DE2810980C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit
einem durch Kühlwasser aus einem Kühlwasserkreis gekühlten
Zylinderkopf und mit einem durch Schmieröl aus einem Schmier
ölkreis gekühlten Zylindergehäuse gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1.
Eine Brennkraftmaschine der vorstehend genannten Art ist
aus der DE-OS 25 24 272 bekannt. Der Schmierölkreis zur
Schmierung der Triebwerksteile und Kühlung des Zylinder
gehäuses umfaßt den im Zylindermantel als Trockensumpfbe
hälter untergebrachten Schmierölvorrat. Durch diesen Schmier
ölvorrat werden insbesondere die unteren Bereiche der Zylin
derwände gekühlt. Aus diesem Schmierölvorrat wird Schmieröl
von einer ersten Druckölpumpe abgesaugt und in eine im oberen
Bereich des Zylindermantels entlanglaufende Spritzölleitung
gefördert, aus der Schmieröl zur weiteren Kühlung auf die
Zylinderwände gesprüht wird. Ein Teil des abgesaugten Schmier
öles wird an eine zweite Druckölpumpe übergeben, welche die
Schmierstellen an den Triebwerksteilen versorgt und welche
überschüssiges Schmieröl zu Kühlzwecken in eine weitere
Spritzölleitung im Zylindermantel fördert. Nachteilig ist
hierbei die geringe Strömungsgeschwindigkeit des im Kühl
mantel gespeicherten Schmieröles, durch welche die Gefahr
der Koksbildung an der Wandoberfläche der Zylinder gegeben
ist, die den Wärmeübergang nachteilig beeinflußt. Hinzu
kommt, daß im gespeicherten Schmieröl Dampfblasen ent
stehen, welche mit dem übrigen Schmieröl eine Emulsion
bilden, die zur Schmierung der Triebwerksteile kaum ge
eignet ist. Schließlich ist noch von Nachteil, daß der
Schmier- und Kühlölkreis nicht derart wirkungsmäßig von
einander getrennt sind, daß ausschließlich aufbereitetes
Schmieröl zur Schmierung der Triebwerksteile eingesetzt
werden kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die aus
der DE-OS 25 24 272 bekannte Brennkraftmaschine derart zu
verbessern, daß ein Kühlkreis mit zwangsweiser Umwälzung des
gesamten Schmieröles aus dem Schmierölkreis erreicht wird,
ohne daß hierdurch die Schmiereigenschaften des Schmieröles
beeinträchtigt werden.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß nur aufbereitetes
Kühlöl in den Schmierölkreislauf gelangt, so daß der Auf
bau eines tragfähigen Schmierfilmes an allen Lagerstellen
der Triebwerksteile sichergestellt ist. Durch die Anordnung
des Vorratsbehälters außerhalb des Motorgehäuses kann das
Kühlöl mit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit durch den Kühl
mantel gefördert werden, wodurch die Koksbildung und damit
eine Verschlechterung des Wärmeüberganges vermieden wird.
Dadurch, daß die gesamte Schmierölmenge ständig im Schmier-
und Kühlölkreis umgesetzt wird, ergibt sich schließlich
sowohl eine optimale Schmierung als auch eine optimale
Kühlung der Brennkraftmaschine.
Um zu erreichen, daß von der ersten Druckölpumpe immer
frisches und entgastes Schmieröl angesaugt wird, ist im
Ölbehälter ein Prallblech angeordnet.
Gemäß den Merkmalen der Ansprüche 3 und 4 wird erreicht,
daß die Zylinderwände maximal nur auf Hublänge gekühlt wer
den. Die Temperatur wird deshalb unten im Kurbelgehäuse
angehoben, so daß ein gleichmäßigeres, jedoch etwas höheres
Temperaturniveau über die Zylinderlänge vorhanden ist. Im
unteren Totpunktbereich ergibt sich daraus ein kleineres
Kolbenspiel, so daß dort wesentlich geringere Kolbenkippge
räusche entstehen. Diese Geräusche werden im oberen Tot
punktbereich durch die Ölfüllung wirkungsvoll gedämpft.
Gemäß den Merkmalen des Anspruches 5 wird in vorteilhafter
Weise ein betriebssicherer Anschluß eines Wärmetauschers an
den Kühlölkreis erzielt.
Schließlich wird durch die Merkmale der Ansprüche 6 und 7
erreicht, daß der Wärmetauscher vor zu hohem Druck ge
schützt ist, z. B. bei Kaltstart, wenn ein zäher Ölpfropf
sich im System befindet. Außerdem kann hierdurch das Schmier
öl öfters ohne Wärmeabgabe über das Kurbelgehäuse gefördert
werden und erwärmt sich dadurch schneller.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dar
gestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläu
tert. Es zeigt
Fig. 1 die schematische Darstellung des Kühl- und Schmier
kreislaufes eines ölgekühlten Verbrennungsmotores
gemäß der Erfindung und
Fig. 2 eine schematische Darstellung ähnlich Fig. 1, jedoch
bei einem ölgekühlten Verbrennungsmotor, bei dem
auch die Kraftwagenheizung mit dem für die Motor
kühlung verwendeten Öl betrieben wird.
In der Fig. 1 ist schematisch der Motorblock 1 eines ölgekühl
ten Verbrennungsmotors für ein Kraftfahrzeug dargestellt, der
in dieser schematischen Darstellung in den Bereich des Zylinder
kopfes 2, in den oberen Kurbelgehäuseteil 3, der etwa im Bereich
der Zylinder 4 des hier als Sechs-Zylinder-Reihenmotor angedeu
teten Motors liegt und in den unteren Bereich 5 des Kurbelge
häuses unterteilt ist. Am Boden des unteren Bereiches des Kurbel
gehäuses ist eine Absaugerinne 6 angeordnet, an der der Anschluß
7 zur Rückförderpumpe 8 angeschlossen ist, die das sich im unte
ren Kurbelgehäuse 5 und in der Absaugerinne 6 ansammelnde Motor
öl über die Leitung 9 in den oberen Kurbelgehäuseteil 3 zurück
drückt. Die Rückförderpumpe 8 ist als eine Hochdruckpumpe, bei
spielsweise als eine Zahnradpumpe ausgebildet, die luftunemp
findlich ist und daher aus der Absaugerinne das sich ansammelnde
Öl und auch ein Öl/Luftgemisch absaugt. Zu diesem Zweck ist die
Rückförderpumpe 8 gegenüber der im allgemeinen auf der gleichen
Antriebswelle angeordneten Druckölpumpe 10 im Fördervolumen
überdimensioniert, so daß sie eine intensive, zwangsgeführte
Strömung in den Kühlräumen erzeugen kann.
Die Leitung 9 grenzt an die nicht im einzelnen gezeigten, im
oberen Kurbelgehäuseteil 3 angeordneten Kühlräume für die Zy
linder 4 an. Die Kühlräume sind an die Rückführleitung 11 und
an den Ölbehälter 12 angeschlossen, und zwar so, daß das noch
mit Luft angereicherte aus dem oberen Kurbelgehäuseteil 3 aus
tretende Kühlöl von oben auf ein Prallblech 13 auftrifft und
von dort aus nach unten abtropft. Der Ölbehälter ist mit einer
Entlüftungsleitung 14 versehen und enthält in seinem unteren
Teil vollkommen entlüftetes Frischöl, das über die Leitung
15 von der Druckölpumpe 10 angesaugt und dann über die Lei
tung 16 einem Filter 17 und dann über einen Ölthermostat 18
dem Ölkühler 19 und von dort über die Leitung 20 und 21 dem
Hauptölkanal 22 unter Druck zugeführt wird. Der Hauptölkanal
22 führt in an sich bekannter Weise zu allen Lagerstellen
des Motors, d. h. also sowohl zu den Lagerstellen der Nocken
welle als auch zu denen der Kurbelwelle und zu anderen Teilen.
Diese Verteilung des unter Druck stehenden Frischöles ist
nicht näher gezeigt. Sie entspricht den bekannten Ausführun
gen. Dem Hauptölkanal 22 wird somit von der Druckölpumpe 10
nur reines Schmieröl zugeführt.
Vom Thermostat 18 zweigt noch eine Bypaß-Leitung 23 ab, die
beispielsweise in der Anlaufphase das Schmieröl nicht über
den Ölkühler führt, so daß es zusammen mit dem Kühlölkreis
lauf, der noch beschrieben werden wird, schneller warm wird.
Zwische der Leitung 20 und der Leitung 21 ist ein Überdruck
ventil 24 angeordnet, das beispielsweise bei Voll-Lastbetrieb
und zu hohem Druck des Schmieröles öffnet und über die Ver
bindungsleitung 25 das überschüssige kühlere Schmieröl den
Kühlräumen im oberen Kurbelgehäuseteil 3 zuführt. Das kann
dadurch geschehen, daß dieses überschüssige Schmieröl dem
durch die Leitung 9 von der Rückförderpumpe 8 her unter Druck
ankommenden Schmieröl und Luftgemisch beigemengt wird oder
auch dadurch, daß, wie an sich bekannt, dieses überschüssige
Schmieröl auf zu kühlende Teile gespritzt wird.
Der Motorblock 1 und die dazugehörige Anordnung weist daher
zwei Ölkreisläufe auf. Einmal den an sich bekannten Schmier
ölkreislauf, der aus der Druckölpumpe 10 und den daran anlie
genden Teilen, wie Thermostat 18, Filter 17, Ölkühler 19 und
dem Hauptölkanal 22 besteht. Zum zweiten den Kühlölkreislauf,
der sich aus der Rückförderpumpe 8, den Kühlräumen im oberen
Kurbelgehäuseteil 3, der Leitung 11, dem Ölbehälter 12 und
der Absaugerinne 6 mit der Leitung 7 zusammensetzt. Der Motor
besitzt schließlich noch einen Wasserkreislauf durch den
Zylinderkopf 2, der mit einer Wasserpumpe 26 versehen ist,
die Kühlwasser durch den Zylinderkopf 2 im Sinne des Pfeiles
27 durchdrückt und über einen Wasserthermostat 28 entweder
über die Leitung 29 zum Wasserkühler 30 oder über die vom
Thermostat 28 abzweigende Leitung 31 unmittelbar in die An
saugleitung 32 zur Wasserpumpe zurückführt. An diesen Kühl
wasserkreislauf ist bei dieser Ausführungsform auch die
Kraftwagenheizung angeschlossen, deren Wärmetauscher 33 über
das Regelorgan 34 an den Wasserkreislauf anschließbar ist.
Das aufgewärmte Kühlwasser fließt dann über die Leitung 35
durch den Wärmetauscher 33 und über die Leitung 36 wieder
zurück zur Wasserpumpe 26. Ein wassergekühltes Kurbelgehäuse
schluckt z. B. im Winterbetrieb in seinem kalten Unterteil
mit großer Oberfläche viel Wasserwärme und verlängert somit
ungünstigerweise die Warmlaufphase. Dieser Nachteil entfällt
erfindungsgemäß.
Die zwischen Zylinderkopf und Kurbelgehäuse befindliche Zy
linderkopfdichtung hat keine Durchbrüche für den Wasser
durchtritt. Sie ist damit einfacher in der Herstellung, hat ein
besseres Setzverhalten beim Zylinderkopfanzug und ist siche
rer gegen Undichtheiten.
Wie schematisch in der Fig. 1 angedeutet ist, sind die im obe
ren Kurbelgehäuseteil 3 angeordneten Kühlräume in ihrer Höhe
so ausgelegt, daß der Abstand a zwischen der Trennungsebene
37 zwischen Kurbelgehäuseteil 3 und Zylinderkopf 2 und der un
teren Begrenzung 38 der Kühlräume etwa nur zwei Drittel der
Hublänge h der einzelnen Zylinder 4 beträgt. Durch diese Aus
gestaltung können die Kühlräume verhältnismäßig klein dimen
sioniert werden, so daß das von der Rückförderpumpe 8 unter
Druck angeförderte Kühlöl und Öl/Luftgemisch wegen des ge
ringen Volumens der Kühlräume mit großer Geschwindigkeit
durch die Kühlräume gedrückt werden kann. Da die Rückförder
pumpe wegen ihres großen Fördervolumens aus der Absaugerinne
nicht nur das sich ansammelnde Kühlöl absaugt, dessen an
kommende Menge wegen der geringeren Fördermengenauslegung
der Druckölpumpe 10 kleiner ist als das von der Rückförder
pumpe 8 angesaugte Volumen, fördert die Rückförderpumpe 8
ein Öl- und Öl/Luftgemisch in die Kühlräume des oberen Kur
belgehäuses 3. Da die Rückförderpumpe 8 als luftunempfindlich
fördernde Zahnradpumpe oder auch als eine Kolbenpumpe ausge
bildet ist, fördert sie dieses Kühlöl und Öl/Luftgemisch in
termittierend und ruckartig durch die Kühlräume, was den an
sich nicht zu erwartenden Vorteil mit sich bringt, daß sich
an den Kühlwänden der Kühlräume kein Film oder keine feine
Ölschicht bildet, die eine Art Isolierschicht bildet und den
Wärmeübergang behindert. Erfindungsgemäß reißt dieser heiße
Ölfilm ständig ab, wird laufend durch neue kühlere Flüssig
keitsschichten ersetzt, so daß eine wesentlich bessere Kühl
wirkung gegenüber bekannten Systemen erreicht wird. Voraus
setzung ist, daß die Rückförderpumpe 8 ein wesentlich größe
res Fördervolumen besitzt als die Druckölpumpe 10. Im Aus
führungsbeispiel kann sie ihrem Fördervolumen etwa doppelt so
hoch ausgelegt sein wie die Druckölpumpe 10.
Das durch die Kühlräume geförderte Kühlöl und Öl/Luftgemisch
kann sich dann durch die Leitung 11 und vor allen Dingen im
Ölbehälter 12 entspannen, wird dort entlüftet und kann als
Frischöl durch die Druckölpumpe 10 wieder angesaugt werden.
In der Fig. 2 ist eine Abwandlung des Kühl- und Heizungs
systems insofern gezeigt, als bei dieser Ausführungsform die
Kraftwagenheizung nicht in der in der Fig. 1 gezeigten Weise
mit dem den Zylinderkopf durchströmenden Kühlwasser, sondern
ebenfalls mit Öl betrieben wird. Diese Ausgestaltung ist
möglich, weil das Kühlöl erfindungsgemäß unter Druck durch
die Kühlräume gedrückt wird und auf diese Weise auch unter
Druck durch den Wärmetauscher 33 der Kraftwagenheizung ge
fördert werden kann.
Bei dieser Ausführungsform bleibt der Schmierölkreislauf un
verändert und es ist in Fig. 2 lediglich nicht dargestellt,
daß anschließend an die Leitung 16, die von der Druckölpumpe
10 kommt, noch der Ölkühler 19 mit Thermostat angeschlossen
ist. Das Drucköl strömt über die Leitung 20 wieder zurück
zum Überdruckventil 24 und von dort aus über die Leitung 21
in den Hauptölkanal 22 bzw. bei zu hohem Druck über die
Leitung 25 zum oberen Kurbelgehäuseteil 3 und zu den Kühl
räumen.
Auch der Kühlölkreislauf bleibt bezüglich der Kühlölanordnung
der gleiche. Die Rückförderpumpe 8 fördert das Kühlöl und
Öl/Luftgemisch über die Leitung 9 in die Kühlräume im oberen
Kurbelgehäuseteil 3 und von dort über die gedrosselte Lei
tung 11 zurück zum Ölbehälter 12. In die Leitung 11 ist bei
dieser Ausführung aber ein Luftabscheider 39 eingesetzt, der
einmal über die Entlüftungsleitung 40 mit der Ventilhaube 41
verbunden ist und über die Anschlußleitung 42 zum Regelorgan
34 der Kraftfahrzeugheizung führt, die in diesem Fall mit Öl
betrieben wird. Zu diesem Zweck liegt der Wärmetauscher 33
der Kraftfahrzeugheizung über die Anschlußleitung 43 an dem
Regelorgan 34 an und wird über die Leitung 44 zu der mit der
Absaugerinne 6 verbundenen Ansaugleitung 7 der Rückförder
pumpe 8 angeschlossen. Zwischen dem Ansaugleitungsteil 43
und der Rückführleitung 44 ist ein Bypass 45 mit einem Um
gehungsventil 46 vorgesehen, das beispielsweise in der Anlauf
phase verhindert, daß Öl durch den Wärmetauscher 33 mit zu
hohem Druck fließt. Beispielsweise könnte im Wärmetauscher
33 ein kalter Ölpfropfen sitzen. Das Heizöl wird dann über
den Bypaß 45 mehrfach im Kurbelgehäuse umgewälzt, heizt sich
schneller auf, so daß dann das Umgehungsventil 46 langsam
schließen kann und der Ölpfropf aus dem Wärmetauscher 33 unter
gemäßigterem Druck herausgespült werden kann. An dem An
schlußstutzen 43 kann auch noch eine Entlüftungsdrossel 47
vorgesehen sein, die über die Leitung 48 mit der Zuführlei
tung 11 zum Ölbehälter 12 verbunden ist. Es wird dadurch die
Gewähr dafür gegeben, daß durch den Wärmetauscher 33 weit
gehend entlüftetes und aufgeheiztes Öl geführt wird. Selbst
wenn das aber nicht der Fall sein sollte, so wird auch das
noch mit Luft angerichtete Öl durch die Wirkung der Rück
förderpumpe 8 durch den Wärmetauscher 33 gedrückt.
Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, daß auch die Kraft
fahrzeugheizung mit wesentlich höheren Temperaturen betrieben
werden kann und daß der Wärmeinhalt des Öles wegen der höheren
Temperatur auch größer ist. Da das Öl zudem die Wärme gut hält,
steht auch nach längeren Standpausen des Motors verhältnis
mäßig schnell wieder Wärme für die Heizung zur Verfügung. Dazu
kommt, daß der Kühlwasserkreislauf, der nur noch den Zylinder
kopf zu kühlen hat, im Volumen kleiner ausgebildet werden kann.
Auch die Kühlwassermenge kann dadurch schneller auf Temperatur
gebracht werden und gibt zusätzlich Wärme wieder an das Öl ab.
Durch die neue Kühlanordnung können Motoren, insbesondere Kraft
fahrzeugmotoren, intensiv gekühlt werden. Trotzdem kann die
Betriebstemperatur schneller als bei bisher bekannten Bauformen
erreicht werden, so daß sich auch günstige Auswirkungen auf
den Kraftstoffverbrauch und auf die Abgasemission ergeben.
Claims (7)
1. Brennkraftmaschine mit einem durch Kühlwasser aus einem
Kühlwasserkreis gekühlten Zylinderkopf und mit einem durch
Schmieröl aus einem Schmierölkreis gekühlten Zylinderge
häuse, wobei im Schmierölkreis eine erste Druckölpumpe vor
gesehen ist, von der Schmieröl aus einem Ölbehälter abgesaugt
und in Abhängigkeit der Öltemperatur direkt oder nach Durch
strömen eines Ölkühlers in einen Schmieröl-Hauptkanal zur
Schmierung der Triebwerksteile gefördert wird und wobei
eine zweite Druckölpumpe vorgesehen ist, von der zumindest
das aus den Lagerstellen der kurbelgehäuseseitigen Trieb
werksteile in einen Auffangraum abtropfende Schmieröl ab
gesaugt und als Kühlöl in einen die Zylinder umgebenden Kühl
mantel gefördert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß das an den Lagerstellen sämtlicher Triebwerksteile an
fallende Schmieröl im Auffangraum (6) gesammelt und von der
zweiten Druckölpumpe (8) intermittierend durch den Kühl
mantel und durch eine sich anschließende Rückführleitung
(11) in den außerhalb des Motorgehäuses (3) angeordneten
Ölbehälter (12) gefördert wird, in dem Mittel zur Entgasung
des Schmieröles vorgesehen sind und der über eine Leitung
(15) mit der ersten Druckölpumpe (10) verbunden ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Entgasung des Schmieröles im Ölbehälter (12) ein
Prallblech (13) angeordnet ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlräume im oberen Kurbelgehäuseteil (3) so
angeordnet sind, daß die Wände der Zylinder (4) maximal
nur auf Hublänge (h) gekühlt sind.
4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Höhe (a) der im oberen Kurbelgehäuseteil (3) an
geordneten Kühlräume im Bereich der Zylinder nur etwa 2/3
der Hublänge (h) beträgt.
5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß von der Rückführleitung (11) eine Vorlaufleitung (42)
mit einem Steuerventil (34) und einer Entlüftungsdrossel
(47) zu einem Heizungs-Wärmetauscher (33) abgezweigt ist,
der über eine Rücklaufleitung (44) mit dem Auffangraum (6)
bzw. der Saugseite der zweiten Druckölpumpe (8) verbunden
ist.
6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß an der Entlüftungsdrossel (47) eine zum Ölbehälter (12)
führende Verbindungsleitung (48) vorgesehen ist.
7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Heizungs-Wärmetauscher (33) durch eine zwischen
Steuerventil ( 34) und Entlüftungsdrossel (47) von der Vor
laufleitung (42) abführende Bypaßleitung (45) überbrückt
ist.
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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DE19782810980 DE2810980A1 (de) | 1978-03-14 | 1978-03-14 | Oelgekuehlter verbrennungsmotor |
Publications (2)
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DE2810980C2 true DE2810980C2 (de) | 1987-08-13 |
Family
ID=6034380
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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DE (1) | DE2810980A1 (de) |
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1978
- 1978-03-14 DE DE19782810980 patent/DE2810980A1/de active Granted
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DE2810980A1 (de) | 1979-09-27 |
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Ipc: F01P 5/10 |
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D2 | Grant after examination | ||
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