EP0707138B1 - Ölpumpenanordnung für Verbrennungsmotor - Google Patents
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- EP0707138B1 EP0707138B1 EP95115741A EP95115741A EP0707138B1 EP 0707138 B1 EP0707138 B1 EP 0707138B1 EP 95115741 A EP95115741 A EP 95115741A EP 95115741 A EP95115741 A EP 95115741A EP 0707138 B1 EP0707138 B1 EP 0707138B1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
- F04C14/06—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations specially adapted for stopping, starting, idling or no-load operation
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- 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
- F01M1/02—Pressure lubrication using lubricating pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Definitions
- the invention relates to an oil pump arrangement in Internal combustion engines according to the preamble of Claim 1.
- Oil pumps in internal combustion engines are common designed as gear pumps, the oil pressure in Pump housing either by an outside and a internally toothed wheel or by two externally toothed Wheels is generated.
- the pump sucks up lubricating oil a passage hole and an attached Connection line from the oil sump of the gearbox or another storage container.
- the sucked in Oil is on the high pressure side through the Pressure bore and the connecting line connected to it in the pressure pipe system or to the Lubrication points of the engine directed.
- Such Openings are included in FR-A-2486170, the FR-A-2536799 and US-A-2151482.
- oil pressure Control devices for the operation dependent on oil pressure Control devices is a quick build-up of oil pressure of particular importance, e.g. when the start quantity release only after reaching a certain one Oil pressure takes place.
- the one required for the oil pressure build-up Time determines the start time during which the Starter motor is engaged until the internal combustion engine starts. To avoid wear and tear hence a short one in this context To strive for start time.
- the present invention Task to ensure that regardless of the arrangement of the oil pump for all operating conditions an internal combustion engine builds up pressure quickly Lube oil circuit after the engine has stopped is achievable.
- this object is achieved by that either at the suction hole or at the pressure hole, whichever is deeper, a connecting line is provided, which at least at one of their junctions distant point is equal to or higher than the minimum oil level of the ready-to-use oil pump corresponds.
- a connecting line is provided, which at least at one of their junctions distant point is equal to or higher than the minimum oil level of the ready-to-use oil pump corresponds.
- Gear pumps For gear pumps is ensured that their teeth at least up to a full tooth height in the lowest Range in the oil present in the pump housing immerse yourself. In the case of an axially well sealed Gear pump is always up to their bearing housing to the lower edge of the suction or pressure hole flooded.
- the suction hole or the pressure hole to be placed at the lowest point of the pump is, it must be in the suction side and / or pressure side Connection line a corresponding slope, e.g. be provided in the form of a siphon loop, which, depending on their level, the leakage of Prevents oil from the pump.
- Such a siphon loop could be in the range of one Connection line provided outside the pump housing be; expediently, however, it is in that Pump housing, preferably in the form of a groove in the area the connection flange is cast in; is also possible a complete or partial arrangement of this groove in the area of the motor-side pump connection flange. In both cases there is an inexpensive one Solution of the task.
- Another measure according to the invention for acceleration of the oil pressure build-up is that for a Venting the pump cavity is what Appropriately on the pressure side of the pump housing he follows.
- By displacing the Air accelerates the oil pressure build-up.
- the air should not be displaced into the pressure line system be, but directly on the pump, expediently in the area of the pressure hole or in one area of the adjoining housing Connection line can leak.
- a small vent hole is provided, whose diameter is preferably ⁇ 0.5 mm should. Because bores with such small diameters are difficult to manufacture or considerable Require manufacturing effort is preferred
- Notch pin in a correspondingly larger through hole, e.g. beaten by 4 mm in diameter, whereby whose notches are the cross section for the ventilation of the Define the pump housing.
- the inclination of the notch pin is to be provided so that the emerging Pressure oil aimed at an adjacent lubrication point is directed.
- Fig. 1 shows a view of the connecting flange 1 a usual pump housing 2 with a gear pump two externally toothed gears 3, 4.
- the two gears 3, 4 arranged one above the other.
- the pump is flooded as if by the Level I is shown.
- the pressure hole 5 According to the drawn Direction of rotation P3, P4 of the two gear wheels 3, 4 is the pressure hole 5 for connecting the pressure-side connection line on the left side and the suction hole 6 for the connection of the suction side Connection line on the right side of the Housing.
- Fig. 2 shows the same in principle with Fig. 1 Gear pump, but in a 90 ° swivel Installation position.
- FIG. 2 horizontally installed pump housing compared to the vertical in Fig. 1 in the usual manner installed pump housing changed so that the connecting line 7 connected to suction bore 6 is misplaced.
- the connecting line 7 in the form of a groove in the area of the housing flange 1, which to a Connection hole 8 leads to which in the oil sump leading suction line (not shown) connected is.
- the junction 8 is about halfway up of the horizontal pump housing, so that Oil level inside the pump housing instead of at that mentioned lower level IV only to an upper level V which drops through the bottom of the Connection bore 8 is given.
- Junction 7 and part of the pump housing are thus at Engine standstill filled with oil up to level V, i.e.
- Fig. 3 is the adjoining the pressure hole 5 Mouth 9 for connecting the (not shown) discharge line of the lubricating oil circuit shown.
- Mouth 9 For the purpose of venting the pressure-side lubricating oil circuit has Mouth 9 a vent hole 10, which through one driven into a through hole 11 Grooved pin 12 is formed.
- the vent hole 10 thus contributes to the acceleration of pressure build-up in the Lubricating oil circuit because the pressure side existing air much faster this way can emerge compared to their displacement through the entire pressure side of the Lubricating oil circuit.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Ölpumpenanordnung in Verbrennungsmotoren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
- Ölpumpen in Verbrennungsmotoren sind üblicherweise als Zahnradpumpen ausgeführt, wobei der Öldruck im Pumpengehäuse entweder durch ein außen- und ein innenverzahntes Rad oder durch zwei außenverzahnte Räder erzeugt wird. Die Pumpe saugt Schmieröl über eine Gangbohrung und eine daran angeschlossene Anschlußleitung aus dem Ölsumpf des Getriebegehäuses oder einem sonstigen Speicherbehälter an. Das angesaugte Öl wird auf der Hochdruckseite durch die Druckbohrung und die daran angeschlossene Anschlußleitung in das Druckleitungssystem bzw. zu den Schmierstellen des Motors geleitet. Derartige Öffnungen sind unter anderem in der FR-A-2486170, der FR-A-2536799 und der US-A-2151482 beschrieben.
- Beim Anlassen von Motoren kommt es auf ein sehr rasches Ansaugen des Öls bzw. einen schnellen Druckaufbau im Druckleitungssystem des Schmierölkreislaufs an. Nur auf diese Weise wird eine sofortige Versorgung der Schmier- und Lagerstellen gewährleistet; gleichzeitig werden sog. Mischreibungszustände bzw. im Extremfall ein Trockenlauf vermieden. Ein schneller Aufbau des Öldrucks ist somit im Interesse einer langen Lagerstandzeit bzw. ganz allgemein zur Verschleißverringerung und zur Lebensdauererhöhung des Motors unabdingbar.
- Auch für den Betrieb öldruckabhängiger Steuereinrichtungen ist ein schneller Öldruckaufbau von besonderer Bedeutung, z.B. wenn die Startmengenfreigabe erst nach Erreichen eines bestimmten Öldrucks erfolgt. Die für den Öldruckaufbau benötigte Zeit bestimmt hierbei die Startzeit, während der der Startermotor eingespurt ist, bis der Verbrennungsmotor anspringt. Zur Vermeidung von Verschleiß ist daher auch in diesem Zusammenhang eine kurze Startzeit anzustreben.
- Ein schneller Druckaufbau ist dort unproblematisch, wo die Ölpumpe im Ölsumpf liegt oder knapp über dem Ölspiegel, so daß sie mit einer sehr kurzen Saugleitung mit der Pumpe verbunden ist. Auch nach langen Stillstandszeiten des Motors ist bei einer derartigen Anordnung kurzfristig eine Benetzung der Zahnräder mit Schmieröl erzielbar, welche dazu führt, daß die Ölpumpe dicht wird und den erwünschten Sog bzw. Druck aufbaut.
- Ungünstiger sind die Verhältnisse dann, wenn aus konstruktiven Gründen, z.B. aus Platzmangel oder bei Anordnung des Pumpenantriebs an der Nockenwelle die Ölpumpe verhältnismäßig weit über den Ölspiegel sitzt, wobei eine verhältnismäßig lange Saugleitung in Kauf zu nehmen ist. Übliche Starterdrehzahlen von 150 bis 250 Umdrehungen/min bedeuten in solchen Fällen häufig eine untolerierbar lange Startzeit, bis die Pumpe einen ausreichenden Öldruck von z.B. über 1 bar erreicht hat. Das Erreichen dieses Zustands ist besonders kritisch bei hohen Öltemperaturen oder wenn die Ölpumpe nur mit Nockenwellendrehzahl, also entsprechend der halben Kurbelwellendrehzahl betrieben wird.
- Dementsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, sicherzustellen, daß unabhängig von der Anordnung der Ölpumpe für alle Betriebszustände eines Verbrennungsmotors ein rascher Druckaufbau im Schmierölkreislauf nach einem Stillstand des Motors erzielbar ist.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Anschluß entweder an die Saugbohrung oder an die Druckbohrung, je nachdem, welche tiefer liegt, eine Anschlußleitung vorgesehen ist, welche wenigstens an einer von ihrer Anschlußstelle entfernten Stelle gleich hoch oder höher liegt als dem minimalen Ölstand der betriebsbereiten Ölpumpe entspricht. Durch einen derartigen Verlauf der Anschlußleitung, gleichgültig ob auf der Druck- oder Saugseite, wird sichergestellt, daß die Zahnräder oder dergleichen Förderelemente der Ölpumpe zumindest innerhalb eines Teilumfangs auch nach langen Stillstandszeiten des Motors noch benetzt sind. Im Gehäuseinneren der Saugpumpe wird dabei ein Ölstand aufrechterhalten, welcher bei dichten Lagerbohrungen bis an die Anschlußstellen der Anschlußleitungen heranreicht bzw. der selbst bei besonders langen Stillstandszeiten höchstens auf ein Niveau unmittelbar unterhalb der Lagerbohrung der Zahnräder bzw. eines sonstigen Förderelements absinkt. Bei Zahnradpumpen wird dadurch gewährleistet, daß deren Zähne zumindest bis zu einer vollen Zahnhöhe im untersten Bereich in das im Pumpengehäuse vorhandene Öl eintauchen. Im Falle einer axial gut abgedichteten Zahnradpumpe ist deren Lagergehäuse sogar stets bis an den unteren Rand der Saug- bzw. Druckbohrung geflutet.
- Wenn nun aus konstruktiven Gründen, z.B. weil kein anderer Platz für den Anschluß des Pumpengehäuses am Motor vorhanden ist, die Saugbohrung oder die Druckbohrung an der tiefsten Stelle der Pumpe anzuordnen ist, so muß in der saugseitigen und/oder druckseitigen Anschlußleitung eine entsprechende Steigung, z.B. in Art einer Syphonschleife vorgesehen werden, welche entsprechend ihrem Füllstand das Auslaufen von Öl aus der Pumpe verhindert.
- Eine derartige Syphonschleife könnte im Bereich einer Anschlußleitung außerhalb des Pumpengehäuses vorgesehen sein; zweckmäßigerweise ist sie jedoch in das Pumpengehäuse, bevorzugt in Form einer Nut im Bereich des Anschlußflansches eingegossen; möglich ist auch eine vollständige oder teilweise Anordnung dieser Nut im Bereich des motorseitigen Pumpenanschlußflansches. In beiden Fällen ergibt sich eine kostengünstige Lösung der gestellten Aufgabe.
- Eine weitere erfindungsgemäße Maßnahme zur Beschleunigung des Öldruckaufbaus besteht darin, daß für eine Entlüftung des Pumpenhohlraums gesorgt wird, was zweckmäßig auf der Druckseite des Pumpengehäuses erfolgt. Durch ein möglichst rasches Verdrängen der Luft wird der Öldruckaufbau beschleunigt. Die Luft soll dabei nicht in das Druckleitungssystem verdrängt werden, sondern direkt an der Pumpe, zweckmäßigerweise im Bereich der Druckbohrung oder in einem gehäusenahen Bereich der daran anschließenden Anschlußleitung austreten können. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß eine kleine Entlüftungsbohrung vorgesehen, deren Durchmesser bevorzugt < 0,5 mm betragen sollte. Da Bohrungen mit derart kleinen Durchmessern schwer herzustellen sind bzw. einen beträchtlichen Herstellungsaufwand erfordern, wird bevorzugt ein Kerbstift in eine entsprechend größere Durchgangsbohrung, z.B. von 4 mm Durchmesser geschlagen, wobei dessen Kerben den Querschnitt für die Entlüftung des Pumpengehäuses definieren. Die Neigung des Kerbstiftes ist dabei so vorzusehen, daß das austretende Drucköl gezielt auf eine benachbarte Schmierstelle gerichtet ist.
- Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt
- Fig. 1
- ein Pumpengehäuse in der Ansicht auf seinen Anschlußflansch in üblicher Einbaulage,
- Fig. 2
- das Pumpengehäuse gemäß Fig. 1, jedoch in einer um 90° verdrehten Einbaulage, mit Anschlußleitung und
- Fig. 3
- einen Abschnitt des Pumpengehäuses mit Entlüftungsbohrung.
- Fig. 1 zeigt in einer Ansicht auf den Anschlußflansch 1 ein übliches Pumpengehäuse 2 einer Zahnradpumpe mit zwei außenverzahnten Zahnrädern 3, 4. In der gezeigten üblichen Montagelage sind die beiden Zahnräder 3, 4 übereinander angeordnet. Im Normalbetrieb ist dabei die Pumpe voll geflutet, wie durch das Niveau I eingezeichnet ist. Entsprechend den gezeichneten Drehrichtungen P3, P4 der beiden Zahnräder 3, 4 befindet sich die Druckbohrung 5 für den Anschluß der druckseitigen Anschlußleitung auf der linken Seite und die Saugbohrung 6 für den Anschluß der saugseitigen Anschlußleitung auf der rechten Seite des Gehäuses. Steht der Motor still, so kommt es zu einer Absenkung des Ölstands im Inneren des Pumpengehäuses 2 bis unmittelbar unter die Saugbohrung 6 auf das Niveau II, nachdem das im Pumpengehäuse 2 vorhandene Öl über die an die Saugbohrung 6 angeschlossene Saugleitung in den Ölsumpf des Motors abgelaufen ist. Bei einem sehr langen Stillstand des Motors ist nicht auszuschließen, daß es zu einer weiteren Absenkung des Ölniveaus im Pumpengehäuse 2 auf das Niveau III kommt, nämlich deshalb, weil das im Bereich des unteren Zahnrads 4 stehende Öl allmählich durch die Lagerbohrung des unteren Zahnrads 4 aus dem Pumpengehäuse austritt. In jedem Fall verbleibt eine dem Niveau III entsprechende restliche Ölmenge im Inneren des Pumpengehäuses 2, welche eine Benetzung der Zähne des unteren Zahnrads 4, zumindest über einen Teilumfang desselben sicherstellt. Wird der Anlasser des Motors betätigt, so kommt es sehr rasch zu einer vollständigen Benetzung sämtlicher Zähne der beiden Zahnräder 3, 4 der Zahnradpumpe mit der Wirkung, daß diese sich wieder rasch bis zum oberen Füllstand gemäß dem Niveau I mit Schmieröl anfüllt, welches in das Innere des Pumpengehäuses 2 über die Saugbohrung 6 eintritt.
- Fig. 2 zeigt eine im Prinzip mit Fig. 1 gleiche Zahnradpumpe, allerdings in einer um 90° geschwenkten Einbaulage. In diesem Fall bedeutet bei einer Anordnung der Saugbohrung 6 im Bereich der unteren Gehäusehälfte ein Absinken des Öls im Inneren des Pumpengehäuses auf ein extrem niedriges Niveau IV, d.h. in einem solchen Fall wären die Zähne der beiden Zahnräder 3, 4 nur noch geringfügig benetzt, nämlich soweit ihre nach unten weisenden Zahnköpfe noch unter das Niveau IV in das verbliebene Ölvolumen eintauchen. Dies würde dazu führen, daß beim Anlaufen des Motors der Öldruck in der Saugpumpe erst relativ spät sein normales Niveau erreicht. Solange würde sich ein Mischreibungszustand nicht nur im Bereich der Pumpenräder, sondern im Bereich aller Schmierstellen des Motors einstellen, was zu einem erhöhten Verschleiß der von den Schmierstellen versorgten Lager führen und damit die Lebensdauer des Motors insgesamt reduzieren würde.
- Um dies zu verhindern, ist das in Fig. 2 dargestellte, horizontal eingebaute Pumpengehäuse gegenüber dem in Fig. 1 in üblicher Weise vertikal eingebauten Pumpengehäuse derart verändert, daß die an die Saugbohrung 6 anschließende Anschlußleitung 7 verlegt ist. An die mit dem Inneren des Pumpengehäuses verbundene Saugbohrung 6 schließt sich die Anschlußleitung 7 in Form einer Nut im Bereich des Gehäuseflansches 1 an, welche zu einer Anschlußbohrung 8 führt, an welche die in den Ölsumpf führende Saugleitung (nicht gezeigt) angeschlossen ist. Die Anschlußstelle 8 liegt etwa auf halber Höhe des horizontal liegenden Pumpengehäuses, so daß das Ölniveau im Inneren des Pumpengehäuses statt auf das genannte untere Niveau IV nur auf ein oberes Niveau V absinkt, welches durch den unteren Rand der Anschlußbohrung 8 gegeben ist. Die Anschlußstelle 7 und ein Teil des Pumpengehäuses sind somit bei Motorstillstand bis zum Niveau V mit Öl gefüllt, d.h. für einen raschen Druckaufbau in der Ölpumpe sind hinreichend viele Zähne der beiden Zahnräder 3, 4 benetzt. Dies gilt selbst für den Fall einer undichten Lagerstelle bei einem der beiden Zahnräder 3, 4, wodurch bei einer langen Stillstandszeit des Motors ein Absinken des Ölstands allenfalls bis auf ein geringfügig unter dem Niveau V liegendes Niveau VI hinzunehmen wäre.
- In Fig. 3 ist die an die Druckbohrung 5 anschließende Ausmündung 9 für den Anschluß der (nicht gezeigten) druckseitigen Anschlußleitung des Schmierölkreislaufs dargestellt. Zum Zwecke der Entlüftung des druckseitigen Schmierölkreislaufs besitzt die Ausmündung 9 eine Entlüftungsbohrung 10, welche durch einen in eine Durchgangsbohrung 11 eingetriebenen Kerbstift 12 gebildet ist. Die Entlüftungsbohrung 10 trägt somit zur Beschleunigung des Druckaufbaus im Schmierölkreislauf bei, weil die druckseitig vorhandene Luft auf diese Weise wesentlich rascher austreten kann, verglichen mit ihrer Verdrängung durch den gesamten druckseitigen Teil des Schmierölkreislaufs hindurch.
Claims (12)
- Ölpumpenanordnung für Verbrennungsmotor, insbesondere Dieselmotor, deren Gehäuse eine Saugbohrung (6) für den saugseitigen Anschluß und eine Druckbohrung (5) für den druckseitigen Anschluß aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Anschluß entweder an die Saugbohrung (6) oder an die Druckbohrung (5), je nachdem, welche tiefer liegt, eine Anschlußleitung (7) vorgesehen ist, welche wenigstens an einer von ihrer Anschlußstelle entfernten Stelle derart wenigstens gleich hoch oder höher liegt als der minimalen Ölstand der betriebsbereiten Ölpumpenanordnung, um sicherzustellen, daß die Zahnräder oder dergleichen Förderelemente der Ölpumpe zumindest innerhalb eines Teilumfangs auch nach längerem Stillstand des Motors noch benetzt sind. - Ölpumpenanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschlußleitung (7) ausgehend von der Anschlußstelle durchgehend ansteigend verläuft. - Ölpumpenanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschlußleitung (7), ausgehend von der Anschlußstelle, in Art eines Syphons zunächst nach unten und dann ansteigend verläuft. - Ölpumpenanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschlußleitung (7) ganz oder teilweise im Pumpengehäuse (2) verläuft. - Ölpumpenanordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschlußleitung (7) im Pumpengehäuse als zur Ebene des Gehäuseanschlußflansches (1) hin offene Nut ausgebildet ist. - Ölpumpenanordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschlußleitung (7) teils als Nut im Bereich des Gehäuseanschlußflansches (1), teils als Nut in einer motorseitigen Anschlußfläche für das Pumpengehäuse (2) ausgebildet ist. - Ölpumpenanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschlußleitung im wesentlichen außerhalb des Gehäuses der Ölpumpenanordnung, bevorzugt in einem motorseitigen Gehäuseteil angeordnet ist. - Ölpumpenanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie druckseitig entweder im Bereich ihres Gehäuses (2) oder einer an die Druckbohrung (6) anschließenden Anschlußleitung eine Entlüftungsbohrung (12) aufweist. - Ölpumpenanordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Querschnitt der Entlüftungsbohrung (10) kleiner ist als einem Kreisquerschnitt mit einem über 0,5 mm liegenden Durchmesser entspricht. - Ölpumpenanordnung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein oder mehrere Entlüftungsbohrungen (10) durch einen in einer Durchgangsbohrung (11) sitzenden Kerbstift (12) gebildet sind. - Ölpumpenanordnung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Außendurchmesser des Kerbstiftes (12) ca. 4 mm beträgt. - Ölpumpenanordnung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchgangsbohrung (11), in welcher der Kerbstift (12) sitzt, gegen ein zu schmierendes bzw. zu kühlendes Motorbauteil gerichtet ist.
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