DE3138144A1

DE3138144A1 - "schmiermittel- und treibstoffkreislauf fuer einen dieselmotor"

Info

Publication number: DE3138144A1
Application number: DE19813138144
Authority: DE
Inventors: Erwin E. Moorhead Minn. Hurner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-09-29
Filing date: 1981-09-25
Publication date: 1982-04-15
Also published as: FR2491127B1; FR2491127A1; MX153733A; CA1167778A; GB2084667B; GB2084667A; BR8106246A

Description

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Erwin E. Hürner

26o5 South Rivershore Drive

Moorhead, Minn./USA 31/116

Schmiermittel- und Treibstoffkreislauf für einen Dieselmotor

Die Erfindung betrifft einen Schmiermittel-und Treibstoffkreis lauf für einen Dieselmotor,

Beim Betrieb von Dieselmotoren, insbesondere zum Antrieb von Schwerlastfahrzeugen, ist es höchst wünschenswert, die Wartungszeiten auf ein Minimum 'herabzudrücken, um die Stillstandszeiten zu verringern. Der Schmierö!wechsel und entsprechende Filterwartüngsarbeiten tragen zu einem erheblichen Teil zu solchen Totzeiten bei, die während der Gesamtlebensdauer eines solchen Schwerlastfahrzeuges in Rechnung zu stellen sind. Darüberhinaus ist die Lebensdauer eines Dieselmotors in hohem Maße abhängig von der Sauberkeit des verwendeten Schmieröls.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schmiermittel- und Treibstoffkreislaufsystem zu schaffen, mit dessenHilfe es möglich ist, erheblich die Wartungszeiten zu verringern, die für den Ölwechsel erforderlich sind, wobei gleichwohl das Schmieröl im wesentlichen sauber und in frischem Zustand gehalten wird.

Die erfindungsgemäß zur Lösung dieser Aufgabe vorgesehenen Maßnahmen sind im Patentanspruch 1 definiert?

die UnteranSprüche definieren zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.

Demgemäß wird eine kleine Schmierölextraktionspumpe am Ölauslaß außerhalb des Ölfilters des Dieselmotors ange-5 ordnet. Der Pumpenauslaß führt zur Rücklaufleitung oder direkt zum Treibstofftank der Maschine, so daß das abgezogene öl zusammen mit dem üblichen Dieseltreibstoff verbraucht werden kann. Der Betrieb der Pumpe wird eingeleitet durch einen Impulszeitgeber, der seinerseits mit dem Bordnetz des Fahr-.

zeugs in Verbindung steht. Demgemäß wird gemäß der Zahl der wirklichen Betriebsstunden des Fahrzeugs die Ölextraktionspumpe betätigt, so daß eine vorgegebene Menge von Schmieröl aus der ölwanne in den Treibstofftank überführt wird. Ein ölpegelsensor ist in der ölwanne der Maschine vorgesehen, um festzustellen, wann der Ölpegel unter ein vorgegebenes Minimum fällt. Der Sensor ist seinerseits an ein Solenoid- ' ventil angeschlossen, das selektiv Schmieröl aus einem Vorratsbehälter in die Ölwanne und/oder andere Teile des Schmiersystems des Fahrzeugs einspeist, um so den Schmiermittelpegel auf einem vorgegebenen Wert zu halten. Der Schmiermitte!vorratsbehälter wird vorzugsweise unter Druck gesetzt durch ein Luftpolster, abgezapft aus dem Druckluftreservoir, das bei den meisten Schwerlastfahrzeugen als Teil des Bremssystems vorgesehen ist. Dieses Unterdrucksetzen ermöglicht, daß der Schmiermittelvorratsbehälter auf irgendeiner Höhe relativ zu der Antriebsmaschine des Fahrzeugs angeordnet werden kann. Das vorhandene Druckluftreservoir dient auch dazu, die Ölextraktionspumpe mittels eines Solenoidsventils zu betätigen, das dem Impulszeitgeber nachgeschaltet ist, der oben erwähnt wurde.

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Es sind auch Vorkehrungen getroffen, um den Schmier-=

mitte!vorratsbehälter unter Druck zu setzen bzw. den Druck

abzubauen derart, daß ein Austreten von öl vermieden wird

und die Verschlußkappe des Vorratsbehälters gehalten bleibt.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die beigefügte

Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung im einzelnen erläutert; die Zeichnung zeigt schematisch einen Kreislauf gemäß der Erfindung.

Ein Impulszeitgeber 12 ist an eine Energiequelle 14 angeschlossen. Diese Energiequelle 14 ist das Äquivalent des Zündsystems in einem schlüsselbetätigten Fahrzeug, und demgemäß werden die Quelle 14 und dementsprechend auch der Impulszeitgeber 12 nur aktiviert, wenn der Motor 16 des Fahrzeugs läuft. Der Impulszeitgeber 12 ist so eingestellt, daß er einen kurzen Impuls (etwa sieben Sekunden) periodisch über Leitung 18 zu den Solenoid ventilen 2o, 22 und 24 überträgt. Die Eingangsseite des ersten Solenoidventils 2o ist über Leitung 26 an ein Druckluftreservoir 28 angeschlossen. Der Ausgang des ersten Solenoidventils 2o ist über eine Leitung 32 an einen Luft-/Ölzylinder 34 angeschlossen. Das Ventil 2o ist ein Dreiwegeventil und verbindet im nichterregten Zustand die Ausgangs leitung 32 mit einer Abluftöffnung 3o und belüftet demgemäß die Luftseite 38 des Zylinders 34, so daß der Kolben 36 des Zylinders 34 die in der Zeichnung dargestellte Position einnimmt. Bei Erregung des Solenoidventils 2ο werden die Leitungen 26 und 32 durchverbunden, so daß die Luftkammer 38 des Zylinders 34 unter Druck gesetzt wird, und der Kolben 36 im Zylinder 34 nach rechts verschoben wird.

Das zweite Solenoidventil 22 ist normalerweise, d.h.

im nichterregten Zustand, offen und verbindet eine Quelle von unter Druck stehendem Motorschmieröl 4o mit dem Eingang des SolenoidventiIs 22. Diese Quelle von unter Druck stehendem Schmieröl 4o kann der Auslaß des ölfliters des Motors sein. Der Ausgang 42 des SolenoidventiIs 22 ist mit einem T-Stück 44 verbunden, das mit einer Seite über Leitung 46 mit der ölkammer 48 des Luft-/ölzylinders 34 verbunden ist.

Das dritte Solenoidventi1 2 4 ist im nichterregten Zustand geschlossen, und der Eingang 5o des Ventils 24 ist mit dem anderen Arm des T-Stücks 44 verbunden. Der Ausgang 52 des dritten Solenoidventils 2 4 ist mit der Treibstpffrücklaufleitung 54 verbunden oder kann direkt zum Treibstoff tank führen, wenn dies erwünscht ist.

Der Motor 16 hat üblicherweise eine Ölwanne 56. In gestrichelten Linien sind bei der ölwanne 56 der gewünschte ölpegel 58 und ein gefährlich niedriger Ölpegel 6o angedeutet. Der gewünschte Schmierölpegel 58 ist. derjenige, bei dem der Schmierölpegel der Maschine normalerweise liegen sollte. Der gefährlich niedrige Schmierölpegel 6o ist derjenige Pegel, bei dessen Erreichen der Betrieb des Fahrzeugs sofort beendet werden sollte, bis der Schmierölpegel wieder auf einen zulässigen Wert gebracht worden ist. Ein Sensor 62 befindet sich in der ölwanne 56 in Höhe des gefährlich niedrigen Pegels 6o. Dieser Sensor ist dann mit einer Warnlampe 6 4 auf der Instrumententafel 66 verbunden und dient dazu, dem Fahrer anzuzeigen, daß die Maschine sofort stillgesetzt werden sollte. Der übliche ölmeßstab in dem Motor wird ersetzt durch einen ölstabsensor 68, wobei der ölstab aus einem spiralig gewundenen Material mit einem hohlen Kern besteht, der Raum läßt für

einen Draht, welcher nach unten bis zum Sensor 7o führt, der seinerseits am Boden des ölmeßstabes angeordnet ist. Diese Verwendung des ölmeßstabes als Pegelsensor erlaubt eine sehr genaue Lokalisierung des gewünschten Pegels 58 in dem Motor. Diese Meßstelle dort, wo üblicherweise der ölmeßstab angeordnet ist, die nun in dem modifizierten Meßstab. 68 vorgesehen ist, liefert einen viel genaueren Meßwert für den Pegel 58, verglichen mit etwa einer zusätzlich in die ölwanne 56 angebrachten Bohrung für einen Sensor ähnlich dem Sensor 62. Der Sensor 7o ist verbunden mit einer Zeitverzögerungseinheit 72 über Leitungen 74. Die Zeitverzögerungseinheit 72 aktiviert den Sensor 7o etwa zwei Minuten nach dem Stillsetzen des Motors 16. Dies ist ein hinreichend langer Zeitraum, daß das Schmieröl in dem Motor in die Wanne 56 rücklaufen kann, so daß man eine zutreffende Ablesung des einzuhaltenden Pegels erhält. Nach diesem Intervall von zwei Minuten wird der Sensor 7o aktiviert während etwa sieben Minuten, während welchen der Sensor 7o erfaßt, ob der Pegel in der ölwanne 56 unter den gewünschten Pegel 58 gefallen ist. Wenn der Ist-Pegel unter dem Soll-Pegel 58 liegt, aktiviert die Verzögerungseinheit 72 über Leitungen 76 das Solenoidventil 78. Die Einlaßleitung 8o des Ventils 78 ist mit einem Schmierölvorratsbehälter 82 verbunden, der unter Druck stehendes Öl enthält. Die Ausgangsleitung 84 des Ventils 78 führt zu dem Zylinderkopf oder einem anderen Teil des Motors 16, wo frisches öl einsetzbar ist. Wenn natürlich der Schmierölpegel den Soll-Pegel 58 wieder erreicht hat, wird diese Tatsache vom Sensor 7o festgestellt, und über die Zeitverzögerungseinheit 72 wird das Solenoidventil 78 ausgeschaltet. Der Sensor 7 ο wird während etwa sieben Minuten aktiviert, zumindest in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, nach Ablauf der Zweiminutenverzögerung, so daß genug Zeit zur Verfügung steht, um den

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Schmierölpegel wieder auf den Soll-Pegel 58 zurückzubringen, ohne daß jedoch die Notwendigkeit besteht, den Sensor 7o dauernd mit Leistung versorgen zu müssen.

Kurz gesagt, wird der Schmiermittel-Vorratsbehälter 82 von dem Druckluftreservoir 28 unter Druck gesetzt. Die Leitung 86 führt vom Druckluftreservoir 28 zum.Luftventil 88, das ein Dreiwegeventil ist mit einer Abluftöffnung 9o und einem Ausgang 92. Das Ventil 88 ist über Ausgang 92 zu dem am Schmierölvorratsbehälter 82 befestigten Winkel 9 4 geführt, wie dargestellt.

Der ö!vorratsbehälter 82 kann ein im allgemeinen zylindrischer Tank wie dargestellt sein und kann infolge der Druckhaltung - wie nachfolgend noch näher zu erläutern irgendwo angeordnet werden, wo am Fahrzeug Platz zur Verfügung steht. Die Ausgangsleitung 92 des Ventils 88.ist mit dem Winkel 94 verbunden, der seinerseits auf der Oberseite des Vorratsbehälter 82 befestigt ist. Eine flexible, jedoch druckhaltende Schlauchleitung 96 verbindet die Leitung 92 zu einem schnell lösbaren Fitting 98, wie es üblicherweise für Druckluftwerkzeuge und dergleichen verwendet wird, und dieses Fitting seinerseits ist an dem Krümmer 1oo angeordnet, der in das Innere des Vorratsbehälters führt. Diese Luftleitung dient nach öffnen des Ventils 88 dazu, den Vorratsbehälter 82 mit einer Druckbeaufschlagung zu versehen. Die flexible Schlauchleitung 96 ist an der Oberseite eines Füllverschlusses 1o4 befestigt, der mittels Bajonettverschluß 1o2 festgelegt ist. Die Länge der Schlauchleitung 96 ist so bemessen, daß der Verschluß 1o4 vom Vorratsbehälter 82 nur dann abgenommen werden kann, wenn das Fitting 9 8 gelöst worden ist. Auf diese Weise wird der Verschluß 1o8 gesichert.

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Beim Anlassen des Fahrzeuges wird die Energieversorgung 14 eingeschaltet und damit auch der Impulszeitgeber 12. Nach einer vorgegebenen Zeitperiode erregt der Impulszeitgeber 12 die Solenoidventile 2o, 22 und 24. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ventil 22 geschlossen, und die Ventile 2o und 24 werden geöffnet, so daß Luft vom Druckluftreservoir 28 über Leitungen 26 und 32 in die Luftkammer 38 des Zylinders 34 gelangen kann. Dadurch wird der Kolben 36 nach rechts (in der Zeichnung)verschoben und treibt das öl aus der ölkammer 48 über Leitung 46, T-Stück 44, Leitungen 5o und 52 in die Treibstoffrücklaufleitung 54. Nach etwa sieben Sekunden Erregung schaltet der Impulszeitgeber 12 ab und öffnet damit das Ventil 22, während das Ventil 24 geschlossen wird und das Ventil in die Belüftungsstellung gebracht wird, womit unter Druck stehendes öl aus dem System den Kolben 36 in die in der Zeichnung dargestellte Position zurückschieben kann und Luft aus der Luftkammer 38 über Leitung 32 und Belüftung 3o in die Atmosphäre entweicht. Demgemäß ist dieser Teil des Kreislaufs vorbereitet für den nächsten Zyklus.

Jedesmal beim Ausschalten der Maschine und nach einer Verzögerungszeit von etwa zwei Minuten, während welcher das Schmieröl in der ölwanne 56 sich sammeln kann, aktiviert die Zeitverzogerungseinheit 74 den Sensor 7o am ölmeßstab. Wenn der Sensor 7o öl am Sollpegel 58 feststellt, geschieht nichts weiter. Wenn der Sensor 7o kein Schmieröl feststellt, aktiviert die Verzögerungseinheit 72 das Solenoidventil 7 8 und öffnet es, so daß öl aus dem ölvorratsbehälter 82 über Leitung 8o und 84 der Maschine 16 fließen kann. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis der Sensor 7o das Vorhandensein von Schmieröl feststellt, womit das Solenoidventil 78 geschlossen wird.

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Das Drucklustreservoir 28 ist das übliche Druckluftreservoir, das bei den meisten Schwerlastfahrzeugen vorhanden ist, um die Bremsen und dergleichen betätigen zu können. Wenn ein Wiederauffüllen des Schmierölvorratsbe-.hälters 82 erforderlich ist, wird das Ventil 88 in die Belüftungsposition umgelegt, so daß das Druckluftreservoir 82 über die Belüftung 9o in die Atmosphäre abbläst. Danach wird die Schnellkupplung 98 gelöst, und der Bajonettverschluß 1o2 wird entriegelt, so daß der Verschluß 1o4 abgenommen werden kann und der Vorratsbehälter 82 wieder aufgefüllt werden kann, Es ist festzuhalten, daß die Schnellkupplung 9 8 gelöst werden muß, bevor man den Deckel 1o4 abnehmen kann, so daß sichergestellt wird, daß der Verschlußdeckel 1o4 nicht vom Vorratsbehälter 82 weggeblasen wird, weil etwa derselbe noch unter Druck stünde.

In der bevorzugten Ausfuhrungsform ist der Impulszeitgeber 12 so ausgelegt, daß er den Luftölzylinder 34 einmal alle acht Minuten des Motorbetriebes aktiviert, d.h. alle acht Minuten des Zeitraumes, während, dessen die Energiequelle 14 eingeschaltet ist. Während jedes Betriebszyklus' des Druckluftölzylinders 34 werden etwa 25 g öl aus der ölwanne extrahiert und dem Treibstofftank 54 zugeführt. Wenn das Fahrzeug, beispielsweise ein Lastkraftwagen, mit etwa 5o km/h fährt, erfolgt bei diesem System ein vollständiger ölaustausch alle 15ooo km, falls der Motor eine Schmierölkapazität von etwa 4o 1 aufweist. Die Verwendung eines solchen Systems ermöglicht dem Betreiber, genau die Menge an Verunreinigungen und Feststoffen zu steuern, die in dem Schmieröl suspendiert sind, indem einfach das Intervall geändert wird, mit veLchem der Impulszeitgeber 12 arbeitet. Durch fortlaufendes Einsetzen vom frischem

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Schmieröl wird der Anteil an Additiven in diesem Schmieröl auf dem gewünschten hohen Wert gehalten und auf einem Mittelwert ,der jedenfalls höher liegt als er sich ergäbe, wenn man den normalen Ölwechsel vornimmt. Ferner wird durch Verwendung des verbrauchten Schmieröls zusammen mit dem üblichen Dieseltreibstoff der volle Wärmeinhalt des Schmieröls ausgewertet und kein kostspieliges Wiederaufarbeiten dieses Sehmieröls ist erforderlich. Zusammengefaßt erlaubt der Gegenstand der Erfindung einen nahezu wartungsfreien Betrieb des Schmiermittelsystems des Lastkraftwagens mit nur sehr gelegentlichen Überprüfungen des Vorratsbehälters, um sicherzustellen, daß er noch genügend aufgefüllt ist.

Es versteht sich, daß im Rahmen der Patentansprüche Abweichungen von dem Ausführungsbeispiel vorgenommen werden können.

Leerseite

Claims

26o5 South Rivershore Drive

Moorhead, Minn./USA

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Patentansprüche .

1.J Schmiermittel- und Treibstoffkreislauf für einen . Dieselmotor, dem ein Treibstofftank, ein Schmiermittelsystem und eine ölwanne zugeordnet sind, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (12) zum Erzeugen eines periodischen Signals und durch auf dieses Signal ansprechend ausgebildete Mechanismen (34), (2o, 22, 24) zum Entnehmen einer vorgegebenen Schmiermittelmenge aus der ölwanne (56) und Einspeisen der entnommenen Menge in den Brennstofftank (54).

2. Kreislauf nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steueranordnung (7o, 72, 78, 82) zum Aufrechterhalten eines vorgegebenen Schraierölpegels (58) in der ölwanne (56) . , ,

3. Kreislauf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung einen Sensor (7o) umfaßt, der erfaßt, ob das Schmieröl in der ölwanne (56) auf dem Soll-Pegel (5 8) liegt.

2o

4. Kreislauf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (7o) an dem Ölmeßstab (68) des Motors angeordnet ist.

5. Kreislauf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung eine Zeitverzögerungseinheit (72), angeschlossen an den Sensor (7o), umfaßt, derart, daß frisches Schmieröl nur dann in die ölwanne (56) eingesetzt

wird, wenn der Schmierölpegel unter den Soll-Pegel (5 8) während einer vorgegebenen Zeitperiode gefallen ist.

6. Kreislauf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung einen Schmierölvorratsbehälter (82) umfaßt, der mittels eines Sensorsignals steuerbar ist.

7. Kreislauf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmierölvorratsbehälter (82) unter Druck steht.

8. Kreislauf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung ferner ein Steuerventil (88) umfaßt mit einem an eine Druckluftquelle (2 8) anschließbaren Einlaß (86), einem an den Schmierölvorratsbehälter (82) anschließbaren Auslaß (92), einer in die Atmosphäre führenden Belüftungsöffnung (9o), wobei das Ventil in einer Offen-Position Einlaß und Auslaß durchverbindet und in einer Schließ-Position Auslaß und Belüftungsöffnung durchverbindet,

9. Kreislauf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung ferner umfaßt:

- eine Verbindungsleitung (96) zwischen Ventilauslaß (92) und Schmierölvorratsbehälter (82), - eine Fülleinrichtung (1o2, 1o4) an dem ölvorratsbehälter, und

- eine lösbare Kupplung (9 8), mittels der die Leitung (96) und der Schmierölvorratsbehälter miteinander verbunden sind derart, daß die Leitung (96) an der Fülleinrichtung (1o2,1o4) befestigt ist und eine solche Länge aufweist, daß ein öffnen der Fülleinrichtung ohne vorheriges Lösen der Kupplung (9 8·) unmöglich ist.

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1ο. Kreislauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalerzeugungseinrichtung einen Impulszeitgeber (12) umfaßt, der über ein Fahrzeugbordnetz erregt wird.

11. Kreislauf nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Abziehen der vorgegebenen ölmenge umfaßts

- ein von dem Impulszeitgeber (12) erregtes Solenoidventil (2o) und

- eine Pumpe (34), deren Einlaß (4o, 42) mit der ölwanne (56) verbunden ist, und deren Auslaß (5o) mit dem Treibstofftank (5 4) verbunden ist, welche Pumpe über das Solenoidventil (2o) betätigbar ist.

12. Kreislauf nach Anspruch 1o, gekennzeichnet durch auf den Impulszeitgeber (12) ansprechend ausgebildete Einrichtungen zum Abpumpen von Schmieröl aus dem Schmierölsystem in den Treibstofftank.

13. Kreislauf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpeinrichtung umfaßt:

- einen Pumpenzylinder (34) mit einer Luftseite (38) und einer ölseite (48),

- ein normalerweise offenes erstes Ventil (22) „ dessen Einlaß mit dem Schmiermittelsystem und dessen Auslaß mit der ölseite (48) des Zylinders verbunden ist, - ein normalerweise geschlossenes zweites Ventil (24), dessen Einlaß mit der ölseite des Zylinders verbunden und dessen Auslaß mit dem Treibstofftank (54) verbunden ist„ und

- ein drittes Ventil, das neben Einlaß und Auslaß auch noch eine Belüftungsöffnung aufweist und eine erste und eine zweite Position einnehmen kann, wobei in der ersten

Position sein Auslaß und die Belüftungsöffnung durchverbunden sind, und in der zweiten Position der Einlaß und der Auslaß durchverbunden sind, wobei der Einlaß mit einer Druckluftquelle und der Auslaß mit der Luftseite (38) des Zylinders verbunden sind, wobei dieses dritte Ventil normalerweise in der ersten Position ist.

14. Kreislauf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile auf den Zeitgeber ansprechend ausgebildet sind.