzugt aus Metall, insbesondere aus Aluminium gefertigt. Das Innenblech 12 kann alternativ auch aus einem Kunststoff gefertigt sein.The oil pan 10 itself is preferably made of metal, in particular aluminum. The inner panel 12 can alternatively also be made from a plastic.
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