EP1703094B1 - Schmierölversorgungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Schmierölversorgungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine Download PDF

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EP1703094B1
EP1703094B1 EP05027772A EP05027772A EP1703094B1 EP 1703094 B1 EP1703094 B1 EP 1703094B1 EP 05027772 A EP05027772 A EP 05027772A EP 05027772 A EP05027772 A EP 05027772A EP 1703094 B1 EP1703094 B1 EP 1703094B1
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oil
pump
cooler
lubricating oil
lubricant system
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Antonius Rehr
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Dr Ing HCF Porsche AG
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Dr Ing HCF Porsche AG
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    • F01M1/00—Pressure lubrication
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    • 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
    • F01M11/0004—Oilsumps
    • F01M2011/0037—Oilsumps with different oil compartments

Definitions

  • the invention relates to a lubricating oil supply device for an internal combustion engine according to the features of the preamble of patent claim 1.
  • an oil pan for an internal combustion engine which is formed of two superimposed oil trap sections. In each section, an oil pump is positioned in each case, with the oil pump of the upper section, the oil is conveyed through an oil cooler also below section.
  • an oil cooler is provided for cooling the oil present in an oil pan.
  • a lubricating oil circuit is provided which has an additional oil pump, with which the oil is conveyed for cooling purposes by an oil cooler arranged in the cooling circuit.
  • the oil cooler is a hydraulic resistance, which leads in particular at low oil temperatures to a corresponding pressure drop.
  • Downstream consumers such as hydraulically adjustable camshaft adjuster or a hydraulically actuated valve lift can be adversely affected due to insufficient oil pressure or amount of oil.
  • the object of the invention is to avoid such disadvantages.
  • the oil cooler is taken out as a significant hydraulic resistance from the main oil circuit and integrated into the second rear pump stage, the lubricating oil supply to consumers can be improved.
  • the power consumption of the two oil pumps can be reduced in total, if the second pump stage, a lower oil flow rate is promoted, because then according to the hydraulic Resistance of the oil cooler is lower.
  • the oil cooler is arranged on the pressure side of the second oil pump.
  • the two oil pumps are summarized in an advantageous manner to a double oil pump with two pump stages.
  • the oil conveyed back by the ATL oil suction pump into the first construction space section can also be cooled by the oil cooler in an advantageous manner.
  • the pressure side of the ATL suction pump opens upstream of the oil cooler in the (secondary) lubricating oil circuit of the second oil pump (second pressure stage).
  • the sole FIGURE shows a hydraulic circuit diagram of a supercharged dual-row eight-cylinder engine.
  • a crankcase (not shown) of an internal combustion engine and only schematically illustrated oil collection housing, hereinafter referred to as sump 2 has a front and rear space section 2a and 2b, hereinafter referred to as the first and second oil collection space are designated.
  • a suction pipe 4 and 6 is placed, which are connected on the suction side to each of an oil pump 8 and 10.
  • the two oil pumps 8 and 10 are summarized as a double oil pump with two pump stages, the first pump stage 8 is adjustable.
  • the lubricating oil collected in the rear oil collecting space 2b is pumped by means of the second pumping stage 10 into the first oil collecting space 2a.
  • the rear lubricating oil circuit designed as a plate heat exchanger oil cooler 12 is integrated, which ensures appropriate cooling of the lubricating oil.
  • the lubricating oil present in the first oil collecting space 2a is fed to the actual consumers of the internal combustion engine.
  • These include: the main bearings of the crankshaft 14, the bearings for the four camshafts 16, the piston spray nozzles 18 (4x) and the hydraulically actuated camshaft adjuster 20 provided for both cylinder bank rows on the inlet side and switchable tappet 22 for valve lift switching (so-called Porsche VarioCamPlus system).
  • the two cylinder heads supplied lubricating oil for the camshaft 16, the camshaft adjuster 20, the switchable tappets 22 and the valve clearance compensation elements 24 via first return passages 26 in the the first oil-collecting space 2a, while the lubricating oil provided for the main bearings of the crankshaft 14 and the piston-spraying nozzles 18 is returned to the rear oil-collecting space 2b via second oil-return passages 28.
  • the exhaust gas turbocharger 30 and 32 provided for each cylinder bank row is likewise supplied with lubricating oil via the first pressure stage 8 for lubricating the drive.
  • an oil-extraction pump 34 and 36 is provided which draws the lubricating oil from the so-called catch tank 38 and 40 and conveys it back into the first oil-collecting space 2a.
  • the lubricating oil delivered by the two ATL extraction pumps 34 and 36 is also cooled accordingly via the oil cooler 12.
  • a common pressure line 42 opens into the pressure line 44 of the second pump stage 10.
  • a safety valve 46 is provided, which releases a corresponding bypass line 48, if necessary.
  • a corresponding oil filter 50 is provided with a pressure relief valve.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schmierölversorgungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
  • In der DE 101 59 106 A1 , die auf die Anmelderin zurückgeht, ist eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse und einem daran befestigten Ölauffanggehäuse dargestellt und beschrieben, bei der mittels einer Ölpumpe mit zwei Pumpenstufen über eine erste Pumpenstufe das in einem ersten Ölsammelraum befindliche Schmieröl zu den Verbrauchern gefördert wird, während über eine zweite Pumpenstufe in einem zweiten, hinteren Ölsammelraum befindliches Schmieröl direkt in den ersten Ölsammelraum gefördert wird. Wie weiterhin aus Fig. 3 der DE 101 59 106 A1 ersichtlich ist, wird das durch die erste Pumpenstufe zu den Verbrauchern geförderte Schmieröl durch einen Ölfilter und einen Ölkühler gereinigt und gekühlt.
  • Aus der GB 237559 A ist eine Ölwanne für eine Brennkraftmaschine bekannt, welche aus zwei übereinander liegenden Ölauffangabschnitten gebildet ist. In jedem Abschnitt ist jeweils eine Ölpumpe positioniert, wobei mit der Ölpumpe des oben liegenden Abschnitts das Öl durch einen Ölkühler zudem unten liegenden Abschnitt gefördert wird. Weiterhin ist in der DE 4444276 A1 eine Brennkraftmaschine beschrieben, bei der zur Kühlung des in einer Ölwanne vorhandenen Öls ein Ölkühler vorgesehen ist. Hierzu ist ein Schmierölkreis vorgesehen, der eine zusätzliche Ölpumpe aufweist, mit der das Öl zu Kühlungszwecken durch einen im Kühlkreis angeordneten Ölkühler gefördert wird.
  • Insbesondere der Ölkühler stellt einen hydraulischen Widerstand dar, der insbesondere bei niedrigen Öltemperaturen zu einem entsprechenden Druckabfall führt. Nachgeschaltete Verbraucher, wie z.B. hydraulisch verstellbare Nockenwellenversteller oder eine hydraulisch betätigbare Ventilhubumschaltung können aufgrund nicht ausreichenden Öldrucks bzw. Ölmenge nachteilig beeinflusst werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, derartige Nachteile zu vermeiden.
  • Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Dadurch, dass der Ölkühler als ein wesentlicher hydraulischer Widerstand aus dem Hauptölkreislauf herausgenommen und in die zweite hintere Pumpenstufe eingebunden ist, kann die Schmierölversorgung zu den Verbrauchern verbessert werden. Neben einer besseren Schmierölversorgung der Hauptverbraucher kann die Leistungsaufnahme der beiden Ölpumpen in Summe reduziert werden, wenn über die zweite Pumpenstufe ein geringerer Ölvolumenstrom gefördert wird, da dann entsprechend der hydraulische Widerstand des Ölkühlers geringer ist. Durch die Eliminierung des Ölkühlers aus dem Öl-Hauptversorgungskreislauf kann die im Hauptstrom angeordnete Ölpumpe kleiner ausgebildet werden; die Antriebsleistung der Druckstufe reduziert sich dabei in der Größenordnung des Druckverlusts des Ölkühlers.
  • Auf vorteilhafte Art und Weise ist der Ölkühler auf der Druckseite der zweiten Ölpumpe angeordnet.
  • Eine effektive und wirkungsvolle Kühlung ergibt sich, wenn der Ölkühler als ÖI/Wasser-Plattenwärmetauscher ausgebildet ist.
  • Die beiden Ölpumpen sind auf vorteilhafte Art und Weise zu einer Doppelölpumpe mit zwei Pumpenstufen zusammengefasst.
  • Bei einer Brennkraftmaschine mit Abgasturboaufladung, bei der das Laufwerk des Abgasturboladers (ATL) mit Schmieröl versorgt wird, kann auf vorteilhafte Art und Weise das von der ATL- Ölabsaugpumpe in den ersten Bauraumabschnitt zurück geförderte Öl ebenfalls durch den Ölkühler gekühlt werden. Dazu mündet die Druckseite der ATL-Absaugpumpe stromauf des Ölkühlers in den (Neben-) Schmierölkreislauf der zweiten Ölpumpe (zweite Druckstufe) ein.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert.
  • Die einzige Figur zeigt einen Hydraulikschaltplan einer aufgeladenen zweireihigen Brennkraftmaschine mit acht Zylindern.
  • Das sich nach unten hin an ein Kurbelgehäuse (nicht dargestellt) einer Brennkraftmaschine anschließende und nur schematisch dargestellte Ölauffanggehäuse, im folgenden als Ölwanne 2 bezeichnet, weist einen vorderen und hinteren Bauraumabschnitt 2a und 2b auf, die im folgenden als erster und zweiter Ölsammelraum bezeichnet sind. In jedem der beiden Ölsammelräume 2a und 2b ist ein Saugrohr 4 und 6 platziert, die saugseitig an jeweils eine Ölpumpe 8 und 10 angeschlossen sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die beiden Ölpumpen 8 und 10 als eine Doppelölpumpe mit zwei Pumpenstufen zusammengefasst, wobei die erste Pumpenstufe 8 regelbar ist. Das im hinteren Ölsammelraum 2b aufgefangene Schmieröl wird mit Hilfe der zweiten Pumpenstufe 10 in den ersten Ölsammelraum 2a gepumpt. In den hinteren Schmierölkreislauf ist ein als Plattenwärmetauscher ausgebildeter Ölkühler 12 integriert, der für eine entsprechende Kühlung des Schmieröls sorgt. Über die erste Pumpenstufe 8 wird das im ersten Ölsammelraum 2a befindliche Schmieröl den eigentlichen Verbrauchern der Brennkraftmaschine zugeführt. Dazu gehören: die Hauptlager der Kurbelwelle 14, die Lager für die vier Nockenwellen 16, die Kolbenspritzdüsen 18 (4x) sowie die für beide Zylinderbankreihen auf der Einlassseite vorgesehenen hydraulisch betätigbaren Nockenwellenversteller 20 und schaltbaren Tassenstössel 22 zur Ventilhubumschaltung (sog. Porsche VarioCamPlus- System) als auch die sowohl einlassals auch auslassseitig hydraulisch betätigbaren Ventilspielausgleichselemente 24. Wie aus dem Hydraulikschaltschema erkennbar, wird das den beiden Zylinderköpfen zugeführte Schmieröl für die Nockenwelle 16, die Nockenwellenversteller 20, die schaltbaren Tassenstössel 22 und die Ventilspiel-Ausgleichselemente 24 über erste Rückführkanäle 26 in den ersten Ölsammelraum 2a zurückgeführt, während das für die Hauptlager der Kurbelwelle 14 und die Kolbenspritzdüsen 18 vorgesehene Schmieröl über zweite Ölrückführkanäle 28 in den hinteren Ölsammelraum 2b zurückgeführt ist.
  • Der für jede Zylinderbankreihe vorgesehene Abgasturbolader 30 und 32 wird ebenfalls über die erste Druckstufe 8 zur Schmierung des Laufwerks mit Schmieröl versorgt. Zur Absaugung des den beiden Abgasturboladern 30 und 32 zugeführten Schmieröls ist jeweils eine Ölabsaugpumpe 34 und 36 vorgesehen, die das Schmieröl aus dem so genannten Catch-Tank 38 und 40 absaugen und in den ersten Ölsammeiraum 2a zurückfördern. Wie aus dem Schaltschema ersichtlich, wird auch das von den beiden ATL-Absaugpumpen 34 und 36 geförderte Schmieröl über den Ölkühler 12 entsprechend gekühlt. Dazu mündet eine gemeinsame Druckleitung 42 in die Druckleitung 44 der zweiten Pumpenstufe 10 ein. Zur Begrenzung des maximalen Öldrucks ist für die erste Pumpenstufe 8 ein Sicherheitsventil 46 vorgesehen, das im Bedarfsfall eine entsprechende Bypassleitung 48 freigibt. Zur Reinigung des den Verbrauchern zugeführten Schmieröls ist ein entsprechender Ölfilter 50 mit einem Überdruckventil vorgesehen.

Claims (4)

  1. Schmierölversorgungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem unterhalb eines Kurbelgehäuses angeordneten Ölauffanggehäuse (2), in dem zwei Bauraumabschnitte (2a, 2b) für die Ölabsaugung ausgebildet sind, mit einer ersten Ölpumpe (8), durch die das Schmieröl aus dem ersten Bauraumabschnitt (2a) abgesaugt und zu den Verbrauchern der Brennkraftmaschine, wie z.B. Kurbelwellenlager, Nockenwellenlager etc. gefördert wird, und einer zweiten Ölpumpe (10), mit der das Schmieröl aus dem zweiten Bauraumabschnitt (2b) abgesaugt und in den ersten Bauraumabschnitt (2a) gefördert wird, sowie mit einem Ölkühler (12) zur Kühlung des Schmieröls, wobei der Ölkühler (12) im Schmierölkreislauf der zweiten Ölpumpe (10) eingebunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Ölabsaugpumpe (34, 36) für einen Abgasturbolader (30, 32) vorgesehen ist, die das Schmieröl vom Abgasturbolader (30, 32) in den ersten Bauraumabschnitt (2a) zurückfördert, wobei die Rückförderung über den Ölkühler (12) erfolgt.
  2. Schmierölversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölkühler (12) auf der Druckseite der zweiten Ölpumpe (10) angeordnet ist.
  3. Schmierölversorgungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölkühler (12) als Öl/Wasser-Wärmetauscher in Plattenbauweise ausgebildet ist.
  4. Schmierölversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ölpumpen (8, 10) zu einer Doppelölpumpe mit zwei Pumpenstufen zusammengefasst sind.
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