DE4325141A1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkurbel­ gehäuse, das mindestens einen von einem Zylinderkopf abgedeckten Zy­ linder aufweist, insbesondere nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der gattungsbildenden DE-OS 35 09 095 wird eine ölgekühlte Hubkol­ benbrennkraftmaschine beschrieben, die Kühlölräume, ein Schmiersy­ stem und eine Ölpumpe aufweist, die in Strömungsverbindung stehen und in Reihe geschaltet sind. Im einzelnen ist das Ölsystem dieser Hubkol­ benbrennkraftmaschine ziemlich kompliziert und aufwendig aufgebaut.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, den Ölkreislauf der gattungsge­ mäßen Brennkraftmaschine zu vereinfachen und diese dadurch zu verbil­ ligen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jeder Zylinder der erfindungsge­ mäßen Brennkraftmaschine einen Zylinderkühlraum und jeder Zylinder­ kopf einen Kopfkühlraum aufweist, wobei die einzelnen Zylinderkühlräume und die einzelnen Kopfkühlräume untereinander und die Zylinderkühl­ räume sowie die Kopfkühlräume als Ganzes in Reihe geschaltet sind. Auf diese Weise wird das Kühlöl zwangsläufig durch sämtliche Kühlölräume der Brennkraftmaschine geleitet, ohne dazu besondere Kühlölverteillei­ tungen zu benötigen. Außerdem wird die Wärmekapazität des Kühlöls durch das Hintereinanderschalten sämtlicher Kühlräume maximal ausge­ nutzt.

Es ist von Vorteil, daß der Zylinderkühlraum eines stirnseitigen Zylinders über eine Zulaufleitung mit der Ölpumpe und der Zylinderkühlraum des gegenüberliegenden stirnseitigen Zylinders mit einer Ablaufleitung in Strömungsverbindung stehen, und daß in der Ablaufleitung eine Drossel angeordnet ist, vor der eine Zuflußleitung zu den Kopfkühlräumen ab­ zweigt und hinter der eine Rückflußleitung von den Kopfkühlräumen in die Ablaufleitung mündet. Die Drossel bewirkt, daß ein Teil des Kühlöls nach Verlassen der Zylinderkühlräume zwangsläufig in die Kopfkühlräume ge­ langt, während ein Teil des Kühlöls direkt durch die Drossel strömt.

Durch eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, bei der ein schwungradferner Kopfkühlraum zumindest über eine Öffnung in einer Zylinder­ kopfdichtung mit dem stirnseitigen Zylinderkühlraum in Strömungsverbin­ dung steht, wird eine kostengünstige Kühlölführung erreicht, da die Öff­ nungen bei der Fertigung der Zylinderkopfdichtung gleich mit gestanzt werden.

Es ist vorteilhaft, daß jeder einzelne Kopfkühlraum jeweils über eine Stegbohrung und eine davon abzweigende Verbindungsbohrung in Strö­ mungsverbindung mit der Rückflußleitung steht. Auf diese Weise werden die thermisch hoch beanspruchten Zylinderkopfpartien zwischen den Gaswechselventilen intensiv gekühlt.

Vorteilhaft ist auch, daß die Durchströmrichtung der Kopfkühlräume der Durchströmrichtung der Zylinderkühlräume und der Rückflußleitung ent­ gegengerichtet ist. Dadurch wird erreicht, daß die Zufuhr des Kühlöls und dessen Abfuhr an unterschiedlichen Enden des Zylinderblocks stattfindet, wodurch sich eine einfache, übersichtliche Kühlölführung ergibt.

Durch eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung, durch die die Lager von Kipphebeln in Strömungsverbindung mit der Rückflußleitung stehen, wird erreicht, daß aufgrund der räumlichen Nähe von Rückflußleitung und Kipphebellagern der bauliche Aufwand zum Schmieren der Kipphebella­ ger minimiert wird.

Es ist von Vorteil, daß im Ölkreislauf zwischen den Kühlölräumen und dem Schmiersystem ein Luft-Ölwärmetauscher angeordnet ist. Auf diese Weise wird das Schmiersystem mit relativ kühlem und damit besonders tragfähigem Schmieröl versorgt.

Von Vorteil ist, daß im Ölkreislauf zwischen den Kühlölräumen und dem Luft-Ölwärmetauscher ein Thermostat angeordnet ist, der eine Wärme­ tauscherzulaufleitung und eine Wärmetauscherbypassleitung beherrscht. Auf diese Weise wird ein rasches Warmfahren der Brennkraftmaschine erreicht, was sich auf Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemission günstig auswirkt.

Von Vorteil ist auch, daß im Ölkreislauf ein Ölfilter mit einem Schmutzöl­ raum und einem Reinölraum angeordnet ist, wobei der Schmutzölraum mit der Wärmetauscherbypassleitung und über eine Wärmetauscherrücklaufleitung mit dem Luft-Ölwärmetauscher sowie der Reinölraum mit dem Schmiersystem in Strömungsverbindung stehen. Auf diese Weise gelangt immer gekühltes beziehungsweise noch nicht erhitztes Öl in das Ölfilter, so daß das Schmiersystem mit gekühltem und gefiltertem Öl versorgt wird. Das ist eine wichtige Voraussetzung für die Lebensdauer der Brenn­ kraftmaschine.

Durch eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, bei der mindestens eine Kolbenspritzöldüse pro Zylinder vorgesehen ist, wobei die Kolben­ spritzöldüsen in Strömungsverbindung mit dem Schmiersystem stehen, wird erreicht, daß die Kolben intensiv gekühlt werden und die Kolbenlauf­ fläche mit sauberem Öl geschmiert ist.

Von Vorteil ist auch, daß von der Wärmetauscherbypassleitung in Strö­ mungsrichtung vor dem Ölfilter eine Abströmleitung abzweigt, die in eine Ölwanne mündet, und daß in der Abströmleitung ein sich zur Ölwanne hin öffnendes Druckhalteventil angeordnet ist. Dadurch wird der für eine ein­ wandfreie Schmierung erforderliche Öldruck sichergestellt.

Vorteilhaft ist auch, daß von der Abströmleitung in Strömungsrichtung hinter dem Druckhalteventil ein Heizungszulauf abzweigt und stromab dieser Abzweigung ein Heizungsrücklauf in die Abströmleitung mündet wobei in der Abströmleitung zwischen dem Heizungszulauf und dem Hei­ zungsrücklauf ein sich zur Ölwanne hin öffnendes Heizungsdruckventil und in dem Heizungsrücklauf ein zur Abströmleitung hin sich öffnendes Auslaufschutzventil angeordnet sind. Auf diese Weise wird das Hei­ zungsöl dem abgesteuerten Ölstrom entnommen, wodurch eine Beein­ flußung der Schmierung und Kühlung durch die Heizung vermieden wird. Das Heizungsdruckventil sichert einen Zwangsdurchlauf durch den Hei­ zungswärmetauscher, sobald dieser eingeschaltet ist. Das Auslaufschutz­ ventil bewirkt, daß der Heizwärmetauscher immer mit Öl gefüllt ist und damit eine eindeutige Kontrolle des Ölstands der Brennkraftmaschine möglich ist.

Vorteilhaft ist auch, daß die Summe der Öffnungsdrücke von Druckhalte­ ventil und Heizungsdruckventil mindestens 3 bar und der Öffnungsdruck des Auslaufschutzventils angenähert 0,3 bar betragen. Auf diese Weise ist der erforderliche Mindestöldruck sichergestellt und ein Leerlauf des Wärmetauschers wird sicher verhindert.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung, auf der ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt ist.

Die einzige Figur zeigt das Schema des Ölkreislaufs der Brennkraftma­ schine.

Das Öl wird aus der Ölwanne 14 über einen Saugkorb 34 von der Öl­ pumpe 1 angesaugt und in die Zulaufleitung 20 gefördert. Bei zu hohem Öldruck spricht das Absteuerventil 33 an, das in einem Abzweig der Zulaufleitung 20 hinter der Ölpumpe 1 in Richtung Ölwanne 14 absteuernd angeordnet ist.

Von der Zulaufleitung 20 gelangt das Öl in die hintereinander geschalte­ ten Zylinderkühlräume 3a bis 3d. Aus dem Zylinderkühlraum 3d strömt das Öl in eine Ablaufleitung 22, in der eine Drossel 23 angeordnet ist. In Strömungsrichtung vor der Drossel 23 zweigt von der Ablaufleitung 22 ei­ ne Zuflußleitung 24 ab, die in die hintereinandergeschalteten Kopfkühl­ räume 4a bis 4d führt. Die einzelnen Kopfkühlräume 4a bis 4d sind über je eine Stegbohrung 21 und eine Verbindungsbohrung 29 mit einer Rückflußleitung 25 verbunden, die das Öl zusammen mit der Ablaufleitung 22 in einen Ölthermostaten 6 führt. Im Zylinderkopf angeordnete Kipphebel 26 sind mit ihren Lagern 27 an die Rückflußleitung 25 angeschlossen. Der Ölthermostat steuert öltemperaturabhängig eine Wärmetauscherzulauflei­ tung 7 und eine Wärmetauscherbypassleitung 8. Durch die Wärme­ tauscherzulaufleitung 7 strömt das Öl zu einem Luft-Ölwärmetauscher 5 und weiter über eine Wärmetauscherrücklaufleitung 12 zu einem Schmutzölraum 10 eines Ölfilters 9. Bei kaltem Öl gelangt das Öl über die Wärmetauscherbypassleitung 8 direkt zum Schmutzölraum 10.

Nach Durchströmen des Ölfilters 9 gelangt das Öl in den Reinölraum 11 und von dort in das Schmiersystem 2. Dieses umfaßt Verteilleitungen zu den Lagerstellen einer Nockenwelle 31 und einer Kurbelwelle 32 sowie zu den Kolbenspritzöldüsen 28 für die Kolben 30.

Von der Wärmetauscherbypassleitung 8 zweigt eine Abströmleitung 13 ab, die in die Ölwanne 14 mündet. In der Abströmleitung 13 ist ein zur Ölwanne 14 hin sich öffnendes Druckhalteventil 15 angeordnet. Dieses dient zur Aufrechterhaltung eines Mindestdrucks im Ölsystem. Hinter dem Druckhalteventil 15 zweigt von der Abströmleitung 13 ein Heizungszulauf 16 ab, der zu einem nicht dargestellten Heizungswärmetauscher führt. Von dort gelangt das Öl über einen Heizungsrücklauf 17 und ein in Rich­ tung Ölwanne öffnendes Auslaufschutzventil 19 zurück zur Abströmleitung 13 und über dieselbe in die Ölwanne 14. Zwischen dem Heizungszulauf 16 und dem Heizungsrücklauf 17 befindet sich in der Abströmleitung 13 ein zur Ölwanne 14 hin öffnendes Heizungsdruckventil 18. Dieses bewirkt beim Einschalten des Heizungswärmetauschers einen Zwangsdurchlauf durch denselben. Bei abgeschaltetem Heizungswärmetauscher bestimmt das hintereinander geschaltete Druckhalteventil 15 und das Heizungs­ druckventil 18 den maximalen Öldruck im Ölkreislauf. Das Auslaufschutz­ ventil 19 verhindert ein Leerlaufen des Heizungswärmetauschers und damit eine Verfälschung des Ölniveaus in der Ölwanne 14.

Claims (13)

1. Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkurbelgehäuse, das minde­ stens einen von einem Zylinderkopf abgedeckten Zylinder aufweist, in dem ein über ein Pleuel an einer in dem Zylinderkurbelgehäuse gelager­ ten Kurbelwelle angelenkter Kolben bewegbar ist, wobei die Brennkraft­ maschine Kühlölräume, ein Schmiersystem und eine Ölpumpe aufweist, die in Strömungsverbindung stehen und in Reihe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zylinder einen Zylinderkühlraum (3) und jeder Zylinderkopf einen Kopfkühlraum (4) aufweist, wobei die einzel­ nen Zylinderkühlräume (3a-d) und die einzelnen Kopfkühlräume (4a-d) untereinander und die Zylinderkühlräume (3) sowie die Kopfkühlräume (4) als Ganzes in Reihe geschaltet sind.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkühlraum (3a) eines stirnseiti­ gen Zylinders über eine Zulaufleitung (20) mit der Ölpumpe (1) und der Zylinderkühlraum (3d) des gegenüberliegenden stirnseitigen Zylinders mit einer Ablaufleitung (22) in Strömungsverbindung stehen, und daß in der Ablaufleitung (22) eine Drossel (23) angeordnet ist, vor der eine Zuflußlei­ tung (24) zu den Kopfkühlräumen (4) abzweigt und hinter der eine Rück­ flußleitung (25) von den Kopfkühlräumen (4) in die Ablaufleitung (22) mündet.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein schwungradferner Kopfkühlraum (4d) zumindest über eine Öffnung in einer Zylinderkopfdichtung mit dem stirn­ seitigen Zylinderkühlraum (3d) in Strömungsverbindung steht.

4. Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder einzelne Kopfkühlraum (4a, 4b, 4c, 4d) jeweils über eine Stegbohrung (21) und eine davon abzweigende Verbindungsbohrung (29) in Strömungsverbindung mit der Rückflußleitung (25) steht.

5. Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmrichtung der Kopfkühlräume (4) der Durchströmrichtung der Zylinderkühlräume (3) und der der Rück­ flußleitung (25) entgegengerichtet ist.

6. Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (27) von Kipphebeln (26) in Strömungsverbindung mit der Rückflußleitung (25) stehen.

7. Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Ölkreislauf zwischen den Kühlölräumen (3, 4) und dem Schmiersystem (2) ein Luft-Ölwärmetauscher (5) angeord­ net ist.

8. Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Ölkreislauf zwischen den Kühlölräumen (3, 4) und dem Luft-Ölwärmetauscher (5) ein Thermostat (6) angeordnet ist, der eine Wärmetauscherzulaufleitung (7) und eine Wärmetauscherby­ passleitung (8) beherrscht.

9. Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Ölkreislauf ein Ölfilter (9) mit einem Schmutzölraum (10) und einem Reinölraum (11) angeordnet ist, wobei der Schmutzölraum (10) mit der Wärmetauscher-Bypassleitung (8) und über eine Wärmetauscher-Rücklaufleitung (12) mit dem Luft-Ölwärmetauscher (5) sowie der Reinölraum (11) mit dem Schmiersystem (2) in Strömungs­ verbindung stehen.

10. Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kolbenspritzöldüse (28) pro Zylinder vorgesehen ist, wobei die Kolbenspritzöldüsen (28) in Strö­ mungsverbindung mit dem Schmiersystem (2) stehen.

11. Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von der Wärmetauscher-Bypassleitung (8) in Strömungsrichtung vor dem Ölfilter (9) eine Abströmleitung (13) ab­ zweigt, die in eine Ölwanne (14) mündet, und daß in der Abströmleitung (13) ein sich zur Ölwanne (14) hin öffnendes Druckhalteventil (15) ange­ ordnet ist.

12. Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von der Abströmleitung (13) in Strömungs­ richtung hinter dem Druckhalteventil (15) ein Heizungszulauf (16) ab­ zweigt und stromab dieser Abzweigung ein Heizungsrücklauf (17) in die Abströmleitung (13) mündet, wobei in der Abströmleitung (13) zwischen dem Heizungszulauf (16) und dem Heizungsrücklauf (17) ein sich zur Öl­ wanne (14) hin öffnendes Heizungsdruckventil (18) und in dem Heizungs­ rücklauf (17) ein zur Abströmleitung (13) hin sich öffnendes Auslauf­ schutzventil (19) angeordnet sind.

13. Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Öffnungsdrücke von Druck­ halteventil (15) und Heizungsdruckventil (18) mindestens 3 bar und der Öffnungsdruck des Auslaufschutzventils (19) angenähert 0,3 bar betragen.