DE3621352A1 - Verfahren zur bedarfsabhaengigen aufheizung des schmieroels einer luftgekuehlten verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur bedarfsabhängigen Aufheizung des Schmieröls einer luftgekühlten Verbrennungs­ kraftmaschine mit mindestens einer vollständig gekapselten Nockenwelle, zu deren Schmierung aus einer Ölwanne ein Öl­ strom in die Kapselung mündet und von dort zur Ölwanne zu­ rückläuft.

Bei luftgekühlten Verbrennungskraftmaschinen in Fahrzeugen können vor allem in der kalten Jahreszeit Probleme mit der Beheizung des Fahrzeugs auftreten, beispielsweise bei der Beheizung des Fahrgastraumes von Omnibussen. Während bei wassergekühlten Motoren das Kühlwasser direkt zur Behei­ zung herangezogen werden kann, ist bei luftgekühlten Moto­ ren die nutzbare Abwärme in der Regel zu gering, so daß häufig eine zusätzliche Heizung erforderlich ist. Wird die Wärme des Motoröls luftgekühlter Motoren zur Beheizung ei­ nes Fahrzeugs mit herangezogen, ist besonders bei tiefen Temperaturen die erzielbare Wärmeausbeute gering, weil an­ sonsten die Gefahr besteht, daß der Motor aufgrund zu niedriger Öltemperaturen nie eine optimale Betriebstempe­ ratur erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei luftge­ kühlten Motoren ohne zusätzliche Heizaggregate eine Möglichkeit zur schnellen Erwärmung des Schmieröls zu schaffen, die ferner den Betrieb eines Wärmetauschers zur Beheizung des Führerhauses oder des Fahrgastraumes erlaubt.

Die Aufgabe wird mit Hilfe der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Temperatur des Schmieröls wird in der Ölwanne ge­ messen. Wenn die Temperatur unterhalb einer vorgegebenen Temperatur liegt, wird zusätzlich zu der zur Schmierung der Nockenwelle vorgesehenen Ölmenge Schmieröl in die Kapselung der Nockenwelle gepumpt. Durch die auftretende Reibung bei der Bewegung der Nockenwelle und der Ventil­ stößel in dem Schmieröl wird dieses in vorteilhafter Wei­ se, ohne den Einsatz eines zusätzlichen Aggregats, erwärmt und läuft dann in die Ölwanne zurück, wo es das übrige Öl aufheizt.

Gekapselt, im Ölbad laufende Nockenwellen sind allgemein bekannt, so beispielsweise aus der DE-OS 21 08 853 oder der DE-OS 27 37 901. Die beiden Anmeldungen stellen aber nur konstruktive Ausgestaltungen der Nockenwelle vor, die eine gleichmäßige Schmierung durch eine Konstanthaltung des Schmieröl-Badspiegels sicherstellen sollen.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Menge des pro Zeiteinheit in die Kapselung ge­ pumpten Schmieröls in Abhängigkeit von seiner Temperatur mit dem Einlaßventil geregelt. Die Regelung der Schmieröl­ menge hat den Vorteil, daß die Schmierölmenge, unabhängig von der Motordrehzahl, nur in Abhängigkeit von seiner Temperatur in die Kapselung gepumpt wird. Bei kaltem Motor und damit kaltem Öl wird die eingepumpte Schmierölmenge so erhöht, daß sich innerhalb kurzer Zeit die Kapselung der Nockenwelle mit Schmieröl füllen kann. Ist die Erwärmung des Schmieröls auf die vorgegebene Temperatur abgeschlos­ sen,wird der Ölstrom gedrosselt, beispielsweise aufgrund eines Signals, das von einem Thermoelement in der Ölwanne verursacht wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Abfluß des erwärmten Schmieröls aus der Kapselung der Nockenwelle in Abhängigkeit von seiner Temperatur geregelt. Diese Re­ gelung ist besonders dann von Vorteil, wenn der Abfluß des in der Kapselung der Nockenwelle erwärmten Öls nicht un­ kontrolliert über Drosselöffnungen erfolgen soll, sondern in Abstimmung mit der über das Einlaßventil zugeführten Menge und der im Schmieröl erreichten Temperatur. Dadurch wird eine optimal Verweilzeit des Schmieröls in der Kapse­ lung der Nockenwelle erreicht.

Zusätzlich zum temperaturgesteuerten Abfluß des Schmieröls aus der Kapselung der Nockenwelle kann auch eine Überwa­ chung des Öldrucks durch einen Öldruck-Wächter vorgesehen sein. Damit ist in vorteilhafter Weise ein Schutz vor überhöhtem Öldruck in der Kapselung sichergestellt, der die Lagerdichtungen beschädigen könnte. Wird über das Ein­ laßventil mehr Öl in die Kapselung gelassen, als aufgrund der erreichten Öltemperatur über das Abflußventil aus dem Gehäuse abfließen dürfte, tritt bei Erreichen eines zuvor eingestellten Öldrucks der Öldruck-Wächter in Aktion und läßt Öl in die Ölwanne zurücklaufen, wodurch der Druck herabgesetzt wird.

Des weiteren ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß dem er­ wärmten Schmieröl in einem Wärmetauscher Wärmeenergie für Heizzwecke entzogen wird, wobei die Abkühlung in Abhängig­ keit von der im Schmieröl herrschenden Temperatur geregelt wird. Die vorgesehene Regelung verhindert vorteilhaft eine zu starke Abkühlung des Schmieröls, wenn beispielsweise in der kalten Jahreszeit die Beheizung des Fahrgastraumes ei­ nes Omnibusses eingeschaltet wird. Es wird dem Schmieröl nur soviel Wärmeenergie entzogen, daß das Schmieröl in ei­ nem für seine Schmiereigenschaften optimalen Temperaturbe­ reich verbleibt und der Motor nie seinen optimalen Be­ triebstemperaturbereich verläßt.

Das hier beschriebene Verfahren zur Aufheizung des Schmieröls einer luftgekühlten Verbrennungskraftmaschine bietet aber nicht nur dann Vorteile, wenn die Wärme des Schmieröls für Heizzwecke genutzt werden soll. Auch beim Anlassen einer Verbrennungskraftmaschine in der kalten Jahreszeit erreicht der Motor schneller seine Betriebs­ temperatur, was den Verschleiß und den Brennstoffverbrauch herabsetzt. Bei langen Talfahrten können außerdem während des Motorbremsbetriebs keine Motorunterkühlungen mehr auf­ treten.

Anhand einer schematischen Darstellung eines Ausführungs­ beispiels wird das erfindungsgemäße Verfahren näher er­ läutert.

Das Beispiel in Fig. 1 zeigt den Schmierölkreislauf für die Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine.

Mit 1 ist die Ölwanne bezeichnet, in der sich das Schmier­ öl 2 befindet. Über ein Thermoelement 3 wird die Tempera­ tur des Schmieröls 2 ständig überwacht und ein Spannungs­ signal über die Leitung 4 an einen Soll-Istwert-Verglei­ cher 5 gegeben, wo ein zuvor an den Sollwert-Geber 6 ein­ gesteller Temperaturwert mit dem Istwert verglichen wird.

Über die Leitung 7 fördert die Ölpumpe 8 das Schmieröl 2 zu den Schmierstellen des Motors und über die Leitung 7′ zur Schmierung der Lager der Nockenwelle 10 und der Ven­ tilstößel 11 in die Kapselung 9. Der Rückfluß erfolgt über die für diese Ölmenge ausgelegte Leitung 20′ in die Öl­ wanne 1. Über die Leitung 7′′ wird zusätzlich das zur Er­ wärmung vorgesehene Schmieröl 2 in die Kapselung 9 der Nockenwelle 10 gepumpt.

Liegt nun die Temperatur des Schmieröls 2 in der Ölwanne 1 unter einem vorgegebenen Wert, gibt der Soll-Istwert-Ver­ gleicher 5 über die Regelstrom-Leitung 12 ein Signal an den Stellmotor 13 des Einlaßventils 14 in der Ölleitung 7′′ und öffnet es vollständig. Das Ventil kann auch in Abände­ rung des Beispiels ein Magnetventil sein. Dadurch wird Schmieröl 2 in die Kapselung 9 der Nockenwelle 10 geför­ dert und die Kapselung mit Schmieröl gefüllt.

Durch die auftretende Reibung bei der Bewegung der Nocken­ welle 10 und Ventilstößel 11 im Schmieröl 2 wird dieses erwärmt. Mit einem Thermoelement 15 wird ein Spannungssig­ nal über die Leitung 16 an den Soll-Istwert-Vergleicher 5 gegeben, der bei Erreichen einer bestimmten, vorgegebenen Temperatur über die Regelstrom-Leitung 17 einen Befehl an den Stellmotor 18 gibt, der das Abflußventil 19 in der Ab­ flußleitung 20 öffnet und das erwärmte Schmieröl 2 aus der Kapselung 9 in die Ölwanne 1 zurücklaufen läßt, wo es das dortige Schmieröl 2 erwärmt. Das gesteuerte Ventil kann auch durch ein bimetall-betätigtes Ventil oder ein Magnet­ ventil ersetzt werden.

Wird mehr Schmieröl in die Kapselung 9 gefördert, als über die Abflußleitung 20 abfließt, kommt es zu einer Drucker­ höhung in der Kapselung 9. Damit keine Beschädigungen von Dichtungen auftreten können, ist eine weitere Abflußlei­ tung 21 vorgesehen, in der ein Öldruck-Wächter 22 ein Ven­ til öffnet und den Abfluß von Schmieröl in die Ölwanne 1 ermöglicht.

In der Ölwanne 1 liegt eine Wärmetauscherschlange 23. Durch sie strömt ein Wärmeträgermedium, mit dem beispiels­ weise ein Fahrgastraum beheizt wird. Eine Beheizung kann aber erst dann vorgenommen werden, wenn das Schmieröl 2 in der Ölwanne 1 eine bestimmte Temperatur erreicht hat. Erst dann wird durch den Soll-Istwert-Vergleicher 5 über die Regelstrom-Leitung 24 dem Stellmotor 25 ein Signal zum Öffnen des Ventils 26 gegeben, womit das Wärmeträgermedium durch die Wärmetauscherschlang 23 zirkulieren kann. Auch hier kann das Ventil 26 durch ein Magnetventil oder ein andersartig betätigtes Ventil ersetzt werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur bedarfsabhängigen Aufheizung des Schmieröls einer luftgekühlten Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einer vollständig gekapselten Nockenwelle, zu deren Schmierung aus einer Ölwanne ein Ölstrom in die Kapselung mündet und von dort zur Ölwanne zurückläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Schmieröls überwacht wird und unterhalb eines vorgebbaren Temperatur­ grenzwerts ein weiterer Ölstrom in die Kapselung geleitet ist, dessen Volumen nach Erwärmung durch die auftreten­ de Reibung bei der Bewegung der Nockenwelle (10) und Ven­ tilstößel (11) im Schmieröl (2) in die Ölwanne (1) zurück­ läuft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des pro Zeiteinheit in die Kapselung (9) der Nockenwelle (10) gepumpten Schmieröls (2) in Abhängigkeit von seiner Temperatur ge­ regelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfluß des erwärmten Schmieröls (2) aus der Kapselung (9) der Nockenwelle (10) in Abhängigkeit von seiner Temperatur geregelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfluß des erwärmten Schmieröls (2) aus der Kapselung (9) der Nockenwelle (10) zusätzlich zur Temperaturregelung in Abhängigkeit von dem in der Kapselung (9) herrschenden Öl-Druck erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem erwärmten Schmieröl (2) in einem Wärmetauscher (23) Wärmeenergie für Heizzwecke ent­ zogen wird, wobei die Abkühlung in Abhängigkeit von der im Schmieröl herrschenden Temperatur geregelt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens be­ stehend aus einer luftgekühlten Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einer vollständig gekapselten Nockenwelle, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kapselung (9) der Nockenwelle (10) eine Ölleitung (7′′) mündet, die ein Re­ gelventil (14) aufweist, das mit einer Regeleinrichtung (5) zur Regelung der Temperatur des Schmieröls (2) ver­ bunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Kapselung (9) der Nockenwelle (10) eine Abflußleitung (20) führt, die ein Regelventil (19) aufweist, das ebenfalls mit der Regel­ einrichtung (5) zur Regelung der Temperatur des Schmier­ öls (2) verbunden ist.