DE4431133A1 - Verfahren zur Reduktion der wärmeaktiven Masse und der Wärmeverluste im Schmierölsystem von Verbrennungsmotoren mit Hilfe eines zusätzlichen Ölwärmetauschers - Google Patents
Verfahren zur Reduktion der wärmeaktiven Masse und der Wärmeverluste im Schmierölsystem von Verbrennungsmotoren mit Hilfe eines zusätzlichen ÖlwärmetauschersInfo
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Description
Vor dem Hintergrund ständiger Verbesserungen der Wirkungsgrade von Verbrennungs
motor, Antriebstechnik und Aerodynamik im Kraftfahrzeugbau wird anhand einfacher
thermodynamischer Überlegungen sehr schnell klar, daß in Zukunft wesentlich effizienter
bei der Verwendung der Abwärme aus dem Antriebsmotor für Heizzwecke, insbesondere
bei der Beheizung der Fahrgastzelle, umgegangen werden muß.
Je nach Wirkungsgrad und Fahrsituation zeigen bei extremen klimatischen Bedingungen
bereits heute am Markt befindliche Fahrzeuge mit hocheffizienten Dieselmotoren Pro
bleme bei der Beheizung der Kabine. Hier ist nicht nur ein extrem langsames Aufheizen
von Motor und Kabine festzustellen, sondern im Fahrbetrieb mit geringer Last reicht
die Heizleistung auch nach längerer Fahrt nicht dazu aus, ein komfortables Klima in der
Kabine zu erreichen.
Deshalb sind bei einigen Kraftfahrzeugherstellern bereits Überlegungen im Gange, die
ses Heizleistungsdefizit durch eine zusätzliche, kraftstoffbefeuerte bzw. elektrisch be
heizte Wärmequelle zu beheben. Diese Überlegungen sind das Resultat gescheiterter
Bemühungen, über eine Optimierung des Kühlmittelsystems eine hinreichende Heizlei
stung für die Kabine bereitzustellen. Dies verwundert zunächst nicht, sind doch die
derzeit am Markt befindlichen Kühlmittel-Heizsysteme das Resultat langjähriger Op
timierung unter Variation von Kühlmittel-, Frischluft- und Umluftmassenströmen und
unter Variation von Geometrie und Anordnung der Kabinenwärmetauscher und Regel
ventile.
Die sorgfältige Analyse des Gesamtsystems Kraftfahrzeug - Motor - Kabine - Umgebung
und insbesondere die Analyse der Wärmeverluste an die Umgebung führt jedoch auf die
Schlußfolgerung, daß durch die Reduktion der Verluste an die Umgebung noch ein ge
wisses Potential besteht, den Zeitpunkt, ab dem zusätzliche Heizsysteme erforderlich
sind, noch hinauszuzögern.
Ansatzpunkte hierzu bieten die thermische Kapselung des Motors, die Verbesserung der
Isolation der Kabine, die Rückgewinnung von Wärme aus dem Abgas, eine Erhöhung
des Umluftmassenstroms in der Kabine oder gar die Rückgewinnung der Wärmemenge,
die in der aus der Kabine in die Umgebung austretenden Luft noch enthalten ist, über
einen Abluft/Frischluft-Wärmetauscher.
Diese Maßnahmen zur Reduzierung der Wärmeverluste sind bekannt und werden teil
weise auch bereits mit Erfolg serienmäßig in manchen Kraftfahrzeugen eingesetzt. Sie
sind jedoch mit erheblichen Zusatzkosten verbunden, was sie speziell für kleine Fahr
zeuge unattraktiv macht. Durch die geringe Masse hat aber gerade diese Fahrzeugklasse
in Verbindung mit hocheffizienten Motoren bereits heute einen sehr geringen Kraftstoff
verbrauch und somit auch wenig Abwärme für Heizzwecke.
Speziell die thermische Kapselung ist mit einem sehr großen Aufwand verbunden. Dabei
genügt es zur vollen Ausschöpfung des Potentials dieser Maßnahme nicht, jegliche Luft
bewegung an Motor samt Zusatzaggregaten aufgrund von Zwangskonvektion und auf
grund von Auftriebsströmungen an warmen Motorbauteilen durch eine entsprechende
Verkleidung zu unterbinden, sondern es muß auch jegliche Wärmeleitung zur Umgebung
unterbunden werden. Speziell im Bereich der Nebenaggregate und der Motoraufhängung
etc. ist dies mit einem nicht zu unterschätzenden Mehraufwand verbunden.
Doch selbst wenn eine weitgehende thermische Kapselung erfolgreich durchgeführt ist,
ergibt sich zusätzlich ein relativ großer Aufwand bei der Ausgestaltung der Kühlluftführun
gen zur Zwangsbelüftung des Motors und der Nebenaggregate bei hohen Umgebungstem
peraturen und hoher Motorlast ebenso wie zur Vermeidung des potentiellen Wärmestaus
beim Abstellen des Fahrzeugs nach längerer Vollastfahrt. Neben dem Entwicklungs- und
Bauteilaufwand ergibt sich in diesem Zusammenhang auch ein erhöhter reglungstechni
scher Aufwand.
Hieraus läßt sich die Aufgabenstellung ableiten, für Kraftfahrzeuge mit kühlmittel
beheizter Kabine ein effizientes und kostengünstiges Verfahren zur Reduzierung der
Wärmeverluste an die Umgebung zu schaffen, so daß keine, oder zumindest möglichst
wenig, zusätzliche Heizenergie aus Quellen, die nicht dem Fahrzeugantrieb dienen, für
die Beheizung der Kabine unter extremen klimatischen Bedingungen erforderlich ist.
Dabei soll das angesprochene Verfahren nach Möglichkeit nicht nur die Zusatzheizung
unter extremen klimatischen Bedingungen unnötig machen, sondern auch im normalen
winterlichen Fahrbetrieb die Wärmeverluste reduzieren, so daß die Aufheizdauer des
Motors reduziert wird, und daß beim stationären Fahrbetrieb keine Unterkühlung des
Motors auftritt.
Insbesondere besteht in diesem Zusammenhang die Aufgabe, die Einsparung der Wärme
verluste mit möglichst wenig Änderungen an bestehenden Fahrzeugaufbauten vorzu
nehmen. Aus den bereits beschriebenen Gründen soll in diesem Zusammenhang der
Aufwand für eine vollständige thermische Kapselung des Motors samt Nebenaggregaten
vermieden oder zumindest reduziert werden.
Hierbei sind weiterhin potentielle negative Auswirkungen auf den Betrieb von Motor,
Heiz- und Kühlsystem für diejenigen Fahrsituationen sicher zu vermeiden, in denen kein
Heizleistungsdefizit besteht.
Zur Elimination des Heizleistungsdefizits von Kraftfahrzeugen mit hocheffizienten An
triebsmaschinen, bei denen die Kabinenluft über die im Kühlmittel enthaltene Abwärme
durch einen Kabinenwärmetauscher beheizt wird, bietet sich neben den bereits be
schriebenen Maßnahmen der Einsatz eines zusätzlichen Öl/Öl-Wärmetauschers an, der
entsprechend ausgestaltet ist, um bei Bedarf die erfindungsgemäße Konzentration der
Abwärme des Schmier- und Kühlöls auf das geförderte Frischöl und damit auf die
Schmier- bzw. Kühlstellen nach Anspruch 1 zu ermöglichen.
Hierbei handelt es sich um ein Verfahren zur bedarfsgerechten Kühlung des Schmieröls
von Antriebsmaschinen mit Druckumlaufschmierung, insbesondere um ein Verfahren
zur Kühlung des Schmieröls von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen, welches da
durch gekennzeichnet, daß als Ergänzung bestehender Schmierölsysteme ein zusätzli
cher Öl/Öl-Wärmetauscher in das Schmierölsystem integriert ist, welcher zur Ölwanne
zurückströmendes Öl erhöhter Temperatur, insbesondere das von den Zylinderwänden,
dem Kolben, den oberen Bereichen des Kurbelgehäuses und das von der Kurbelwelle
abtropfende bzw. abgeschleuderte Öl und gegebenenfalls auch das vom Turbolader
zurückströmende Öl, abkühlt und dessen Wärmeenergie auf das über die Ölpumpe zu
den Schmier- und Kühlstellen geförderte Frischöl reduzierter Temperatur überträgt.
Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Grundgedankens nach Anspruch 1, wird
insbesondere für eine Trockensumpfschmierung, d. h. eine Druckumlaufschmierung mit
motorexternem Ölvorratsbehälter, vorgeschlagen, daß zusätzlich zum bei Trockensumpf
schmierung üblichen motorexternen Ölkühler, durch den das Öl durch das bedarfsweise
Öffnen eines Öl-Thermostaten zur Wärmeabgabe an einen Luft- oder Kühlwasserstrom
geleitet wird, der in Anspruch 1 angesprochene zusätzliche Öl/Öl-Wärmetauscher zum
Einsatz kommt.
Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, daß der zusätzliche Öl/Öl-Wärmetauscher vor
dem Öl-Thermostaten angeordnet ist, und daß das Öl von diesem Thermostaten je nach
Öltemperatur entweder direkt zu den Schmier- und Kühlstellen des Motors oder über
den üblichen motorexternen Ölkühler und dann erst zu den Schmier- und Kühlstellen
des Motors gefördert wird.
Durch die angesprochenen Maßnahmen wird bei der angesprochenen Trockensumpf
schmierung erreicht, daß sich das das Öl in einem Großteil des motorexternen Ölleitungs
systems, im Ölvorratsbehälter, im vielfach direkt am Ölvorratsbehälter angeschlosse
nen Ölfilter und u. U. sogar an der Ölpumpe selbst auf einem reduzierten Temperatur
niveau befindet. Hieran sind unmittelbar reduzierte Wärmeverluste an die Umgebung
gekoppelt. Diese lassen sich weiter reduzieren, wenn zusätzlich eine Wärmeisolation der
Ölwanne vorgenommen wird. Da bei dieser Anwendungsvariante ohnehin ein Ölkühler
vorhanden ist, der bei zu hoher Öltemperatur über den Thermostaten in Betrieb ge
nommen wird, ergibt sich bei der Einbindung des zusätzlichen Öl/Öl-Wärmetauschers
nur ein minimaler Mehraufwand. Auch die Baugröße und damit auch die Masse des
Öl/Öl-Wärmetauschers kann sehr klein gewählt werden, da sich bekanntlich bei der
Wärmeübertragung zwischen zwei Flüssigkeiten hohe Wärmeübertragungsdichten erge
ben.
Als Beispiel für diese Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen
Fig. 1 ein
Beispiel für eine serienmäßige Trockensumpfschmierung und Fig. 2 die erfindungsgemäße
Einbindung des zusätzlichen Öl/Öl-Wärmetauschers.
Das Schmieröl wird hierbei durch die Ölförderpumpe 5, über die Saugleitung 4 mit
dem Saugrüssel 3 aus der am Motor 2 bzw. an dessen Kurbelgehäuse angeschraubten
Ölwanne 1 angesaugt und über den Ölfilter 6 zum Ölvorratsbehälter 7 gefördert. Hierbei
liegt ein Bypaß mit Überdruckventil 19 parallel zum Ölfilter, um auch bei verstopftem
Ölfilter eine sichere Motorschmierung und -kühlung zu gewährleisten. Der eigentliche
Schmieröldruck wird über die Ölpumpe 9 aufgebaut, welche das Öl über den Saugrüssel
8 ansaugt, und je nach Öltemperatur, d. h. je nach Stellung des Thermostaten entweder
direkt über die Leitungen 10 und 15 zu den einzelnen Schmier- und Kühlstellen leitet
oder über die Leitung 11, den Ölkühler 12, und die Leitungen 13 und 15. Weiterhin
münden die Entlüftungsleitung 16 und eine Überdruckleitung mit Sicherheitsventil 18
in den Ölvorratsbehälter.
Bereits am Kreislauf in Fig. 1 wird deutlich, daß eine Vielzahl mit dem Öl in Kontakt
tretender Bauteile außerhalb des Motors liegen und somit Wärme an die Umgebung ab
geben. Weiterhin ist auch ersichtlich, daß die vielen Bauteile und der darin enthaltene
Ölanteil eine nicht zu vernachlässigende wärmeaktive Masse darstellen, welche einen
schnellen Motorwarmlauf verhindert.
Wird nun, wie in Fig. 2 exemplarisch dargestellt, über die Leitungen 4a und 4b ein
kleiner Öl/Öl-Wärmetauscher 20 bereits vor der Ölförderpumpe 5 oder gegebenenfalls
auch dahinter in das Schmierölsystem integriert, welcher die Wärmeenergie des Öls auf
das bereits unter Druck stehende Frischöl der Wärmeübertragungsrohre 21 überträgt
so können die für Fig. 1 angesprochenen Nachteile vermieden werden. Lediglich die
wärmeaktive Masse und die Wärmeverluste des Thermostaten bleiben auf unveränder
tem Niveau. Die hieraus resultierenden Vorteile in bezug auf eine Minimierung der
Wärmeverluste an die Umgebung und auch für eine schnelle Aufheizung des gesamten
Motors liegen auf der Hand. Auf indirektem Wege verbessern sich hierdurch jedoch
nicht nur der Verschleiß, der Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen, sondern
in ganz besonderer Weise auch die Heizleistung in der Kabine, insbesondere da das
Schmieröl im Bereich des Kolbens und der Brennraumwände auf einer erhöhten Tempe
ratur ist und diesen Zonen somit weniger Wärme entzieht. Diese überschüssige Wärme
kommt der Erhöhung der Kühlmitteltemperatur zugute, gefolgt von einer signifikanten
Verbesserung der Kabinenheizleistung.
Die Anwendung des Öl/Öl-Wärmetauschers in Fig. 1 ist nicht nur durch seine Anord
nung in unmittelbarer Nähe zu den Schmier- bzw. Kühlstellen des Motors vorteilhaft,
sondern auch deshalb, weil bei dieser spezifischen Anwendung auch auf einen bei anderen
Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen zusätzlichen Ölthermostaten
für den Öl/Öl-Wärmetauscher verzichtet werden kann. Im Normalfall wird man bei die
ser Anwendung die Ölwanne mit einer Wärmeisolierung gegenüber der Umgebungsluft
versehen und den Ölkühler 12 entsprechend dimensionieren, so daß bei hinreichender
Feinfühligkeit des Thermostaten 14 eine exakte Einhaltung der gewünschten Öltempera
tur erfolgt.
Bei Motoren mit reduziertem Anfall von Abwärme im Ölsystem kann gegebenenfalls
vollständig auf den Ölkühler 12 verzichtet werden.
Deshalb wird in einer anderen vorteilhaften Anwendung des erfindungsgemäßen Verfah
rens vorgeschlagen, daß bei einem Schmierölsystem mit Trockensumpfschmierung, d. h.
bei einer Druckumlaufschmierung mit motorexternem Ölvorratsbehälter, auf den bei
Trockensumpfschmierung üblichen motorexternen Ölkühler verzichtet wird oder dieser
in den Vorratsbehälter integriert ist, und daß das Öl durch das bedarfsweise Öffnen eines
Öl-Thermostaten zur Anpassung der Wärmeabgabe an die Umgebung entweder durch
den in Anspruch 1 angesprochenen zusätzlichen Öl/Öl-Wärmetauscher oder durch einen
parallel zu diesem angeordneten Bypaß gefördert wird.
Als weitere Verbesserung für diese Variante wird vorgeschlagen, daß der zusätzliche
Öl/Öl-Wärmetauscher vor dem Öl-Thermostaten angeordnet ist, und daß das Öl von
diesem Thermostaten je nach Öltemperatur entweder direkt über den Bypaß zu den
Schmier- und Kühlstellen des Motors oder über den zusätzlichen Öl/Öl-Wärmetauscher
und dann erst zu den Schmier- und Kühlstellen des Motors gefördert wird.
Analog zu Fig. 2 zeigt Fig. 3 exemplarisch eine derartige Ausgestaltung, wobei der
Ölwärmetauscher 12 samt der Leitungen 11 und 13 entfallen ist, und der Thermostat 14
nun mit Hilfe des Bypasses 22 die Steuerung des Kühlbedarfs im Öl übernimmt, d. h.
auch bei dieser Anwendung ist kein zusätzlicher Thermostat erforderlich.
Auch für diese Anwendung ist es vorteilhaft die Ölwanne mit einer Wärmeisolation zu
versehen, jedenfalls solange die motorexterne Wärmeabfuhr über das Ölleitungssystem,
die Ölpumpen, den Ölfilter und den Vorratsbehälter hinreichend groß ist, um eine aus
reichende Ölkühlung in allen Betriebssituationen sicherzustellen.
Die bisherigen Ausführungsbeispiele haben sich auf Schmierölsysteme mit der relativ
aufwendigen Trockensumpfschmierung beschränkt. Derartige Schmierölsystem finden
im PKW-Bau bekanntlich bevorzugt bei extrem hochbelasteten Motoren, bei Rennmo
toren und bei Motoren für Geländefahrzeuge Anwendung.
Aber auch bei weniger stark belasteten Motoren, die i.a. dadurch gekennzeichnet sind,
daß eine Druckumlaufschmierung ohne externen Ölbehälter Verwendung findet, d. h.
daß die Ölwanne gleichzeitig als Vorratsbehälter dient, kann das erfindungsgemäße Ver
fahren angewendet werden. In diesem Fall wird vorgeschlagen den Öl/Öl-Wärmetau
scher in unmittelbarer Nähe zur Kurbelwelle innerhalb der Ölwanne anzuordnen (vgl.
Fig. 4).
Ob hierbei, wie in Fig. 4 exemplarisch dargestellt, eine Integration in die Saugleitung
4 erfolgt, oder ob besser eine Anordnung auf der Druckseite d. h. hinter der Ölpumpe -
derartige Systeme haben bekanntlich nur eine Ölpumpe - erfolgt, hängt von den geome
trischen Randbedingungen und den Eigenschaften der Ölpumpe ab.
Thermodynamisch gesehen ist hierbei die Einbindung auf der Druckseite vorteilhaft,
insbesondere wenn die Einbindung hinter dem Ölfilter erfolgt. Auch entfallen dann
potentielle Probleme mit einem zu großen Druckabfall in der Saugleitung. Aus geome
trischen Gründen wird aber wohl vielfach eine Einbindung des Öl/Öl-Wärmetauschers
auf der Saugseite erfolgen.
Auch der in Fig. 4 eingezeichnete Thermostat 14a ist nur dann erforderlich, wenn
nicht nur der motorexterne Ölvorratsbehälter 7 nach Fig. 1 entfällt, sondern auch der
motorexterne Ölkühler 12 mit Thermostat 14. Ansonsten kann der entsprechend dimen
sionierte Ölkühler 12 die über den Öl/Öl-Wärmetauscher eingesparten Wärmeverluste
an die Umgebung bei Bedarf kompensieren, so daß kein Überhitzen des Motoröls zu
befürchten ist.
Speziell bei der in Fig. 4 angedeuteten Ausführungsform mit Thermostat 14a und ohne
motorexternen Öl/Luft- bzw. Öl/Kühlwasserkühler ist es vielfach zweckmäßig auf eine
Isolation der Ölwanne gegenüber der Umgebungsluft zu verzichten, um im Bedarfsfall
eine hinreichende Ölkühlung über die Ölwanne sicherzustellen. Die Wirkung des erfin
dungsgemäßen Verfahrens stellt sich in diesem Fall, wenn auch auf einem etwas redu
zierten Niveau, dennoch ein: Das abtropfende warme Motoröl gibt hierbei seine Wärme
an die vom kalten Frischöl durchströmten Wärmeübertragungsrohre 21 ab, bevor es
weiter in den unteren Bereich der Ölwanne abtropft. Um ein möglichst vollständiges
Erfassen des gesamten abtropfenden bzw. abgeschleuderten Öls zu gewährleisten, ist es
hierbei vorteilhaft, einen möglichst großen Bereich des Kurbelgehäuses mit dem bei die
ser Anwendung im wesentlichen nur aus den Wärmeübertragungsrohren 21 bestehenden
Öl/Öl-Wärmetauscher abzudecken. Alternativ kann ein halbkreisartiges Ölsammelblech
möglichst nah an der Kurbelwelle angebracht werden, welches in wärmeleitendem Kon
takt zu den Wärmeübertragungsrohren 21 steht. Alternativ hierzu kann das Öl auch mit
Hilfe dieses Ölsammelbleches unter dem Einfluß der Schwerkraft über die Wärmeübert
ragungsrohre 21 geleitet werden.
Analoge Bedingungen liegen auch vor, wenn der Thermostat 14a nicht innerhalb der
Ölwanne angeordnet ist sondern außerhalb, bzw. wenn die Einbindung der Wärmeübert
ragungsrohe 21 in bereits angesprochener Weise im Hochdruckteil des Ölkreislaufes er
folgt.
Bei der Anordnung des Öl/Öl-Wärmetauschers ist es vorteilhaft, diesen, wie in Fig. 4
angedeutet, oberhalb des Ölspiegels anzuordnen, um einen Kontakt mit dem kalten Öl
im unteren Bereich der Ölwanne zu vermeiden. Zur Reduktion des Bauraums und auch
zur Reduktion des Gewichts kann es aber auch zweckmäßig sein, den Öl/Öl-Wärme
tauscher bzw. das angesprochene Ölsammelblech weiter unten anzuordnen und u. U.
gleichzeitig als Spritzwand zu verwenden.
Eine Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit besonderen Vorzügen bezüglich
der Systemkosten, der Systemkomplexität und des Einbauvolumens ergibt sich wenn
neben dem erfindungsgemäßen motorinternen Öl/Öl-Wärmetauscher zusätzlich ein mo
torexterner Ölwärmetauscher zum Einsatz kommt, wobei dieser motorexterne Ölwärme
tauscher im Wärmetausch mit dem kleinen Kühlwasserkreislauf des Motors steht, der
Ölkreislauf keinen Ölthermostaten zur Veränderung der Kühlleistung aufweist, und wo
bei dafür gesorgt wird, daß der motorexterne Ölwärmetauscher stets von Kühlwasser
durchströmt wird.
Die überschüssige Energie des Öls wird bei dieser Anwendung gegebenenfalls auf einfa
che Weise über den entsprechend ausgelegten Öl/Kühlwasser-Wärmetauscher abgeführt.
Hierbei ist der große Kühlmittelkreislauf bei kaltem Motor bzw. bei niedriger Umge
bungstemperatur und niedriger Motorlast geschlossen. Ist die Öltemperatur zu hoch,
so steigt die Temperatur im kleinen Kühlmittelkreislauf solange an, bis der Thermo
stat für den großen Kühlmittelkreislauf öffnet. Hierdurch genügt es bei entsprechen
der Auslegung des motorexternen Öl/Kühlwasserkühlers und des Fahrzeugkühlers im
großen Kühlwasserkreislauf lediglich einen Thermostaten einzusetzten, nämlich den für
das Kühlmittel.
Zur Gewährleistung einer hinreichenden Ölkühlung muß hierbei jedoch darauf geachtet
werden, daß auch bei geöffnetem Kühlwasserthermostaten eine hinreichende Kühlwas
sermenge durch den motorexternen Ölkühler fließt.
Ein derartiges System ist insbesondere auch durch eine sehr gute Kabinenheizleistung
im stationären Motorbetrieb gekennzeichnet, wobei sich gegebenenfalls die Heizleistung
durch eine Reduktion der Wärmeübertragung von der Ölwanne an die Umgebungsluft
noch verbessern läßt.
Inwieweit die angesprochene Temperaturregelung über Ölthermostaten in Zukunft noch
üblich sein wird, ist eine offene Frage. Bei vielen Anwendung werden wohl die Thermo
staten durch schalt- oder regelbare Ventile ersetzt werden. Dies ist besonders vorteil
haft, weil dann eine gezielte Einbindung ins Motor- bzw. Fahrzeugklima-Management
ermöglicht wird.
Claims (14)
1. Verfahren zur bedarfsgerechten Kühlung des Schmieröls von Antriebsmaschinen mit
Druckumlaufschmierung, insbesondere Verfahren zur Kühlung des Schmieröls von Ver
brennungsmotoren in Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß als Ergänzung be
stehender Schmierölsysteme ein zusätzlicher Öl/Öl-Wärmetauscher in das Schmierölsy
stem integriert ist, welcher zur Ölwanne zurückströmendes Öl erhöhter Temperatur, ins
besondere das von den Zylinderwänden, dem Kolben, den oberen Bereichen des Kurbel
gehäuses und das von der Kurbelwelle abtropfende bzw. abgeschleuderte Öl und gegebe
nenfalls auch das vom Turbolader zurückströmende Öl, abkühlt und dessen Wärmeener
gie auf das über die Ölpumpe zu den Schmier- und Kühlstellen geförderte Frischöl re
duzierter Temperatur überträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trockensumpfschmie
rung, d. h. eine Druckumlaufschmierung mit motorexternem Ölvorratsbehälter zum Ein
satz kommt, und daß zusätzlich zum bei Trockensumpfschmierung üblichen motorexter
nen Ölkühler, durch den das Öl durch das bedarfsweise Öffnen eines Öl-Thermostaten
zur Wärmeabgabe an einen Luft- oder Kühlwasserstrom geleitet wird, der in Anspruch
1 angesprochene zusätzliche Öl/Öl-Wärmetauscher zum Einsatz kommt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Öl/Öl-
Wärmetauscher vor dem Öl-Thermostaten angeordnet ist, und daß das Öl von diesem
Thermostaten je nach Öltemperatur entweder direkt zu den Schmier- und Kühlstel
len des Motors oder über den üblichen motorexternen Ölkühler und dann erst zu den
Schmier- und Kühlstellen des Motors gefördert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trockensumpf
schmierung, d. h. eine Druckumlaufschmierung mit motorexternem Ölvorratsbehälter
zum Einsatz kommt, daß auf den bei Trockensumpfschmierung üblichen motorexternen
Ölkühler verzichtet wird oder dieser in den Vorratsbehälter integriert ist, und daß das
Öl durch das bedarfsweise Öffnen eines Öl-Thermostaten zur Anpassung der Wärmeab
gabe an die Umgebung entweder durch den in Anspruch 1 angesprochenen zusätzlichen
Öl/Öl-Wärmetauscher oder durch einen parallel zu diesem angeordneten Bypaß gefördert
wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Öl/Öl-
Wärmetauscher vor dem Öl-Thermostaten angeordnet ist, und daß das Öl von diesem
Thermostaten je nach Öltemperatur entweder direkt über den Bypaß zu den Schmier-
und Kühlstellen des Motors oder über den zusätzlichen Öl/Öl-Wärmetauscher und dann
erst zu den Schmier- und Kühlstellen des Motors gefördert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß eine wärmei
solierte Ölwanne Verwendung findet.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckumlaufschmie
rung ohne externen Ölbehalter Verwendung findet, und daß der Öl/Öl-Wärmetauscher
in unmittelbarer Nähe zur Kurbelwelle innerhalb der Ölwanne angeordnet ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein temperaturgesteuerter
Bypaß parallel zum Öl/Öl-Wärmetauscher verwendet wird, der die Konzentration der
im Öl enthaltenen Wärmeenergie auf die Schmier- und Kühlstellen des Motors bedarfs
weise unterbindet.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß neben
dem motorinternen Öl/Öl-Wärmetauscher kein motorexterner Ölwärmetauscher zum
Einsatz kommt und die Ölwanne eine gute Wärmeübertragung an die Umgebungsluft
aufweist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß ne
ben dem motorinternen Öl/Öl-Wärmetauscher zusätzlich ein motorexterner Ölwärme
tauscher zum Einsatz kommt und die Ölwanne eine geringe Wärmeübertragung an die
Umgebungsluft aufweist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß neben
dem motorinternen Öl/Öl-Wärmetauscher zusätzlich ein motorexterner Ölwärmetau
scher zum Einsatz kommt, daß dieser motorexterne Ölwärmetauscher im Wärmetausch
mit dem kleinen Kühlwasserkreislauf des Motors steht, der Ölkreislauf keinen Ölthermo
staten zur Veränderung der Kühlleistung aufweist, und daß dafür gesorgt wird, daß der
motorexterne Ölwärmetauscher stets von Kühlwasser durchströmt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölwanne eine ge
ringe Wärmeübertragung an die Umgebungsluft aufweist.
13. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß an
stelle der Ölthermostaten schaltbare Ventile verwendet werden.
14. Verfahren nach Anspruch einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet,
daß sich der Ölfilter vor dem Öl/Öl-Wärmetauscher befindet.
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DE19944431133 DE4431133C2 (de) | 1994-09-01 | 1994-09-01 | Verfahren zur Reduktion der wärmeaktiven Masse und der Wärmeverluste im Schmierölsystem von Verbrennungsmotoren mit Hilfe eines zusätzlichen Ölwärmetauschers |
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Publication Number | Publication Date |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6305342B1 (en) * | 1999-09-03 | 2001-10-23 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Lubrication system for internal combustion engine |
US9670803B2 (en) | 2014-03-10 | 2017-06-06 | Ford Global Technologies, Llc | Crankcase oil catcher |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE320109C (de) * | 1920-04-14 | Motorenfabrik Oberursel Akt Ge | Vorrichtung zum Vorwaermen des Frischoelzuflusses zu kreisenden Zuendkraftmaschinen | |
DE3335307A1 (de) * | 1983-09-29 | 1985-04-11 | Fa. J. Eberspächer, 7300 Esslingen | Heizeinrichtung fuer den kraftstoff oder das schmieroel der antriebs-brennkraftmaschine eines fahrzeuges |
DE3633094A1 (de) * | 1986-09-29 | 1988-03-31 | Kloeckner Humboldt Deutz Ag | Oelkreislaeufe einer brennkraftmaschine |
-
1994
- 1994-09-01 DE DE19944431133 patent/DE4431133C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE320109C (de) * | 1920-04-14 | Motorenfabrik Oberursel Akt Ge | Vorrichtung zum Vorwaermen des Frischoelzuflusses zu kreisenden Zuendkraftmaschinen | |
DE3335307A1 (de) * | 1983-09-29 | 1985-04-11 | Fa. J. Eberspächer, 7300 Esslingen | Heizeinrichtung fuer den kraftstoff oder das schmieroel der antriebs-brennkraftmaschine eines fahrzeuges |
DE3633094A1 (de) * | 1986-09-29 | 1988-03-31 | Kloeckner Humboldt Deutz Ag | Oelkreislaeufe einer brennkraftmaschine |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6305342B1 (en) * | 1999-09-03 | 2001-10-23 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Lubrication system for internal combustion engine |
US9670803B2 (en) | 2014-03-10 | 2017-06-06 | Ford Global Technologies, Llc | Crankcase oil catcher |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4431133C2 (de) | 1998-10-08 |
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