EP0262598B1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP0262598B1
EP0262598B1 EP87114010A EP87114010A EP0262598B1 EP 0262598 B1 EP0262598 B1 EP 0262598B1 EP 87114010 A EP87114010 A EP 87114010A EP 87114010 A EP87114010 A EP 87114010A EP 0262598 B1 EP0262598 B1 EP 0262598B1
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oil
throttle
combustion engine
internal combustion
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Jürgen Wahnschaffe
Ernst-Siegfried Hartmann
Herbert Schleiermacher
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Deutz AG
Original Assignee
Deutz AG
Kloeckner Humboldt Deutz AG
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P9/00—Cooling having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P7/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/16—Controlling lubricant pressure or quantity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M5/00—Heating, cooling, or controlling temperature of lubricant; Lubrication means facilitating engine starting
    • F01M5/005—Controlling temperature of lubricant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/20—Cooling circuits not specific to a single part of engine or machine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P2003/006—Liquid cooling the liquid being oil
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/08—Cabin heater

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of the first claim.
  • DE-OS 28 25 870 describes an internal combustion engine with a cooling oil and lubricating oil circuit connected in parallel, both circuits being acted upon by a common oil pump.
  • a heat exchanger oil cooler
  • This bypass line is controlled by a thermostatic valve which, from a certain oil temperature, directs the oil through the oil cooler and below it through the bypass. So that the lubricating oil circuit is primarily supplied with oil when the oil pressure is too low, a priority valve is arranged in the cooling oil circuit, which only allows passage through the cooling oil circuit above a certain oil pressure.
  • thermostatic valve in a bypass line of the heat exchanger, as described in DE-OS 28 25 870, is intended to conduct the oil through the bypass line at low temperatures.
  • US-A-3,127,879 also shows an internal combustion engine with a cooling oil and lubricating oil circuit connected in parallel. Both circuits are operated by a common oil pump. To ensure that there is still enough lubricating oil in the lubricating oil circuit when the oil pressure is low, a priority valve is located behind the cylinder cooling chamber and in front of the oil cooler, which only releases the passage from a certain oil pressure. This priority valve is also provided with a bypass line in which a throttle is arranged in order to ensure a minimum flow through the cooling oil circuit. In the flow direction behind the priority valve and in front of the oil cooler, an outflow line with a safety valve leads directly into the oil sump of the internal combustion engine. The disadvantage of this arrangement is that two valves are required, which take up space and are prone to failure. In addition, the oil pressure upstream of the heat exchanger is not even.
  • the object of the invention is, while avoiding the disadvantage just mentioned, to equalize the oil pressure in an internal combustion engine upstream of the heat exchangers with simple means, so that it is almost independent of the oil temperature.
  • the throttle is advantageously arranged in the flow direction in front of the first point of the internal combustion engine to be cooled, in order to ensure that the entire internal combustion engine is heated.
  • a simple, inexpensive embodiment of the throttle is to design it as a bore in the housing of the internal combustion engine.
  • a priority valve is arranged in the cooling oil circuit, which consists of a spring-loaded piston guided in a bushing.
  • the throttle is advantageously integrated into the priority valve, a gap being expediently arranged between the piston and the bushing through which the cooling oil flows when the valve is open.
  • FIG. 1 shows an oil circuit of an internal combustion engine, the cooling oil and lubricating oil circuit 5, 6 are acted upon by a common oil pump 3.
  • a pressure relief valve 4 is arranged, which controls the discharge into an oil return line 18 and thereby limits the maximum oil pressure.
  • the oil delivered by the oil pump 3 is divided into two partial flows, one of which forms the cooling oil circuit 5 and the other the lubricating oil circuit 6.
  • An oil filter 8 is arranged in front of the engine 7 in the flow direction so that only cleaned oil enters the engine 7 in the lubricating oil circuit 6.
  • a priority valve 9 is installed in the cooling oil circuit 5, which has the task of supplying the lubricating oil circuit 6 primarily with oil.
  • a throttle 2 is arranged in the cooling oil circuit 5, two heat exchangers, namely an engine oil cooler 10 and a heater 11 in the flow direction behind the engine 7, being arranged in front of an oil holding valve 12.
  • the engine oil cooler 10 is controlled by a thermostat 13, which only releases the flow through the engine oil cooler 10 at a certain predeterminable temperature of the oil.
  • the heater 11 is located downstream of the engine oil cooler 10, a heater valve 14 also enabling or blocking the flow to the heater 11.
  • a control valve 15 is arranged in the inflow thereof, which regulates a bypass 16 to the heater 11.
  • Fig. 2 shows the same arrangement of the cooling oil circuit as shown in Fig. 1, only the cooling oil circuit is acted upon by a separate oil pump 17.
  • the priority valve 9 shows a priority valve 9 with an integrated throttle for installation in the cooling oil circuit of an internal combustion engine.
  • the priority valve 9 consists of a bushing 19 with a valve inlet 22 and valve outlet 23, a piston 20 loaded by a spring 24 being guided in the bushing 19.
  • a gap 21 is arranged between the piston 20 and the bushing 19 and is designed as a throttle.
  • the piston 20, held by the spring 24 sits sealingly on a valve seat 25 at the valve inlet 22 and thereby blocks it. From a predeterminable oil pressure, the piston 20 is displaced against the spring force in the bush 19 and the oil flows through the valve inlet 22 through the gap 21, i. H. the throttle into the valve outlet 23.
  • the arrows in FIG. 3 represent the flow of the oil in the open state of the priority valve 9.
  • throttle cross section is selected in a suitable manner, only a temperature-dependent amount of oil will pass through the throttle, while the other part of the oil is available for other purposes.
  • a throttle thus equalizes the oil pressure upstream of the heat exchangers by reducing the flow rate, in contrast to a thermostatic valve, which blocks the oil flow through the heat exchanger below a certain temperature and thereby causes the oil pressure in the heat exchanger to drop abruptly.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
  • Die DE-OS 28 25 870 beschreibt eine Brennkraftmaschine mit einem parallel geschalteten Kühlöl- und Schmierölkreislauf, wobei beide Kreisläufe von einer gemeinsamen Ölpumpe beaufschlagt werden. Im Kühlölkreislauf ist ein Wärmetauscher (Ölkühler) angeordnet, wobei diesem eine Bypassleitung parallel geschaltet ist. Diese Bypass- leitung wird von einem Thermostatventil gesteuert, welches ab einer bestimmten Öltemperatur das Öl durch den Ölkühler leitet und unterhalb dieser durch den Bypass. Damit bei zu niedrigem Öldruck der Schmierölkreislauf vorrangig mit Öl versorgt wird, ist im Kühlölkreislauf ein Vorrangventil angeordnet, welches den Durchgang durch den Kühlölkreislauf erst ab einem bestimmten Öldruck freigibt.
  • Bei niedrigen Temperaturen des Öls kann sich aufgrund dessen Dickflüssigkeit ein unzulässig hoher Druck in den Wärmetauschern aufbauen, der zu einer Beschädigung dieser führen kann, da die Wärmetauscher aus Kostengründen oft mit geringstem Aufwand gefertigt sind und dadurch seine Sicherheitsreserven bezüglich eines Überschreitens des Betriebsdruckes gering sind.
  • Die Anordnung eines Thermostatventils in einer Bypassleitung des Wärmetauschers, wie in der DE-OS 28 25 870 beschrieben, soll bei niedrigen Temperaturen des Öls dieses durch die Bypassleitung leiten.
  • Nachteilig hieran ist jedoch, daß hierbei eine unnötig große Ölmenge fortwährend durch den Kühlölkreislauf gepumpt wird.
  • In der US-A-3,127,879 ist gleichfalls eine Brennkraftmaschine mit einem parallel geschalteten Kühlöl- und Schmierölkreislauf gezeigt. Beide Kreisläufe werden von einer gemeinsamen Ölpumpe beaufschlagt. Damit bei einem niedrigen Öldruck noch genügend Schmieröl im Schmierölkreislauf zur Verfügung steht, ist hinter dem Zylinderkühlraum und vor dem Ölkühler ein Vorrangventil angeordnet, welches den Durchgang erst ab einem bestimmten Öldruck freigibt. Dieses Vorrangventil ist weiterhin mit einer Bypass-Leitung versehen, in der eine Drossel angeordnet ist, um einen minimalen Durchfluß durch den Kühlölkreislauf zu gewährleisten. In strömungsrichtung hinter dem Vorrangventil und vor dem Ölkühler führt eine Abströmleitung mit einem Sicherheitsventil direkt in den Ölsumpf der Brennkraftmaschine. Nachteilig an dieser Anordnung ist, daß zwei Ventile benötigt werden, die Platz beanspruchen und störanfällig sind. Außerdem ist der Öldruck vor dem Wärmetauscher nicht vergleichmäßigt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung des eben genannten Nachteils, mit einfachen Mitteln den Öldruck in einer Brennkraftmaschine vor den Wärmetauschern zu vergleichmäßigen, so daß dieser nahezu unabhängig von der Öltemperatur ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Im kalten Zustand des Öls ist dieses dickflüssig, so daß die Drossel dem durchfließenden Öl einen größeren Widerstand entgegensetzt als bei warmem Öl. Als Folge davon steigt der Öldruck vor der Drossel an, so daß das Überdruckventil in der ÖI-Rückführleitung öffnet und das Öl zum Beispiel zurück in den Ölsumpf leitet. Ein Teil des Öls wird jedoch die Drossel passieren und von dieser erwärmt in den Kühlölkreislauf gelangen. Dadurch wird als vorteilhafter Nebeneffekt die Erwärmung der Brennkraftmaschine gefördert. Steigt die Temperatur des Öls vor der Drossel an, so wird das Öl dünnflüssiger und die Drosselwirkung läßt kontinuierlich nach. Aufgrund dieser Maßnahme ist daher der Öldruck vor den Wärmetauschern vergleichmäßigt und nahezu unabhängig von der Öltemperatur.
  • Vorteilhafterweise ist die Drossel in Strömungsrichtung vor der ersten zu kühlenden Stelle der Brennkraftmaschine angeordnet, um eine Erwärmung der gesamten Brennkraftmaschine sicherzustellen.
  • Eine einfache, kostengünstige Ausführungsform der Drossel ist, diese als Bohrung im Gehäuse der Brennkraftmaschine auszubilden.
  • In besonderer erfindungsgemäßer Ausführung ist im Kühlölkreislauf ein Vorrangventil angeordnet, welches aus einem in einer Buchse geführten federbelasteten Kolben besteht. Vorteilhafterweise ist die Drossel in das Vorrangventil integriert, wobei zweckmäßigerweise zwischen Kolben und Buchse ein Spalt angeordnet ist, durch den im geöffneten Zustand des Ventils das Kühlöl strömt.
  • Es ist auch vorteilhaft, die Drossel im Bereich des Wärmetauschers anzuordnen, insbesondere die Drossel in den Wärmetauscher zu integrieren.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen, die Ausführungsformen der Erfindung zeigen und nachfolgend näher beschrieben sind. Es zeigt:
    • Fig. 1 einen Ölkreislauf einer Brennkraftmaschine, wobei der Kühlöl- und Schmierölkreis mit einer gemeinsamen Ölpumpe betrieben wird,
    • Fig. 2 einen Kühlölkreislauf einer Brennkraftmaschine, der von einer separaten Ölpumpe betrieben wird, und
    • Fig. 3 eine erfindungsgemäße Drossel, die in ein Vorrangventil integriert ist.
  • Fig. 1 zeigt einen Ölkreislauf einer Brennkraftmaschine, wobei der Kühlöl- und Schmierölkreis 5, 6 von einer gemeinsamen Ölpumpe 3 beaufschlagt sind. In Strömungsrichtung hinter der Ölpumpe 3 ist ein Überdruckventil 4 angeordnet, welches dem Abfluß in eine ÖI-Rückführleitung 18 steuert und dadurch den maximalen Öldruck begrenzt. Das von der Ölpumpe 3 geförderte Öl teilt sich in zwei Teilströme auf, von denen einer den Kühlölkreislauf 5 und der andere den Schmierölkreislauf 6 bildet. Damit im Schmierölkreislauf 6 nur gereinigtes Öl in den Motor 7 gelangt, ist in Strömungsrichtung vor diesem ein Ölfilter 8 angeordnet.
  • Im Kühlölkreislauf 5 ist ein Vorrangventil 9 eingebaut, welches die Aufgabe hat, den Schmierölkreislauf 6 vorrangig mit Öl zu versorgen. In Strömungsrichtung vor oder hinter dem Vorrangventil 9 ist im Kühlölkreislauf 5 eine Drossel 2 angeordnet, wobei zwei Wärmetauscher, nämlich ein Motorölkühler 10 und eine Heizung 11 in Strömungsrichtung hinter dem Motor 7 vor einem Ölhalteventil 12 angeordnet sind. Der Motorölkühler 10 ist dabei von einem Thermostat 13 gesteuert, der erst bei einer bestimmten vorgebbaren Temperatur des Öls den Durchfluß durch den Motorölkühler 10 freigibt. In Strömungsrichtung hinter dem Motorölkühler 10 befindet sich die Heizung 11, wobei auch hier ein Heizungsventil 14 den Durchfluß zur Heizung 11 freigibt oder sperrt. Zusätzlich zur Regelung der Heizung 11 ist im Zufluß zu dieser ein Steuerventil 15 angeordnet, welches einen Bypaß 16 zur Heizung 11 regelt.
  • Durch die Drossel 2 wird der Öldruck vor den Wärmetauschern vergleichmäßigt und dadurch die Berstgefahr der Wärmetauscher vermindert.
  • Es ist vorteilhaft, wie in Fig. 1 gezeigt, die Drossel in Strömungsrichtung vor der ersten zu kühlenden Stelle im Kühlölkreislauf der Brennkraftmaschine anzuordnen, um eine Erwärmung der gesamten Brennkraftmaschine sicherzustellen.
  • Fig. 2 zeigt dieselbe Anordnung des Kühlölkreislaufes wie in Fig. 1 gezeigt, nur ist hier der Kühlölkreislauf von einer separaten Ölpumpe 17 beaufschlagt.
  • In Fig. 3 ist ein Vorrangventil 9 mit einer integrierten Drossel zum Einbau in den Kühlölkreislauf einer Brennkraftmaschine gezeigt. Das Vorrangventil 9 besteht aus einer Buchse 19 mit einem Ventileinlaß 22 und Ventilauslaß 23, wobei in der Buchse 19 ein von einer Feder 24 belasteter Kolben 20 geführt ist. Erfindungsgemäß ist zwischen Kolben 20 und Buchse 19 ein Spalt 21 angeordnet, der als Drossel ausgebildet ist. Im geschlossenen Zustand des Vorrangventils 9 sitzt der Kolben 20, von der Feder 24 gehalten, dichtend auf einem Ventilsitz 25 am Ventileinlaß 22 und sperrt diesen dadurch ab. Ab einem vorgebbaren Öldruck wird der Kolben 20 entgegen der Federkraft in der Buchse 19 verschoben und das ÖI strömt über den Ventileinlaß 22 durch den Spalt 21, d. h. die Drossel, in den Ventilauslaß 23. Die Pfeile in Fig. 3 geben die Strömung des Öls im geöffneten Zustand des Vorrangventils 9 wieder.
  • Es sei nochmals betont, daß sich die Wirkung einer Drossel grundsätzlich von der eines Thermostatventils unterscheidet. Ein Thermostatventil kennt nur die beiden Schaltzustände "offen" oder "zu", je nach der Temperatur des Öls, während eine Drossel hier die Wirkung einer kontinuierlichen temperaturabhängigen Regelung zeigt.
  • Ist der Drosselquerschnitt in geeigneter Weise gewählt, so wird nur eine temperaturabhängige Ölmenge die Drossel passieren, während der andere Teil des Öls für andere Zwecke zur Verfügung steht.
  • Eine Drossel vergleichmäßigt demnach den Öldruck vor den Wärmetauschern durch Verringerung der Durchflußmenge im Gegensatz zu einem Thermostatventil, welches unterhalb einer bestimmten Temperatur den Ölfluß durch den Wärmetauscher blockiert und dadurch den Öldruck im Wärmetauscher abrupt absinken läßt.

Claims (6)

1. Brennkraftmaschine mit einem Kühlöl- und Schmierölkreislauf (5, 6) und zumindest einer diese Kreisläufe beaufschlagenden Ölpumpe (3), und einem im Kühlölkreislauf (5) angeordneten Wärmetauscher, wobei in Strömungsrichtung vor dem Wärmetauscher eine Drossel (2) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen Ölpumpe (3) und Drossel (2) eine von einem Überdruckventil (4) gesteuerte ÖI-Rückführleitung (18) befindet und daß das gesamte Kühlöl durch die Drossel (2) strömt.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (2) in Strömungsrichtung vor der ersten zu kühlenden Stelle der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (2) als Bohrung im Gehäuse der Brennkraftmaschine ausgebildet ist.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Vorrangventil (9) im Kühlölkreislauf (5), welches aus einem in einer Buchse (19) geführten federbelasteten Kolben (20) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (2) in das Vorrangventil (9) integriert ist.
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kolben (20) und Buchse (19) ein Spalt (21) angeordnet ist, durch den im geöffneten Zustand des Vorrangventils (9) das Kühlöl strömt.
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (2) im Bereich des Wärmetauschers angeordnet ist.
EP87114010A 1986-10-02 1987-09-25 Brennkraftmaschine Expired - Lifetime EP0262598B2 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19863633576 DE3633576A1 (de) 1986-10-02 1986-10-02 Brennkraftmaschine
DE3633576 1986-10-02

Publications (4)

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EP0262598A2 EP0262598A2 (de) 1988-04-06
EP0262598A3 EP0262598A3 (en) 1988-12-14
EP0262598B1 true EP0262598B1 (de) 1991-08-21
EP0262598B2 EP0262598B2 (de) 1997-03-19

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ID=6310913

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EP87114010A Expired - Lifetime EP0262598B2 (de) 1986-10-02 1987-09-25 Brennkraftmaschine

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