DE3705817A1 - Oelgekuehlte brennkraftmaschine mit einem oelmengenteiler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine ölgekühlte Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Ölgekühlte Brennkraftmaschinen, die ausschließlich eine Ölkühlung aufweisen, besitzen häufig zwei Ölkreisläufe für die Schmierung und die Kühlung der Brennkraftmaschine. Bekannt ist es, hierzu zwei getrennte Ölpumpen zu verwenden mit dem Nachteil, daß diese Lösung einen hohen Installationsaufwand bedeutet, viel Bauraum benötigt und darüber hinaus kostenintensiv ist.

Des weiteren ist bekannt, eine ölgekühlte Brennkraftmaschine mit nur einer Ölpumpe zu verwenden, bei der die Ölmengen über Drosseln oder einfache Ventile auf beide Ölkreisläufe zu verteilen. Diese Lösung weist den Nachteil auf, daß bei Betrieb der Brennkraftmaschine die Widerstän­ de für die getrennten Ölströme innerhalb der Brennkraftmaschine unabhängig voneinander veränderbar sind und nicht sichergestellt ist, daß die beiden Teilmengen zur Schmierung und Kühlung zueinander in einem idealen Verhältnis stehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelung darzustellen, die ein einmal gefundenes und optimales Ver­ hältnis der Teilmengen zur Schmierung und Kühlung für den gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine sicher­ stellt, auch bei auftretenden Störgrößen in Form von vari­ ablen Widerständen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst.

Die erfindungsgemäße Regeleinheit in Form eines Ölmengen­ teilers stellt ein konstantes Ölmengenverhältnis für die Schmierung und die Kühlung der Brennkraftmaschine sicher. Der Ölmengenteiler ist aufgebaut als ein einfach gestalte­ tes Bauteil, das nur mit einem einzigen beweglichen Teil, einem Regelkolben, versehen ist. Der Ölmengenteiler wird vorteilhaft dort angebracht, von wo aus sich die kürzesten Verzweigungsleitungen zur Kühlung bzw. Schmierung der Brennkraftmaschine ergeben. Die Regeleinheit innerhalb des Ölmengenteilers stellt ein Regelkolben dar, der die Öl­ ströme für die Kühlung bzw. Schmierung verändern kann.

Der Anspruch 3 sieht vor, daß innerhalb des Ölmengentei­ lers Regelblenden eingesetzt sind, durch die je ein Öl­ strom aus dem zentralen Druckraum zu dem jeweiligen Schmieröl- bzw. Kühlkreis gelangt. Die Durchtrittsquer­ schnitte der Regelblenden bestimmen die Ölmengenverteilung und nehmen Einfluß auf die Öldrücke, mit denen die beiden Wirkflächen des Regelkolbens beaufschlagt werden. Die Aus­ legung der Regelblenden erfolgt so, daß die in allen Be­ triebszuständen der Brennkraftmaschine herrschende Gleich­ gewichtsbedingung am Regelkolben zusammen mit den vom Durchfluß abhängigen Widerständen der Regelblenden erfüllt ist.

In Ausgestaltung der Erfindung ist weiter vorgesehen, daß der Regelkolben mittig in einer Führung eingesetzt ist, in der Form, daß er sich beidseitig axial verschieben läßt. Der Stellweg des Regelkolbens wird beidseitig begrenzt durch je einen Ventilsitz. An beiden Enden ist der Regel­ kolben mit einer umlaufenden Anfasung versehen, die ent­ sprechend den Ventilsitzen ausgebildet ist und dazu dienen soll, daß bei Anlage des Regelkolbens an einem der Ventil­ sitze der entsprechende Ölstrom vollständig unterbrochen werden kann.

Der Anspruch 7 sieht vor, daß anstelle von festen Regel­ blenden verstellbare bzw. einstellbare Drosselelemente eingesetzt sind, mit denen die Ölströme variabel auf Ände­ rungen im Kühlölkreis oder Schmierölkreis einstellbar sind.

Die Erfindung sieht weiter vor, daß das Öl nach Aufteilung durch den Ölmengenteiler und nach Durchströmen des Kühl­ bereichs bzw. der Schmierstellen innerhalb der Brennkraft­ maschine in die Ölwanne fließt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Be­ schreibung, die ausführlich das in den Zeichnungen darge­ stellte Ausführungsbeispiel erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 den schematischen Aufbau einer ölgekühlten Brennkraftmaschine mit einer Ölpumpe, deren Förderstrom durch einen Ölmengenteiler auf­ geteilt wird für die Schmierstellen und den Kühlbereich der Brennkraftmaschine,

Fig. 2 in einer Schnittdarstellung den erfindungs­ gemäßen Ölmengenteiler.

Die Fig. 1 zeigt schematisch dargestellt den Aufbau eines kombinierten Schmieröl- und Kühlölkreislaufs an einer Brennkraftmaschine, bei der - von einer Ölpumpe ge­ speist - die Schmierung und Kühlung der Brennkraftmaschine durch eine Aufteilung des Förderstroms realisiert werden.

Die Ölpumpe 1 saugt Öl aus der Ölwanne 5 der Brennkraftma­ schine 22 durch die Saugleitung 20 an und fördert dieses druckerhöht in die Druckleitung 21. Durch die Druckleitung 21 ist die Ölpumpe 1 mit dem Ölmengenteiler 6 verbunden. Das Öl gelangt durch den Eintritt 10 in den Ölmengenteiler 6 und verläßt diesen durch die Austritte 11, 11′. Vom Austritt 11 wird Öl dem Kühlbereich (7) (insbesondere Zylinderkopf) der Brennkraftmaschine 22 zugeführt. Das aus der Brennkraftmaschine austretende erwärmte Öl wird an­ schließend bei Bedarf zur Wärmerückgewinnung der Fahrer­ hausheizung 9 und/oder dem Ölkühler 8 zugeführt, bevor es zurück in die Ölwanne 5 gelangt; dabei kann sowohl der Öl­ kühler 8 wie auch die Fahrerhausheizung 9 in Abhängigkeit von der Temperatur kurzgeschlossen werden, abweichend von Darstellung gemäß Fig. 1. Durch den Austritt 11′ des Öl­ mengenteilers 6 wird der zweite Ölteilstrom, der für die Schmierstellen 4 der Brennkraftmaschine 22 vorgesehen ist, vor Eintritt in die Brennkraftmaschine 22 durch den Ölfil­ ter 3 geleitet. Nach Durchströmung aller Schmierstellen 4 innerhalb der Brennkraftmaschine fließt das für die Schmierung bestimmte Öl zurück in die Ölwanne 5. Die Öl­ pumpe 1 ist versehen mit einem Absteuerventil 2, durch das ein zuviel geförderter Ölstrom von der Druckseite zur Saugseite absteuerbar ist.

Die Fig. 2 zeigt in einer Schnittdarstellung den erfin­ dungsgemäßen Ölmengenteiler 6. Gemäß Fig. 2 ist der Ölmen­ genteiler 6 als ein quaderförmiges Gebilde ausgeführt mit einem Hohlraum, der in verschiedene Druckräume 14, 16, 16′ bzw. Kolbenräume 18, 18′ durch eine Zwischenwand 19 der Führung 13 sowie die Ventilsitze 17, 17′ unterteilt wird. Das von der Ölpumpe durch die Druckleitung 21 (siehe Fig. 1) geförderte Öl gelangt durch den Eintritt 10 des Ölmen­ genteilers 6 in den Druckraum 14. Durch die Regelblenden 15, 15′ gelangt das unter Druck stehende Öl aus dem Druck­ raum 14 in den Druckraum 16 bestimmt für den Kühlbereich 7 der Brennkraftmaschine bzw. in den Druckraum 16′ für die Schmierstellen 4 der Brennkraftmaschine. Aus dem Druckraum 16 strömt das für die Kühlung bestimmte Öl durch den Ven­ tilsitz 17 über die Fläche 23 des Regelkolbens 12 in den Kolbenraum 18 und anschließend durch den Austritt 11 zum Kühlbereich 7. Entsprechend gelangt aus dem Druckraum 16′ Öl durch den Ventilsitz 17′ über die Fläche 23′ des Regel­ kolbens 12 in den Kolbenraum 18′ und von dort durch den Austritt 11′ zu den Schmierstellen 4 der Brennkraftma­ schine. Der Regelkolben 12 ist so gestaltet, daß seine beiden gleichen Enden mit den beiden gleichen Ventilsitzen jeweils eine Passung im Sinn eines Schließventiles bilden können.

Wirkungsweise des Ölmengenteilers 6

Der in den Druckraum 14 des Ölmengenteilers 6 geleitete Ölstrom steht dort mit einem in allen Bereichen des Druck­ raumes 14 gleichen Öldruck an. Somit werden auch die Re­ gelblenden 15, 15′ mit einem gleichen Öldruck beauf­ schlagt. Die Durchschnittsquerschnitte der Regelblenden 15, 15′ bestimmen den Ölmengendurchfluß und damit die Öl­ mengenverteilung. Die Durchtrittsquerschnitte müssen auf die Bedürfnisse des Motors abgestimmt sein, d. h. auf die Bedarfsmengen für die Schmierstellen bzw. den Kühlbereich der Brennkraftmaschine. Die Querschnitte können dabei gleich oder unterschiedlich sein, jedoch dürfen sich diese während des Betriebs nicht verändern. Dementsprechend sind die Öldrücke in den Druckräumen 16, 16′ Funktionen der einzelnen durchgesetzten Ölmengen durch die Regelblenden 15, 15′. Die Ventilsitze 17, 17′ zwischen den Druckräumen 16, 16′ und den Kolbenräumen 18, 18′ befindlich bewirken einen vernachlässigbar geringen Druckverlust, wodurch er­ reicht wird, daß die Wirkflächen 23, 23′ des Regelkolbens 12 mit nahezu dem gleichen Druck beaufschlagt werden, der in den Druckräumen 16, 16′ vorherrscht. Wenn der Druckver­ lust an den Ventilsitzen nicht vernachlässigbar ist, ad­ diert er sich zu dem Druckverlust der Regelblenden, was bei deren Abstimmung zu berücksichtigen ist. An dem Regel­ kolben 12 ist in den Grenzen seines Anschlages unter allen Umständen die Gleichgewichtsbedingung erfüllt, d. h. glei­ chen Druck auf beiden gleichdimensionierten Wirkflächen 23, 23′. Das Eigengewicht des Regelkolbens 12 ist dabei vernachlässigt.

Bei Betrieb der Brennkraftmaschine ist der Regelkolben 12 ständig bemüht die Gleichgewichtsbedingung zu erfüllen. Beim Auftreten einer Störgröße, d. h. eines einseitig sich verändernden Widerstandes im Bereich der Schmierstellen 4 bzw. des Kühlbereichs 7, des Ölkühlers 8 oder der Fahrer­ hausheizung 9 und der damit verbundenen Druckerhöhung wird sich der Regelkolben 12 so lange in eine dem druckerhöhten Kolbenraum entgegengesetzte Richtung verschieben, bis es zur Angleichung der Öldrücke auf den Wirkflächen 23, 23′ kommt. Durch die zuvor beschriebene Auslegung des Ölmen­ genteilers 6 wird erreicht, daß die Öldrücke in den Druck­ räumen 16, 16′ nahezu einander gleich sind. Dagegen können die Drücke in den Kolbenräumen 18, 18′ ganz verschieden sein, je nach der Enge des Drosselspaltes, den der Regel­ kolben 12 mit einem der Ventilsitze 17, 17′ bildet. Weiter bewirken die Regelblenden 15, 15′ gleiche Druckdifferenzen zwischen dem Druckraum 14 und dem Druckraum 16, bzw. dem Druckraum 14 und dem Druckraum 16′. Die beiden Ölmengen­ teilströme durch die Regelblenden 15, 15′ stehen dabei in einem gewünschten sollmäßigen Mengenverhältnis, das für die jeweilige Brennkraftmaschine bestimmbar ist. Entspre­ chend der Drücke in den Kolbenräumen 18, 18′ können die sich einstellenden Öldrücke an den Austritten 11, 11′ des Ölmengenteilers 6 verschieden sein, je nach Art der nach­ geschalteten Widerstände in den Schmierstellen 4 bzw. im Kühlbereich 7 der Brennkraftmaschine und im Ölkühler 8 bzw. in der Fahrerhausheizung 9. Die sich einstellenden Druckdifferenzen zwischen dem Druckraum 16 und dem Druck am Austritt 11 bzw. dem Druckraum 16′ und dem Druckraum­ austritt 11′ können sich demzufolge optimal einstellen, d. h. der Regelkolben 12 drosselt an seinen beiden Enden ge­ gen die Ventilsitze 17, 17′ ganz unterschiedlich auf eine angepaßte Weise in Abhängigkeit zu den nachgeschalteten getrennten Widerständen.

Claims (8)

1. Ölgekühlte Brennkraftmaschine mit je einem Ölkreis­ lauf für die Kühlung und die Schmierung, die gemeinsam von einer Ölpumpe gespeist werden, versehen mit einer Auftei­ lung der Ölmenge druckseitig vor Eintritt des Öls in die Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufteilung der Ölmenge ein Ölmengenteiler (6) mit einem Eintritt (10) und mindestens zwei Austritten (11, 11′) eingesetzt ist.

2. Ölgekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölmengenteiler (6) mit einem die Ölströme durch die Austritte (11, 11′) regelnden Regelkolben (12) versehen ist.

3. Ölgekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölmengenteiler (6) Regel­ blenden (15, 15′) aufweist, durch die der Ölstrom aus einem zentralen Druckraum (14) weiter in zwei Druckräume (16, 16′) gelangt.

4. Ölgekühlte Brennkraftmaschine nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkolben (12) in einer Führung (13) eingesetzt ist.

5. Ölgekühlte Brennkraftmaschine nach einem der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung des Regelkol­ bens (12) beidseitig durch je einen Ventilsitz (17, 17′) begrenzt ist.

6. Ölgekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkolben (12) beidsei­ tig mit einer umlaufenden Anfasung versehen ist, die ent­ sprechend den Ventilsitzen (17, 17′) ausgebildet ist.

7. Ölgekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölmengenteiler (6) ein­ stellbare Drosselelemente aufweist.

8. Ölgekühlte Brennkraftmaschine nach einem der An­ sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Schmierstellen be­ stimmte Ölstrom (4) sowie der weitere Ölstrom für den Kühlbereich (7) in einer Ölwanne (5) der Brennkraftma­ schine (22) münden.