DE3618794A1 - Oelgekuehlte brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine ölgekühlte Brennkraft­ maschine mit je einem Ölkreislauf für das Schmier- und Kühlöl gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einer bekannten ölgekühlten Brennkraftmaschine der vorstehend genannten Art (DE-OS 28 10 980) ist der Kühl­ ölkreislauf dem Schmierölkreislauf nachgeschaltet, so daß im Kühlölkreislauf nur solches Schmieröl umläuft, das zuvor im Schmierölkreislauf umgewälzt wurde. Dies hat den Nachteil, daß am Eingang zum Kühlölkreislauf das von der Kühlölpumpe aus dem Schmierölkreislauf übernommene Schmier­ öl bereits eine hohe Anfangstemperatur besitzt, so daß für eine bestimmte abzuführende Wärmemenge bei Vermeidung von zu hohen Temperaturen wegen der damit verbundenen Ver­ kokungsgefahr eine größere Menge an Kühlöl im Kühlölkreis umgewälzt werden muß. Ferner besteht ein Nachteil darin, daß bedingt durch die Reihenschaltung von Kühl- und Schmier­ ölkreislauf jeweils die gesamte Kühl- und Schmierölmenge über den Ölkühler sowie das Ölfilter gefördert werden muß, wozu eine er­ hebliche Förderleistung notwendig ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei der bekannten ölgekühlten Brennkraftmaschine die Ölkreisläufe derart zu gestalten, daß einerseits beiden Kreisläufen Schmieröl von etwa gleicher Temperatur zugeführt und andererseits eine optimale Kühlung mit möglichst klei­ ner Kühl- und Förderleistung erreicht werden kann.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnen­ den Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale ge­ löst.

Durch die parallele Anordnung von Schmier- und Kühlöl­ kreislauf sind diese wirkungsmäßig voneinander getrennt, so daß eine bedarfsweise Ölförderung der beiden Ölpumpen mit unterschiedlichen Fördermengen aus einem gemeinsamen Ölvorrat möglich ist. Die Kühlung des Schmieröles erfolgt durch das im Ölkühler gekühlte Schmieröl des Schmieröl­ kreislaufes, das mit relativ niederen Temperaturen aus den Lagerstellen in den Ölvorrat abtropft und sich dort mit dem heißeren Vorratsöl vermischt. Der dabei erreichte Kühleffekt reicht aus, die Temperatur des Vorratsöles so­ weit abzusenken, daß im Kühlkreislauf die Öltemperatur unter der Verkokungstemperatur bleibt.

Mit den in Anspruch 2 vorgeschlagenen Merkmalen wird er­ reicht, daß bevorzugt im Kühlölkreislauf Kühlöl mit relativ niedrigerer Kühlmitteltemperatur umgewälzt werden kann. Dabei kann ebenfalls eine relativ niedrigere Mischtemperatur von Schmier- und Kühlöl im gemeinsamen Ölvorrat erzielt werden.

Gemäß den Merkmalen des Anspruches 3 kann ohne Nachteil für einen der Ölkreisläufe auf eine Ölförderpumpe ver­ zichtet werden. Durch die Versorgung beider Ölkreisläufe von einer gemeinsamen Ölpumpe aus, wird eine erhebliche Vereinfachung der gesamten Anlage mit einer damit verbun­ denen Einsparung an Gewicht, Bauraum und Fertigungsauf­ wand erzielt.

Gemäß den Merkmalen der Ansprüche 4 und 5 erfolgt die Verteilung der von der Ölpumpe gemeinsam geförderten Öl­ menge in den Kühl- und Schmierölkreislauf über ein Über­ strömventil, was den Vorteil hat, daß in beiden Ölkreis­ läufen das Öl mit unterschiedlichen Drücken gefördert werden kann. Bevorzugt wird dabei das Überströmventil vom Druck im Hauptölkanal des Schmierölkreislaufes gesteuert, wobei die abgesteuerte Ölmenge in den Kühlkreislauf einge­ speist wird.

Gemäß den Merkmalen des Anspruches 6 wird in vorteilhafter Weise die gesamte vom Überströmventil in die Ölkreisläufe aufgeteilte Ölmenge gekühlt.

Eine gleichmäßige Verteilung des Kühlöles bei fertigungs­ technisch günstiger Lage der Kühlkanäle ergibt sich durch die Merkmale des Anspruches 7.

Gemäß den Merkmalen des Anspruches 8 wird mit einfachen Mitteln gleichzeitig eine Kühlung der Ventilstege als auch der Einspritzdüsen erreicht.

Schließlich ist es bei einer Brennkraftmaschine mit gegen­ über der Hochachse geneigt angeordneten Zylindern zweck­ mäßig, wenn die Längsbohrung entsprechend den Merkmalen des Anspruches 9 in der von den Zylinderlaufbuchsen nach unten weisenden Gehäuseseite des Zylindergehäuses ange­ ordnet ist. Dadurch ist das Kühlöl gezwungen, nach Aus­ tritt aus dem Rücklaufkanal zunächst den unteren Abschnitt der Zylinderlaufbuchsen zu umspülen, bevor es in den Öl­ vorrat ablaufen kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von drei in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 den Aufbau des Schmier- und Kühlölkreislaufes in einem erfindungsgemäßen ölgekühlten Motor mit einer Anordnung des Ölkühlers im Schmieröl­ kreislauf;

Fig. 2 den Aufbau der Ölkreisläufe aus Fig. 1, jedoch mit einer Anordnung des Ölkühlers im Kühlöl­ kreislauf;

Fig. 3 den Aufbau der Ölkreisläufe aus Fig. 1, jedoch mit nur einer Ölförderpumpe für beide Ölkreis­ läufe.

Die in Fig. 1 gezeigte Brennkraftmaschine 1 besitzt ein Zylindergehäuse 2 mit darin eingesetzten nassen Zylinder­ laufbuchsen 3. Oben auf das Zylindergehäuse 1 ist ein nicht weiter dargestellter Zylinderkopf 4 aufgesetzt, wo­ bei die Trennebene zwischen Zylinderkopf 4 und Zylinder­ gehäuse 2 mit 5 bezeichnet ist. Im Zylinderkopf 4 sind unter anderem für jeden Zylinder die Kraftstoff-Einspritz­ düsen 6 angeordnet. Das Zylindergehäuse 2 ist nach unten durch eine Ölwanne 7 als Ölspeicher verschlossen.

Gemäß der Erfindung wird die Brennkraftmaschine 1 mit Schmieröl gekühlt. Dabei ist das als Kühlöl verwendete Schmieröl gemeinsam mit dem zur Schmierung der Lagerstellen der Brennkraftmaschine benötigten Schmieröl in der Öl­ wanne gespeichert. Zur Schmierung der Lagerstellen bzw. zur Kühlung der Brennkraftmaschine werden jeweils eigene Schmierölkreisläufe 8 und 9 verwendet. Beide Schmieröl­ kreisläufe sind erfindungsgemäß parallel geschaltet und damit wirkungsmäßig voneinander getrennt.

Der Schmierölkreislauf 8 umfaßt eine Schmierölpumpe 10, welche Schmieröl aus der Ölwanne 7 über einen Saugkorb 11 und eine Saugleitung 12 ansaugt und durch eine Vorlauf­ leitung 13 mit einem Thermostatventil 14 zu einem Ölfil­ ter 15 fördert. Vom Thermostatventil 14 wird der Ölstrom dabei in Abhängigkeit von der Öltemperatur entweder direkt oder nach Rückkühlung in einem Ölkühler 16 in den Ölfilter 15 gefördert. Dabei ist der Ölkühler 16 über die Verbindungs­ leitungen 17 und 17 a an das Thermostatventil 14 angeschlos­ sen. Vom Ausgang des Ölfilters 15 setzt sich die Vorlauf­ leitung 13 bis zum Hauptschmierölkanal 36 fort, von dem Kanäle zu den einzelnen Lagerstellen abzweigen. Das aus den Lagerstellen der Brennkraftmaschine austretende und noch re­ lativ kühle Schmieröl tropft unmittelbar in den Ölvorrat in­ nerhalb der Ölwanne ab, vermischt sich dort mit dem bevor­ rateten Schmieröl der beiden Ölkreisläufe 8 und 9, wodurch die Temperatur der Vorratsmenge z.B. bei kalter Brennkraft­ maschine angehoben und bei betriebswarmer Brennkraftmaschine abgesenkt wird.

Der Kühlölkreislauf 9 umfaßt eine eigene Kühlölpumpe 20 mit einer Ansaugleitung 21, die gleichfalls am Saugkorb 11 be­ festigt ist. Das von der Kühlölpumpe 20 angesaugte Kühlöl wird durch eine Zuführleitung 22 in eine Längsbohrung 23 im Zylindergehäuse 2 gefördert. Innerhalb der Zuführlei­ tung 22 befindet sich ein Regulierventil 24, von dem aus bedarfsweise Kühlöl zur Aufheizung des Fahrzeuginnenraumes durch die Leitung 25 zu einem Heizungswärmetauscher 26 ab­ gezweigt und stromab des Regulierventils 24 durch die Lei­ tung 27 wieder in die Zuführleitung 22 zurückgefördert wird.

Von der Längsbohrung 23 aus erfolgt die Verteilung des Kühl­ öles zur Kühlung von Zylinderkopf 4 und Zylinderlaufbuchsen 3. Hierzu erstreckt sich die Längsbohrung 23 innerhalb des Zylindergehäuses 2 seitlich an den Zylinderbohrungen etwa in Höhe des unteren Kolbentotpunktes entlang, von der zur Kühlung der Zylinderlaufbuchsen 3 im Bereich der einzel­ nen Zylinderquermittelebenen Verteilerbohrungen 28 abge­ zweigt sind, welche jeweils in einen die Zylinderlauf­ buchsen umgebenden Kühlmantel 29 ausmünden. Auf der den Ver­ teilerbohrungen 28 gegenüberliegenden Gehäuseseite der Zy­ linder befinden sich Rücklaufkanäle 30, durch welche das Kühlöl aus den Kühlmänteln 29 in Ringräume 31 am unteren Abschnitt 3 a der Zylinderlaufbuchsen 3 abströmt. Nach Um­ strömen der unteren Abschnitte 3 a fließt das Kühlöl un­ mittelbar in die Ölwanne 7 ab, wobei es durch Vermischen mit dem in der Ölwanne bevorrateten kühleren Schmieröl aus dem Schmierölkreislauf gekühlt wird.

Zur Kühlung des Zylinderkopfes 4 sind von der Längsbohrung 23 jeweils im Bereich der Zylinderquermittelebene vertikal ver­ laufende Zulaufkanäle 32 abgezweigt, an die im Zylinderkopf­ boden die Ventilstege zwischen den Ein- und Auslaßventilen in Querrichtung durchsetzende Kühlkanäle 33 angeschlossen sind. An den Kreuzungsstellen der Kühlkanäle 33 mit den Kraftstoff-Einspritzdüsen 6 sind diese jeweils als erwei­ terte Spülkammern 34 ausgebildet. Somit wird durch die Kühl­ kanäle 33 in Verbindung mit der Spülkammer 34 neben einer Kühlung der brennraumseitigen Zylinderkopfbereiche gleich­ zeitig eine intensive Kühlung der Einspritzdüsen 6 erzielt. Die stromab der Spülkammern 34 weiterführenden Abschnitte der Kühlkanäle 33 sind mit den bis zur Trennebene 5 ver­ längerten Rücklaufkanälen 30 des Zylindergehäuses 2 ver­ bunden, womit das heiße Kühlöl aus dem Zylinderkopf 4 so­ wie dem Zylindergehäuse 2 durch die Rücklaufkanäle 30 gemein­ sam in die Ölwanne 7 abgeleitet wird.

Zur Regelung des Schmieröldruckes im Schmierölkreislauf 8 befindet sich in der Vorlaufleitung 13 ein Druckregelven­ til 35, von dem aus überschüssiges Schmieröl zu Kühlzwecken unmittelbar in die Zuführleitung 22 eingesteuert wird. Dies führt bei betriebswarmer Brennkraftmaschine zu einer zu­ sätzlichen Absenkung der Kühlöltemperatur.

Bei einer Brennkraftmaschine mit zur Motorhochachse ge­ neigt angeordneten Zylindern ist es zur Kühlung der unteren Zylinderlaufbuchsen-Abschnitten 3 a vorteilhaft, wenn die Längsbohrung 23 in der von den Zylinderlaufbuchsen 3 nach unten weisenden Gehäuseseite vorgesehen ist und wenn die Rücklaufkanäle 30 in der oberhalb der Zylinderlaufbuchsen 3 liegenden Gehäuseseite angeordnet sind. Hierdurch können die unteren Buchsenabschnitte 3 a auf einfache Weise durch das ablaufende Kühlöl gekühlt werden. Bei V-Motoren sind die Längsbohrungen 23 der beiden Zylinderbänke über eine stirnseitige Querbohrung miteinander verbunden, so daß sich eine symmetrische Anordnung ergibt. Eine Feinabstimmung der Kühlölströme in den Zylindern und in den Zylinderköpfen kann durch unterschiedliche Bohrungsdurchmesser der Anschlüsse an die Längsbohrungen erreicht werden.

Die in Fig. 2 dargestellte ölgekühlte Brennkraftmaschine 37 unterscheidet sich von derjenigen aus Fig. 1 nur darin, daß der Ölkühler 16 im Kühlölkreislauf 9 und nicht im Schmier­ ölkreislauf 8 angeordnet ist. Von der Kühlölpumpe 20 wird Kühlöl aus dem gemeinsamen Ölvorrat der Ölwanne 7 angesaugt und in die Zuführleitung 22 gefördert. In dieser befindet sich nun das Thermostatventil 14, von dem aus das Kühlöl entweder unmittelbar in den stromab von Ventil 14 weiter­ führenden Teil der Zuführleitung 22 oder in die zum Öl­ kühler 16 führende Verbindungsleitung 17 umgesteuert wird. Im Schmierölkreislauf 8 wird Mischöl aus der Ölwanne 7 mit der sich dort einstellenden Mischtemperatur umgewälzt.

Fig. 3 zeigt eine ölgekühlte Brennkraftmaschine 38, welche vom Aufbau her den gleichen Schmier- 8 und Kühlölkreislauf 9 besitzt, wie die Brennkraftmaschine 1 aus Fig. 1. Der we­ sentliche Unterschied zwischen beiden Ausführungen besteht darin, daß bei der Brennkraftmaschine 38 das Schmier- und Kühlöl von einer gemeinsamen Ölförderpumpe 39 durch beide Ölkreisläufe 8 und 9 gefördert wird.

Die Förderleistung der Ölförderpumpe 39 ist dabei an den Ölbedarf beider Kreisläufe 8 und 9 angepaßt. Das von der Ölförderpumpe 39 aus dem gemeinsamen Ölvorrat in der Öl­ wanne 7 angesaugte Schmier- und Kühlöl wird in eine auf die gemeinsame Fördermenge abgestimmte Vorlaufleitung 40 bis zu einem in dieser angeordneten Überströmventil 41geför­ dert. An das Überströmventil 41 sind die Vorlaufleitungen 13 und 22 der Ölkreisläufe 8 und 9 angeschlossen. Vom Über­ strömventil 41 aus wird in Abhängigkeit vom Druck im Haupt­ ölkanal 36 die geförderte Ölmenge in den Schmier- 8 und Kühl­ ölkreislauf 9 verteilt. Das Überströmventil 41 ist dabei über eine strichpunktiert angedeutete Drucksteuerleitung 42 mit dem Hauptölkanal 36 verbunden. Gemäß der dargestellten Aus­ führung ist das Überströmventil 41 in der Vorlaufleitung 40 stromauf des Thermostatventiles 14 angeordnet. Hinsichtlich der Aufbereitung und Rückkühlung der umlaufenden Schmier­ und Kühlölmenge weist diese Ausführung die gleichen vor­ teilhaften Eigenschaften auf wie das Ausführungsbeispiel der Fig. 1, d.h., die Rückkühlung der gesamten Ölmenge er­ folgt über das im Schmierölkreislauf 8 umlaufende Schmier­ öl und ebenso wird nur das im Schmierölkreislauf 8 um­ laufende Schmieröl im Ölfilter 15 gereinigt.

Unabhängig von dieser Ausführung ist es möglich, das Über­ strömventil 41 - wie durch strichpunktierte Linien ange­ deutet - stromab des Thermostatventiles 14 in den zum Fil­ ter 15 führenden Leitungsstrang anzuordnen. Hierdurch wird die Vorlaufleitung 40 insgesamt um das Thermostat­ ventil 14 und den Kreislauf zur Rückkühlung des Öles mit den Verbindungsleitungen 17, 17 a und den Ölkühler 16 erweitert. Dies hat den Vorteil, daß je nach Stellung des Thermostatventiles 14 sowohl rückgekühltes Schmier­ als auch rückgekühltes Kühlöl vom Überströmventil 41 in die beiden Kreisläufe 8 und 9 verzweigt wird.

Claims (9)

1. Ölgekühlte Brennkraftmaschine mit je einem Ölkreislauf für das Schmier- und Kühlöl, mit einem Ölspeicher aus dem Schmieröl von einer Schmierölpumpe in eine zum Haupt­ schmierölkanal führende Druckleitung gefördert wird, in der ein Ölfilter und ein Ölkühler mit einem Thermostat­ ventil zur Umgehung des Ölkühlers angeordnet ist, und bei der das aus den Lagerstellen austretende Schmieröl als Kühlöl von einer Kühlölpumpe in den Kühlkanäle im Zylinder­ gehäuse sowie einen einstellbaren Heizungswärmetauscher um­ fassenden Kühlkreislauf gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß Schmier- (8) und Kühlölkreislauf (9) parallel geschal­ tet sind, wobei das Schmier- und Kühlöl beider Ölkreis­ läufe (8, 9) in dem als Ölwanne (7) ausgebildeten Ölspei­ cher gemeinsam bevorratet ist und daß aus einem Ölkreis­ lauf (8 bzw. 9) austretendes Öl unmittelbar in die Öl­ wanne (7) abläuft.

2. Ölgekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung der Schmier- und Kühlölmenge der Öl­ kühler (16) und das Thermostatventil (14) in den Kühl­ ölkreislauf (9) eingeschaltet sind.

3. Ölgekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Förderung der Kühl- und Schmierölmenge eine gemein­ same Ölpumpe (38) mit einer an den Ölbedarf beider Ölkreisläufe (8 und 9) angepaßten Förderleistung vor­ gesehen ist.

4. Ölgekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß von der Ölpumpe (38) aus der Ölwanne (7) angesaugtes Kühl- und Schmieröl in einer Förderleitung (39) bis zu einem in dieser angeordneten Überströmventil (40) ge­ fördert wird, von dem aus das geförderte Öl in den Schmier- (8) und Kühlölkreislauf (9) aufgeteilt wird.

5. Ölgekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Überströmventil (40) vom Druck im Hauptölkanal (36) des Schmierölkreislaufes (8) gesteuert wird.

6. Olgekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Überströmventil (40) stromab des Thermostat­ ventiles (14) angeordnet ist.

7. Ölgekühlte Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlölkreislauf (9) eine im Zylindergehäuse (2) seitlich an den Zylinderbohrungen im Bereich des unteren Kolbentotpunktes entlanglaufende Längsbohrung (23) auf­ weist, von der Verteilerbohrungen (28) zu den einzelnen die Zylinderlaufbuchsen (3) umgebenden Kühlmänteln (29) abführen, wobei das Kühlöl nach Durchströmen der Kühl­ mäntel (29) durch Rücklaufkanäle (30) auf der den Ver­ teilerbohrungen (28) gegenüberliegenden Gehäuseseite der Zylinder in die Ölwanne (7) abgeleitet wird.

8. Ölgekühlte Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinderkopf (4) zwischen den Gaswechselventilen querverlaufende Kühlkanäle (33) mit je einer Spülkammer (34) zur Kühlung der Einspritzdüse (6) vorgesehen sind, wel­ che Kühlkanäle (33) über Zulaufkanäle (32) an die Längs­ bohrung (23) und stromab der Spülkammer (34) an die Rück­ laufkanäle (39) angeschlossen sind.

9. Ölgekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, mit gegenüber der Motorhochachse geneigt angeordneten Zylindern, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbohrung (23) in der von den Zylinderlauf­ buchsen (3) nach unten weisenden Gehäuseseite und jeder einzelne Rücklaufkanal (30) in der nach oben weisenden Gehäuseseite des Zylindergehäuses (2) angeordnet ist.