EP0794323A1 - Ölnachfüllautomatik - Google Patents

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EP0794323A1
EP0794323A1 EP97103391A EP97103391A EP0794323A1 EP 0794323 A1 EP0794323 A1 EP 0794323A1 EP 97103391 A EP97103391 A EP 97103391A EP 97103391 A EP97103391 A EP 97103391A EP 0794323 A1 EP0794323 A1 EP 0794323A1
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EP
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combustion engine
internal combustion
oil
sensor
pump
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Friedrich Abel
Nikolaus Moser
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Filterwerk Mann and Hummel GmbH
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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
    • F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
    • F01M11/06—Means for keeping lubricant level constant or for accommodating movement or position of machines or engines
    • F01M11/061—Means for keeping lubricant level constant

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine with an oil pan and a device for automatically refilling oil or lubricant.
  • a device for the automatic refilling of oil or lubricant from a reservoir is known via a controllable valve depending on a pressure measured in the crankcase of the internal combustion engine during engine operation. Furthermore, it is known from this that the reservoir for oil to be refilled is arranged above the maximum oil level in the oil-consuming unit and the valve in the oil refill line connected to it is designed as a metering valve and can be controlled by a static oil pressure measured by an inert pressure sensor. If the oil pressure falls below a limit value, the metering valve is opened. Furthermore, the use of a pump is known from the utility model described. If you want to reliably rule out damage to the internal combustion engine in such an operating mode, very precise pressure measurements are required to prevent the bearing points from running dry, the effort would be very great, and the risk would otherwise be very great with conventional pressure sensors.
  • the internal combustion engine has at least one sensor, at least one storage container with a filling opening for receiving oil or lubricant, and at least one connecting line between the storage container and the internal combustion engine, in particular its oil pan and at least one pump and an electrical control unit. or control unit, wherein the pump, which is connected to the internal combustion engine via the connecting line, can be controlled at least by means of a sensor corresponding to the control or regulating unit.
  • the internal combustion engine has a sensor which indicates the minimum oil level of the internal combustion engine. With this sensor, the supply of lubricant can be guaranteed without a drop in pressure.
  • the internal combustion engine has a sensor which displays the maximum permissible oil level of the internal combustion engine. This sensor protects the internal combustion engine from excessive lubricant loading, which could lead to the destruction of seals in the area of the lubricant circuit.
  • the reservoir has at least one oil level sensor. In this way, an empty running of the storage container can be avoided, the further reliability of the system is thereby guaranteed.
  • Another advantageous development of the invention provides that it has at least one temperature sensor. Since the properties of lubricants, especially motor oil, are temperature-dependent, it is of some importance that the control device can access the respective temperature state.
  • the oil level sensors are advantageously designed as PTC sensors and the temperature sensors as NTC sensors.
  • control or regulating unit has at least one regulating element which represents the delivery rate of the pump as a function of time. Since the line cross sections of the lubricant circuit are generally constant, time is an essential parameter for the lubricant volume to be delivered, by means of which the amount of oil actually to be made available via the pump can be influenced.
  • control or regulating unit has at least one regulating element that represents the delivery rate of the pump as a function of the temperature, in particular the oil temperature.
  • the temperature becomes a further essential parameter by means of which the amount of oil to be delivered can be influenced.
  • the usually occurring temperature range lies between values from - 40 degrees Celsius up to + 80 degrees Celsius and more.
  • the colder the oil the less oil can be pumped per unit of time. This can go so far that in the cold Condition of the oil Pumping times of up to 12 minutes can be achieved, although in the warmer condition one minute can be sufficient to pump the same amount of oil. Therefore, temperature compensation takes place by means of the control unit.
  • the pump may be overloaded, in which case an overload protection device ensures damage in the area of the pump.
  • the control or regulating unit advantageously has at least one regulating element that represents the delivery rate of the pump as a function of the electrical on-board voltage of the internal combustion engine. Since the delivery capacity of the pump, obviously an electrically operated one, depends on the operating voltage actually present, this value also becomes an influencing factor with regard to the effective delivery quantity.
  • the on-board voltage values usually differ by up to 8 volts. Such tolerances lead to funding differences of up to 40% per unit of time. For this reason, the control or regulating unit must carry out a voltage compensation by means of a control element in such a way that shorter pumping times occur at higher operating voltages, whereas the pumping time is correspondingly extended at lower voltages. For the measurement of the oil level or the refilling of lubricant, both the standstill of the vehicle in which the internal combustion engine is in service and the actual operating state are conceivable as alternatives.
  • the internal combustion engine (1) consists of an engine block with an oil pan (2), in which the oil required for operation is stored. Inside the oil pan (2) there is an oil level sensor (3) attached, which sends a signal to the electrical control unit (8) when a defined minimum level is reached. In addition, there is a storage container (5) which contains fresh oil which enters the interior through the filler opening (4). This reservoir is connected to the engine block or to the oil pan (2) by means of a connecting line (6). A pump (7) is located at one end of the connecting line (6). The pump (7) is designed as a gear pump so that operating conditions down to -40 degrees Celsius can be controlled and driven by an electric motor.
  • the reservoir (5) there is a PTC oil level sensor (3) which guarantees a minimum oil quantity in the reservoir (5) of three liters. When the three-liter mark is reached, this PTC sensor (3) transmits a signal to the electrical control device (8), which then lights up an indicator lamp (10) and prevents the pump (7) from running dry. There is also an NTC temperature sensor (3) in the reservoir (5) which transmits the current temperature of the fresh oil to the electrical control device (8).
  • the control unit 8 processes the signals from the various sensors (3) in such a way that when the oil level sensor (3) in the oil pan reports the minimum level, by means of the sensor information from the predicate container (5) and on the basis of the in 2 and 3 and in the functional relationships implemented in the electrical control and regulating unit (8) by means of regulating elements, a time-dependent delivery signal is transmitted to the pump (7).
  • the fresh oil that is drawn in by the pump (7) via a suction pipe (9) reaches the oil pan (2) in portions per delivery cycle of 300-800 ml via the connecting line (6).

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Abstract

Beschrieben wird eine Brennkraftmaschine (1) mit einer Ölwanne (2) und einer Vorrichtung zum automatischen Nachfüllen von Öl oder Schmiermittel, die wenigstens einen Sensor (3), wenigstens einen, eine Einfüllöffnung (4) aufweisenden Vorratsbehälter (5) zur Aufnahme von Öl oder Schmiermittel sowie wenigstens eine Verbindungsleitung (6) zwischen dem Vorratsbehälter (5) und der Brennkraftmaschine (1), insbesondere deren Ölwanne (2) sowie wenigstens eine Pumpe (7) und eine elektrische Steuer- bzw. Regeleinheit (8) aufweist, wobei die Pumpe (7), die über die Verbindungsleitung (6) mit der Brennkraftmaschine verbunden ist, wenigstens mittels eines mit der Steuer- bzw. Regeleinheit korrespondierenden Sensors ansteuerbar ist. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer Ölwanne und einer Vorrichtung zum automatischen Nachfüllen von Öl oder Schmiermittel.
  • Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 89 01 632 ist eine Vorrichtung zum automatischen Nachfüllen von Öl oder Schmiermittel aus einem Vorratsbehälter über ein in Abhängigkeit von einem im Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine während des Motorbetriebs gemessenen Druck steuerbares Ventil bekannt. Weiterhin ist hieraus bekannt, daß der Vorratsbehälter für nachzufüllendes Öl oberhalb des maximalen Ölspiegels im ölverbrauchenden Aggregat angeordnet und das Ventil in der mit diesem verbundenen Ölnachfülleitung als Dosierventil ausgebildet und von einem durch einen trägen Drucksensor gemessenen statischen Öldruck steuerbar ist. Bei Unterschreiten eines Grenzwertes des Öldruckes wird das Dosierventil geöffnet. Des weiteren ist aus dem beschriebenen Gebrauchsmuster die Verwendung einer Pumpe bekannt. Will man nun bei einer deratigen Betriebsweise zuverlässig eine Beschädigung der Brennkraftmaschine ausschließen, so bedarf es sehr genauer Druckmessungen um ein Leerlaufen der Lagerstellen zu verhindern, der Aufwand hierfür wäre sehr groß, das Risiko anderseits bei üblichen Drucksensoren sehr groß.
  • Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine einfache, kostengünstige und zuverlässig arbeitende Vorrichtung geschaffen wird.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Brennkraftmaschine wenigstens einen Sensor, wenigstens einen, eine Einfüllöffnung aufweisenden Vorratsbehälter zur Aufnahme von Öl oder Schmiermittel sowie wenigstens einer Verbindungsleitung zwischen dem Vorratsbehälter und der Brennkraftmaschine, insbesondere deren Ölwanne sowie wenigstens eine Pumpe und eine elektrische Steuer- bzw. Regeleinheit aufweist, wobei die Pumpe, die über die Verbindungsleitung mit der Brennkraftmaschine verbunden ist, wenigstens mittels eines mit der Steuer- bzw. Regeleinheit korrespondierenden Sensors ansteuerbar ist.
    Dadurch wird garantiert, daß in der Brennkraftmaschine standig eine ausreichende Menge Öl für den sicheren Betrieb derselben vorhanden ist, ohne dabei einen Druckabfall im Ölkreislauf zu riskieren und damit letztlich den Ausfall der Maschine.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor,daß die Brennkraftmaschine einen das minimale Ölniveau der Brennkraftmaschine anzeigenden Sensor aufweist. Mittels diesem Sensor kann ohne einen Druckabfall die Versorgung mit Schmiermittel garantiert werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Brennkraftmaschine einen Sensor aufweist, der das maximal zulässige Ölniveau der Brennkraftmaschine anzeigt. Dieser Sensor schützt die Brennkraftmaschine vor einer übergebührlichen Beaufschlagung mit Schmiermittel, was zur Zerstörung von Dichtungen im Bereich des Schmiermittelkreislaufes führen könnte.
  • In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß der Vorratsbehälter wenigstens einen Ölniveausensor aufweist. Auf diese Weise kann ein Leerlaufen des Vorratsbehälters vermieden werden, die weitere Zuverlässigkeit des Systems wird dadurch garantiert.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß sie wenigstens einen Temperatursensor aufweist. Da die Eigenschaften von Schmiermitteln, insbesondere von Motorenöl temperaturabhängig sind, ist es von gewisser Bedeutung, daß die Steuer- bzw. Regeleinrichtung auf den jeweiligen Temperaturzustand zugreifen kann.
  • Vorteilhafterweise sind die Ölniveausensoren als PTC-Sensoren und die Temperatursensoren als NTC-Sensoren ausgeführt.
  • Eine vorteilhalte Weiterbildung sieht vor, daß die Steuer- bzw. Regeleinheit wenigstens ein Regelglied aufweist, das die Fördermenge der Pumpe als Funktion der Zeit darstellt. Da die Leitungsquerschnitte des Schmiermittelkreislaufs in der Regel konstant sind, ist die Zeit ein wesentlicher Parameter für das zu fördernde Schmiermittelvolumen, mittels diesem die über die Pumpe tatsächlich zur Verfügung zu stellende Menge Öl beeinflussbar ist.
  • In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Steuer- bzw. Regeleinheit wenigstens ein Regelglied aufweist, daß die Fördermenge der Pumpe als Funktion der Temperatur, insbesondere der Öltemperatur darstellt. Durch die sich temperaturabhängig verändernden Strömungseigenschaften des Motoröls wird dessen Temperatur zu einem weiteren wesentlichen Parameter, über den die zu fördernde Ölmenge beeinflussbar ist. Der üblicherweise auftretende Temperaturbereich liegt zwischen Werten von - 40 Grad Celsius bis hin zu + 80 Grad Celsius und mehr. Je kälter das Öl ist, umso weniger Öl laßt sich pro Zeiteinheit über die Pumpe fördern. Das kann soweit führen, daß im kalten Zustand des Öls Pumpzeiten von bis zu 12 Minuten erreicht werden, wobei im wärmeren Zustand schon eine Minute zur Förderung der gleichen Menge Öls ausreichend sein kann. Deshalb erfolgt mittels der Steuer- bzw. Regeleinheit eine Temperaturkompensation. In extremen Betriebszüstanden, beispielsweise bei großer Kälte kann der Fall eintreten, daß die Pumpe überlastet würde, in diesem Fall sorgt eine Überlastsicherung vor Schäden im Bereich der Pumpe.
  • Vorteilhafterweise weist die Steuer- bzw. Regeleinheit wenigstens ein Regelglied auf, daß die Fördermenge der Pumpe als Funktion der elektrischen Bordspannung der Brennkraftmaschine darstellt. Da die Förderleistung der Pumpe, naheliegenderweise einer elektrisch betriebenen, von der tatsächlich anliegenden Betriebsspannung abhängt, wird auch dieser Wert zu einem Einflußfaktor bezüglich der effektiven Fördermenge. Üblicherweise differieren die Bordspannungswerte um bis zu 8 Volt. Derartige Toleranzen führen zu Förderdifferenzen von bis zu 40% pro Zeiteinheit. Aus diesem Grund muß die Steuer- bzw. Regeleinheit eine Spannungskompensation mittels Regelglied in der Form vornehmen, daß bei höheren Betriebsspannungen kürzere Pumpzeiten erfolgen, wohingegen bei niedrigeren Spannungen die Pumpzeit entsprechend verlängert wird. Für die Messung des Ölniveaus bzw. die Nachfüllung von Schmiermittel sind sowohl der Stillstand des Fahrzeugs, in dem die Brennkraftmaschien Dienst tut als auch der eigentliche Betriebszustand als Alternativen denkbar.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und ihrer vorteilhaften Weiterbildungen wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es stellen dar:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung der Brennkraftmaschine,
    Figur 2
    Darstellung der Fördermenge als Funktion von Zeit und Temperatur sowie der Viskosität, bei konstanter Spannung,
    Figur 3
    Darstellung der in Figur 2 dargestellten Fördermenge als Funktion von Zeit, Temperatur und Spannung.
  • Die Brennkraftmaschine (1) besteht aus einem Motorblock mit Ölwanne (2), in der das zum Betrieb notwendige Öl bevorratet wird. Innerhalb der Ölwanne (2) ist ein Ölniveuasensor (3) angebracht, der bei erreichen eines definierten Minimalniveaus ein Signal an die elektische Steuer- bzw. Regeleinheit (8) übersendet.
    Zusätzlich existiert ein Votratsbehälter (5), der Frischöl, welches über die Einfüllöffnung (4) ins Innere gelangt, beinhaltet. Dieser Vorratsbehälter ist mit dem Motorblock, bzw. mit der Ölwann (2) mittels einer Verbindungsleitung (6) verbunden. Am einen Ende der Verbindungsleitung (6) befindet sich eine Pumpe (7). Die Pumpe (7) wird als Zahnradpumpe ausgeführt, damit Betriebszustände bis -40 Grad Celsius beherrscht und mit einem Elektromotor angetrieben werden können. Im Vorratsbehälter (5) befindet sich ein PTC-Ölniveausensor (3), der eine Mindestölmenge im Vorratsbehälter (5) von drei Litern garantiert. Wenn die Dreilitermarke erreicht ist, übermittelt dieser PTC-Sensor (3) ein Signal an die elektrische Steuer- bzw. Regeleinrichtung (8), die daraufhin eine Anzeigelampe (10) aufleuchten läßt und ein Trockenlaufen der Pumpe (7) verhindert. Weiter befindet sich im Vorratsbehälter (5) ein NTC-Temperatursensor (3) der die aktuelle Temperatur des Frischöls an die elektrische Steuer- bzw. Regeleinrichtung (8) übermittelt. Die Steuer- bzw. Regeleinheit (8) verarbeitet die anfallenden Signale der verschiedenen Sensoren (3) derart, daß wenn der Ölniveausensor (3) in der Ölwanne das Minimalniveau meldet, mittels der Sensorinformation aus dem Vortatsbehälter (5) und den auf Basis der in den Figuren 2 und 3 dargestellten und in den in der elektrischen Steuer- und Regeleinheit (8) mittels Regelgliedern umgesetzten Funktionszusammenhängen ein zeitabhängiges Fördersignal an die Pumpe (7) übermittelt wird. Das Frischöl, das von der Pumpe (7) über ein Saugrohr (9) angesaugt wird gelangt über die Verbindungsleitung (6) in Portionen pro Förderzyklus von 300 - 800 ml in die Ölwanne (2).
    • Bezugszeichen
    • 1
    Brennkraftmaschine
    2
    Ölwanne
    3
    Sensor
    4
    Einfüllöffnung
    5
    Vorratsbehälter
    6
    Verbindungsleitung
    7
    Pumpe
    8
    Steuer- bzw. Regeleinrichtung
    9
    Saugrohr
    10
    Anzeigelampe

Claims (10)

  1. Brennkraftmaschine (1) mit einer Ölwanne (2) und einer Vorrichtung zum automatischen Nachfüllen von Öl oder Schmiermittel, die wenigstens einen Sensor (3), wenigstens einen, eine Einfüllöffnung (4) aufweisenden Vorratsbehälter (5) zur Aufnahme von Öl oder Schmiermittel sowie wenigstens eine Verbindungsleitung (6) zwischen dem Vorratsbehälter (5) und der Brennkraftmaschine (1), insbesondere deren Ölwanne (2) sowie wenigstens eine Pumpe (7) und eine elektrische Steuer- bzw. Regeleinheit (8) aufweist, wobei die Pumpe (7), die über die Verbindungsleitung (6) mit der Brennkraftmaschine verbunden ist, wenigstens mittels eines mit der Steuer- bzw. Regeleinheit korrespondierenden Sensors ansteuerbar ist.
  2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen das minimale Ölniveau der Brennkraftmaschine (1) anzeigenden Sensor aufweist.
  3. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Sensor (3) aufweist, der das maximal zulässige Ölniveau der Brennkraftmaschine anzeigt.
  4. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (5) wenigstens einen Ölniveausensor (3) aufweist.
  5. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens einen Temperatursensor (3) aufweist.
  6. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß die Ölniveausensoren PTC-Sensoren sind.
  7. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatursensoren NTC-Sensoren sind.
  8. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- bzw. Regeleinheit (8) wenigstens ein Regelglied aufweist, daß die Fördermenge der Pumpe (7) als Funktion der Zeit darstellt.
  9. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- bzw. Regeleinheit (8) wenigstens ein Regelglied aufweist, das die Fördermenge der Pumpe (7) als Funktion der Temperatur, insbesondere der Öltemperatur darstellt.
  10. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- bzw. Regeleinheit (8) wenigstens ein Regelglied aufweist, das die Fördermenge der Pumpe (7) als Funktion der elektrischen Bordspannung der Brennkraftmaschine (1) darstellt.
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