EP0166698A2 - Oil circuit, especially for an internal-combustion engine - Google Patents

Oil circuit, especially for an internal-combustion engine Download PDF

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EP0166698A2
EP0166698A2 EP85810295A EP85810295A EP0166698A2 EP 0166698 A2 EP0166698 A2 EP 0166698A2 EP 85810295 A EP85810295 A EP 85810295A EP 85810295 A EP85810295 A EP 85810295A EP 0166698 A2 EP0166698 A2 EP 0166698A2
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pump
oil circuit
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Otto Münch
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    • F01M2011/005Oilsumps with special anti-turbulence means, e.g. anti-foaming means or intermediate plates

Abstract

In einem Kraftfahrzeugverbrennungsmotor ist zwischen dem Motorblock (1) und der Ölwanne (2) eine Auffangwanne (6) angeordnet, welche das vom Motorblock (1) zurückfliessende Schmieröl auffängt. Das Öl gelangt einerseits über einen laminaren Strömungswiderstand (7) in einen gekühlten Bereich der Ölwanne (2), anderseits über einen Überlauf (8) direkt zum Ansaugstutzen (4) der Ölpumpe (3). Dadurch wird rasch die optimale Viskosität des Öls erreicht und eingehalten, trotz witterungsbedingt unterschiedlicher Kühlung der Ölwanne.In a motor vehicle internal combustion engine, a drip pan (6) is arranged between the engine block (1) and the oil pan (2), which catches the lubricating oil flowing back from the engine block (1). The oil reaches a cooled area of the oil pan (2) on the one hand via a laminar flow resistance (7), and on the other hand directly via an overflow (8) to the intake port (4) of the oil pump (3). As a result, the optimal viscosity of the oil is quickly achieved and maintained, despite the weather-dependent cooling of the oil pan.

Description

  • Im Allgemeinen wird bei wassergekühlten Fahrzeugverbrennungsmotoren das Oel durch die Oelwanne gekühlt. Die Temperatur der Zylinderwände ist einigermassen konstant und wirkt übermässiger Erwärmung und Abkühlung gleichermassen entgegen. Aus Sicherheitsgründen muss aber die Oeltemperatur auf einem Wert gehalten werden, der für eine Verbrauchsoptimierung etwas zu tief liegt. Noch tiefer ist sie beim Kaltstart, bei winterlichen Temperaturen und namentlich bei Regen. Insgesamt muss deshalb mit einem Mehrverbrauch an Treibstoff in der Grössenordnung von drei Prozent gerechnet werden, der ausschliesslich auf zu niedrige Schmieröltemperatur zurückzuführen ist. Im Kurzstrekkenbetrieb, bei Teillast und ungünstigen Witterungsbedingungen ist dieser Mehrverbrauch noch höher.In general, in water-cooled vehicle internal combustion engines, the oil is cooled by the oil pan. The temperature of the cylinder walls is somewhat constant and counteracts excessive heating and cooling equally. For safety reasons, however, the oil temperature must be kept at a value that is somewhat too low to optimize consumption. It is even deeper during cold starts, in winter temperatures and especially when it rains. Overall, an increase in fuel consumption in the order of three percent must therefore be expected, which is exclusively due to the low oil temperature. In short-distance operation, with partial load and unfavorable weather conditions, this additional consumption is even higher.
  • Es ist deshalb schon vorgeschlagen worden, die Schmieröltemperatur thermostatisch zu regeln (DE-A 2 811 144). Diese Regelung hat folgende Nachteile:
    • - sie kann in einen bestehenden Motortyp nicht ohne Modifikationen eingebaut werden;
    • - der Thermostat weist bewegliche Teile auf, womit ein einwandfreier Betrieb über die ganze Lebensdauer des Motors nicht immer gewährleistet ist, ein etwaiger Defekt wird nicht wahrgenommen und kann dauernde Unterkühlung des Schmieröls und Motorschäden nach sich ziehen;
    • - sie ist relativ aufwendig in der Herstellung;
    • - der Hauptnachteil aber ist, dass sie ausschliesslich die Temperatur berücksichtigt. Wenn also bei extremer Kälte ein speziell leichtflüssiges Oel, etwa der Viskositätsklasse SAE 10W oder 5W-20 benutzt wird, so erreicht dieses Oel bei thermostatischer Regelung gefährlich niedrige Viskositätswerte. In solchen Fällen ist die thermostatische Regelung wesentlich ungünstiger als gar keine.
    It has therefore already been proposed to regulate the lubricating oil temperature thermostatically (DE-A 2 811 144). This regulation has the following disadvantages:
    • - It cannot be installed in an existing engine type without modifications;
    • - The thermostat has moving parts, which means that trouble-free operation is not always guaranteed over the entire life of the engine, any defect is not noticed and can result in permanent subcooling of the lubricating oil and engine damage;
    • - It is relatively expensive to manufacture;
    • - the main disadvantage is that it only takes temperature into account. If, in extreme cold, a particularly light oil is used, such as viscosity class SAE 10W or 5W-20, this oil reaches dangerously low viscosity values with thermostatic control. In such cases, the thermostatic control is much less favorable than none.
  • Die Erfindung bezweckt, die Nachteile des allgemein bekannten Standes der Technik sowie diejenigen der thermostatischen Regelung zu beheben. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The invention aims to remedy the disadvantages of the generally known prior art as well as those of the thermostatic control. This object is solved by the features of claim 1.
  • Dadurch wird das Oel auf im wesentlichen konstante Viskosität geregelt. Bewegliche Teile sind entbehrlich. Bei der Weiterbildung gemäss Anspruch 3 kann der Auffangbehälter anstelle der oder zusätzlich zur Dichtung zwischen Motorblock und Oelwanne auch noch bei bestehenden Motortypen eingebaut werden. Die Herstellung der Vorrichtung ist besonders preiswert.This regulates the oil to an essentially constant viscosity. Movable parts are not necessary. In the development according to claim 3, the collecting container can also be installed in existing engine types instead of or in addition to the seal between the engine block and the oil pan. The manufacture of the device is particularly inexpensive.
  • Bei zu hoher Oeltemperatur wird der gesamte Rückfluss über den Strömungswiderstand erfolgen und somit das ganze Oel von der Oelwanne gekühlt. Das Oel wird dann ggf. nicht mehr den ganzen Querschnitt des Strömungswiderstandes benötigen. Wenn aber bei älteren Motoren der Oelumlauf steigt, wird daher bei gleicher Temperatur bzw. Viskosität ein erhöhter Rückfluss gekühlt werden können.If the oil temperature is too high, the entire backflow will take place via the flow resistance and thus the entire oil will be cooled by the oil pan. The oil may then no longer need the entire cross section of the flow resistance. If, however, the oil circulation in older engines increases, an increased reflux can be cooled at the same temperature or viscosity.
  • Bei erhöhtem Oelumlauf verringert sich der Rücklauf der Pumpe entsprechend. Wenn auch der Rücklauf der Pumpe erfasst wird, steigt bei älteren Motoren der Anteil des Rücklauföls an der Gesamtmenge und somit auch der gekühlte Anteil. Bei dieser Ausgestaltung kann der Durchflussquerschnitt des Strömungswiderstandes auf die Gesamtfördermenge der Pumpe bei hoher Drehzahl ausgelegt sein. Bei niedrigen Drehzahlen wird dann die geringere Oelmenge bevorzugt über den Strömungswiderstand fliessen und gekühlt werden.With increased oil circulation, the return flow of the pump is reduced accordingly. If the return flow of the pump is also recorded, the proportion of the return oil in the total quantity increases with older motors and thus also the cooled proportion. With this configuration, the flow cross section of the flow resistance can be designed for the total delivery rate of the pump at high speed. At low speeds, the smaller amount of oil will preferably flow over the flow resistance and be cooled.
  • Die Erhöhung der Viskosität bei niedrigen Drehzahlen ist zumindest für die Lagerschmierung grundsätzlich richtig, da sowohl die Reibungsarbeit als auch die Tragfähigkeit bei geringerer Drehzahl abnehmen. Die Temperatur des Oeles zur Kolbenschmierung wird ohnehin weitgehend von der Zylinderwand bestimmt.The increase in viscosity at low speeds is fundamentally correct, at least for bearing lubrication, since both the work of friction and the load capacity decrease at lower speeds. The temperature of the oil to the piston Lubrication is largely determined by the cylinder wall anyway.
  • Man kann anderseits den Rückfluss der Pumpe, der nur geringfügig erwärmt wird, direkt wieder der Saugseite zuführen oder durch einen Rücklaufstutzen in den Bereich des Ansaugstutzens leiten.On the other hand, the return flow of the pump, which is only slightly warmed, can be fed directly back to the suction side or can be directed through a return pipe into the area of the suction pipe.
  • Es genügt nämlich, das vom Motor zurückfliessende und entsprechend erwärmte Oel über die Kühlfläche der Oelwanne zu leiten, sobald seine Temperatur den optimalen Wert erreicht bzw. überschritten hat.It is sufficient to direct the correspondingly heated oil flowing back from the engine over the cooling surface of the oil pan as soon as its temperature has reached or exceeded the optimum value.
  • Als optimaler Wert galt bisher ca. 80° C. Durch immer höhere Anforderungen an geringen Kraftstoffverbrauch werden heute zunehmend auch höhere Temperaturen empfohlen.Up to now, the optimal value was approx. 80 ° C. Due to the ever increasing demands on low fuel consumption, higher and higher temperatures are increasingly recommended.
  • Die erwähnte interne Rückführung des Pumpenrücklaufes und die entsprechend geringere zu erfassende Oelmenge lässt diese Temperatur in kürzester Zeit erreichen.The above-mentioned internal return of the pump return and the correspondingly smaller amount of oil to be recorded allows this temperature to be reached in the shortest possible time.
  • Falls die Vorrichtung in die Motorkonstruktion integriert wird, kann die Anwärmzeit noch weiter reduziert werden.If the device is integrated into the motor construction, the warm-up time can be reduced even further.
  • Der Strömungswiderstand kann quer oder längs in den Motor eingebaut sein. Abschottungen (mit kleineren Durchtrittsöffnungen) und ev. Abdeckungen können ein Ueberschwappen beim Bremsen oder in Kurven verhindern.The flow resistance can be installed across or lengthwise in the motor. Foreclosures (with smaller openings) and possibly covers can prevent spilling over when braking or in bends.
  • Ein Teil der Lamellen kann entfernbar angeordnet sein, um bei älteren Motoren eine tiefere Temperatur bzw. höhere Viskosität einzustellen. Statt aus Lamellen oder Kanälen kann der Strömungswiderstand auch aus einem Drahtgemenge oder dgl. gebildet sein, welches allerdings empfindlicher gegen Verschmutzung ist. Als Werkstoff ist Aluminium besonders geeignet.Part of the fins can be arranged to be removable in order to set a lower temperature or higher viscosity in older motors. Instead of lamellae or channels, the flow resistance can also be formed from a mixture of wires or the like, which, however, is more sensitive to contamination. Aluminum is particularly suitable as a material.
  • Allen Ausführungen ist das wichtige Merkmal gemeinsam, dass die der Kühlung zugeführte Oelmenge ausschliesslich von der Viskosität und der Stauhöhe abhängt. Der Einfluss der Stauhöhe lässt sich weitehend eliminieren, wenn der Strömungswiderstand nur für eine Teilmenge ausgelegt und dafür die Kühlung intensiviert wird, sei es durch Kühlrippen oder einen zusätzlichen Oelkühler.An important feature common to all versions is that the amount of oil supplied to the cooling depends exclusively on the viscosity and the accumulation height. The influence of the damming height can be largely eliminated if the flow resistance is only designed for a subset and the cooling is intensified for this, be it with cooling fins or an additional oil cooler.
  • Man kann auch den oberen Bereich einem separaten Rückfluss mit reduzierter Kühlung zuführen.The upper area can also be fed to a separate reflux with reduced cooling.
  • Obwohl im Strömungswiderstand eine laminare Strömung erwünscht ist, kann bei extremen Temperaturen auch eine turbulente Strömung in Kauf genommen werden.Although a laminar flow is desired in the flow resistance, a turbulent flow can also be accepted at extreme temperatures.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert:
    • Fig. 1 a, b und c zeigt die Vorrichtung rein schematisch im Querschnitt, im Längsschnitt und in der Aufsicht.
    • Fig. 2 zeigt verschiedene Formen von Ueberläufen bzw. Blenden.
    • Fig. 3 dient zur Erläuterung des Kreislaufs bei verschiedenen Betriebstemperaturen.
    • Fig. 4 ist die schematische Darstellung einer in die Motorkonstruktion integrierten Vorrichtung.
    • Fig. 5 stellt Querschnitte von Strömungswiderständen dar.
    • Fig. 6 bis 11 zeigen weitere Ausführungsformen.
    The invention is explained below on the basis of preferred exemplary embodiments:
    • 1 a, b and c show the device purely schematically in cross section, in longitudinal section and in top view.
    • Fig. 2 shows different forms of overflows or orifices.
    • Fig. 3 is used to explain the circuit at different operating temperatures.
    • Fig. 4 is a schematic representation of a device integrated in the motor construction.
    • 5 shows cross sections of flow resistances.
    • 6 to 11 show further embodiments.
  • Gemäss Fig. 1 ist am unteren Teil eines Motorblocks 1, der die Kurbelwelle 20 trägt, eine Schmierölpumpe 3 mit einem Saugstutzen 4 angeordnet. Die Oelwanne 2 enthält die normale Füllmenge an Oel. Im lichten Luftraum darüber, der ein Eintauchen der Pleuel ins Oel in jedem Fall verhindern muss, ist genügend Raum für die erfindungsgemässe Vorrichtung, die im wesentlichen aus einer Auffangwanne 6, einem laminaren Strömungswiderstand 7 und einem Ueberlauf 8 besteht.1 is on the lower part of an engine block 1, which supports the crankshaft 20, a lubricating oil pump 3 with a Suction nozzle 4 arranged. The oil pan 2 contains the normal amount of oil. In the clear air space above, which must prevent the connecting rods from immersing in the oil in any case, there is sufficient space for the device according to the invention, which essentially consists of a collecting trough 6, a laminar flow resistance 7 and an overflow 8.
  • Das heisse Oel, das den Strömungswiderstand verlässt, fliesst durch einen Kanal 9 zu einer Oeffnung 10, von welcher es zur Kühlung an die Stelle der Oelwanne 2 gelangt, die vom Ansaugstutzen 4 am weitesten entfernt ist. Ist hingegen das Oel noch kalt und zähflüssig, wird es den Strömungswiderstand nur in geringsten Mengen durchströmen und deshalb über den Ueberlauf 8 ungekühlt dem Saugstutzen 4 zugeführt.The hot oil, which leaves the flow resistance, flows through a channel 9 to an opening 10, from which it reaches the location of the oil pan 2, which is furthest away from the intake manifold 4, for cooling. If, on the other hand, the oil is still cold and viscous, it will only flow through the flow resistance in very small amounts and is therefore supplied to the suction port 4 uncooled via the overflow 8.
  • Die Auffangwanne wird vorteilhaft aus einem Aluminiumblech tiefgezogen bzw. fliessgepresst. Der hochgezogene Rand der Aussparung für den Saugstutzen dient als Ueberlauf für das nicht zu kühlende Oel.The drip pan is advantageously deep drawn or extruded from an aluminum sheet. The raised edge of the recess for the suction port serves as an overflow for the oil that is not to be cooled.
  • Muss die Vorrichtung nach dem Saugstutzen montiert werden, so ist sie seitlich offen. An dieser Stelle müsste dann die Oelwanne zusätzlich abgedichtet werden. Da für die Auffangwanne 6 keine absolute Dichtheit erforderlich ist, kann deren Befestigung auch innerhalb der Wannendichtung erfolgen. Falls der Saugstutzen von unten einschraubbar ist, kann die Aussparung geschlossen ausgeführt werden. Der Rand 11 der Auffangwanne kann, entsprechend beschichtet, die Funktion der Oelwannendichtung wahrnehmen. Eine oder mehrere Schottwände 12 oben verhindern ein gänzliches Ueberschwappen des Oels in den Ueberlauf z. B. beim Bremsen oder Beschleunigen des Fahrzeuges. Eine untere Schottwand 13 verhindert, dass sich das nicht zu kühlende Oel mit dem noch kalten Oel in der Oelwanne vermischt. Diese Teile sowie die Teile des Strömungswiderstandes können durch Kleben mit dem Auffangblech miteinander verbunden sein.If the device has to be installed after the suction nozzle, it is open on the side. At this point, the oil pan would have to be additionally sealed. Since no absolute tightness is required for the collecting trough 6, it can also be fastened within the trough seal. If the suction nozzle can be screwed in from below, the recess can be closed. The edge 11 of the drip pan, coated accordingly, can perform the function of the oil pan seal. One or more bulkheads 12 above prevent the oil from spilling completely into the overflow e.g. B. when braking or accelerating the vehicle. A lower bulkhead wall 13 prevents the oil that is not to be cooled from mixing with the still cold oil in the oil pan. These parts and the parts of the flow resistance can be connected to one another by gluing to the collecting plate.
  • Die untere Schottwand kann aber auch an der Oelwanne angeordnet sein.The lower bulkhead can also be arranged on the oil pan.
  • Da das überschüssige Oel in der Schmierölpumpe nur wenig erwärmt wird, wird es durch den Rücklaufstutzen 14 in den Bereich des Ansaugstutzens 4 geführt. Eine interne Rückführung der Pumpe wäre allerdings noch praktischer.Since the excess oil is only slightly heated in the lubricating oil pump, it is passed through the return pipe 14 into the area of the intake pipe 4. However, returning the pump internally would be even more practical.
  • Es gibt aber auch spezifische Gründe, die für eine Einleitung des Pumpenrückflusses in die Auffangwanne sprechen. Solange keine Pumpen mit konstanter Fördermenge vorliegen, muss allerdings die Vorrichtung mit der grossen Ueberschussmenge bei Höchstdrehzahl fertig werden, vorzugsweise durch einen zusätzlichen Ueberlauf 8Q an einer eine verminderte Kühlung ergebenden Stelle, etwa im mittleren Bereich der Oelwanne.However, there are also specific reasons that speak for the pump backflow to be introduced into the sump. As long as there are no pumps with a constant delivery rate, however, the device has to cope with the large excess amount at maximum speed, preferably by means of an additional overflow 8 Q at a location which results in reduced cooling, for example in the central region of the oil pan.
  • Wie Fig. 2 a-d zeigt, kann der Ueberlauf verschiedene Formen haben oder nach Fig. 2 e auch durch eine oder mehrere Blenden ersetzt werden. Der Durchfluss durch diese Blenden hängt mehr von der Stauhöhe ab als von der Viskosität.As FIG. 2 a-d shows, the overflow can have different shapes or, according to FIG. 2 e, can also be replaced by one or more orifices. The flow through these orifices depends more on the damming height than on the viscosity.
  • Zusätzlich zu solchen Blenden kann ein Ueberlauf an einer anderen Stelle eine zusätzliche Kühlung für Motoren mit erhöhtem Oelverbrauch bewirken.In addition to such orifices, an overflow at another point can result in additional cooling for engines with increased oil consumption.
  • In Fig. 3 wird die Funktion erläutert. Bei kaltem Oel (Fig. 3a) ist die laminare Strömung durch den Strömungswiderstand 7 sehr gering. Praktisch alles Oel fliesst über den Ueberlauf 8 ungekühlt zum Ansaugstutzen 4. Bei betriebswarmem Oel (Fig. 3b) fliesst ein Teil desselben durch den Strömungswiderstand und wird durch die Oelwanne gekühlt. Die Anteile variieren je nach der erreichten Temperatur bzw. Viskosität.The function is explained in FIG. 3. With cold oil (Fig. 3a) the laminar flow through the flow resistance 7 is very low. Practically all oil flows uncooled via the overflow 8 to the intake manifold 4. When the oil is warm from operation (FIG. 3b), part of it flows through the flow resistance and is cooled by the oil pan. The proportions vary depending on the temperature or viscosity reached.
  • Sobald das Oel die optimale Temperatur überschreitet, wird es sehr leichtflüssig und fliesst vollständig über den Strömungswiderstand 7 ab (Fig. 3c). Es wird somit alles rückfliessende Oel in der Oelwanne gekühlt, bevor es wieder zum Saugstutzen und in den Schmierkreislauf gelangt.As soon as the oil exceeds the optimal temperature, it becomes very fluid and flows completely over the flow resistance from 7 (Fig. 3c). All backflowing oil is thus cooled in the oil pan before it gets back to the suction nozzle and into the lubrication circuit.
  • Bemerkenswert ist, dass dies auch geschieht, wenn das Schmieröl zu dünnflüssig ist ohne eine zu hohe Temperatur zu haben. Abgesehen von den besonderen Oelen für extreme Kälte kann nämlich auch eine normales Oel durch Verdünnung mit Kraftstoff eine unzulässig niedrige Viskosität erreichen.It is remarkable that this also happens if the lubricating oil is too thin without being too high. Apart from the special oils for extreme cold, a normal oil can also achieve an impermissibly low viscosity by dilution with fuel.
  • In jedem Fall wird niedrigviskoses Oel vermehrt gekühlt, während ein hochviskoses Oel noch bei hoher Temperatur teilweise dem Ueberlauf zufliesst. Sollte also ein hochviskoses Einheitsöl, z. B. SAE 50, Verwendung finden, so kann dies für die Schmierung der Kolbenringe und den Oelverbrauch Vorteile haben, weil dort die Zylinderwandung die Oeltemperatur und somit die Viskosität bestimmt. Für die (hydrodynamische) Schmierung der Lager wird aber das Oel durch die Viskositätsregelung so stark erwärmt, dass die sonst bei hochviskosen Oelen erhöhte Lagerreibung nicht auftritt.In any case, low-viscosity oil is increasingly cooled, while a high-viscosity oil partially flows to the overflow even at high temperature. So should a highly viscous unit oil, e.g. B. SAE 50, use, this can have advantages for the lubrication of the piston rings and the oil consumption, because there the cylinder wall determines the oil temperature and thus the viscosity. For the (hydrodynamic) lubrication of the bearings, however, the oil is heated so much by the viscosity control that the bearing friction, which is otherwise increased in the case of highly viscous oils, does not occur.
  • Besonders vorteilhaft ist deshalb die Erfindung auch für Antriebsaggregate, bei denen das Getriebe vom Motorenöl geschmiert wird. Für Getriebe ist nämlich ebenfalls eine höhere Viskosität von Vorteil.The invention is therefore also particularly advantageous for drive units in which the transmission is lubricated by engine oil. A higher viscosity is also advantageous for gearboxes.
  • Die Erfindung ermöglicht es somit, die Oelviskosität auf die Bedürfnisse der Kolbenschmierung und des Getriebes abzustimmen, ohne dass dabei eine der Viskositätsklasse entsprechend hohe Lagerreibung in Kauf genommen werden muss.The invention thus makes it possible to adapt the oil viscosity to the needs of the piston lubrication and the gearbox, without having to accept a bearing friction that is high in accordance with the viscosity class.
  • In Fig. 4 wird schematisch dargestellt, wie die Vorrichtung in die Motorkonstruktion integriert werden kann.4 shows schematically how the device can be integrated into the motor construction.
  • Der Ueberlauf 8 mündet direkt im Saugstutzen 4 der Pumpe. Der Motor wird also in kürzester Zeit mit vorgewärmtem Oel versorgt. Da äussere und innere Kühlrippen 15 bzw. 16 für eine besonders intensive Kühlung des aus dem Strömungswiderstand 7 kommenden Oeles sorgen, reicht es aus, wenn bloss eine Teilmenge des rückfliessenden Oeles gekühlt wird. Dadurch kann der Einfluss der Stauhöhe und der Oelumlaufmenge reduziert werden. Eine weitere Reduktion kann dadurch erzielt werden, dass der obere Bereich des laminaren Strömungswiderstandes durch einen separaten Kanal 17 in einer Oeffnung 18 mündet, nach welcher das Oel nur noch teilweise gekühlt wird.The overflow 8 opens directly into the suction port 4 of the pump. The engine is therefore supplied with preheated oil in the shortest possible time. Since outer and inner cooling fins 15 and 16 ensure particularly intensive cooling of the oil coming from the flow resistance 7, it is sufficient if only a partial amount of the oil flowing back is cooled. This can reduce the influence of the accumulation level and the amount of oil in circulation. A further reduction can be achieved in that the upper area of the laminar flow resistance opens through a separate channel 17 into an opening 18, after which the oil is only partially cooled.
  • In Fig. 5 werden einige Ausführungsformen von Strömungswiderständen dargestellt. a) zeigt ein Lamellenpaket mit vertikalen Lamellen, die am wenigsten zur Verschmutzung neigen dürften. b) zeigt eine Art Honigwaben- bzw. Kanalstruktur. Damit sind besonders kleine Viskositätswerte erreichbar. Horizontale Lamellen nach c) eignen sich besonders für eine Abstufung des laminaren Widerstandes über die Stauhöhe.5 shows some embodiments of flow resistances. a) shows a set of slats with vertical slats that are least likely to become dirty. b) shows a kind of honeycomb or channel structure. This enables particularly low viscosity values to be achieved. Horizontal slats according to c) are particularly suitable for grading the laminar resistance over the accumulation height.
  • Es besteht gemäss d) die Möglichkeit, einen Teil der Lamellen entfernbar zu gestalten. Damit kann die Viskosität für besondere Klimaverhältnisse bzw. für ältere Motoren mit hohem Oelverbrauch höher eingestellt werden, d. h. nach Entfernung eines Teils der Lamellen wird das Oel im Schmierkreislauf kühler. Bei Teilrevisionen des Motors ist dieser Eingriff ohne besonderen Aufwand durchführbar.According to d), it is possible to make some of the slats removable. This means that the viscosity can be set higher for special climatic conditions or for older engines with high oil consumption. H. After removing part of the fins, the oil in the lubrication circuit becomes cooler. With partial revisions of the engine, this intervention can be carried out without any special effort.
  • Die Ausführungsformen nach Fig. 1, 3 und 4 setzen voraus, dass über dem Oelspiegel genügend Freiraum ist. Falls aber der Motor flach gebaut ist, bewegen sich die Pleuel nur wenig über der Oeloberfläche hinweg. In diesem Fall sind die Ausführungsformen nach Fig. 6 bis 11 besonders zweckmässig. In der Ausführungsform nach Fig. 6 taucht die im Querschnitt V-förmig ausgebildete Auffangwanne 6 unter den normalen Oelspiegel ein. An ihrer tiefsten Stelle mündet der Strömungswiderstand in Form mindestens eines engen, senkrecht angeordneten Röhrchens 7. Der Ueberlauf 8 ist als Ende eines in die Auffangwanne eingesetzten Rohres ausgebildet. Das Rohr ist zweckmässig bis in die Nähe des Ansaugstutzens nach unten verlängert (Rohr 21), wobei gegen den Boden der Oelwanne 2 eine Oeffnung 22 freibleibt. Das vom Rücklauf kommende erwärmte Oel mischt sich dabei kaum mit dem noch kalten Oel in der Wanne und wird deshalb rasch auf die erforderliche Temperatur gebracht.The embodiments according to FIGS. 1, 3 and 4 assume that there is sufficient space above the oil level. However, if the engine is built flat, the connecting rods move only slightly above the surface of the oil. In this case, the embodiments according to FIGS. 6 to 11 are particularly useful. In the embodiment according to FIG. 6, the collecting trough 6, which is V-shaped in cross section, is immersed under the normal oil level. At its lowest point, the flow resistance opens out in the form of at least one narrow, vertically arranged tube 7. The overflow 8 is designed as the end of a tube inserted into the collecting trough. The pipe is expediently extended down to the vicinity of the intake port (pipe 21), an opening 22 remaining free against the bottom of the oil pan 2. The heated oil coming from the return line hardly mixes with the still cold oil in the tub and is therefore quickly brought to the required temperature.
  • Ohne jegliche zusätzliche Bauhöhe kommen die Ausführungsformen nach den Figuren 7 bis 10 aus. In der Ausführung nach Fig. 7 ist die Viskositätsregelvorrichtung im Pumpenansaug angeordnet. Im Ansaugstutzen 4 ist ein Rückschlagventil 26, 27 angeordnet mit einem sehr geringen Oeffnungsdruck von z. B. unter 0.1 bar. Beispielsweise kann das Ventil in Sperrichtung bloss durch das Gewicht des Ventilgliedes 27 belastet sein, welches gegen eine Auflage 26 anliegt. Im Ansaugstutzen 4 mündet ebenfalls der als enges Röhrchen ausgebildete laminare Strömungswiderstand 7. Dessen anderes Ende ist über ein gegenüber dem Innendurchmesser des Röhrchens erweitertes Rohr 23 gegen eine gekühlte Fläche der Oelwanne geführt. Die Auffangwanne 6 ist hier als Trichter ausgebildet mit einem rohrförmigen Ansatz 21, welcher bis an den Boden der Wanne 2 reicht. Ueber eine Oeffnung 22 kommuniziert das Trichterinnere mit dem Rest der Oelwanne. Im Betrieb erwärmt sich das durch das Rohr 23 angesaugte Oel rasch auf die Temperatur des Rücklauföls, welches das Röhrchen 7 umspült. Der Widerstand des Röhrchens 7 richtet sich deshalb nach der Rücklauftemperatur des Oels. Bei geringer Oeltemperatur fliesst nur wenig Oel durch das Röhrchen 7. Der Rest wird über das Rückschlagventil 26, 27 angesaugt. Das im Trichter 6 eingeschlossene Oel bildet nur einen geringen Teil des gesamten Oelvorrates. Da dieser Teil bei kaltem Motor sehr rasch erwärmt wird, wird rasch die optimale Oelviskosität erreicht. Mit zunehmender Temperatur fliesst wegen des abnehmenden Widerstandes des Röhrchens 7 ein zunehmender Prozentsatz gekühlten Oels durch das Rohr 23 dem Ansaugstutzen 4 zu. Bei heissem Oel ist das Rückschlagventil 26, 27 geschlossen, so dass der gesamte Oelstrom gekühlt wird.The embodiments according to FIGS. 7 to 10 manage without any additional overall height. 7, the viscosity control device is arranged in the pump suction. In the intake manifold 4, a check valve 26, 27 is arranged with a very low opening pressure of z. B. below 0.1 bar. For example, the valve can only be loaded in the blocking direction by the weight of the valve member 27, which bears against a support 26. The laminar flow resistance 7, which is designed as a narrow tube, also opens into the intake port 4. Its other end is guided against a cooled surface of the oil pan via a tube 23 which is widened in relation to the inside diameter of the tube. The collecting trough 6 is designed here as a funnel with a tubular extension 21 which extends to the bottom of the trough 2. The interior of the funnel communicates with the rest of the oil pan via an opening 22. In operation, the oil sucked in through the pipe 23 quickly heats up to the temperature of the return oil which flows around the tube 7. The resistance of the tube 7 therefore depends on the return temperature of the oil. When the oil temperature is low, only a little oil flows through the tube 7. The rest is sucked in via the check valve 26, 27. The oil enclosed in the funnel 6 forms only a small part of the total oil supply. Since this part is warmed up very quickly when the engine is cold, the optimum oil viscosity is reached quickly. With increasing temperature flows because of the decreasing increasing resistance of the tube 7 an increasing percentage of cooled oil through the tube 23 to the intake manifold 4. When the oil is hot, the check valve 26, 27 is closed, so that the entire oil flow is cooled.
  • Allenfalls kann im Rohr 23 ein weiterer Strömungswiderstand 28 vorgesehen werden, damit auch die Temperatur des kühleren Oels in der Wanne 2 berücksichtigt wird.At most, a further flow resistance 28 can be provided in the pipe 23 so that the temperature of the cooler oil in the tub 2 is also taken into account.
  • Bei den Ausführungen nach Figuren 8 bis 10 ist die Viskositätsregelung im Pumpenrücklauf angeordnet. In Fahrzeugverbrennungsmotoren werden normalerweise volumetrische Oelpumpen verwendet, welche bereits bei geringer Motorendrehzahl den für die Schmierung erforderlichen Oelstrom liefern. Im normalen Drehzahlbereich der Motoren fliesst deshalb ein erheblicher Anteil des geförderten Oels direkt von der Pumpe 3 über einen Pumpenrücklauf 14 in die Oelwanne 2 zurück. Da dieses Pumpenrücklauföl genau die Temperatur und Viskosität des den Schmierstellen zugeführten Oels hat, eignet es sich sehr gut für die Regelung.In the embodiments according to FIGS. 8 to 10, the viscosity control is arranged in the pump return. In vehicle internal combustion engines, volumetric oil pumps are normally used, which deliver the oil flow required for lubrication even at a low engine speed. In the normal speed range of the motors, therefore, a significant proportion of the oil delivered flows directly from the pump 3 back into the oil pan 2 via a pump return 14. Since this pump return oil has exactly the temperature and viscosity of the oil supplied to the lubrication points, it is very well suited for control.
  • Den Ausführungen nach Figuren 8 bis 10 ist wiederum eine trichterförmige Auffangwanne 6 für das vom Motor zurückfliessende Oel gemeinsam, die mittels eines den Ansaugstutzen 4 umschliessenden Rohres 21 bis gegen den Boden der Oelwanne 2 verlängert ist. Zwischen dem Rohr 21 und dem Wannenboden ist eine Durchtrittsöffnung 22 vorgesehen.The designs according to FIGS. 8 to 10 in turn have a funnel-shaped collecting trough 6 for the oil flowing back from the engine, which is extended to the bottom of the oil trough 2 by means of a pipe 21 surrounding the intake pipe 4. A passage opening 22 is provided between the tube 21 and the trough bottom.
  • Bei der Ausführung nach Fig. 8 wird der Pumpenrücklauf in einen Auffangbehälter 28 geleitet, aus welchem das Oel teilweise durch den laminaren Strömungswiderstand in Form eines Röhrchens 7 in einen gekühlten Bereich der Oelwanne 2, teilweise über den Rand 8 des Auffangbehälters 28 direkt zum Ansaugstutzen 4 zurückströmt. Das Röhrchen 7 kann je nach der gewünschten Abhängigkeit von der Temperatur in der Oelwanne 2 entweder aus gut wärmeleitendem Material, z. B. Aluminium, oder aus schlecht wärmeleitendem Material, z. B. Kunststoff, hergestellt sein. Bei warmem Oel fliesst ein grösserer Prozentsatz der Pumpenrücklaufmenge durch das Röhrchen 7 in den gekühlten Bereich der Wanne 2 und von da gekühlt durch die Oeffnung 22 dem Ansaugstutzen 4 zu als bei kaltem Oel. Das Oel wird deshalb auch hier innerhalb des Trichters 6 rasch auf die gewünschte Betriebstemperatur aufgewärmt.In the embodiment according to FIG. 8, the pump return is directed into a collecting container 28, from which the oil partly through the laminar flow resistance in the form of a tube 7 into a cooled area of the oil pan 2, partly via the edge 8 of the collecting container 28 directly to the intake port 4 flows back. Depending on the desired dependence on the temperature in the oil pan 2, the tube 7 can either be made of a good heat-conducting material, e.g. B. aluminum, or from poorly heat-conducting material, e.g. B. plastic. In the case of warm oil, a larger percentage of the pump return flow flows through the tube 7 into the cooled area of the trough 2 and from there cooled through the opening 22 to the intake manifold 4 than with cold oil. The oil is therefore quickly warmed up here to the desired operating temperature within the funnel 6.
  • Bei der Variante nach Fig. 9 ist statt des Ueberlaufs von Fig. 8 eine Blende 8' vorgesehen. Da der Strömungswiderstand durch die Blende 8'praktisch unabhängig von der Viskosität ist, wogegen der Widerstand durch den Strömungswiderstand 7 proportional mit der Zähigkeit ansteigt, ändert sich das Verhältnis des durch die Blende 8'direkt zum Ansaugstutzen 4 zugeführten zu dem über den Widerstand 7, das erweiterte Rohr und die gekühlte Oelwanne 2 zurückfliessenden Pumpenrücklauf- öls im Sinne einer Reduktion der Zähigkeitsschwankung. Bei der Ausführung nach Fig. 9 ist dieses Verhältnis relativ wenig von der Pumpenrücklaufmenge abhängig. Das erweiterte Rohr 23 hat, wie bei Fig. 7, den Zweck, dass obiges Verhältnis von der Temperatur in der Oelwanne 2 praktisch unabhängig ist.In the variant according to FIG. 9, an orifice 8 ′ is provided instead of the overflow from FIG. 8. Since the flow resistance through the orifice 8 ′ is practically independent of the viscosity, whereas the resistance through the flow resistance 7 increases proportionally with the viscosity, the ratio of the supply to the intake port 4 through the orifice 8 ′ changes to that via the resistance 7, the expanded pipe and the cooled oil pan 2 returning pump return oil in the sense of a reduction in the viscosity fluctuation. In the embodiment according to FIG. 9, this ratio is relatively little dependent on the pump return flow. The purpose of the expanded pipe 23, as in FIG. 7, is that the above ratio is practically independent of the temperature in the oil pan 2.
  • Um diese Unabhängigkeit zu erreichen, genügt allerdings auch die in Fig. 10 gezeigte Einleitung des Röhrchens 7 in die Oelwanne 2 oberhalb des Oelspiegels. In Fig. 10 ist als weitere Variante im direkten Rückfluss vom Pumpenrücklauf 14 zum Ansaugstutzen 4 ein Ueberdruckventil 8" angeordnet, welches gleich wirkt wie der Ueberlauf nach Fig. 8.To achieve this independence, however, it is also sufficient to introduce the tube 7 shown in FIG. 10 into the oil pan 2 above the oil level. In FIG. 10, as a further variant, an overpressure valve 8 ″ is arranged in the direct backflow from the pump return 14 to the intake port 4, which acts in the same way as the overflow according to FIG.
  • Der Luftraum oberhalb des Oelspiegels in der Oelwanne 2 muss mit dem Luftraum oberhalb des Trichters 6 verbunden werden, weil sich sonst ein Druckunterschied über den Trichter 6 aufbauen könnte. Dazu ist der ohnehin nötige Durchbruch 25 für den Oelmessstab 29 gut geeignet. Diese Lösung eignet sich natürlich für alle Varianten gemäss Figuren 4 und 6 bis 11.The air space above the oil level in the oil pan 2 must be connected to the air space above the funnel 6, because otherwise a pressure difference across the funnel 6 could build up. For this purpose, the opening 25 which is necessary anyway is well suited for the oil dipstick 29. This solution is of course suitable for all variants according to FIGS. 4 and 6 to 11.
  • Fig. 11 zeigt noch eine Variante mit einem externen Oelkühler 30, welcher über ein Rohr 31 mit dem laminaren Strömungswiderstand 7 und über ein Rohr 32 mit der Oelwanne 2 verbunden ist. Im übrigen entspricht die Ausführungsform nach Fig. 11 jener nach Fig. 9.11 shows a variant with an external oil cooler 30, which is connected via a pipe 31 to the laminar flow resistance 7 and via a pipe 32 to the oil pan 2. Otherwise, the embodiment according to FIG. 11 corresponds to that according to FIG. 9.
  • Das beschriebene Verfahren ist allgemein für die Regelung der Viskosität von Flüssigkeiten anwendbar und eignet sich insbesondere für Schmierkreisläufe, weil bei der Schmierung die Einhaltung der optimalen Viskosität den Verschleiss und die Reibung minimiert.The method described can be used in general for regulating the viscosity of liquids and is particularly suitable for lubrication circuits because, when lubricating, maintaining the optimum viscosity minimizes wear and friction.

Claims (10)

1. Ölkreislauf, insbesondere für einen Verbrennungsmotor, mit einer Kühlfläche (2,30) für das Öl, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu einer Serieschaltung der Kühlfläche (2,30) mit einem vorzugsweise laminaren Strömungswiderstand (7) ein Bypass mit einem Überlauf (8), einer Blende (8') oder einem Überdruckventil(8") angeordnet ist.1. Oil circuit, in particular for an internal combustion engine, with a cooling surface (2,30) for the oil, characterized in that a bypass with an overflow (7) is parallel to a series connection of the cooling surface (2,30) with a preferably laminar flow resistance (7). 8), an aperture (8 ') or a pressure relief valve (8 ") is arranged.
2. Ölkreislauf nach Anspruch 1, wobei ein Ölbehälter die Kühlfläche (2) bildet und eine Ölpumpe (3) das Öl über einen Ansaugstutzen (4) aus dem Ölbehälter (2) ansaugt, dadurch gekennzeichnet, dass dass der Strömungswiderstand (7) und der Überlauf (8) bzw. die Blende (8') im Ölrücklauf zum Behälter (2) angeordnet sind, wobei das stromabwärtige Ende des Strömungswiderstandes (7) in einem gekühlten Bereich des Behälters (2) und das stromabwärtige Ende des Überlaufs (8) bzw. der Blende (8') in der Nähe des Ansaugstutzens (4) oder in diesen selbst münden.2. Oil circuit according to claim 1, wherein an oil container forms the cooling surface (2) and an oil pump (3) sucks the oil through an intake port (4) from the oil container (2), characterized in that the flow resistance (7) and Overflow (8) or the diaphragm (8 ') are arranged in the oil return to the tank (2), the downstream end of the flow resistance (7) in a cooled area of the tank (2) and the downstream end of the overflow (8) or the orifice (8 ') near the intake port (4) or open into it itself.
3. Ölkreislauf nach Anspruch 2, wobei der Ölbehälter eine unter einem Motorblock (1) angeordnete Ölwanne (2) ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Motorblock (1) und der Ölwanne (2) ein Auffangbehälter (6) angeordnet ist, in welchen die stromaufwärtigen Enden des Strömungswiderstandes (7) und des Überlaufs (8) bzw. der Blende (8') münden.3. Oil circuit according to claim 2, wherein the oil container is an oil pan (2) arranged under an engine block (1), characterized in that between the engine block (1) and the oil pan (2) a collecting container (6) is arranged, in which the upstream ends of the flow resistance (7) and the overflow (8) or the orifice (8 ') open.
4. Ölkreislauf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungswiderstand (7) durch ein Lamellenpaket oder durch honigwabenartige Kanäle gebildet ist.4. Oil circuit according to claim 3, characterized in that the flow resistance (7) is formed by a plate pack or by honeycomb-like channels.
5. Ölkreislauf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungswiderstand (7) vom Auffangbehälter (6) senkrecht in die Ölwanne (2) ragt und vorzugsweise aus mindestens einem Röhrchen besteht.5. Oil circuit according to claim 3, characterized in that the flow resistance (7) of the collecting container (6) protrudes vertically into the oil pan (2) and preferably consists of at least one tube.
6. Ölkreislauf nach einem der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Überlauf (8a) mit einer Mündung an einer Stelle verminderter Kühlung, vorzugsweise im mittleren Bereich der Ölwanne (2).6. Oil circuit according to one of claims 3 to 5, characterized by an additional overflow (8a) with a mouth at a point of reduced cooling, preferably in the central region of the oil pan (2).
7. Ölkreislauf nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch Abschottungen (12,13) zur Verhinderung des Überschwappens des angestauten Öls bzw. des Vermischens des nicht zu kühlenden Öls mit dem gekühlten Öl.7. Oil circuit according to one of claims 3 to 6, characterized by partitions (12, 13) to prevent the spilled oil from spilling over or the mixing of the oil not to be cooled with the cooled oil.
8. Ölkreislauf nach Anspruch 1, mit einer Ölpumpe (3), welche das Öl über einen Ansaugstutzen (4) aus einem Ölbehälter (2) ansaugt, dadurch gekennzeichnet, dass im Ölbehälter (2) durch eine Auffangwanne (6) ein erster Raum um den Ansaugstutzen (4) herum abgetrennt ist, und dass der erste Raum mit dem einen zweiten Raum bildenden übrigen Teil des Ölbehälters (2) über eine Öffnung (22) kommuniziert.8. Oil circuit according to claim 1, with an oil pump (3) which sucks the oil through an intake port (4) from an oil tank (2), characterized in that in the oil tank (2) through a collecting trough (6) around a first space the suction nozzle (4) is separated, and that the first space communicates with the remaining part of the oil container (2) forming a second space via an opening (22).
9. Ölkreislauf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangwanne (6) zumindest den überwiegenden Teil des Rücklauföls in den ersten Raum leitet, dass im Ansaugstutzen das in Ansaugrichtung öffnende Überdruckventil (26,27) angeordnet ist, und dass der Strömungswiderstand (7) die Ansaugleitung zwischen dem Überdruckventil (26,27) und der Pumpe (3) mit einem gekühlten Bereich des zweiten Raumes verbindet.9. Oil circuit according to claim 8, characterized in that the collecting trough (6) conducts at least the major part of the return oil into the first space, that the pressure relief valve (26, 27) opening in the suction direction is arranged in the intake port, and that the flow resistance (7 ) connects the suction line between the pressure relief valve (26, 27) and the pump (3) to a cooled area of the second room.
10. Ölkreislauf nach Anspruch 8, wobei die Pumpe (3) einen Pumpenrücklauf (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangwanne (6) zumindest den überwiegenden Teil des vom Motor zurückfliessenden Öls in den ersten Raum leitet, und dass der Pumpenrücklauf (14) einerseits über die Blende (8'), das Überdruckventil (8") oder den Überlauf (8) mit dem ersten Raum, andererseits über den Strömungswiderstand (7), allenfalls über einen Ölkühler (30), mit dem zweiten Raum verbunden ist.10. Oil circuit according to claim 8, wherein the pump (3) has a pump return (14), characterized in that the collecting trough (6) conducts at least the major part of the oil flowing back from the engine into the first space, and that the pump return (14 ) on the one hand via the orifice (8 '), the pressure relief valve (8 ") or the overflow (8) with the first room, on the other hand via the flow resistance (7), possibly via an oil cooler (30), connected to the second room.
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