DE3732164A1 - Brennkraftmaschine mit einem schmieroelkuehlkreislauf - Google Patents

Description

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

In der deutschen Patentanmeldung P 37 30 682.0 ist eine Brennkraftmaschine mit einem geschlossenen Kühlölkreislauf beschrieben. Dieser geschlossene Kühlölkreislauf hat keine Verbindung zum Schmierölkreislauf und ist insbesondere für Schmieröl als Kühlmittel vorgesehen. Im Kühlölkreislauf sind die Kühlräume der Brennkraftmaschine sowie eine Pum­ pe, ein Ölkühler, ein Thermostatventil, ein Ausgleichsbe­ hälter und ein Überdruckventil angeordnet. Als Pumpe kann entweder eine Flügelradpumpe bzw. Kreiselpumpe in Kombina­ tion mit einem Niederdruckkühler oder aber als aufwendige­ re Konstruktion, eine Zahnradpumpe in Kombination mit ei­ nem Hochdruckkühler verwendet werden.

Nachteilig hieran ist, daß sich im kalten Zustand des Öls im Ölkühler ein Kaltölpfropfen bildet, der von einer Krei­ selpumpe nicht aus dem dann als Niederdruckkühler ausge­ bildeten Ölkühler herausgefördert werden kann. Es sind dann Zusatzmaßnahmen wie z. B. eine Heizung im Ölkühler erforderlich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Brennkraftmaschine mit einem Kühlölkreislauf zu schaffen, in dem ohne zusätzliche Heizeinrichtungen ein Kaltölpfropfen im Niederdruckkühler beseitigt werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß eine mit ei­ ner Drossel versehene Verbindungsleitung zwischen dem Schmierölkreislauf und dem Kühlkreislauf vorgesehen ist, die in Strömungsrichtung vor dem Ölkühler in den Kühl­ kreislauf einmündet und im Kühlkreislauf in Strömungsrich­ tung vor der Einmündung ein Rückschlagventil angeordnet ist und eine ein Druckhalteventil aufweisende Ausgleichs­ leitung zur Ölwanne führt. Mit diesen erfindungsgemäßen Merkmalen kann ohne zusätzliche Heizeinrichtungen ein Kaltölpfropfen im Niederdruckkühler beseitigt werden. Durch die Drossel in der Verbindungsleitung zwischen dem Schmierölkreislauf und dem Kühlkreislauf können bei heißem Öl keine hohen Drücke vom Schmierölkreislauf in den Kühl­ kreislauf übertragen werden, da die im Vergleich zur Kühl­ ölmenge kleinen übertretenden Schmierölmengen über die Ausgleichsleitung in den Ölsumpf zurückfließen. Nur im ge­ schlossenen Zustand des Thermostatventils und wenn sich im Ölkühler ein Kaltölpfropfen befindet, kann sich über die Drossel vom Schmierölkreislauf her ein Druck im Kühlkreis­ lauf aufbauen.

Durch die Verbindung des Schmier- mit dem Kühlölkreislauf und der Ausgleichsleitung zwischen dem Kühlkreislauf und der Ölwanne, kann die Ölwanne als Ausgleichsbehälter für den Kühlkreislauf verwendet werden. Desweiteren kann auf einen separaten Schmierölkühler verzichtet werden, da dem Schmieröl im Schmierölkreislauf bzw. in der Ölwanne lau­ fend eine Teilmenge eines kälteren Öls aus dem Kühlkreis­ lauf zugemischt wird. Da sich in der Warmlaufphase des Mo­ tors das Kühlöl schneller erwärmt als das Schmieröl, wird durch die Verbindung der Kreisläufe das Schmieröl vom Kühlöl mit aufgeheizt.

Die Ölwanne kann kleiner gehalten werden, da ein Teil der für die Schmierung notwendigen Ölmenge im Kühlkreislauf enthalten ist. Bei Reparaturen am Zylinderkopf oder Kühl­ kreislauf, außerhalb einer Werkstatt, kann die Ölwanne als Auffangbehälter für das Kühlöl benutzt werden und der Mo­ tor nach der Reparatur gestartet und bei kleiner Drehzahl betrieben werden, bis der Kühlkreislauf gefüllt ist.

Vorteilhafterweise ist der Ölkühler mit einer weiteren By­ paßleitung versehen, in der ein Überdruckventil angeordnet ist. Durch dieses Überdruckventil läßt sich der maximale Druck vor dem Ölkühler begrenzen, der auftritt, wenn sich ein Kaltölpfropfen im Ölkühler befindet. Zweckmäßigerweise ist das Überdruckventil als Speicherkolbenventil ausgebil­ det, um die hinter der Drossel noch auftretenden Reste der dynamischen Druckspitzen aus dem Schmierölkreislauf zu kompensieren.

In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung ist die Bypaßleitung mit der weiteren Bypaßleitung identisch und das Überdruckventil in das Thermostatventil integriert.

Vorteilhafterweise ist das Rückschlagventil unmittelbar hinter dem Motoraustritt angeordnet und die Pumpe, das Thermostatventil und das Überdruckventil sind thermisch an das Kurbelgehäuse angekoppelt. Durch die thermische An­ kopplung kann sich das Öl im Kurzschluß durch die Kühlräu­ me der Brennkraftmaschine und der Bypaßleitung schneller erwärmen.

Sinnvollerweise erfolgt die Kühlung des Schmieröls über den Ölkühler im Kühlkreislauf.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Be­ schreibung und den Figuren, die zwei Ausführungsformen der Erfindung zeigen und nachfolgend näher erläutert sind.

Es zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit einem gekoppelten Schmierölkreislauf und Kühlkreislauf,

Fig. 2 dieselbe Ausführungsform wie in Fig. 1 mit zusätzlich einer Heizung im Kühlkreislauf.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine, in dem schematisch der Schmierölkreis­ lauf 1 und der Kühlölkreislauf 2 gezeigt sind. Der Schmierölkreislauf 1 besteht aus einer Schmierölpumpe 17, die auf der Kurbelwelle 18 der Brennkraftmaschine angeord­ net ist und das Schmieröl aus der Ölwanne 3 der Brenn­ kraftmaschine über ein Druckventil 19 und einem Ölfilter 20 an die zu schmierenden Stellen der Brennkraftmaschine fördert. Der Kühlkreislauf 2 beinhaltet Kühlräume 4, wel­ che sowohl eine Zylinderlaufbüchse 21 ringförmig umgeben als auch im Zylinderkopf 22 angeordnet sind. Im Kühlkreis­ lauf 2 sind ferner eine Pumpe 5 und ein Ölkühler 6 ange­ ordnet, wobei der Ölkühler 6 mit einer Bypaßleitung 7 ver­ sehen ist, in der ein die Motoreintrittstemperatur des Kühlöls regelndes Thermostatventil 8 angeordnet ist, wel­ ches das Kühlöl entweder durch den Ölkühler 6 oder durch die Bypaßleitung 7 leitet. Die Pumpe 5 ist eine im Druck­ niveau niedrigere Pumpe als eine Zahnradpumpe, z. B. eine Kreiselpumpe oder eine Flügelradpumpe. Der Ölkühler 6 ist vorteilhafterweise ein Niederdruckkühler.

Erfindungsgemäß ist zwischen dem Schmierölkreislauf 1 und dem Kühlkreislauf 2 eine mit einer Drossel 9 versehene Verbindungsleitung 10 vorgesehen, die in Strömungsrichtung vor dem Ölkühler 6 in den Kühlkreislauf 2 einmündet. Im Kühlkreislauf 2 ist in Strömungsrichtung vor der Einmün­ dung ein Rückschlagventil 11 angeordnet. Das Rückschlag­ ventil 11 befindet sich dabei unmittelbar hinter dem Motoraustritt. Desweiteren führt eine ein Druckhalteventil 12 aufweisende Ausgleichsleitung 13 vom Kühlkreislauf 2 in Strömungsrichtung vor der Pumpe 5 und hinter dem Ölkühler 6 zur Ölwanne 3.

Der Ölkühler 6 ist mit einer weiteren Bypaßleitung 14 ver­ sehen, in der ein Überdruckventil 15 angeordnet ist. Diese weitere Bypaßleitung führt von der Einlaßseite des Ölküh­ lers 6 zur Auslaßseite des Ölkühlers zwischen Pumpe 5 und Thermostatventil 8. Der maximale Druck vor dem Ölkühler 6 wird durch das Überdruckventil 15 begrenzt, das vorzugs­ weise als Speicherkolbenventil ausgebildet ist, um die hinter der Drossel 9 noch auftretenden Reste der dynami­ schen Druckspitzen der Zahnradpumpe 17 zu kompensieren.

In einer bevorzugten, hier nicht gezeigten Ausführung, ist die Bypaßleitung 7 mit der weiteren Bypaßleitung 14 iden­ tisch und das Überdruckventil 15 in das Thermostatventil 8 integriert. Durch diese Maßnahme kann ein zusätzliches Bauteil eingespart werden.

Zur besseren Erwärmung des Kühlöls im kalten Zustand des Motors ist vorteilhafterweise die Pumpe 5, das Thermostat­ ventil 8 und das Überdruckventil 15 thermisch an das Kur­ belgehäuse 16 angekoppelt.

Vorteilhafterweise erfolgt die Kühlung des Schmieröls über den Ölkühler 6 im Kühlkreislauf 2. Hierdurch läßt sich ein Schmierölkühler im Schmierölkreislauf einsparen.

Fig. 2 zeigt dieselbe Anordnung wie in Fig. 1 gezeigt, nur das hier zusätzlich im Kühlkreislauf eine Heizung 23 ange­ ordnet ist. Diese Heizung 23 liegt zwischen dem Thermo­ statventil 8 und der Pumpe 5 und kann von einem Mehrwege­ ventil 24 beaufschlagt werden, welches entweder das Öl durch die Heizung 23 oder um die Heizung 23 herum zur Pum­ pe 5 leitet.

Im kalten Zustand des Öls befindet sich im Ölkühler 6 ein Kaltölpfropfen, der von der als Niederdruckpumpe ausgeleg­ ten Pumpe 5 nicht beseitigt werden kann. Durch die Kopp­ lung des Kühlölkreislaufes 2 an den Schmierölkreislauf 1 kann sich über die Drossel 9 vom Schmierölkreislauf 1 her ein Druck im Kühlkreislauf 2 aufbauen, der gegen das Rück­ schlagventil 11 in der Kühlölaustrittsleitung hinter dem Zylinderkopf 22 und auf den Ölkühler 6 wirkt und der damit den Kaltölpfropfen aus dem Ölkühler 6 drückt. Der maximale Druck vor dem Ölkühler 6 wird durch das Überdruckventil 15 begrenzt, das vorzugsweise als Speicherkolbenventil ausge­ führt ist.

Die Drossel 9 in der Verbindungsleitung 10 zum Schmieröl­ kreislauf 1 bewirkt, daß bei heißem Öl keine hohen Drücke von der Zahnradpumpe 17 des Schmierölkreislaufes 1 in den Kühlkreislauf 2 übertragen werden können, da die im Ver­ gleich zur Kühlölmenge kleinen übertretenden Schmierölmen­ gen über die Ausgleichsleitung 13 in die Ölwanne 3 bzw. den Ölsumpf zurückfließen.

Im warmen Zustand des Öls ist der Kühlkreislauf 2 damit für den Schmierölkreislauf 1 im Vergleich zur Schmieröl­ fördermenge ein kleiner Ölverbraucher. Die Kühlölförder­ menge kann somit unabhängig vom Schmierölkreislauf gewählt werden.

Durch die Verwendung einer Niederdruckpumpe wie z. B. Kreiselpumpe oder Flügelradpumpe im Kühlölkreislauf 2 steht eine kostengünstige Kühlölförderpumpe zur Verfügung, die bei heißem, d. h. dünnflüssigem Öl, genügend Förder­ volumen zur Verfügung stellt. Die maximalen Drücke sind von der Pumpe her begrenzt. Dynamische, dem mittleren Druck überlagerte Druckspitzen, wie bei einer Zahnradpum­ pe, fehlen. Es kann dadurch ein preisgünstiger Nieder­ druckölkühler verwendet werden.

Die Ausgleichsleitung 13, d. h. die Verbindung der kalten Seite des Ölkühlers 6 mit dem Ölsumpf, mischt dem Schmier­ öl laufend eine Teilmenge eines kälteren Öls bei, wodurch auf einen separaten Schmierölkühler verzichtet werden kann. In der Warmlaufphase erwärmt sich demgegenüber das Kühlöl schneller als das Schmieröl, wodurch das Schmieröl vom Kühlöl mit aufgeheizt wird. Da ein Teil der für die Schmierung notwendigen Ölmenge im Kühlsystem enthalten ist, kann die Ölwanne kleiner gehalten werden.

Claims (7)

1. Brennkraftmaschine mit einem Schmierölkreislauf (1) und einem schmierölbetriebenen, im Druckniveau niedrigeren Kühlkreislauf (2) und einer Ölwanne (3) und wobei der Kühl­ kreislauf (2) im Motor angeordnete Kühlräume (4), eine Pumpe (5) und einen Ölkühler (6) aufweist und der Ölkühler (6) mit einer Bypaßleitung (7) versehen ist, in der ein die Motoreintrittstemperatur des Kühlöls regelndes Thermo­ statventil (8) angeordnet ist, wobei das Kühlöl entweder durch den Ölkühler (6) oder durch die Bypaßleitung (7) fließt, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einer Drossel (9) versehene Verbindungsleitung (10) zwischen dem Schmieröl­ kreislauf (1) und dem Kühlkreislauf (2) vorgesehen ist, die in Strömungsrichtung vor dem Ölkühler (6) in den Kühl­ kreislauf (2) einmündet und im Kühlkreislauf (2) in Strö­ mungsrichtung vor der Einmündung ein Rückschlagventil (11) angeordnet ist und eine ein Druckhalteventil (12) aufwei­ sende Ausgleichsleitung (13) zur Ölwanne (3) führt.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölkühler (6) mit einer weiteren Bypaßleitung (14) versehen ist, in der ein Über­ druckventil (15) angeordnet ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypaßleitung (7) mit der weiteren Bypaßleitung (14) identisch ist und das Über­ druckventil (15) in das Thermostatventil (8) integriert ist.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil (15) ein Speicherkolbenventil ist.

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (11) un­ mittelbar hinter dem Motoraustritt angeordnet ist.

6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (5), das Thermostat­ ventil (8) und das Überdruckventil (15) thermisch an das Kurbelgehäuse (16) angekoppelt sind.

7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung des Schmieröls über den Ölkühler (6) im Kühlkreislauf (2) erfolgt.