DE3620903A1 - Schmieroelkreislauf einer brennkraftmaschine mit einer aufteilung in einen schmieroelkreislauf und einen rueckkuehlkreislauf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbeson­ dere ölgekühlte Brennkraftmaschine, mit getrennt vonein­ ander ausgeführtem Schmieröl- und Kühlölkreislauf mit einem Ölkühler.

Es ist durch die DE-PS 6 48 930 eine ölgekühlte Brennkraft­ maschine bekannt, bei der der Ölkreislauf der Brennkraft­ maschine in einen Schmieröl- und einen Kühlkreislauf auf­ geteilt ist, die voneinander getrennt sind. Jeder Ölkreis­ lauf ist mit einer eigenen Schmierölpumpe versehen.

Der ständige Antrieb der Schmierölpumpe zur Umwälzung des Öls im Kühlölkreislauf verzögert das gewollte schnelle Er­ reichen der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine nach einem Kaltstart. Die gleich bei lnbetriebsetzung der Brennkraftmaschine mitlaufende Pumpe für den Kühlölkreis­ lauf verursacht die Umwälzung von erheblichen Ölströmen im Kühlkreislauf auch dann, wenn noch keine Notwendigkeit zur Rückkühlung besteht. Durch das Umwälzen des kalten, zäh­ flüssigen Öls ergeben sich hohe Pumpendrücke; diese er­ fordern entsprechend hochdruckbeständige Kühler, Verbin­ dungsleitungen und Armaturen. Weiter muß eine höhere An­ triebsleistung für die Umwälzpumpe berücksichtigt werden, die bei erkaltetem Öl erheblich zunimmt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gat­ tungsgemäße Brennkraftmaschine, insbesondere ölgekühlt, der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß das Kaltstartproblem beseitigt wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Rückkühlöl­ kreislauf als Niederdruckkreislauf ausgelegt ist und der Ölkühler den höchsten Punkt des Kühlkreislaufs bildet. Der Kühlölkreislauf im Niederdruck erlaubt die vorteilhafte Verwendung von kostengünstigeren Bauteilen, wie Ölpumpe, Verbindungsleitungen, Ölkühler und Armaturen, da keine Hochdruckfestigkeit erforderlich ist.

ln weiterer Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß die Kühlölpumpe, die Umwälzpumpe im Kühlölkreislauf, öltempe­ raturabhängig gesteuert ist. Damit wird die Kühlölpumpe nur eingeschaltet, immer dann, wenn zum Beispiel das Öl eine Temperatur erreicht, bei der ein Kühlen notwendig wird. Die Bedarfssteuerung, d.h. die Einschaltung der Kühlölpumpe nur bei Erreichung einer vorgegebenen Tempe­ ratur bietet den Vorteil, daß die Brennkraftmaschine schneller die Betriebstemperatur erreicht und weiter, daß sich die schnellere Erwärmung der Brennkraftmaschine ver­ schleißmindernd auswirkt, da die Kaltlaufphase verkürzt wird. Außerdem stellt sich vorteilhaft ein günstigerer Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine ein, da der An­ trieb der Kühlölpumpe im kalten Zustand der Brennkraft­ maschine entfällt, und die gerade bei der Förderung von kaltem Öl eine hohe Antriebsleistung verlangt.

Die Beaufschlagung des Kühlölkreislaufs in Abhängigkeit von der Öltemperatur bietet in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, den Installationsaufwand zu verringern. Durch die Möglichkeit, das Umwälzen des Öls im kalten Zustand zu vermeiden, entfällt auch der Antrieb der Pumpe, deren Lei­ stungsaufnahme bei der Förderung von kaltem und damit dickflüssigem und zähem Öl wesentlich ansteigt. Weiter wird der Systemdruck ebenso erheblich gesenkt. Damit kön­ nen für Niederdruck ausgelegte Armaturen und Leitungen verwendet werden, die den Installationsaufwand und Kosten erheblich verringern.

Der Erfindungsgedanke bietet darüber hinaus den Vorteil, daß sich kein Kaltölpfropfen im Ölkühler bilden kann, da der Ölkühler erfindungsgemäß ausschließ­ lich mit erwärmtem, zu kühlenden Öl beaufschlagt wird. Bei abnehmender Öltemperatur kann das Öl aus dem Ölkühler durch die stillstehende Kühlölpumpe leerlaufen. Bei früheren Installationen konnte es dazu kommen, daß, wenn das im Ölkühler erkaltete zähe Öl den Durchfluß versperrte und der Ölkühler beim Motorstart mit kaltem Öl beauf­ schlagt wurde, keine Möglichkeit bestand, den Kaltöl­ pfropfen zu beseitigen und damit den Ölkühler funktions­ fähig zu machen. Der sich aufbauende hohe Öldruck wurde dann über ein Öldruckventil abgesteuert.

Als Kühlölpumpe ist nach dem Erfindungsgedanken eine Zentrifugalpumpe vorgesehen, die es erlaubt, daß vorteil­ haft bei Stillstand der Zentrifugalpumpe die Pumpe selbst wie auch das dazugehörige Leitungssystem, Druckleitungen, leerlaufen kann und dabei Luft durch die oberhalb des Öl­ spiegels mündende Rücklaufleitung aus dem Kurbelgehäuse zieht. Vorgesehen ist dabei die Anordnung der einzelnen Komponenten, wie Druckleitungen und Kühler oberhalb der Zentrifugalölpumpe. Die Zentrifugalpumpe ist außerdem kostengünstig und für den vorgesehenen Kühlölkreislauf völlig ausreichend.

Ein weiterer Gedanke der Erfindung sieht vor, daß die Kühlölpumpe unterhalb des Ölspiegels der Schmierölwanne angebracht ist. Damit ist eine Selbstansaugung immer ge­ währleistet und der Ansaugwiderstand der Kühlölpumpe ge­ ring. Die Kühlölpumpe ist dabei innerhalb, aber auch außerhalb der Schmierölwanne anbaubar. Bei einer außerhalb der Schmierölwanne angeordneter Kühlölpumpe besteht eine direkte Verbindung zwischen beiden Bauteilen. Zu beachten ist dabei die Einhaltung eines kurzen Abstandes.

Die Ansprüche 6 und 7 der vorliegenden Erfindung sehen vor, daß die Kühlölpumpe durch einen Öltemperaturschalter ein- und ausgeschaltet wird. Insbesondere für elektrisch angetriebene Kühlölpumpen bietet sich die Verwendung eines Öltemperaturschalters an, der beispielsweise bei Einbau der Kühlölpumpen im Ölsumpf der Schmierölwanne direkt an der Ölpumpe angeflanscht sein kann und so eine kompakte Baueinheit bildet. Darüber hinaus ist auch ein Öltempe­ raturschalter einsetzbar, der durch einen Thermostat be­ aufschlagt wird. Insbesondere bei außerhalb der Schmieröl­ wanne angebauten Kühlölpumpen sieht die Erfindung den An­ bau des Öltemperaturschalters an einer beliebigen Stelle im Schmierölkreislauf, d.h. Hochdruckkreislauf, ein­ schließlich der Schmierölwanne vor.

Der Anbau des Ölkühlers nach dem Erfindungsgedanken er­ folgt so, daß der Rücklauf insbesondere oberhalb des Öl­ spiegels der Ölwanne in das Kurbelgehäuse mündet. Durch eine Ölkühlerlage über dem Ölspiegel und einen Verlauf der Zu- und Rücklaufleitungen, die ein natürliches Gefälle zeigen, wird erreicht, daß alles Öl aus dem Ölkühler wie auch aus den Leitungen nach Stillsetzung der Brennkraft­ maschine in die Ölwanne zurücklaufen kann. Diese Ölkühler­ lage verhindert vorteilhaft eine Kaltölpfropfenbildung im Ölkühler.

Der Anspruch 9 sieht vor, daß vorteilhaft der Schmieröl- und der Kühlölkreislauf einen gemeinsamen Öl­ sumpf aufweisen, von dem beide Kreisläufe gespeist werden.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Volumen der Schmierölwanne zur Aufnahme des gesamten Um­ lauföls von dem Schmieröl- und Kühlölkreislauf ausgelegt ist. Ebenfalls ist die Kontrolleinrichtung, z.B. Peilstab, so ausgelegt, daß alles Umlauföl aufgenommen und gemessen werden kann, ohne daß die höchstzulässige Markierung, d.h. maximaler Ölstand, überschritten wird.

Der Anspruch 11 beschreibt die Verwendung des Motoröl­ kühlers auch als Heißluftwärmetauscher. Insbesondere im Fahrzeugeinsatz bietet es sich an, die anfallende Motor­ wärme - übertragen auf das Kühlöl - zur Fahrerhaus be­ heizung zu nutzen. Vorteilhaft ist es dabei, den Ölkühler in Fahrerhausnähe zu plazieren und durch zweckdienliche Luftleitbleche die vom Fahrtwind und/oder zusätzlich von einem am Ölkühler installierten Lüfter die erwärmte Luft in das Fahrerhaus zu leiten. Zur besseren Einflußnahme auf die Temperatur im Fahrerhaus kann z.B. der Fahrer den Zeitpunkt bestimmen, ab wann die Kühlölpumpe läuft. Dies gilt für den Temperaturbereich unterhalb des Schaltpunktes vom Öltemperaturschalter, um auch beispielsweise im Teil­ lastbereich der Brennkraftmaschine eine gewisse Heiz­ wirkung zu erzielen. Ebenso kann die Lüfterbetätigung auf den Fahrer übertragen werden, die ansonsten von einem Temperaturschalter erfolgt. Alternativ sieht die Erfindung vor, daß ein zusätzlicher Temperaturschalter bzw. ein Thermostat sicherstellt, daß die Heizung erst ab einer Mindestöltemperatur einschaltbar ist. Der Kühlerlüfter kann weiter ausschließlich zur besseren Kühlung des Öls im Ölkühler dienen, beispielsweise beim Betrieb der Brenn­ kraftmaschine in hohen Umgebungstemperaturen sowie bei Stationärmotoren.

Ein Ausführungsbeispiel, das zur weiteren Erläuterung der Erfindung beitragen soll, ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt:

den Rückkühlkreislauf einer Brennkraftmaschine, ausgelegt als Niederdruckkreis.

Die Darstellung zeigt die Brennkraftmaschine 1 in verein­ fachter Darstellung. Als Beispiel wurde ein Reihenmotor beliebiger Zylinderzahl gewählt. Die Darstellung zeigt in der Schmierölwanne 3 unterhalb des Ölspiegels 8 die im Schmierölsumpf 4 angeordnete Kühlölpumpe 6, die erfin­ dungsgemäß als Zentrifugalpumpe ausgelegt ist. Eine solche Pumpe bietet den Vorteil, daß bei Stillstand der Brenn­ kraftmaschine 1 das druckseitige Rückkühlsystem leerlaufen kann, da die Kühlölpumpe 6 nicht druckhaltend wirkt. Die an der Kühlölpumpe 6 befindliche Ansaugleitung 5 ist so verlegt, daß von der tiefsten Stelle der Schmierölwanne 3 Öl angesaugt werden kann. Der Öltemperaturschalter 7 dient zum Ein- und Ausschalten der vorteilhaft elektrisch ange­ triebenen Kühlölpumpe 6. In dem vorliegenden Ausführungs­ beispiel befindet sich der Öltemperaturschalter 7 unmit­ telbar im Gehäuse der Kühlölpumpe 6, kann jedoch auch an einer beliebigen anderen Stelle im Hochdruckschmierölkreis bzw. in der Schmierölwanne 3 angeordnet sein. Der über der Brennkraftmaschine 1 angeordnete Ölkühler 15 ist durch die Druckleitung 10 mit der Kühlölpumpe 6 verbunden. Die Öl­ rückkühlung im Ölkühler 15 wird beispielsweise durch den Fahrtwind bei Fahrzeugeinsatz und/oder durch einen Lüfter 16 erreicht, der für einen Luftstrom durch den Kühler sorgt. Der erwärmte Luftstrom auf der Austrittsseite des Ölkühlers 15 kann beispielsweise zur Fahrerhausheizung ge­ nutzt werden. Dabei ist gedacht, daß der Fahrer den Öl­ temperaturschalter 7 auch vor Erreichen des vorgegebenen Schaltpunktes betätigen kann, um beispielsweise auch im Teillastbereich der Brennkraftmaschine eine gewisse Heiz­ wirkung zu erhalten. Der durch den Lüfterschalter 17, vor­ teilhaft Thermostat, betätigte Lüfter 16 kann ebenso ge­ trennt zur Verstärkung des Warmluftstroms aus dem Ölkühler 15 eingeschaltet werden. Weiter sieht die Erfindung vor, daß bei hohen Umgebungstemperaturen und nicht benötigtem Warmluftstrom dieser durch nicht dargestellte Leitbleche gezielt abgelenkt werden kann. Damit alles Öl aus dem Öl­ kühler 15 in die Schmierölwanne 3 nach Stillstand der Brennkraftmaschine 1 zurücklaufen kann, sieht die Er­ findung vor, daß die Rücklaufleitung 14 am unteren Teil des Ölkühlers 15 angeschlossen ist und ein natürliches Ge­ fälle zur Brennkraftmaschine 1 besteht. Zudem ist der Ein­ tritt 12 der Rücklaufleitung 14 oberhalb des Öl­ spiegels 8 angebracht, so daß das Kühlöl durch die als Zentrifugalpumpe ausgebildete Kühlölpumpe 6 aus dem Ölküh­ ler 15 ablaufen kann und dabei Luft aus dem Kurbelge­ gehäuseraum 2 über die Rücklaufleitung 14 ansaugt.

Claims (11)

1. Brennkraftmaschine, insbesondere ölgekühlte Brenn­ kraftmaschine, mit getrennt voneinander ausgeführtem Schmieröl- und Kühlölkreislauf mit einem Ölkühler, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlölkreislauf als Nie­ derdruckkreislauf ausgelegt ist und der Ölkühler (12) den höchsten Punkt des Kühlölkreislaufs bildet und einen drucklosen Ablauf aufweist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für den Kühlölkreislauf eine Kühlölpumpe (6) temperaturabhängig gesteuert ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kühlölpumpe (6) als Zentrifugalpumpe ausgebildet ist.

4. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kühlölpumpe (6) innerhalb einer Schmierölwanne (3) unterhalb des Ölspiegels (8) an­ geordnet ist.

5. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kühlölpumpe (6) außerhalb der Schmierölwanne (3) unterhalb des Ölspiegels (8) ange­ ordnet ist.

6. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kühlölpumpe (6) durch einen Öltemperaturschalter (7) ein- und ausschaltbar ist.

7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Öltemperaturschalter (7) an beliebiger Stelle im Schmierölkreislauf bzw. in der Schmierölwanne (3), insbesondere im Schmierölkreislauf, angeordnet ist.

8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ölkühler (12) so angebracht ist, daß eine Rücklaufleitung (14) in das Kurbelgehäuse (2) mündet, insbesondere oberhalb des Ölspiegels (8), und ein natür­ liches Gefälle zur Brennkraftmaschine (1) besitzt.

9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schmieröl- und Kühlölkreislauf einen ge­ meinsamen Ölsumpf (4) aufweisen.

10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schmierölwanne (3) zur Aufnahme des ge­ samten Umlauföls des Kühlölkreislaufs ausgebildet ist.

11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ölkühler (12) als Heißluft-Wärmetauscher Anwendung findet.