DE3318460A1 - Verfahren zur beeinflussung der oeltemperatur einer maschine oder dergl. und maschine oder dergl. - Google Patents

Description

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Michael G. May

CH-1180 Rolle (Schweiz)

" Verfahren zur Beinflussung der ö!temperatur einer Maschine oder dergl. und Maschine oder dergl,.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung der öltemperatur einer Maschine od. dergl., insbesondere einer Kolben-Brennkraftmaschine, und eine Maschine od. dergl. zur Durchführung dieses Verfahrens,

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Kolben-Brennkraftmaschinen, vorzugsweise Otto- oder Diesel-Br.ennkr.aftmaschinen, ohne hierauf beschränkt zu sein, da es denkbar ist, daß sie auch bei anderen Maschinen od. dergl. mit Umlaufschmierung anwendbar ist, bei denen das öl nach dem jeweiligen Kaltstart sich

auf höhere Temperaturen erwärmt. Solche anderen Maschinen od. dergl. mit Umlaufschmierung können bspw. Getriebe, Turbinen, Werkzeugmaschinen od. dergl. sein.

Es ist bekannt, daß die mechanischen Verluste in mittels ölumlaufschmierung geschmierten Brennkraftmaschinen, Getrieben und dergl. mit abnehmender Temperatur des Schmieröls stark ansteigen. Diese Verluste . entsprechen Reibleistung und verlaufen ungefähr proportional zur kinematischen Viskosität des Öles. Mit

"öl" ist nachfolgend jeweils das betreffende Schmieröl bezeichnet. Bei modernen Mehrbereichsölen sinkt die kinematische Viskosität mit zunehmender Temperatur sehr stark. Bspw. beträgt bei einem für Kraftfahrzeuge bestimmten Schmieröl, welches im Handel unter dem Namen Mobiloel Super 10 W-50 vertrieben wird, die kinematische Viskosität bei 10⁰C ca. 800 cSt, dagegen bei 12O⁰C nur noch ca. 12 cSt (cSt= Centistokes). ■

Bspw. verringerte sich die Reibleistung eines Vier-Takt-Otto-Versuchsmotores mit 4 Zylindern und einem Hubraum von 1,61 bei einer Motordrehzahl von 1500 U/min, und einem mittleren effektiven Arbeits-

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druck von 1 kp/cm um ca. 40 %, wenn die öltemperatur νΰη anfänglich 2O⁰C auf eine Betriebstemperatur von 9O⁰C stieg. Bei diesem Versuchsfahrzeug lag in einem standardisierten Stadtfahrzyklus (Europafahrschema) bei einer Starttemperatur von 9⁰G der Treibstoffverbrauch ab Start bei einer Fahrstrecke von 1 bis 4 km um ca.

25· 70 bis '25 % höher als bei normaler Betriebstemperatur. Etwa die Hälfte dieses hierdurch bedingten Kraftstoff mehrverbrauch.es ging zu Lasten der Warmlaufgemischanreicherung, die andere Hälfte jedoch zu Lasten des noch nicht betriebswarmen Öles, d.h. des Schmieröles durch die hierdurch bedingten höheren Reibungsverluste.

Erhöhte Reibungsverluste einer Brennkraftmaschine während der Warmlaufphase bedingen auch .Erhöhung der Motorleistung und damit auch Erhöhung der Emission schädlicher Abgasbestandteile. Zudem wirkt es sich auf die Schmierfähigkeit des Öles nachteilig aus, IQ je länger es während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine seine Betriebstemperatur nicht erreicht, da dann Kondensatabscheidungen in erhöhtem Maße in das Schmieröl gelangen, was dessen Schmierfähigkeit herabsetzt.

Auch bei anderen Maschinen od. dergl. mit Umlaufschmierung als Brennkraftmaschinen wirkt sich die Warmlaufphase durch die erhöhte Verlustreibung des als Schmiermittel dienendes Öles, wenn dessen Betriebstemperatur wesentlich höher als die Kalttemperatur .ist, nachteilig aus.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, durch das die durch das Schmieröl bedingten Reibungsverluste von Maschinen od. dergl., insbesond. von Kolben-Brennkraftmaschinen, zumindest während eines Teilbereiches der Warmlaufphase auf einfache und betriebssichere Weise sich verringern lassen und das ferner auch die Temperatur des Öles bei betriebswarmer Maschine oder dergl. günstig zu beeinflussen vermag, wobei sich dieses Verfahren auf baulich einfache, kostengünstige Weise realisieren lassen soll.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.

Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren wird nach jedem Kaltstart die Temperatur des von der ölpumpe angesaugten Öles, d.h. des in den Saugmund eingesaugten Öles wesentlich rascher als die Durchschnittstemperatur des Öles in der ölwanne erhöht. Im weiteren zeitlichen Verlauf der Warmlaufphase oder danach nitrnit dann diese Differenztemperatur unter Anstieg der Durchschnittstemperatur des Öles in der ölwanne wieder ab, wobei gegebenenfalls auch die Temperatur des von der ölpumpe angesaugten Öles noch weiter ansteigen kann (aber langsamer als die genannte Durchschnittstemperatur} oder bereits ungefähr gleich-r bleiben kann. Da- es sich bei dem von der ölpumpe angesaugten öl um das zu den von dieser ölpumpe versorgten Schmierstellen gelieferte öl handelt, werden die Reibungsverluste an den diese Schmierstellen aufweisenden beweglichen Maschinenteilen nach dem Kaltstart entsprechend rascher geringer als wenn das von der ölpumpe angesaugte öl seine Temperatur langsamer , bspw. ungefähr entsprechend der Durchschnittstemperatur des Öles in der ölwanne erhöhen würde. Die Differenz der Temperatur des von der ölpumpe angesaugten Schmieröles nimmt also nach jedem Kaltstart der betreffenden Maschine od. dergl. relativ zur Durchschnittstemperatur des Öles in der ölwanne zunächst rasch zu, wodurch die Reibungsverluste der Maschine während dieses Teiles der Warmlaufphase der Maschine od. dergl. verringert werden mit allen sich hieraus ergebenden Vorteilen, wie Energieeinsparung, Verschleißminderung usw.

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Bei Brennkraftmaschinen bietet das erfindungsgemäße Verfahren auch noch den Vorteil der Verringerung der schädlichen Abgasbestandteile während des ' betreffenden Bereiches der Warmlaufphase durch die

verringerte Motorleistung. Auch gelangen weniger IQ die Schmierfähigkeit des Öles herabsetzende Kondensate . od. dergl. während dieses Teiles der Warmlaufphase in das Schmieröl, so daß dessen Schmierfähigkeit länger erhalten bleibt.

Alle diese .Vorteile lassen sich auf verfahrenstechnisch äußerst einfache Weise erreichen. Es ist lediglich er- · forderlich, vorzusehen, daß nach jedem Kaltstart das . Ansaugen von öl, das. von der ölpumpe gefördert bereits •zu den zu schmierenden Maschinenteilen gelangte und sich an ihnen erwärmte und dann wieder in die ölwanne, zurückgelangte, bezüglich seines Zuflusses zur ölpumpe relativ zum kühleren, in der ölwanne schon länger befindliche öl erheblich begünstigt wird. Hierdurch wird zunächst die Temperaturdifferenz des von der ölpumpe angesaugten Öles relativ zur Durchschnittstemperatur • ' des Öles in der ölwanne rasch vergrößert. Da jedoch durch das zunehmende Wärmerwerden der Maschine od. dergl, während der Warmlaufphase die Durchschnittstemperatur ■ des gesamten in der ölwanne befindlichen Öles langsam

go mehr und mehr zunimmt, wird nach einiger Zeit die Temperaturdifferenz zwischen dieser Durchschnittstemperatur des Öles in der ölwanne und der Temperatur ' des von den Maschinenteilen zurückfließenden Öles vrieder zunehmend geringer und bei vollständig warmgelaufener Maschine sind dann die öltemperaturdifferenzen nicht

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mehr groß, sondern im allgemeinen relativ gering. Dabei bewirkt die Erfindung noch folgenden wichtigen Effekt: Wenn während des Betriebes der Maschine oder dergl., nachdem sie ihre Betriebswärme erreicht hat, aus irgendwelchen Gründen, bspw. durch wechselnde Last der Ma-. schine, Schwankungen der Außentemperatur oder dergl., die Durchschnittstemperatur ihres in der ölwanne befind-

ig liehen Öles in der zweiten ölzone zu-oder abnimmt, wirkt sich das erfindungsgemäße Verfahren auf die Temperatur, die das von der ölpumpe angesaugte öl hat,, ver- : ■ gleichmäßigend mit allen sich hieraus ergebenden Vorteilen aus. So wurde bei einem Vier-Takt-Qtto-Versuchs-

I^ motor eines PKW mit 4 Zylindern und einem Hubraum von 2 1 die Temperatur des von der ölpumpe angesaugten Öles bei wechselnden äußeren und Fahrbedingungen nach dem jeweiligen Warmlaufen, also bei betriebswarmen Motor gemessen und festgestellt, daß diese öltemperatur im Bereich von ca. 60 bis 120⁰C schwankte. In diesen Motor wurde dann eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Beeinflussung der öltemperatur eingebaut, die der' des Ausführungsbeispieles nach Fig. 2 entsprach. Nunmehr wurde die Messung der Temperatur des von der ölpumpe angesaugten Öles wieder unter denselben Bedingungen wie vor dem Umbau bei betriebswarmem Motor wiederholt und dabei gemessen, daß diese öltemperatur nunmehr nur noch im Bereich von ca. 100 bis 12O°C ' schwankte. " ·

' Einebevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Anspruch 2 beschrieben.

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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann erfindungsgemäß eine nach Anspruch 3 ausgebildete Maschine oder dergleichen vorgesehen sein.

Die an dieser'Maschine oder dergl. zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzusehenden Maßnahmen lassen sich baulich einfach und kostengünstig durchführen, sei es bereits bei der Herstellung der betreffenden Maschine oder dergl. oder durch nachträglichen Einbau. Die Zonenwand kann eine ölundurchlässige oder gegebenenfalls auch öldurchlässige Wand sein.

Bei dieser Maschine kann es sich vorzugsweise um eine Brennkraftmaschine, insbesondere um eine Kolben-Brehnkraftmaschine handeln, vorzugsweise um eine Otto- oder Diesel-Brennkraftmaschine. Die Erfindung ist jedoch auch bei anderen Maschinen oder dergl. anwendbar, wie bereits erwähnt, beispielsweise bei Getrieben, Turbinen oder dergl., die jeweils eine ölwanne und eine ölumlaufschmierung mittels mindestens.

einer ölpumpe haben und bei denen sich das öl nach dem Kaltstart der betreffenden Maschine oder dergleichen auf höhere Betriebstemperaturen erwärmt.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbilgo düngen und Ausgestaltungen der Maschine beschrieben.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung'einen

ausschnittsweisen Längsschnitt durch IQ . eine Kolben-Brennkraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht einer -^5 Kurbelwanne des nicht in weiteren Einzel

heiten dargestellten Kurbelkastens einer Kolben-Brennkraftmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 3 je einen Querschnitt durch den Ölvorrats-

^un raum des Kurbelkastens einer Brennkraftmaschine gemäß zwei weiteren. Ausführungs-• beispielen der Erfindung.

^; Die in Fig. 1 ausschnittsweise, längsgeschnitten dargestellte Brennkraftmaschine 10 weist einen sechs Zylinder aufweisenden Motorblock 11 auf, dem eine Kurbelwelle 12 zugeordnet ist. Diese'Kurbelwelle

gQ trägt sechs Pleuelstangen mit je einem an ihnen befestigten Kolben, von denen lediglich eine Pleuelstange 13 mit Kolben 14 dargestellt ist und die anderen Pleuelstangen mit Kolben sind zur Vereinfachung der Zeichnung nicht dargestellt. An diesen Motorblock schließt nach unten eine Kurbelwanne (Kurbelgehäusewanne) an, die eine öl-

wanne 15 bildet, in welcher sich ein einen ölsümpf 16 bildender Schmierölvorrat befindet. Dieses Schmieröl - nachfolgend"kurz öl genannt - wird mittels einer Ölpumpe 17 mit Druck zu den Schmierstellen dieser Brennkraftmaschine IQ, deren Zylinderkopf nicht dargestellt ist, gefördert und regnet dann von den bewegten, durch es geschmierten Maschinenteilen, wie Kurbelwelle 12, Pleuelstangen 13 , Kolben, usw., wieder in die ölwanne 15 über ihre gesamte Länge und Breite ab. Der ölpumpe 17 ist ein Saugrohr 19 mit einem Saugkorb ausgebildeten Saugmund 20 vorgeschaltet. Dieser Saugmund 20 weist ein ölsieb auf. Er befindet sich innerhalb einer ringförmigen, vertikalen Zonenwand 21, die ein sich oben aufweitendes Gitterrohr bildet, dessen Innenraum eine erste oder innere ölzone bildet, wogegen der restliche Bereich des ölsumpfes 16 eine zweite oder äußere ölzone 23 bildet. Das siebartige Gitter der Zonenwand 21 hat Maschen so geringer lichter Weite, daß der Durehflußwiderstand des Gitters dieser rohrförmigen Zonenwand 21 stark abhängig von der Viskosität des Öles ist.

Und zwar bezweckt die. Unterteilung des ölsumpfes 16 der Kurbelwanne 15 dieser Brenkraftmaschine 10 in eine innere ölzone 22 und in eine äußere ölzone 23, daß die Reibungsverluste der Maschine 10 während jeder Warmlaufphase erheblich reduziert werden. Darüber hinaus kann hierdurch auch erreicht werden, daß die

Temperatur des von der ölpumpe 17 zu den Schmierstellen ' geförderten Öles bei Betriebstemperaturen weniger stark

schwankt, als ohne die Zonenwand 21, die hier eine öldurchlässige Trennwand zwischen den Zonen 22, 23 bildet, deren Durehflußwidergg stand für das öl um so kleiner ist, je höher die öltemperatur und danit je kleiner die ölviskosität ist.

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Die Schmierung dieser Brennkraftmaschine 1o ist eine Druck-• umlaufschmierung in Form einer Naßsumpfschmierung.

Bei kalter Brennkraftmaschine 10, also vor Beginn eines Kaltstartes, befindet sich, die Temperatur des Öles auf der Umgebungstemperatur der Brennkraftmaschine und das in seiner Viskosität stark temperaturabhängige öl des ölsumpfes 16 hat eine entsprechend hohe Viskosität. Die lichte Weite der Gittermaschen der Zonenwand 21 ist nun so getroffen, daß sie für das öl bei Viskositäten,die niedrigen Außentemperaturen von bspw. 20⁰C und weniger entsprechen, bezogen auf den von der ölpumpe 17 in der inneren ölzone 22 erzeugten Saugunterdruck nahezu oder vollständig undurchlässig ist, so daß ausschließlich oder fast ausschließlich öl gemäß den voll ausgezogen dargestellten Pfeilen A von oben in den durch das bis zum tiefstliegenden Boden 24 der ölwanne 15 reichende Gitterrohr 21¹¹ gebildeten "Topf" einströmt, dessen oberer Rand sich zu diesem Zweck im Abstand unterhalb der vorgesehenen Mindesthöhe des ölspiegels 25 des ölsumpfes 16 befindet. Der Saugmund 20 saugt also dann praktisch nur "oberflächennahes öl" des ölsumpfes an, also öl, das sich an der Oberfläche und nahe der Oberfläche des in der ölwanne befindlichen ölsumpfes 16 befindet. Dieses "oberflächennahe öl" ist schon kurze Zeit nach dem Kaltstart wesentlich wärmer als das weiter unten befindliche öl der äußeren ölzone 23, .da es im wesentlichen aus von der ölpumpe 17 bereits gefördertem, an den zu schmierenden Maschinenteilen bereits erwärmtem und von diesen in die ölwanne 16 durch Abregnen od. dergl. wieder zurückgelangtem öl ■besteht.

_ Hierdurch wird also das oberflächennahe Schmieröl ο

entsprechend rasch warm und entsprechend niedrigviskos, wogegen das in tieferen Schichten des ölsumpfes 16 befindliche öl während des Warmlaufens der Maschine 10 noch relativ lange Zeit relativ kühl bleibt, da es wegen seiner hohen Viskosität durch das Gitterrohr 21 weitgehend von dem Saugmund 20-.abgehalten wird und also allenfalls nur langsam strömen wird- und sich mit der oberflächen-.nahen, in ihrer Temperatur rasch ansteigenden öl-

schicht nur langsam vermischt. Der Saugmund 20 saugt-15

also nach dem Kaltstart zunächst oberflächennahes, sich relativ rasch erwärmendes öl fast ausschließlich an, so daß also dessen Ansaugung durch die dabei eine "ölsperre" bildende Zonenwand 21 stark begünstigt wird, ja sogar zunächst fast ausschließlich zugelassen wird, und hierdurch werden die durch das öl an den geschmierten Maschinenteilen bedingten Reibungsverluste während dieser Phase des Warmlaufens stark verringert, da das von der Pumpe 17 geförderte

oberflächennahe öl viel rascher relativ hohe Tempera-25

türen und damit niedrigere Viskosität . annimmt als das tiefer liegende öl der äußeren (zweiten) ölzone 23. Während der weiteren Warmlaufphase und/oder während der nachfolgenden Betriebsphase erwärmt sich allmählich jedoch

das in den unteren Schichten der äußeren ölzone 23 30
■ befindliche öl auch allmählich mehr und mehr und

. hierdurch wird dessen Viskosität ebenfalls stark verringert und die Zonenwand 21 wird jetzt für dieses öl mehr und mohr durchlässig und der Saugmund 20 saugt dann zunehmend

auch öl durch die Zonenwand 21 hindurch gemäß den Pfeilen A' 35

aus den tieferen Schichten des ölsumpfes 16 in die erste ölzone 22 hinein an, so daß nunmehr auch eine rasche Vermischung des Öles in dem ölsumpf 16 und damit auch eine

erhebliche Vergleichmäßigung seiner Temperatur über die Höhe des ölsumpfes 16 eintritt. Damit liegen nur noch relativ geringe Temperaturdifferenzen zwischen der Temperatur des angesaugten Öles und der Durchschnittstempe-

r.atur des Öles im ölsumpf 16 vor.
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Diese Zonenwand 21 wirkt auch bei Betriebstemperaturen, also nach Warmlaufen der Brennkraftmaschine,vergleichmäßigend auf die Temperatur des von der ölpumpe 17 je- · weils angesaugten Öles. Dies sei an einem' leicht verständlichen Beispiel erklärt. Es sei angenommen, daß^r die Brennkraftmaschine dem Antrieb eines Fahrzeuges dient, das mit stark wechselnder Last läuft. Bspw. läuft die Brennkraftmaschine 10 längere Zeit im Schiebebetrieb oder mit Vollast und die Temperatur des Öles im ölsumpf 16 erniedrigt bzw. erhöht sich hierdurch. Hierdurch steigt bzw. sinkt dessen Viskosität und die Zonenwand 21 wird nunmehr schwerer bzw. leichter durchlässig für das öl, was zur Folge hat, daß verstärkt bzw. verringert oberflächennahes und damit wärmeres öl und entsprechend verringert bzw. verstärkt aus tieferen Schichten der äußeren ölzone 23 stammendes kühleres öl vom Saugmund 20. eingesaugt wird, so daß sich diese wärmeren und kühleren Ölanteile des von der ölpumpe 17 angesaugten Öles jeweils gegensinnig im Sinne einer Vergleichmäßigung der Temperatür des von der ölpumpe 17 angesaugten Öles ändern.

Insbesondere auch im Winterbetrieb und/oder bei Kurzstreckenbetrieb eines mit einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ausgerüsteten Straßenfahrzeuges, bspw. eines Personenkraftwagens, kann also, wie oc geschildert, das von der ölpumpe angesaugte öl rascher als bisher

auf höhere und sanit günstigere Temperaturen gebracht und gehalten werden.

Bei der Ausführungsform nach, der Fig. 2 ist nur die •ölwanne (Kurbelwanne) 15 einer nicht in weiteren Einzelheiten dargestellten Brennkraftmaschine dargestellt, oberhalb der ein Motorblock 11 wie in Fig.

angeordnet sein kann. In dieser ölwanne 15 befindet

. u . -, · . . . erste oder ■ sich wiederum eine sie in eine/innere olzone 22 und

zweite oder
eine/äußere ölzone 23 unterteilende rohrförmige Zonen- oder Trennwand 21, die jedoch ö!undurchlässig ist mit Ausnahme von Schlitzen 30 geringer Höhe von bspw. 1 mm, die an den Boden 24' eines als ölvorratsraum dienenden vertieften Bereiches 31 der ölwanne 15 unmittelbar an-. schließen. Das Saugrohr 19 mit Saugmund 20 der nicht dargestellten ölpumpe ragt in den durch diese Zonenwand 21 gebildeten Topf hinein. Diese Trenn-.wand 21 kann bspw. in Draufsicht rechteckförmigen oder ovalen Querschnitt oder gegebenenfalls auch runden oder sonstigen Querschnitt hahen. Auf dem schwach schräg abwärts zum Bereich. 31 geneigten, erhöhten, im wesentlichen oberhalb des ölsumpfes 16 befindlichen Bodenbereich 32 der ölwanne 15 ist ein ' als starres Lochblech ausgebildeter Support 33 aufgelegt, der über den Bodenbereich 32 bis üher die innere ölzone 22 und den an ihn anschließenden Bereich der äußeren ölzone 23 überbrückend übersteht und auf den '. eine Schicht Faservlies 34 aufgelegt ist, auf die

30' ihrerseits eine Gazebahn 35 aus dünnen Metalldrähten oder Kunststoff-Monofilamenten aufgelegt ist. Diese Gaze 35 kann bspw. aus Polyester-Monofilamenten gewoben sein, wobei der Filamentdurchmesser 37 μπι, die Maschenöffnung 33 μπι, die freie Fläche 22,2 % und die Gewebedicke 66 μπι aufweisen kann..Die Gaze 35 hat die

Eigenschaft, daß sie Mehrbereichs-Motoröl, wie es bei Otto- oder Diesel-Brennkraftmaschinen für die Motorschmierung verwendet wird, bspw. das oben beschriebene Mobiloel Super 10 W-50,im wesentlichen nur oberhalb einer relativ hohen Temperatur, die nicht sehr weit unter seiner Betriebstemperatur liegt, durchläßt und bei niedrigen Temperaturen nur wenig oder gar kein öl mehr durchläßt wegen der dann wesentlich höheren Viskosität. Bspw. kann vorgesehen sein, daß diese . Gaze 35 das vorgeschriebene öl im wesentlichen nur bei Temperaturen

! ₅ 'über 80°C durchläßt und bei niedrigen Temperaturen dieses öl nicht oder nur noch in geringem Maße durchläßt.Anstatt der Gaze kann gegebenenfalls auch eine andere, viele feine Öffnungen aufweisende Bahn aus Gewebe, perforierter Kunststoffolie oder dergl.verwendet werden. Dagegen ist das Faservlies 34 wie auch das Lochblech 33 für das öl bei allen infrage kommenden Viskositäten durchlässig. Diese Gaze 35 bildet so ein ölauffanggitter, das das öl zum Faservlies 34 im wesentlichen' nur oberhalb bereits relativ hoher Temperatur von bspw. 80⁰C und mehr durchläßt, bei niedrigen Temperaturen dagegen nicht oder nur zum geringen Teil. Die Anordnung ist nun so getroffen, daß diese Gaze 35 durchgehend schräg in abwärtiger Richtung geführt und bis über die innere ölzone 22 im Querschnitt nach oben konkav gewölbt ist, so daß das auf sie gelangende öl, wenn es .

wegen zu niedriger Temperatur von bspw. unter 8O⁰C von ihr nicht oder nur geringfügig durchgelassen wird, dann entlang dieser Gaze 35 abwärts in Richtung des Pfeiles B bis über die innere ölzone 22 und dann von oben in sie einströmt und so van Saugmund 20 in der inneren ölzone 22 nach unten gesaugt und dann in ihn eingesaugt wird.

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Das in der äußeren Ölzone 23 befindliche öl kann dabei von dem Saugmund 20 auch durch die Schlitze 30 am unteren Rand der Zonenwand-21 in die innere Ölzane22 eingesaugt werden, wegen der kurz nach dem Kaltstart noch hohen Viskosität des hier befindlichen kühlen Öles jedoch nur in geringem Ausmaß. Es wird also ebenfalls nach Beginn eines Kaltstartes das Ansaugen von von den geschmierten Maschinenteilen erwärmten öl durch den " Saugmund -20 gegenüber dem noch nicht oder nur.wenig erwärmten, in unteren Schichten des ölsumpfes 16 be~ findlichem, noch kühlem öl stark begünstigt. Nach dem Kaltstart wird also zunächst die Differenz der .Temperatur des vom Saugmund 20 angesaugten Öles

relativ zur Durchschnittstemperatur des in der öl- ^ wanne 15 befindlichen Öles rasch vergrößert. Bei dem weiteren Warmlaufen der Brennkraftmaschine verringert sich dann wieder die Differenz der Temperatur des vom Saugmund 20 angesaugten Öles zur Durchschnittstemperatur des in der ölwanne 15 befindlichen ' Öles, weil allmählich die Durchsctnittstemperatur des Öles im ölsumpf 16 rascher als die Temperatur des in die ölwanne/ zurückgelangenden Öles ansteigt, das so

hohe Temperaturen annjnmt, daß es nach dan Auftreffen auf die Gaze 35 mehr und mehr durch sie hindurchfließt und dann entlang dem gestrichelten Pfeil D durch das 30' Faservlies 34 hindurch entlang dem erhöhten Boden 32 ■" der ölwanne 15 zum Ende dieses erhöhten Bodens 32

in die zweite ,Zone 23 und dann sofort durch das Lochblech 33 hindurcn/nocn weit

φ von der Zonenwand 21 entfernt in die unteren Schichten des ölsumpfes 16 einströmen kann und hierdurch das im ölsumpf 16 befindliche öl allmählich höhere Temperaturen annimmt und nunmehr auch in erhöhtem Maße durch die Schlitze 30 hindurch vom Saugmund 20 angesaugt wird.

Diese Anordnung nach Fig. 2 hat bei Betriebstemperatur, also nach dem Warmlaufen der Brennkraftmaschine, besonders ausgeprägte ausgleichende Wirkung auf die Temperatur des von der ölpumpe angesaugten Öles. Es sei wieder angenommen, daß es sich bei der öl- · wanne 15 der Fig. 2 um die Kurbelwanne einer Brennkraftmaschine ähnlich der nach Fig. 1 eines Fahrzeuges handle und dieses Fahrzeug befinde sich wiederum · auf einer längeren Talfahrt im Schiebebetrieb. Hierdurch nimmt die Temperatur des auf die Gaze 35 vom nicht dargestellten Motorblock abregnenden Öles " allmählich ab und diese Gaze wird so wegen der an- · steigenden ölviskosität weniger durchlässig für dieses öl, was zur Folge hat, daß mehr von diesem öl erst über der inneren ölzone 22 von der Gaze 35 an ihrem dortigen Ende abläuft. Auch kühlt das in tieferen Schichten des ölsumpfes befindliche öl durch die Luftkühlung der ölwanne und wegen des geringeren Nachströmens wärmeren Öles sich allmählich, ab. Insgesamt saugt so der Saugmund 20 weniger öl aus den tieferen Schichten des ölsumpfes durch die Schlitze 30 hindurch an, sondern in zunehmendem Maße öl, das entlang der Gaze 35 bis zum stromabwärtigen Ende der Gaze 35 über diese innere ölzone 22 strömt und von da aus in diese innere ölzone einströmt. Es wird nunmehr also verstärkt das von den warmen Maschinenteilen zur Gaze 35 zurücktropfende öl von der ölpumpe in den Saugmund 20 eingesaugt und so die öltemperatur vergleichmäßigt. Wenn dagegen bspw. bei längerer Bergfahrt das von dem Motorblock zur Gaze 35 abtropfende öl heißer als normal ist, durchströmt es die Gaze und das Faservlies 34 in noch größerem Ausmaß und gelangt so

weit ab von der Zonenwand 21 in die äußere ölzone 23 · des ölsumpfes und dies wirkt ebenfalls auf die Temperatur des vom Saugmund 20 angesaugten Öles vergleichmäßigend. Man kann also praktisch von einer Steuerung oder Regelung der Betriebstemperatur des Öles reden. Es sei noch erwähnt, daß die Höhe der Schlitze 30 bspw..1mm betragen kann.

Die voll ausgezogen dargestellte iusführungsform nach Fig. 3 ist ' ähnlich der nach Fig. 1 mit folgendem Unterschied:

Das Material des eine Trenn- oder Zonenwand 21 bildenden vertikalen·» Rohres ist kein Sieb, sondern ein ölundurch-■lässiges Blech, das eine nahe seinem unteren auf dem Boden 24 der ölwanne 15 aufsitzenden Rand eine einzige große Durchflußöffnung 45 aufweist, die mittels eines als Bimetallstreifen 46 ausgebildeten Ventiles abgesperrt werden kann in Abhängigkeit der Temperatur des den Bimetallstreifen 46 bedeckenden Öles in der zweiten oder äußeren ölzone 23. Bei kalter Brennkraftmaschine und entsprechend kaltem öl ist diese öffnung 45 derZonenwand 21 im wesentlichen abgesperrt und es wird dann vom Saugmund 20 im wesentlichen nur warmes oberflächen-. nahes öl in die/innere ölzone 22 eingesaugt (Pfeile A). Mit zunehmender Erwärmung des Öles im ölsumpf 16 öffnet sich das Bimetall 46 mehr und mehr und der Anteil von öl aus den unteren Bereichen des ölsumpfes 16 an dem in die innere ölzone 22 durch die öffnung 45 hindurch gemäß Pfeil A¹ und in den Saugmund 20 einströmenden öl nimmt mehr und mehr zu.

Auch bei dieser voll ausgezogen dargestellten Zonenwand nach Fig. 3 befindet sich ihr oberer Rand wie bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 in geringem Abstand unterhalb der vorbestimmten geringsten Höhe des ölspiegels des öl-sumpf es 16 der Kurbelwanne 15. Dasselbe liegt auch bei dem Ausführungsbeispiel nach· Fig. 4 vor, welches sich von dem nach Fig. 3 nur dadurch'unterscheidet, daß das die Trenn- oder Zonenwand bildende vertikale Rohr keinen Wanddurchbruch hat, sondern mittels zwei U-förmig gebogenen Bimetallstreifen 54, deren untere Schenkel am Boden 24 der ölwanne 15 befestigt sind, in Abhängigkeit der Temperatur dieser Bimetallstreifen 54 vertikal in Richtung des Doppelpfeiles C auf- und abwärts bewegt werden kann, und zwar sitzt die rohrförmige, ölundurchlässige Zonen-

2Q wand 21 bei niedrigen öltemperäturen von bspw. 2O°C und weniger auf dem Boden 24 der ölwanne 15 dicht auf und es kann dann in

erste .oder
die durch es gebildete /innere ölzone 22 nur öl von oberflächennahen Schichten des ölsumpfes 16 von oben gemäß Pfeilen A eins tränen. Wenn dieöltemperatur im Laufe des Warmlaufens der Maschine allmählich auch im unteren Bereich des ölsumpfes 16 ansteigt, wird das Rohr 21 durch die Bimetallstreifen 54 allmählich angehoben, und zwar um so mehr, je höher diese öltemperatur wird, und hierdurch strömt dann öl zunehmend auch aus den bodennahen Schichten der/außeren ölzone 23 des ölsumpfes 16 durch den Schlitz zwischen dem ölwannenboden 24 und der Zonenwand 21 hindurch zum Saugmund

5V·

gemäß den Pfeilen A¹. Die Bimetallstreifen/sind im bodennahen unteren Bereich des ölsumpfes 16 angeordnet, reagieren also auf die Temperatur der unteren ölsumpfschichten.

Durch die ähnlich wirkenden Ausführungsformen nach den Fig. 3 und 4 werden also ebenfalls Reibungsverluste der Brennkraftmaschine während des Warmlaufens bereits kurz nach dem Kaltstart durch rasche Ver-. größerung der Differenz der Temperatur des vom Saug-' mund 20 angesaugten Öles zur Durchschnittstemperatür des Öles im ölsumpf 16 verringert. Darüberhinaus .wirkt bei Betriebstemperaturen auch bei diesen Ausführungsbeispielen die variable Drosselung der ' Durchflußöffnung 45 (Fig. 3] bzw. des Schlitzes zwischen Zonenwand 21 und Boden 24 (Fig. 4) mittels der Bimetallstreifen 46 bzw. 54 vergleichmäßigend auf die Temperatur des jeweils vom Saugmund 20 angesaugten und damit durch die jeweils nicht dargestellte, dem Saugrohr 19 nachgeschalteten ölpumpe zu den Schmierstellen beförderten Öles.

In allen dargestellten Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 4 befindet sich der obere Rand der vertikalen Zonenwand 21 im Abstand unterhalb des vorgesehenen minimalen ölspiegels in der ölwanne. Dies hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen.' - Es ist

jedoch in vielen Fällen auch möglich und zweckmäßig, den oberen Rand der Zonenwand höher anzuordnen, vorzugsweise höher als den obersten vorgesehenen ölspiegel des Öles in der ölwanne 15, so daß diese Zonenwand dann über den ölspiegel nach oben übersteht. ■ Dies ist bspw. denkbar bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.'2. Falls man dies z. B. auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 vorsehen will, kann man dies dadurch ermöglichen, indem man in der Nähe des

_. oberen Randes der Zonenwand21 in ihr noch mindestens

eine durch ein öltemperaturabhängig verstellbares Ventil oder Drosselorgan verstellbare öldurchflußöffnung vorsieht, bspw. eine durch einen Bimetallstreifen absperrbare und zu öffende öldurchflußöffnung, wobei in diesem Fall der Bimetallstreifen so ausgebildet wird, daß er diese obere öldurchf lu.ßöffnung um so stärker drosselt, je höher die ihn beaufschlagende öltemperatur und damit je niedriger die ölviskosität ist. Eine solche Ausfuhrungsform ist in Fig. 3 strichpunktiert mit eingezeichnet. Die

rohrförmige Zonenwand.21 aus ölundurchlässigem Blech od. dergl. ist bis über den höchsten ölspiegel des ölsumpfes 16 verlängert. Hn Abstand oberhalb der Öffnung 45, jedoch dicht unterhalb des niedrigsten ölspiegels des ölsumpfes 16 ist in die Zonenwand 21 eine zweite große öldurchflußöffnung 45* eingelassen, die durch einen Bimetallstreifen 46' in Abhängigkeit der öltemperatür gegensinnig zur unteren öldurchflußöffnung 45 abge- · sperrt und variabel geöffnet werden kann. Der untere

■ Bimetallstreifen 46 öffnet also um so weiter, je höher 2b

die öltemperatür in seinem Bereich ist und der obere Bimetallstreifen 46' öffnet um.so weiter, je niedriger die öltemperatür in seinem Bereich ist. Dies, ergibt nach dem Kaltstart der Maschine rasche Erhöhung des vom

Saugmund 20 angesaugten Öles und bei.Betriebstemperaturen 30

Vergleichmäßigung der öltemperatür in Art einer Regelung der öltemperatür durch die Bimetallstreifen 46,46'.

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In den Ausführungsbeispielen ist die Zonenwand 21· ■jeweils ringförmig zu einem in sich geschlossenen ■ Ring gebogen, wobei dieser "Ring" von der äußeren ölzone 23 vollständig umfaßt ist oder sein kann. Es ist jedoch auch denkbar, daß man in manchen Fällen die erste ölzone mittels zwei die ölwanne bspw. parallel zueinander durchsetzenden Zonenwänden schafft, die dann also zusammen mit Seitenwandbereichen der ölwanne eine innere ölzone bilden. Falls dabei die beiden Zonenwände über den ölspiegel des ölsumpfes nach oben überstehen würden, was, wie erwähnt, in manchen Fällen möglich ist, würden diese Zonenwände den ölsumpf in eine innere ölzone und zwei äußere ölzonen unterteilen. Auch ist es in manchen Fällen denkbar, die erste und die zweite Zone

2Q seitlich nebeneinander anzuordnen.

Die dargestellten Ausführungsbeispiele betreffen Brennkraftmaschinen mit sogen. Druckumlaufschmierungen, bei denen die Kurbelwanne die den ölvorratsbehälter bildende ölwanne 15 darstellt, welche Schmierungssysteme auch als Naßsumpf-Schmierungen bezeichnet werden. Die Erfindung kann bevorzugt in Verbindung mit Naßsumpf-Schmierungen vorgesehen werden, ohne hierauf beschränkt zu sein.

QQ In allen Ausführungsbeispielen befindet sich der Saugmund 20, der in üblicher Weise als ein ein ölsieb aufweisender Saugkorb ausgebildet ist, in der Nähe des Bodens der

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ölwanne 15 in an sich bei Brennkraftmaschinen üblicher

Anordnung relativ zur ölwanne. Die Zonenwand 21 umfaßt

ihn jeweils im Abstand und das Volumen der ersten

Zone 22 ist jeweils wesentlich größer als das Volumen des

Saugkorbes.

Claims (24)

1. Patentansprüche

   \y Verfahren zur Beeinflussung der Temperatur des angesaugten Öles einer Umlaufschmierung, vorzugsweise einer Druckumlaufschmierung, einer Maschine oder dergleichen·, insbesondere einer Kolben-Brennkraftmaschine, welche eine ölwanne und eine ölpumpe mit einem einen Saug- . mund aufweisenden Saugrohr zum Ansaugen von in dem ölvorratsraum der ölwanne befindlichem, als Schmieröl dienendem öl, dessen Viskosität mit zunehmender Eigen-' temperatur stark abnimmt, aufweist, welches öl von der 'ölpumpe zu Schmierstellen der Maschine gefördert wird und danach von Maschinenteilen der Maschine aus in die ölwanne zurückgelangt, -dadurch gekennzeichnet, ' daß der Saugmund das öl aus einer ersten ölzone des ölvorratsraumes der ölwanne ansaugt, in die öl aus mindestens einer zweiten ölzone des ölvorratsraumes der ölwanne einströmen kann und daß nach jedem Kaltstart der Maschine zur rascheren Erhöhung der Temperatur des von der ölpumpe angesaugten Öles zumindest während eines Teilbereiches der zum Erwärmen der Maschine auf Betriebstemperaturen führenden Warmlaufphase der Maschine der Rückfluss von von den geschmierten Maschinenteilen in die ölwanne zurückgelangendem erwärmtem öl in die erste ölzone und damit zum Saugmund begünstigt und dabei der Zufluß von aus unteren Schichten der zweiten ölzone stammendem kühlerem öl in die erste ölzone erschwert oder gesperrt wird, wobei dieses Verfahren ferner so getroffen ist, daß es nach dem Warm- ,. .. ^r ■ laufen der Maschine auf die Temperatur des

   von der ölpumpe angesaugten Öles vergleichmäßigend wirkt.

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2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in die erste ölzone gelangende öl sich zumindest während eines Teilbereichs der Warmlaufphase der Ma-' schine und/oder bei Betriebstemperaturen aus Anteilen unterschiedlicher Temperatur zusammensetzt, nämlich aus an den Maschinenteilen neu erwärmtem öl, das keine oder nur geringe Temperaturerniedrigung bis zum Eindringen in die erste ölzone erfährt, und aus kühlerem, in der zweiten ölzone bereits länger vorhandenem, also nicht frisch von den Maschinenteilen zurückgeflossenem öl, und daß der neu erwärmte, in die erste ölzone gelangende ölanteil zumindest dann, wenn seine Temperatur in der Nähe der gewünschten ölbetriebstemperatur liegt, um so kleiner wird, je höher die Temperatur dieses neu erwärmten ölanteiles ist.
3. 3. Maschine od. dergl., insbesondere Kolben-Brennkraftraaschine, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der öIvorratsraum der ölwanne (15) durch mindestens eine aufrechte Zonenwand (21) in eine den Saugmund (20) des Saugrohres (19) der

   25. ölpumpe (17) enthaltende erste Ölzone (22) und in mindestens eine zweite ölzone (23) unterteilt ist, wobei der untere Rand der Zonenwand sich zumindest bei kalter Maschine ungefähr in Höhe des Bodens (24) des ölvorratsraumes (31) der ölwanne (15) und der obere Rand der Zonenwand (21) sich in der Nähe des vorbestimmten ölspiegels des Öles in der ölwanne befindet, wobei nach jedem Kaltstart der Brennkraftmaschine zuerst der Zufluß von von den geschmierten Maschinenteilen katmendem erwärmtem öl in die erste ölzone (22) und danit zum Saugmund (20) begünstigt und' dabei der Zufluß von aus unteren Schichten der zweiten ölzone (23)· stammendem kühlerem öl in die erste ölzone (22) erschwert oder gesperrt wird.
4. 4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonenwand (21) eine rohrförmige Umfangswandung für die erste ölzone (22) bildet.
5. 5. Maschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonenwand (21) unbeweglich angeordnet ist und auf dem Boden (24) des ölvorratsraumes (31) der ölwanne (15) aufsitzt.
6. 6. Maschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ^g gekennzeichnet, daß die Zonenwand (21) aus ölundurchlässigem Material besteht (Fig. 2 - 4).
7. 7. Maschine nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch

   2Q gekennzeichnet, daß ein der ölwanne ' · zugeordnetes, eine Vielzahl von .sehr kleinen Durchflußöffnungen aufweisendes, sich über einen beträchtlichen Teil der ölwanne erstreckendes großes ölauffanggitter (35) vorhanden ist, das in schräg abwärts führender Richtung über mindestens einen Bereich der zweiten ölzone (23) bis über die erste ölzone (22) . oder bis in die Nähe der ersten ölzone (22) führt, wobei die öldurchlässigkeit des ölauffanggitters (35) mit abnehmender ölviskosität zunimmt, derart, daß

   OQ nach einem Kaltstart bei noch kalter Maschine zumindest bei niedrigen Außentemperaturen das auf das ölauffanggitter (35) gelangende öl im wesentlichen in die Nähe der ersten ölzone (22), vorzugsweise zur ersten ölzone geleitet wird und hierdurch das Einsaugen dieses erwärmten Öles in den Saugmund (20) begünstigt wird, wogegen dabei mit zunehmender öl-

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   temperatur und entsprechend abnehmender Viskosität des auf das .ölauff änggitter gelangenden Öles dieses mehr und mehr durch das ölauffanggitter hindurch noch relativ weit entfernt von der ersten ölzone (22) ' auf das in der ölwanne befindliche öl der zweiten ölzone (23) gelangt.
8. 8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das ölauffanggitter (35) aus Gaze od. dergl. aus Metalldraht/ Kunststoffilamenten od. dergl. besteht, dessen Maschenweite so getroffen ist, daß es bei betriebswarmem öl für das öl leicht durchlässig ist und kaltem öl wesentlich höheren Strömungswiderstand infolge von dessen höherer Viskosität entgegensetzt.
9. 9· Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Weite der Maschenöffnungen der Gaze (35) ca. 30-35 /mn. beträgt.
10. 10. Maschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich- · net, daß die Gaze (35) auf einer aus Faservlies be-.stehenden, stützenden Unterlage aufliegt, die für das öl durchlässig-ist, welche ihrerseits auf einem erhöhten Bodenbereich (32) der ölwanne und/oder einem ■ als Lochgitter od. dergl. ausgebildeten, öldurchlässigen Support (33) aufliegt.
11. 11. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3-10, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Rand der Zonenwand (21) unterhalb des vorbestimmten ölspiegels in der ölwanne (15) angeordnet ist.
12. 12. Maschine nach, einem der Ansprüche 3-1Q, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Rand der Zonenwand (21) oberhalb des vorbestimmten maximalen ölspiegels in der ölwanne angeordnet'ist.
13. 13. Maschine nach einem der Ansprüche 3-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonenwand (21) mindestens eine ständig offene Durchströmöffnung aufweist, die für das öl, wenn es hei niedrigen Temperaturen hohe Viskosität aufweist, hohen

    20· Strömungswiderstand verursacht, dagegen dem öl bei seinen Betriebstemperaturen nur geringen Strömungswiderstand entgegensetzt (Fig. 11.
14. 14. Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,

    25. daß die Zonenwand (21) ein Gitter oder dergl. geringer Maschenweite ist (Fig. 1) oder aufweist.
15. 15. Maschine nach einem der Ansprüche 3-14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zonenwand (21) und dem benachbarten Böden der ölwanne mindestens·eine Durchlaßöffnung für öl vorhanden ist, die in Abhängigkeit der Temperatur des in der zweiten ölzone befindlichen Öles mit zunehmender öltemperatur durch Anheben der Zonenwand vergrößerbar ist, vorzugsweise mittels Bimetallstreifen (54) od. dergl., und daß diese Durchlaßöffnung bei niedriger öltemperatur durch die Zonenwand ganz oder im wesentlichen abgesperrt ist.

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16. 16. Maschine nach einem der Ansprüche 3-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonenwand mindestens eine Durchflußöffnung (45; 45') aufweist, die mittels einer Drosselklappe (46; 46¹) verstellbar ist, die vorzugsweise mittels Bimetall in Abhängigkeit der öltemperatur lageverstellbar ist.
17. 17. Maschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Drosselklappe (46) so selbsttätig verstellbar ist, daß ihre Drosselwirkung mit zunehmender öltemperatur geringer wird, wobei die durch sie drosselbare Durchflußöffnung (45) nahe dem unteren Ende der Zonenwand angeordnet ist.
18. 18. Maschine nach Anspruch 16 oder 17, dadurch ge-

    kennzeichnet, daß nahe dem oberen Ende der Zonenwand (21) mindestens eine Drosselklappe (46') so selbsttätig verstellbar ist, daß ihre Drosselwirkung mit.abnehmender öltemperatur geringer wird.
19. 19. Maschine.nach einem der Ansprüche 3-17, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Otto- Brennkraftmaschine oder eine Diesel-Brennkraftmaschine ist.
20. 20. Maschine nach einem der Ansprüche 3-19, dadurch gekennzeichnet, daß die erste ölzone von der ■ zweiten ölzone umfaßt ist.
21. 21. Maschine nach einem der Ansprüche 3-20, dadurch gekennzeichnet, daß die ölwanne die Kurbelwanne (Kurbelgehäusewanne) (15.) einer Brennkraftmaschine mit Naßsurapf-Schmierung ist.

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22. 22. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugmund (20) ein ein Sieb aufweisender Saugkorb ist, dessen Innenvolumen wesentlich kleiner als das Volumen der ersten ölzone ist.
23. 23. .Maschine nach einem der Ansprüche 3-22, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugmund nahe des Bodens der ölwanne, vorzugsweise im Abstand von der Zonenwand (21) angeordnet ist.
24. 24. Maschine nach einem der Ansprüche 3-23, dadurch gekennzeichnet, daß die erste ölzone (22) obenseitig offen ist.