EP1761689A1 - Brennkraftmaschine mit druckumlaufschmierung nach dem trockensumpfprinzip - Google Patents

Brennkraftmaschine mit druckumlaufschmierung nach dem trockensumpfprinzip

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EP1761689A1
EP1761689A1 EP05739627A EP05739627A EP1761689A1 EP 1761689 A1 EP1761689 A1 EP 1761689A1 EP 05739627 A EP05739627 A EP 05739627A EP 05739627 A EP05739627 A EP 05739627A EP 1761689 A1 EP1761689 A1 EP 1761689A1
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oil
internal combustion
combustion engine
sump
dry sump
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Erwin Rutschmann
Thorsten Wieg
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Dr Ing HCF Porsche AG
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Dr Ing HCF Porsche AG
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    • 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
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B75/24—Multi-cylinder engines with cylinders arranged oppositely relative to main shaft and of "flat" type
    • F02B75/243—Multi-cylinder engines with cylinders arranged oppositely relative to main shaft and of "flat" type with only one crankshaft of the "boxer" type, e.g. all connecting rods attached to separate crankshaft bearings
    • 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
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/02—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine with pressure circulation lubrication on the dry sump principle, in particular for a boxer engine according to the preamble of patent claim 1.
  • an oil sump box attached to the sump cover is provided in the oil guide housing or in the oil sump, in which the oil sump is designed to supply the engine with lubricating oil is.
  • the returned by the consumers in the oil pan lubricating oil is first returned outside of the ⁇ labsaugraum forming oil pan box before it passes through the monitored in ⁇ lschottkasten by flaps openings in the actual ⁇ labsaugraum.
  • the oil flowing back into the sump is conveyed by a suction pump into a separate oil tank or reservoir. From there, the pressure oil feed pump sucks off the lubricant and pushes it over the filter and gff. Oil cooler to the lubrication points.
  • the oil tank is in most cases attached to the outside of the engine housing and has appropriate connections for the externally installed oil pressure lines.
  • the invention has for its object to increase the specific performance of an internal combustion engine to develop a low-friction engine with a dry sump - pressure circulation lubrication especially for high speed operation, in which the components required for the pressure circulation lubrication of the engine components are integrated in a space-saving manner largely in the engine.
  • the lubricating oil from the annular spaces can pass directly into the oil collecting space (s). This can largely be dispensed with external oil lines, so that this measure contributes to a compact and inexpensive implementation of an internal combustion engine with dry sump lubrication.
  • Fig. 1 is a dry sump oil circuit diagram of an internal combustion engine and Fig. 2 is a schematic representation of the oil return in the cylinder
  • FIG. 1 shows the not limited to this embodiment principle of a dry sump - oil circuit diagram for a 6-cylinder boxer engine, whose only necessary for the description of the oil circuit components are described below with reference to the drawings.
  • the engine has two crankcase halves 2 and 4, in each of which a row of cylinder banks 1 to 3 and 4 to 6 is arranged. To the two rows of cylinder banks is followed in each case by a cylinder head 6 and 8, in which the valve gear required for actuating the inlet and outlet valves is arranged.
  • the crankcase 2, 4 has below the bearing for the crankshaft 10 to a (dry sump) ⁇ labsaugraum 12, in which the lubrication oil provided for the lubrication of the bearings is collected.
  • integrated in the engine oil return holes ensure that the lubricating oil is purposefully returned to the ⁇ labsaugraum 12.
  • Thensumpf- ⁇ labsaugraum 12 is limited by an oil bulkhead 14, on the two side walls 14a and 14b (wet sump) collecting spaces 16 and 18 adjacent. Both collecting chambers 16, 18 are connected to each other via a between the lower wall 14c of the oil pan 14 and a sump cover 20 forming gap 22 with each other.
  • an oil return pump 24 is provided, on the suction side of which an oil suction line 26 is connected, which leads into the oil suction space 12.
  • an ⁇ labsaugschnorchel 28 is attached, which is placed in the region of the lower wall 14 c of the oil pan 14.
  • a line 30 is connected, which leads as a branch line 30a and 30b to a respective cylinder 1 to 3 and 4 to 6 surrounding annular space 32 and 34.
  • the two annular spaces 32, 34 are each provided on their front side facing the crank chamber by a seal 36 (shown only in the left-hand crankcase half 2), eg in the form of plastic glasses, sealed.
  • the annular spaces 32, 34 have openings 38 or openings at their lower lateral surfaces, which are in each case in communication with the (wet sump) collecting spaces 16, 18.
  • the middle cylinder of the two rows of cylinder banks 1 to 3 or 4 to 6 has in each case a vent pipe 40, 42, which is connected to the - related to the installation position of the Zylinder ⁇ upper side of the annular spaces 32, 34.
  • suction pumps 44, 46 are provided which suck the pumped from a main pump 48 into the cylinder heads 6, 8 lubricating oil and via lines 50, 52 and the annular spaces 32, 34 also in the (wet sump) collecting spaces 16, 18 return.
  • the main feed pump 48 is driven via an intermediate shaft (not shown in detail), on whose suction side an oil suction line 58 is connected, which leads into the oil collecting space 16. At the end of the oil suction line 58, an oil suction snorkel 60 is again attached, which is placed in the vicinity of the sump cover 20.
  • an oil suction snorkel 60 is again attached, which is placed in the vicinity of the sump cover 20.
  • 4 integrated oil supply lines (not shown) connected to the consumers, such as. Main bearings of the crankshaft and the camshaft lead.

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Description

Brennkraftmaschine mit Druckumlaufschmierung nach dem Trockensumpfprinzip
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit Druckumlaufschmierung nach dem Trockensumpfprinzip, insbesondere für einen Boxermotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei den heutigen wassergekühlten 6 - Zylinder - Boxermotoren der Modellreihe 911 Carrera (Firma Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG) ist im Ölführungsgehäuse bzw. in der Ölwanne ein am Ölwannendeckel befestigter Ölschottkasten vorgesehen, in dem der Ölsumpf für die Schmierölversorgung des Motors ausgebildet ist. Das von den Verbrauchern in die Ölwanne zurückgeführte Schmieröl wird zuerst außerhalb des den Ölabsaugraum bildenden Ölschottkastens zurückgeleitet, bevor es über im Ölschottkasten durch Klappen überwachte Öffnungen in den eigentlichen Ölabsaugraum übertritt.
Bei Motoren mit Trockensumpfschmierung wird das in die Ölwanne zurückfließende Öl von einer Absaugpumpe in einen gesonderten Öltank bzw. Ölvorratsbehälter gefördert. Von dort saugt die Druckölförderpumpe das Schmiermittel ab und drückt es über Filter und gff. Ölkühler zu den Schmierstellen. Der Öltank ist dabei in den meisten Fällen aussen am Motorgehäuse befestigt und verfügt über entsprechende Anschlüsse für die extern verlegten Öldruckleitungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Steigerung der spezifischen Leistung einer Brennkraftmaschine ein reibungsarmes Triebwerk mit einer Trockensumpf - Druckumlaufschmierung insbesondere für den Hochdrehzahlbetrieb zu entwickeln, bei der die für die Druckumlaufschmierung der Brennkraftmaschine erforderlichen Komponenten auf platzsparende Art und Weise weitgehend im Motor integriert sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass ein Teil der Ölrϋckführung in den Ölvorratsbehälter bzw. in den Nasssumpfraum über Ringräume erfolgt, die um die Zylinder herum ausgebildet sind.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.
Insbesondere bei Zylinderkurbelgehäusen in open-deck- Bauweise, bei denen der Wassermantel nur im oberen Teil der Zylinder ausgebildet ist, verbleibt ein zum Kurbelgehäuseraum hin offener Ringraum, der bei entsprechender stirnseitiger Abdichtung als Teil der Ölrückführleitung in den Nasssumpf genutzt werden kann. Als Abdichtung des Ringraumes bietet sich dabei z.B. eine Brille aus Kunststoff an.
Wenn der (Nasssumpf-) Ölsammelraum unterhalb der für die Ölrückführung vorgesehenen Ringräume angeordnet bzw. im Kurbelgehäuse integriert ist, kann das Schmieröl von den Ringräumen direkt in den bzw. die Ölsammelräume übertreten. Damit kann weitgehend auf externe Ölleitungen verzichtet werden, so dass diese Maßnahme zu einer kompakten und preisgünstigen Umsetzung einer Brennkraftmaschine mit Trockensumpfschmierung beiträgt.
Aufgrund der bei einem Boxer- Motor liegend angeordneten Zylinder können die zur Schmierölrückführung dienenden Ringräume nach oben hin entlüftet und das Schmieröl entschäumt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Trockensumpf- Ölkreislaufschema einer Brennkraftmaschine und Fig. 2 eine Prinzipdarstellung der Ölrückführung im Bereich der Zylinder
Figur 1 zeigt das nicht auf diese Ausführungsform eingeschränkte Prinzip eines Trockensumpf - Ölkreislaufschemas für einen 6-Zylinder- Boxermotor, dessen lediglich zur Beschreibung des Ölkreislaufs erforderlichen Bauteile nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben sind. Der Motor weist zwei Kurbelgehäusehälften 2 und 4 auf, in denen jeweils eine Zylinderbankreihe 1 bis 3 und 4 bis 6 angeordnet ist. An die beiden Zylinderbankreihen schließt sich jeweils ein Zylinderkopf 6 und 8 an, in denen der zum Betätigen der Ein- und Auslassventile erforderliche Ventiltrieb angeordnet ist. Das Kurbelgehäuse 2, 4 weist unterhalb der Lagerung für die Kurbelwelle 10 einen (Trockensumpf-) Ölabsaugraum 12 auf, in dem das zur Schmierung der Lagerstellen vorgesehene Schmieröl aufgefangen wird. Dabei stellen im Motor integrierte Ölrücklaufbohrungen (nicht dargestellt) sicher, dass das Schmieröl zielgerichtet in den Ölabsaugraum 12 zurückführt wird.
Der Trockensumpf- Ölabsaugraum 12 wird durch einen Ölschottkasten 14 begrenzt, an dessen beiden Seitenwände 14a und 14b (Nasssumpf-) Sammelräume 16 und 18 angrenzen. Beide Sammelräume 16, 18 stehen über einen zwischen der unteren Wandung 14c des Ölschottkastens 14 und einem Ölwannendeckel 20 sich ausbildenden Zwischenraum 22 miteinander in Verbindung. Für die Trockensumpf- Druckumlaufschmierung ist eine Ölrückförderpumpe 24 vorgesehen, an deren Saugseite eine Ölabsaugleitung 26 angeschlossen ist, die in den Ölabsaugraum 12 führt. Am Ende der Ölabsaugleitung 26 ist ein Ölabsaugschnorchel 28 befestigt, der im Bereich der unteren Wandung 14c des Ölschottkastens 14 platziert ist. An der Druckseite der Ölrückförderpumpe 24 ist eine Leitung 30 angeschlossen, die als Abzweigleitung 30a bzw. 30b zu jeweils einem die Zylinder 1 bis 3 sowie 4 bis 6 umgebenden Ringraum 32 und 34 führt.
Die beiden Ringräume 32, 34 sind jeweils an ihrer dem Kurbelraum zugewandten Stirnseite durch eine Dichtung 36 (nur in der linken Kurbelgehäusehälfte 2 dargestellt), z.B. in Form einer Kunststoffbrille, abgedichtet. Wie aus Fig. 1 und 2 erkennbar, weisen die Ringräume 32, 34 an ihren unteren Mantelflächen Öffnungen 38 bzw. Durchbrüche auf, die jeweils mit den (Nasssumpf-) Sammelräumen 16, 18 in Verbindung stehen. Der mittlere Zylinder der beiden Zylinderbankreihen 1 bis 3 bzw. 4 bis 6 weist jeweils einen Entlüftungsstutzen 40, 42 auf, der auf der -bezogen auf die Einbaulage der Zylinder¬ oberen Seite der Ringräume 32, 34 angeschlossen ist. Aufgrund dieser Form der Ölrückführung kann weitgehend auf extern verlegte Ölleitungen verzichtet werden; über die Ringräume 32, 34 kann das Schmieröl entschäumt und Luft- bzw. Gasanteile über die Entlüftungsstutzen 40, 42 nach außen abgeführt werden, so dass auf separate ÖIΛuftabscheider verzichtet werden kann. Wie in Fig. 1 dargestellt, werden die Nasssumpf- Sammelräume 16, 18 und der Trockensumpf- Ölabsaugraum 12 über entsprechende Leitungen 54, 56 entlüftet. Im oberen Bereich der Zylinder sind ebenfalls Ringräume 55 ausgebildet, die zur Kühlung der Zylinder mit Kühlmittel durchströmt und durch einen umlaufenden Steg 57 von den Ringräumen 32, 34 getrennt sind.
In den beiden Zylinderköpfen 6, 8 der Brennkraftmaschine sind von den Nockenwellen angetriebene Absaugpumpen 44, 46 vorgesehen, die das von einer Hauptförderpumpe 48 in die Zylinderköpfe 6, 8 geförderte Schmieröl absaugen und es über Leitungen 50, 52 und die Ringräume 32, 34 ebenfalls in die (Nasssumpf-) Sammelräume 16, 18 zurückführen.
Die Hauptförderpumpe 48 wird über eine Zwischenwelle (nicht näher dargestellt) angetrieben, an deren Saugseite eine Ölabsaugleitung 58 angeschlossen ist, die in den Ölsammelraum 16 führt. Am Ende der Ölabsaugleitung 58 ist wiederum ein Ölabsaugschnorchel 60 befestigt, der in der Nähe des Ölwannendeckels 20 platziert ist. An die Druckseite der Hauptförderpumpe 48 sind im Kurbelgehäuse 2, 4 integrierte Ölzufuhrleitungen (nicht näher dargestellt) angeschlossen, die zu den Verbrauchern, wie z.B. Hauptlagerstellen der Kurbelwelle und der Nockenwelle, führen.

Claims

Patentansprüche
1. Brennkraftmaschine mit Druckumlaufschmierung nach dem Trockensumpf - Prinzip, insbesondere für einen Boxermotor, mit einem Motorgehäuse, in dem im unteren Teil ein Ölabsaugraum (Trockensumpf) ausgebildet ist, aus dem das Schmieröl über eine mit einer Ölabsaugleitung versehene Ölrückförderpumpe zu einem Ölvorratsbehälter (Nasssumpf) gefördert wird, während das im Ölvorratsbehälter bzw. im Ölvorratsraum befindliche Schmieröl über eine Hauptförderpumpe zu den Verbrauchern geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein um die Zylinder angeordneter Ringraum (32, 34) als Teil der Ölrückführung zum Ölvorratsbehälter (16, 18) vorgesehen ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Kurbelraum offen ausgebildeten Ringräume (32, 34) durch eine Dichtung (36) abgeschlossen sind.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringräume (32, 34) entlüftet sind.
4. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der den Nasssumpf bildende Ölvorratsraum (16, 18) im Motorgehäuse der Brennkraftmaschine integriert ist.
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der (Nasssumpf-) Ölvorratsraum (16, 18) im Kurbelgehäuse (2, 4) integriert ist, dergestalt, dass dieser durch ein oder mehrere Schottwände (14a, 14b, 14c) vom Trockensumpfraum (12) abgetrennt ist.
6. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurbelgehäuse (2, 4) in sogenannter open- deck- Bauweise hergestellt ist.
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