EP0340205B1 - Ölgekühlter Verbrennungsmotor - Google Patents

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EP0340205B1
EP0340205B1 EP89890103A EP89890103A EP0340205B1 EP 0340205 B1 EP0340205 B1 EP 0340205B1 EP 89890103 A EP89890103 A EP 89890103A EP 89890103 A EP89890103 A EP 89890103A EP 0340205 B1 EP0340205 B1 EP 0340205B1
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EP
European Patent Office
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oil
cooling
circuit
internal combustion
combustion engine
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EP89890103A
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English (en)
French (fr)
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EP0340205A2 (de
EP0340205A3 (en
Inventor
Assen Dipl.-Ing. Dr. Techn. Valev
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Steyr Daimler Puch AG
Original Assignee
Steyr Daimler Puch AG
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Publication date
Application filed by Steyr Daimler Puch AG filed Critical Steyr Daimler Puch AG
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Publication of EP0340205A3 publication Critical patent/EP0340205A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F01M1/12—Closed-circuit lubricating systems not provided for in groups F01M1/02 - F01M1/10
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01M5/00—Heating, cooling, or controlling temperature of lubricant; Lubrication means facilitating engine starting
    • F01M5/002—Cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/02—Arrangements for cooling cylinders or cylinder heads
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    • F01M5/00—Heating, cooling, or controlling temperature of lubricant; Lubrication means facilitating engine starting
    • F01M5/002—Cooling
    • F01M2005/004—Oil-cooled engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • 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
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/02—Arrangements for cooling cylinders or cylinder heads
    • F01P2003/027—Cooling cylinders and cylinder heads in parallel
    • 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
    • F01P5/00—Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/10—Pumping liquid coolant; Arrangements of coolant pumps
    • F01P2005/105—Using two or more pumps

Definitions

  • the invention relates to an oil-cooled internal combustion engine, with an oil pan forming a common oil sump for a lubricating and a cooling oil circuit, the oil circuits having their own oil pumps and the lubricating oil circuit comprising an oil filter and an oil cooler being connected to the cooling oil circuit originating from the oil sump, and furthermore a secondary circuit branches off from the lubricating oil circuit after the oil cooler, which leads to additional cooling-intensive engine areas as an additional cooling circuit.
  • DE-A.35 09 095 also includes an oil-cooled internal combustion engine, in which the lubricating oil circuit is arranged in series after the cooling oil circuit, in order to supply oil that has already been warmed up during engine warm-up to the lubrication points can. Since this lubricating oil circuit branches off in front of the oil cooler located in the cooling oil circuit, the lubricating oil temperature remains largely uncontrolled and a desired high-temperature cooling is impossible.
  • the oil cooler If the oil cooler is in the lubricating oil circuit, it is subject to the lubricating oil pressure and cools the lubricating oil to a temperature that is significantly below the oil sump temperature, whereby the critical engine areas, such as valve webs, nozzle seats and the like, are exposed to excessively hot cooling oil from the oil sump. If, on the other hand, the oil cooler is in the cooling oil circuit, it is pressurized with lower pressure and the critical engine areas can be cooled with cooler oil, but then the lubricating oil temperature corresponds to the oil sump temperature, which can only be brought to a useful value with a very high cooling effort because the oil sump temperature must have lower values.
  • the invention is therefore based on the object to remedy these defects and to provide an oil-cooled internal combustion engine of the type described, which is distinguished by its effective cooling and allows a functional high-temperature cooling with relatively little construction and construction effort.
  • the invention solves this problem essentially in that, after passing through the cooling jackets and channels, the cooling oil is partly passed into the oil cooler and partly passed through cylinder head outlets bypassing the lubricating oil circuit directly into the oil sump and in that the oil cooler on the suction side of the Oil pump is arranged.
  • the secondary circuit has external lines for surface cooling, for example the web areas of a cylinder head and branches upstream of the oil filter from the lubricating oil circuit.
  • low-temperature lubricating oil is used in a simple, elegant manner to cool the critical engine areas (for example, the land areas of a cylinder head), so that sufficient cooling is guaranteed for these sensitive areas even when the normal cooling circuit is switched to high-temperature cooling is.
  • the peak temperatures of the cylinder heads or other high-temperature engine parts can be reduced to the desired values, but at the same time the mean temperature increases, so that the thermal stresses decrease, the combustion conditions and the fuel consumption are improved and the like.
  • the lubricating oil pump is arranged downstream of the oil cooler and the branch of the secondary circuit is arranged, so that the lubricating oil pump sucks in cool oil directly from the oil cooler and quickly feeds it to the lubricating oil channels or the secondary circuit and the suction side horizontal oil cooler can be designed with little effort and thermally favorable.
  • the cooling oil pump delivers a larger amount of oil than the lubricating oil pump, and the excess amount can be removed in front of the oil cooler and returned to the oil sump bypassing the lubricating oil circuit.
  • the result is an economical, low-cost cooling system, since the lubricating oil pump working against a high pressure only has to circulate a smaller delivery rate, which small amount of lubricating oil reduces energy consumption and simplifies the oil cooler and fan.
  • the larger amount of cooling oil needs from the cooling oil pump only with a relatively small amount Back pressure to be circulated, and the like after flowing through the cold rooms the excess oil corresponding to the delivery difference of the two pumps is separated from the oil passing into the lubricating oil circuit and reaches the oil sump.
  • the excess oil is brought to a mixing temperature, the actual oil sump temperature, by mixing with the cooler oil flowing out of the lubrication system and from the secondary circuit.
  • the oil filter downstream of the oil cooler or a riser pipe is located in the height range of the oil cooler inflow, so that even when the oil pumps are at a standstill it is impossible for the oil to flow out of the oil cooler.
  • the cooling oil circuit has a return line bypassing the cooling oil pump with a pressure and / or temperature-controlled shut-off valve, so that the cooling oil circuit can be rationally adapted to different operating conditions.
  • shut-off valve is connected to the pressure side of the lubricating oil pump via a control line and opens when the lubricating oil pressure drops below a limit value
  • this return line allows the cooling oil circuit to be drained quickly when the engine is at a standstill, thereby ensuring a quick and safe oil level check without an oil change or the like. to affect.
  • Emptying the cooling oil circuit after switching off the engine also prevents the formation of oil carbon and the like. in places of the cooling oil circuit, the temperature of which rises after the cooling fails due to possible overheating of the engine.
  • the shut-off valve can be actuated and closes depending on an engine temperature, for example the cylinder head temperature Only when this temperature rises above a limit value, the engine is operated without cooling during the start-up and warm-up process and the operating temperature is reached very quickly, which has advantages in terms of emissions of fuel consumption, wear and the like. results.
  • the shut-off valve can also be designed as a control valve and can be controlled as a function of at least one engine identification temperature, as a result of which it is possible to use the cooling in a targeted manner, taking into account the respective operating states.
  • An oil-cooled internal combustion engine 1 has a lubricating oil circuit 2 with a lubricating oil pump 3 and a cooling oil circuit 4 with a cooling oil pump 5.
  • the oil pan 6 of the internal combustion engine 1 forms a common oil sump 7 for both oil circuits 2, 4, the cooling oil circuit 4 starting from the oil sump 7 and the lubricating oil circuit 2, which leads via an oil cooler 8 and an oil filter 9, to the cooling oil circuit 4.
  • a branch circuit 10 branches off from the lubricating oil circuit 2 after the lubricating oil pump 3 and serves as an additional cooling oil circuit for cooling tricky, thermally critical engine areas, for which purpose external lines 10a with spray nozzles 11 are provided for valve web cooling of the cylinder heads.
  • inner lines 10b with spray nozzles 12 are provided for piston cooling.
  • the oil filter 9 of the lubricating oil circuit 2 is in the height range of the oil cooler inflow 8a in order to prevent the oil cooler 8 from being emptied when the pump is at a standstill and to be able to use the oil cooler 8 as an oil reservoir.
  • the cooling oil pump 5 sucks the cooling oil in a relatively large amount via a suction line 4a and delivers it with a small amount Back pressure, about 0.5 bar, in the cooling oil circuit 4, which leads through suitable cooling jackets and channels 4b around the cylinder liners and into the cylinder heads.
  • the hot cooling oil leaves the engine block and partly returns via a connecting line 4c into the oil cooler 8 and partly via cylinder head outlets 4d, bypassing the lubricating oil circuit 2, directly into the oil sump 7.
  • a sprinkler line 4e can also be provided for sprinkling the capsule wall, the sprinkler oil likewise coming back into the oil sump 7 bypassing the lubricating oil circuit 8.
  • the cooling oil flowing back into the oil sump is cooled to a mixing temperature which corresponds to the temperature of the oil sump only by mixing with the much cooler oil flowing out of the lubrication system and from the secondary circuit 10.
  • the lubricating oil pump 3 circulates a much smaller amount of oil, about half of the cooling oil amount 5 um, but with a much larger back pressure, for example 4.5 bar, only the amount of oil corresponding to the delivery rate of the lubricating oil pump 3 flowing into the oil cooler 8 through the connecting line 4c.
  • This amount of oil can be easily cooled in the oil cooler 8 to the temperature desired for the lubricating oil + so that the lubricating oil pump 3 draws in low-temperature lubricating oil from the oil cooler 8 through the suction line 2a and delivers it into the lubricating oil circuit 2.
  • the lubricating oil pump 3 presses the lubricating oil through the oil filter 9, from which it flows into the main lubricating oil channel 2b and through this to the usual lubrication points of the engine 1.
  • a control valve 13 allows fine tuning of the lubricating oil pressure to the respective lubrication system.
  • the lubricating oil then returns from the lubrication points into the oil sump 7, whereby, as already mentioned, it mixes with the hot excess oil from the cooling circuit during the backflow.
  • the cool lubricating oil from the lubricating oil circuit 2 now also serves to feed the secondary circuit 10, which branches off in front of the oil filter 9.
  • a part of the secondary circuit 10 can, depending on the respective structural conditions, also be derived directly from the main lubricating oil duct 2b in the form of the branch lines 10b in order to carry out the piston cooling or another internal cooling.
  • a return line 14 which bypasses the cooling oil pump 4 and has a pressure-controlled shut-off valve 15.
  • a control line 16 connects the check valve 15 to the pressure side of the lubricating oil pump 3, so that the return line 14 is opened or closed depending on the lubricating oil pressure.
  • the shut-off valve 15 opens the return line 14 and the cooling oil from the cooling oil circuit 4 quickly flows back into the oil sump 7, so that the amount of oil present can be checked immediately after the engine has stopped. If the engine is ignited, the lubricating oil pressure rises again above the limit value, the check valve 15 blocks the return line 14 and the cooling oil is properly pumped through the cooling oil circuit 4.
  • the check valve 15 can advantageously also be a function of a characteristic engine temperature, e.g. the cylinder head temperature are actuated so that the cooling is omitted below a limit temperature and a rapid warm-up of the engine is achieved. If the shut-off valve 15 is designed as a control valve, the cooling oil circuit 4 can be specifically adapted in its cooling effect even to different operating states, which affects the combustion conditions, fuel consumption, signs of wear and the like. favorably influenced.
  • cooling oil and lubricating oil circuit Due to the inventive management of the cooling oil and lubricating oil circuit, in particular only a part of the cooling oil quantity passes into the lubricating oil circuit and cool lubricating oil of the lubricating oil circuit for additional cooling in terms of heat technology critical engine areas is used, there is an efficient high-temperature cooling of the internal combustion engine.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen ölgekühlten Verbrennungsmotor, mit einer einen gemeinsamen Ölsumpf für einen Schmier- und einen Kühlölkreislauf bildenden Ölwanne, wobei die Ölkreisläufe eigene Ölpumpen aufweisen und der ein Ölfilter und einen Ölkühler umfassende Schmierölkreislauf an den vom Ölsumpf ausgehenden Kühlölkreislauf angeschlossen ist und wobei weiters vom Schmierölkreislauf nach dem Ölkühler ein Nebenkreislauf abzweigt, der als zusätzlicher Kühlkreislauf zu kühlungsintensiven Motorbereichen führt.
  • Gemäß der DE-A-28 10 980 wurde für ölgekühlte Verbrennungsmotoren, bei denen Öl nicht nur zur Schmierung, sondern auch zur Kühlung Verwendung findet, bereits vorgeschlagen, den Kühlölkreislauf in Serie dem Schmierölkreislauf nachzuordnen, wodurch allerdings das Kühlöl eine recht hohe Anfangstemperatur besitzt und zur Wärmeabfuhr eine gesteigerte Kühlölmenge erforderlich ist, weshalb dort bei Vollastbetrieb über eine Verbindungsleitung kühleres Schmieröl den Kühlräumen im oberen Kurbelgehäuseteil zugeführt wird. Darüber hinaus muß die gesamt Kühl- und Schmierölmenge über Ölkühler und -filter umgewälzt werden, was einen beträchtlichen Bauaufwand und Leistungsbedarf mit sich bringt. Wegen der bestehenden Verkokungsgefahr ist außerdem eine zusätzliche Wasserkühlung für die heißesten Motorbereiche unvermeidlich.
  • Die DE-A.35 09 095 hat weiters einen ölgekühlten Verbrennungsmotor zum Inhalt, bei dem der Schmierölkreislauf dem Kühlölkreislauf in Reihe nachgeordnet ist, um schon während des Motorwarmlaufens angewärmtes Öl den Schmierstellen zuführen zu können. Da dieser Schmierölkreislauf aber vor dem im Kühlölkreislauf sitzenden Ölkühler abzweigt, bleibt die Schmieröltemperatur weitgehend unkontrolliert und eine erwünschte Hochtemperaturkühlung ist unmöglich.
  • Wie die DE-A-36 18 794 zeigt, ist es auch schon bekannt, ölgekühlte Verbrennungsmotoren mit parallel geschalteten Schmier- und Kühlölkreisläufen auszustatten. Welche Kreisläufe jeweils von einem gemeinsamen Ölsumpf ausgehen und eigene, mit unterschiedlichem Förderdruck arbeitende Ölpumpen aufweisen.
  • Befindet sich dabei der Ölkühler im Schmierölkreislauf, unterliegt er dem Schmieröldruck und kühlt das Schmieröl auf eine wesentlich unter der Ölsumpftemperatur liegende Temperatur, wobei die kritischen Motorbereiche, wie Ventilstege, Düsensitze u.dgl., mit zu heißem Kühlöl aus dem Ölsumpf beaufschlagt werden. Liegt der Ölkühler hingegen im Kühlölkreislauf, wird er mit geringerem Druck ölbeaufschlagt und die kritischen Motorbereiche können mit kühlerem Öl gekühlt werden, doch entspricht dann die Schmieröltemperatur wiederum der Ölsumpftemperatur, die nur mit sehr hohem Kühlaufwand auf einen brauchbaren Wert zu bringen ist, weil die Ölsumpftemperatur niedrigere Werte haben muß. Das Ziel einer Hochtemperaturkühlung kann daher so nicht erreicht werden, da der Zylinderkopf im extremen Fall mit Öl, dessen Temperatur der Sumpföltemperatur entspricht, zu kühlen ist und mit Rücksicht auf die kritischen Zylinderkopfstellen die Sumpföltemperatur keine für eine Hochtemperaturkühlung genügend niedrige Werte erreichen kann. Die funktionsmäßig vorteilhaftere Anordnung des Ölkühlers im Schmierölkreis verlangt wiederum wegen des hohen Druckniveaus eine teure und auch wärmetechnisch ungünstige Formgebung. Ein weiterer Nachteil der bekannten ölgekühlten Verbrennungsmotoren liegt in der Ölstandskontrolle, die sich nur schwer durchführen läßt. Gibt es keine speziellen Einrichtungen, sickert die Kühlölmenge bei stehendem Motor langsam durch die Kühlölpumpe hindurch und zurück in den Ölsumpf, so daß eine Ölstandskontrolle einen langen Motorstillstand voraussetzt. Sind Einrichtungen, wie Rückschlagventile, in den Öldruckkanälen vorgesehen, wird der Ölabfluß zwar für eine Ölstandskontrolle verhindert, aber zusätzlich auch in unerwünschter Weise beim Ölwechseln.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und einen ölgekühlten Verbrennungsmotor der eingangs geschilderten Art zu schaffen, der sich durch seine wirkungsvolle Kühlung auszeichnet und mit verhältnismäßig geringem Bau- und Konstruktionsaufwand eine funktionstüchtige Hochtemperaturkühlung erlaubt.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe im wesentlichen dadurch, daß das Kühlöl nach Durchlaufen der Kühlmäntel und -kanäle zu einem Teil in den Ölkühler geleitet wird und zum anderen Teil über Zylinderkopfauslässe unter Umgehung des Schmierölkreislaufes direkt in den Ölsumpf gelangt und daß der Ölkühler auf der Saugseite der Ölpumpe angeordnet ist.
  • Dadurch ist eine Kühlung der Brennraumwände auf relativ hohem Temperaturniveau möglich, die zur Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades des Motors führt. Durch die Teilung des Kühlölstromes nach Kühlung der Brennraumwände werden mehrere Vorteile erreicht: Es kann eine sehr große Kühlölmenge bei geringem Druck bereitgestellt werden, dadurch gleichmäßige Brennraumwandtemperatur und geringe Leistungsaufnahme der Ölpumpe; Es wird nur die für Schmierung und Nebenkreislauf erforderliche Ölmenge durch den Ölkühler geführt, wodurch dieser kleiner und wegen des niederen Druckes auch leichter baut; Das unter Umgehung des Schmierölkreislaufes in den Sumpf fließende Kühlöl kühlt sich dabei nur wenig ab, dadurch gleichmäßigere Temperaturverteilung.
  • In Weiterbildung der Erfindung weist der Nebenkreislauf Außenleitungen zur Oberflächenkühlung, beispielsweise der Stegbereiche eines Zylinderkopfes auf und zweigt stromaufwärts des Ölfilters vom Schmierölkreislauf ab.
  • Durch diesen Nebenkreislauf mit Außenleitungen wird auf einfache, elegante Weise Schmieröl niedriger Temperatur zur Kühlung der kritischen Motorbereiche (beispielsweise der Stegbereiche eines Zylinderkopfes) herangezogen, so daß für diese heiklen Stellen auch dann eine ausreichende Kühlung gewährleistet wird, wenn der normale Kühlkreislauf auf eine Hochtemperaturkühlung abgestellt ist. Die Spitzentemperaturen der Zylinderköpfe oder anderer hochtemperaturbelasteter Motorteile können auf die gewünschten Werte abgesenkt werden, wobei jedoch gleichzeitig die mittlere Temperatur ansteigt, so daß die Wärmespannungen abnehmen, die Verbrennungsverhältnisse und der Kraftstoffverbrauch verbessert werden u.dgl..
  • Günstige Druck- und Strömungsverhältnisse ergeben sich, wenn erfindungsgemäß die Schmierölpumpe dem Ölkühler nach- und der Abzweigung des Nebenkreislaufes vorgeordnet ist, so daß die Schmierölpumpe kühles Öl direkt aus dem Ölkühler ansaugt und auf kurzem Wege den Schmierölkanälen bzw. dem Nebenkreislauf zufördert und sich der saugseitig liegende Ölkühler aufwandsarm und wärmetechnisch günstig ausgestalten läßt.
  • Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung fördert die Kühlölpumpe eine größere Ölmenge als die Schmierölpumpe und die Überschußmenge ist vor dem Ölkühler ab- und unter Umgehung des Schmierölkreises in den Ölsumpf zurückleitbar. Es ergibt sich eine wirtschaftliche, aufwandsarme Kühlanlage, da die gegen einen hohen Druck arbeitende Schmierölpumpe nur eine geringere Fördermenge umwälzen muß, welche geringe Schmierölmenge den Energieverbrauch senkt und Vereinfachungen des Ölkühlers und -lüfters mit sich bringt. Die größere Kühlölmenge braucht von der Kühlölpumpe nur mit verhältnismäßig geringem Gegendruck umgewälzt zu werden, wobei nach dem Durchströmen der Kühlräume u.dgl. das der Förderdifferenz der beiden Pumpen entsprechende Überschußöl vom in den Schmierölkreislauf übergehenden Öl abgesondert wird und in den Ölsumpf gelangt. Das Überschußöl wird dabei durch Vermischen mit dem kühleren, vom Schmiersystem und vom Nebenkreislauf her abfließendes Öl auf eine Mischtemperatur, die eigentliche Ölsumpftemperatur, gebracht.
  • Um den Ölkühler gleichzeitig auch als Ölvorratsbehälter verwenden zu können, liegt erfindungsgemäß das dem Ölkühler nachgeordnete Ölfilter bzw. ein Steigrohr im Höhenbereich des Ölkühlerzuflusses, so daß auch bei stillstehenden Ölpumpen ein Ausfließen des Öls aus dem Ölkühler unmöglich ist.
  • Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Kühlölkreislauf eine die Kühlölpumpe umgehende Rückleitung mit einem druck- und/oder temperaturgesteuerten Sperrventil auf, so daß sich der Kühlölkreislauf rationell an unterschiedliche Betriebszustände anpassen läßt.
  • Ist das Sperrventil über eine Steuerleitung mit der Druckseite der Schmierölpumpe verbunden und öffnet bei Absinken des Schmieröldruckes unter einen Grenzwert, erlaubt diese Rückleitung das rasche Entleeren des Kühlölkreislaufes bei Motorstillstand und gewährleistet dadurch eine rasche, sichere Ölstandskontrolle, ohne einen Ölwechsel od.dgl. zu beeinträchtigen. Das Entleeren des Kühlölkreislaufes nach dem Abstellen des Motors verhindert außerdem die Bildung von Ölkohle u.dgl. an Stellen des Kühlölkreislaufes, deren Temperatur nach dem Ausfall der Kühlung durch ein mögliches Überhitzen des Motors weiter ansteigt.
  • Ist das Sperrventil in Abhängigkeit von einer Motorkenntemperatur, z.B. der Zylinderkopftemperatur betätigbar und schließt erst bei Ansteigen dieser Temperatur über einen Grenzwert, wird der Motor während des Start- und Warmlaufvorganges ohne Kühlung betrieben und es kommt zu einem sehr raschen Erreichen der Betriebstemperatur, was Vorteile hinsichtlich der Emissionen des Kraftstoffverbrauches, des Verschleißes u.dgl. ergibt.
  • Erfindungsgemäß kann das Sperrventil auch als Regelventil ausgebildet und in Abhängigkeit von zumindest einer Motorkenntemperatur ansteuerbar sein, wodurch ein gezielter, die jeweiligen Betriebszustände berücksichtigender Einsatz der Kühlung möglich wird.
  • In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor an Hand eines Anlagenschemas näher veranschaulicht.
  • Ein ölgekühlter Verbrennungsmotor 1 weist einen Schmierölkreislauf 2 mit einer Schmierölpumpe 3 und einen Kühlölkreislauf 4 mit einer Kühlölpumpe 5 auf. Die Ölwanne 6 des Verbrennungsmotors 1 bildet einen gemeinsamen Ölsumpf 7 für beide Ölkreisläufe 2,4, wobei der Kühlölkreislauf 4 vom Ölsumpf 7 ausgeht und der Schmierölkreislauf 2, der über einen Ölkühler 8 und ein Ölfilter 9 führt, an den Kühlölkreislauf 4 angeschlossen ist. Vom Schmierölkreislauf 2 zweigt nach der Schmierölpumpe 3 ein Nebenkreislauf 10 ab, der als zusätzlicher Kühlölkreislauf zum Kühlen heikler, wärmetechnisch kritischer Motorbereiche dient, wozu Außenleitungen 10a mit Spritzdüsen 11 zur Ventilstegkühlung der Zylinderköpfe vorgesehen sind. Weiters sind beispielsweise Innenleitungen 10b mit Spritzdüsen 12 zur Kolbenkühlung vorgesehen. Das Ölfilter 9 des Schmierölkreislaufes 2 liegt im Höhenbereich des Ölkühlerzuflusses 8a, um ein Entleeren des Ölkühlers 8 bei Pumpenstillstand zu verhindern und den Ölkühler 8 als Ölvorratsbehälter verwenden zu können.
  • Die Kühlölpumpe 5 saugt das Kühlöl über eine Saugleitung 4a in verhältnismäßig großer Menge an und fördert es mit geringem Gegendruck, etwa 0,5 bar, in den Kühlölkreislauf 4, der durch geeignete Kühlmäntel und -kanäle 4b um die Zylinderlaufbüchsen und in die Zylinderköpfe führt. Das heiße Kühlöl verläßt den Motorblock und gelangt teilweise über eine Anschlußleitung 4c in den Ölkühler 8 und teilweise über Zylinderkopfauslässe 4d unter Umgehung des Schmierölkreislaufes 2 direkt in den Ölsumpf 7 zurück. Ist ein gekapselter Motor 1 vorhanden, kann auch noch eine Berieselungsleitung 4e zur Berieselung der Kapselwandung vorgesehen sein, wobei das Berieselungsöl ebenfalls unter Umgehung des Schmierölkreislaufes 8 in den Ölsumpf 7 zurückgelangt. Das in den Ölsumpf zurückfließende Kühlöl wird nur durch Vermischen mit dem wesentlich kühleren, vom Schmiersystem und vom Nebenkreislauf 10 abfließenden Öl auf eine Mischtemperatur gekühlt, die der Temperatur des Ölsumpfes entspricht.
  • Die Schmierölpumpe 3 wälzt eine wesentlich geringere Ölmenge, etwa die Hälfte der Kühlölmenge 5 um, jedoch mit einem wesentIlch größeren Gegendruck, beispielsweise 4,5 bar, wobei durch die Anschlußleitung 4c lediglich die der Förderleistung der Schmierölpumpe 3 entsprechende Ölmenge in den Ölkühler 8 fließt. Diese Ölmenge läßt sich im Ölkühler 8 schwierigkeitslos auf die für das Schmieröl gewünschte Temperatur kühlen+ so daß von der Schmierölpumpe 3 durch die Saugleitung 2a vom Ölkühler 8 niedertemperiertes Schmieröl angesaugt und in den Schmierölkreislauf 2 gefördert wird. Die Schmierölpumpe 3 drückt das Schmieröl durch das Ölfilter 9, von dem es in den Hauptschmierölkanal 2b und über diesen den üblichen Schmierstellen des Motors 1 zuströmt. Ein Regelventil 13 erlaubt dabei die Feinabstimmung des Schmieröldruckes auf das jeweilige Schmiersystem. Von den Schmierstellen gelangt dann das Schmieröl zurück in den Ölsumpf 7, wobei es sich während des Rückströmes, wie bereits erwähnt, mit dem heißen Überschußöl aus dem Kühlkreis vermischt. Das kühle Schmieröl aus dem Schmierölkreislauf 2 dient nun außerdem zum Speisen des Nebenkreislaufes 10, der vor dem Ölfilter 9 abzweigt.
  • Ein Teil des Nebenkreislaufes 10 läßt sich, den jeweiligen baulichen Gegebenheiten entsprechend, auch direkt vom Hauptschmierölkanal 2b in Form der Stichleitungen 10b ableiten, um die Kolbenkühlung oder eine andere Innenkühlung durchzuführen.
  • Um eine zuverlässige Ölkontrolle sicherzustellen, gibt es eine die Kühlölpumpe 4 umgehende Rückleitung 14, die ein durckgesteuertes Sperrventil 15 aufweist. Eine Steuerleitung 16 verbindet das Sperrventil 15 mit der Druckseite der Schmierölpumpe 3, so daß die Rückleitung 14 in Abhängigkeit vom Schmieröldruck geöffnet oder geschlossen wird. Sobald daher der Motor stillsteht und der Schmieröldruck unter einen bestimmten Grenzwert absinkt, öffnet das Sperrventil 15 die Rückleitung 14 und das Kühlöl aus dem Kühlölkreislauf 4 strömt rasch in den Ölsump 7 zurück, so daß unmittelbar nach Motorstillstand die vorhandene Ölmenge kontrollierbar ist. Wird der Motor gezündet, steigt der Schmieröldruck wieder über den Grenzwert an, das Sperrventil 15 sperrt die Rückleitung 14 und das Kühlöl wird ordnungsgemäß durch den Kühlölkreislauf 4 gepumpt.
  • Das Sperrventil 15 kann vorteilhafterweise auch in Abhängigkeit von einer charakteristischen Motortemperatur, z.B. der Zylinderkopftemperatur betätigt werden, so daß unter einer Grenztemperatur die Kühlung unterbleibt und ein rasches Warmlaufen des Motors erreicht wird. Ist das Sperrventil 15 dabei als Regelventil ausgebildet, läßt sich der Kühlölkreislauf 4 in seiner Kühlwirkung sogar an unterschiedliche Betriebszustände gezielt anpassen, was die Verbrennungsverhältnisse, den Kraftstoffverbrauch, Verschleißerscheinungen u.dgl. günstig beeinflußt.
  • Durch die erfindungsgemäße Führung des Kühlöl- und Schmierölkreislaufes, wobei vor allem nur ein Teil der Kühlölmenge in den Schmierölkreislauf übergeht und kühles Schmieröl des Schmierölkreislaufes für eine zusätzliche Kühlung wärmetechnisch kritischer Motorbereiche verwendet wird, kommt es auf rationelle Weise zu einer funktionstüchtigen Hochtemperaturkühlung des Verbrennungsmotors.

Claims (9)

1. Ölgekühlter Verbrennungsmotor (1), mit einer einen gemeinsamen Ölsumpf (7) für einen Schmier- und einen Kühlölkreislauf (2,4) bildenden Ölwanne (6), wobei die Ölkreisläufe (2,4) eigene Ölpumpen (3,5) aufweisen und der ein Ölfilter (9) und einen Ölkühler (8) umfassende Schmierölkreislauf (2) an den vom Ölsumpf (7) ausgehenden Kühlölkreislauf (4) angeschlossen ist, und wobei weiters vom Schmierölkreislauf (2) nach dem Ölkühler (8) ein Nebenkreislauf (10) abzweigt, der als zusätzlicher Kühlkreislauf zu kühlungsintensiven Motorbereichen führt, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlöl nach Durchlaufen der Kühlmäntel und -kanäle (4b) zu einem Teil in den Ölkühler (8) geleitet wird und zum anderen Teil über Zylinderkopfauslässe (4d) unter Umgehung des Schmierölkreislaufes (2) direkt in den Ölsumpf (7) gelangt und daß der Ölkühler (8) auf der Saugseite der Ölpumpe (3) angeordnet ist.
2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenkreislauf (10) Außenleitungen (10a) zur Oberflächenkühlung, beispielsweise der Stegbereiche eines Zylinderkopfes aufweist und stromaufwärts des Ölfilters (9) vom Schmierölkreislauf (2) abzweigt.
3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierölpumpe (3) dem Ölkühler (8) nach- und der Abzweigung des Nebenkreislaufes (10) vorgeordnet ist.
4. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlölpumpe (5) eine größere Ölmenge fördert als die Schmierölpumpe (3) und die Überschußmenge vor dem Ölkühler (8) ab- und unter Umgehung des Schmierölkreislaufes (2) in den Ölsumpf (7) zurückleitbar ist.
5. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Ölkühler (8) nachgeordnete Ölfilter (9) bzw. ein Steigrohr im Höhenbereich des Ölkühlerzuflusses (8a) liegt.
6. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlölkreislauf (4) eine die Kühlölpumpe (5) umgehende Rückleitung (14) mit einem druck- und/oder temperaturgesteuerten Sperrventil (15) aufweist.
7. Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (15) über eine Steuerleitung (16) mit der Druckseite der Schmierölpumpe (3) verbunden ist und bei Absinken des Schmieröldruckes unter einen Grenzwert öffnet.
8. Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (15) in Abhängigkeit von einer Motorkenntemperatur, z.B. der Zylinderkopftemperatur, betätigbar ist und erst bei Ansteigen dieser Temperatur über einen Grenzwert schließt.
9. Verbrennungsmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (15) als Regelventil ausgebildet und in Abhängigkeit von zumindest einer Motorkenntemperatur ansteuerbar ist.
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