WO2013030291A1 - Verfahren und vorrichtung zur leckagedetektion eines fahrzeug-schmiersystems - Google Patents

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WO2013030291A1
WO2013030291A1 PCT/EP2012/066882 EP2012066882W WO2013030291A1 WO 2013030291 A1 WO2013030291 A1 WO 2013030291A1 EP 2012066882 W EP2012066882 W EP 2012066882W WO 2013030291 A1 WO2013030291 A1 WO 2013030291A1
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oil
exhaust gas
exhaust
heat exchanger
valve
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PCT/EP2012/066882
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Frank Will
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Ino8 Pty Ltd
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Classifications

    • 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
    • F01M5/00—Heating, cooling, or controlling temperature of lubricant; Lubrication means facilitating engine starting
    • F01M5/02—Conditioning lubricant for aiding engine starting, e.g. heating
    • F01M5/021—Conditioning lubricant for aiding engine starting, e.g. heating by heating
    • 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
    • F01M1/18—Indicating or safety devices
    • F01M1/20—Indicating or safety devices concerning lubricant pressure
    • F01M1/22—Indicating or safety devices concerning lubricant pressure rendering machines or engines inoperative or idling on pressure failure

Definitions

  • the invention relates to a method for leak detection of a lubrication system for the lubrication of rotating or oscillating components of an internal combustion engine or a transmission, preferably automatic transmission of a vehicle. Furthermore, the invention relates to a device for heating a lubricating system of rotating or oscillating components for an internal combustion engine or a transmission, preferably automatic transmission for performing a method according to the invention.
  • the fuel consumption during a NEDC test in the cold state is about 10 to 15% higher than the same test with a lubricating oil temperature in a hot state of about 90 ° C, the so NEDC hot test mentioned.
  • this is due to the fact that the lubricating oil at lower temperatures has a higher toughness, and that of Fuel is condensed on cylinder walls and added to the lubricating oil.
  • measures are taken to heat the catalyst faster, such as a retardation of the ignition, an increase in idle speed and enrichment with secondary air injection.
  • the majority of the emitted exhaust emissions during the cold start phase of the internal combustion engine if the catalyst has not yet reached the required operating temperature.
  • a large part of the energy supplied is discharged unused as exhaust gas enthalpy. This is a total of about 30 to 40% of the energy of the fuel supplied.
  • Intended oil coolers are usually below arranged the exhaust manifold, so that in case of leakage no oil can drip on the exhaust.
  • the thermal stresses in such oil coolers are limited because the temperature difference between the oil and the cooling water is relatively small and often does not exceed 20 ° C difference.
  • a disadvantage of such oil coolers is that they cool the oil even when it is not yet warm, so that the friction in the oil increases for a long time, and thus the fuel consumption.
  • EP2 157 293 A1 shows an oil pressure monitoring method and apparatus which can be used for a start-stop automatic vehicle.
  • an oil pressure warning typically lights up unless the start-stop status of the vehicle is monitored. It is proposed that monitoring of the oil pressure takes place only when the internal combustion engine is in operation. To detect the start-stop status, on the one hand the oil pressure is measured and on the other hand an activation of the automatic start-stop system is taken into account, whereby a value of the oil temperature is disregarded. However, no different oil pressure limits are taken into account.
  • DE 1 0 2004 021 394 A1 describes a method and a device for checking the oil level, in which an oil measuring device determines the filling state of the lubricating oil in an oil reservoir and warns if it falls below or shuts down the internal combustion engine. The method only monitors the oil level and ignores other parameters.
  • WO 2010/106 179 A1 a complex oil lubrication system for accelerated heating of an engine or transmission is described, wherein a portion of a ⁇ lvo- lumenstroms is passed through a bypass line in a cold start phase by rapidly heating system parts, so that the lubricating oil receives a high lubricity.
  • DE 600 24776 T2 points to the use of butterfly valves in connection with a turbocharger and an exhaust gas recirculation system, whereby improved exhaust gas recirculation can be achieved.
  • the object of the invention is to improve an internal combustion engine or a transmission, in particular an automatic transmission of the type mentioned above, by simple means such that a method for safe oil leakage under varying operating conditions is proposed in order to minimize the risks of oil leakage.
  • the invention has for its object to propose the arrangement of an oil / heat exchanger, achieved by the improved engine lubrication even with a cold engine, in case of leakage, the failure of the lubrication can be reliably detected at varying operating conditions.
  • the object is achieved by a method for leakage detection of a lubrication system for the lubrication of rotating or oscillating components of an internal combustion engine or a transmission, preferably automatic transmission of a vehicle, by the leakage of the lubrication system by comparing an oil pressure of the lubrication system with a pre-definable limit pressure a table or map for various of speed, torque and oil temperature, and at least one of the other parameters oil pump speed, valve position of an oil pump volume flow control, vehicle acceleration, vehicle lateral acceleration and / or lubricating oil level is detected, wherein
  • Typical differential pressures between the first and second limiting pressures and between the second and third limiting pressures may be between 0.3 and 0.8 bar, in particular between 0.4 and 0.6 bar.
  • a leak detection method determines the current oil pressure to monitor the oil lubrication system for leakage.
  • the oil pressure is detected taking into account the currently available operating parameters speed, torque and oil temperature and one of the other parameters oil pump speed, valve position of an oil pump volume flow control, vehicle acceleration, vehicle lateral acceleration and / or lubricating oil level and compared with a readable from a table or map limit pressure or limit pressures and at Below the limit value, a warning is output, the drive speed is reduced and / or the internal combustion engine is switched off.
  • the magnitude of the limit pressure or the limit pressures further depends on one of the other parameters valve position of an oil pump volume flow control, vehicle lateral acceleration and vehicle longitudinal acceleration and / or lubricating oil level.
  • Oil lubricating situation taken into account in particular with flexibly switchable Oil circuits, such as an oil circuit with oil bypass line for faster heating of the oil or at a connectable or disconnectable exhaust / oil heat exchanger or oil cooler different oil pressures in the detection of leakage can be considered.
  • Oil circuits such as an oil circuit with oil bypass line for faster heating of the oil or at a connectable or disconnectable exhaust / oil heat exchanger or oil cooler different oil pressures in the detection of leakage can be considered.
  • the invention can be applied to all types of internal combustion engine driven equipment and vehicles such as cars, trucks, buses, motorcycles, construction machinery, ships, boats, aircraft and mobile and stationary working equipment and devices, power plants such as emergency generators and the like.
  • the invention enables optimum monitoring of lubrication to reduce friction between the moving parts, thus increasing the longevity of the machine, reducing the noise level, achieving higher efficiency, achieving higher power output, emitting lower exhaust emissions and costs can be saved.
  • the leakage detection method of the lubrication system according to the invention can be used advantageously both in motor vehicles with automatic transmissions, as well as in motor vehicles with manual transmissions, and serve both for lubrication of the internal combustion engine and for lubrication of the gear unit.
  • an oil bypass line bypassing the oil return be connected to the suction line of an oil pump and the pressure line of a lubricating system, wherein the oil bypass line in the case of an internal combustion engine preferably by at least one cylinder head and / or cylinder block and / or at least one turbocharger and in the case of a transmission preferably by at least one heat exchanger of the internal combustion engine and / or at least one heating element runs, and that when falling below a certain limit temperature and exceeding a certain minimum pressure of the lubricating oil in the pressure line of the lubrication system, a bypass valve in the oil bypass line is at least partially opened, so that a partial flow of the lubricating oil in a warm-up phase of the lubrication system does not flow through the oil sump until either the minimum pressure or the limit temperature are reached.
  • the oil in the lubrication system heats up faster. Furthermore, the pressure loss to be overcome decreases Lubricating system, since the oil flowing back through the oil bypass line does not flow through the oil sump. Since the oil of the bypass line is preferably passed through the cylinder block and / or cylinder head, an increased oil volume flow at low temperatures can be achieved in an at least partial opening of the bypass valve, which can be arranged in or on the cylinder head or cylinder block, so that the oil more waste heat can record. As a result, a reduced friction is achieved in the warm-up phase, since the lubricating oil is led faster to operating temperature and the pressure losses are reduced.
  • the heating method by means of bypass line with improved leakage detection can be used for rapid heating of an electric motor / generator unit, which achieve optimum efficiency only at elevated temperatures, and also lubricate the electromotive moving components .
  • waste heat from the electrical energy storage unit (battery / battery) and / or the inverter can advantageously heat oil in the bypass line, thereby heating the electric motor / generator unit or lubricating it and a downstream transmission in an improved manner.
  • an oil bypass line can be introduced, which contains a heat exchanger, through which additional heat is introduced into the transmission oil in the heating phase so as to reduce the friction.
  • the oil bypass valve can be closed after completion of the warm-up phase and exceeding the limit temperature and / or the delivery of the oil pump can be increased as soon as a given speed falls below a speed limit for given torque or a torque to lubricating components at a given speed a predetermined torque limit is exceeded in order to limit a decrease in the oil pressure within the oil line.
  • the conclusion of the warm-up phase is reached as soon as the oil bypass valve is closed for the first time and the internal combustion engine or the transmission has reached its operating temperature.
  • the limit value for closing the bypass valve may be equal to the limit value for increasing the oil pump delivery rate, but may also be different. Also, the limit value for closing the bypass valve and / or the limit value for increasing the oil pump delivery rate may be hysteresis, with closure / opening of the bypass valve or raising / lowering of the oil pump delivery rate occurring only when the limit values are exceeded or exceeded.
  • the bypass valve in the oil bypass line can be closed as soon as possible a predetermined speed for a given torque falls below a speed limit or a torque of the components to be lubricated at a given speed exceeds a predetermined torque limit to limit a decrease in the oil pressure within the oil line.
  • a speed / torque characteristic map can be used which define the speed or torque limit value, or specify areas of the 2D characteristic field as limit value ranges.
  • At least one of the lubricating oil return flows arranged downstream of the devices to be lubricated is connected to the oil bypass line, wherein one of the connected to the oil bypass line lubricating oil return is part of an exhaust gas turbocharger.
  • an exhaust gas / oil heat exchanger can be arranged in an oil suction pipe between the oil pump and the oil sump so that a negative pressure is established on the oil side in the exhaust gas heat exchanger compared to the environment and compared to the pressure in the exhaust gas system.
  • the heat exchanger for heating the lubricating oil is flowed through by the exhaust gas of an internal combustion engine downstream of a catalyst.
  • the exhaust gas flowing through the heat exchanger can flow upstream through a first exhaust valve. This first exhaust valve can be closed as soon as a predetermined limit temperature of the exhaust gas is reached in order to avoid coking of the lubricating oil in the heat exchanger.
  • the exhaust gas flowing through the exhaust / oil heat exchanger upstream through the first exhaust valve / exhaust gas recirculation valve, the first exhaust valve / exhaust gas recirculation valve can be closed as soon as a predetermined limit temperature of the exhaust gas or the lubricating oil is reached, and / or at least a portion of the exhaust gas is passed via a controllable second exhaust valve directly above or adjacent to the oil sump into or through an oil sump or into the bypass line to increase heat transfer.
  • the exhaust gas flowing parallel to the heat exchanger of the internal combustion engine can flow through the second exhaust valve and the second exhaust valve can be at least partially closed at times to increase the exhaust gas flow and thus also the heat transfer in the heat exchanger. In this case, too, it makes sense to orient the limit pressure (s) for determining the leak at the valve position of the exhaust valve positions.
  • the exhaust gas flowing through the exhaust / oil heat exchanger can be passed through a further first exhaust gas recirculation valve and can thus downstream as exhaust gas recirculation with the intake manifold of a Be connected internal combustion engine, the further first exhaust gas recirculation valve may be at least partially closed as soon as a predetermined limit temperature of the exhaust gas is reached or a predetermined volume flow of the exhaust gas recirculation is achieved.
  • the further first exhaust gas recirculation valve is at least partially closed as soon as a predetermined limit temperature of the exhaust gas is reached or as soon as a predetermined volume flow of the exhaust gas recirculation is achieved.
  • the exhaust gas is cooled by the exhaust / oil heat exchanger, which has a further reduction of the combustion temperature result, so that it can be dispensed with the use of an additional cooler for the exhaust gas recirculation.
  • the limit pressure (s) of the leakage detection advantageously varies as a function of the position of the exhaust gas recirculation valve, so that the valve position of the exhaust gas recirculation valve should be taken into account when determining the limit pressure (s).
  • the exhaust gas flowing parallel to the exhaust / oil heat exchanger of the internal combustion engine can be passed through a third exhaust valve and the third exhaust valve can be at least partially closed at times to increase the exhaust gas flow and thus the heat transfer in the exhaust / oil heat exchanger.
  • the second and the third exhaust valves may be identical, but also be two different exhaust valves.
  • the limit pressure (s) for the leakage detection advantageously varies depending on the position of the third exhaust valve, so that the valve position of the exhaust gas recirculation valve should be taken into account in establishing the limit pressure (s).
  • an additional heat exchanger and a first oil valve is arranged downstream of the oil pump for cooling, wherein the first oil valve is at least partially opened when a predetermined limit value for the lubricating oil temperature is exceeded or exceeded or a predetermined limit value for the coolant inlet temperature or the coolant outlet temperature is exceeded, preferably in the lubricating oil line parallel to the heat exchanger and valve, a second oil valve can be arranged, and the second oil valve is at least partially closed when a predetermined limit value for the lubricating oil temperature is exceeded or undershot.
  • the heat exchanger is flowed through by a cooling medium such as ambient air or coolant to cool the lubricating oil.
  • this heat exchanger is flowed through by the exhaust gas of the internal combustion engine in order to heat the lubricating oil and reduce the friction. It is advantageous if a second valve is arranged in the lubricating oil line parallel to the heat exchanger and the first valve. This valve can be at least partially closed when a predetermined limit value for the lubricating oil temperature is exceeded or undershot. It is expedient in this case also if this heat exchanger is arranged in the circuit for cabin heating or in the circuit for heating or cooling of an electric battery.
  • the Olbypass Arthur is arranged in the same housing, in which at least one of the devices to be lubricated are arranged, so that the back-flowing lubricating oil can heat up and in the event of leakage, the oil can be collected in the housing. It is particularly advantageous if one or more of the oil returns are connected directly to the suction line of an oil pump. It may also be advantageous in the context of the invention if the oil bypass line consists of a heat-insulating material with a thermal conductivity of less than 1 W / (m * K), in order to reduce the heat transfer to the environment during the backflow, especially where the Olbypasstechnisch is not performed by the device to be lubricated.
  • a control unit can control the opening cross section of the various valves, and if sensors for detecting the lubricating oil pressure, the lubricating oil temperature, the exhaust gas temperature, the rotational speed, the torque, the oil level, the Pump speed, the vehicle speed, longitudinal and / or - lateral acceleration and / or the coolant temperature are connected to the control unit.
  • the control unit can favorably process the sensor data for evaluation of the leak detection or provide the sensor measured values for this purpose.
  • the exhaust / oil heat exchanger is designed to double flow on the oil side, so that the transmission oil and the lubricating oil can be heated simultaneously in parallel and the exhaust gas heat exchanger is connected to the exhaust pipe by a heat insulating material which has a heat conductivity less than 1 W. / (m * K).
  • a single exhaust gas / oil heat exchanger can be provided, thus minimizing the risk of leakage of the heat exchanger.
  • valves in the exhaust pipe has a particularly important importance in improving the leakage resistance, since a high density on the one hand improves the effectiveness of the heating and on the other hand avoids that the oil heats up unintentionally, for example at high Drive loads and speeds. This eliminates the need for an additional oil cooler, so that leakage in the oil cooler can be avoided.
  • the valves in the exhaust pipe can be integrally formed as a three-way valve and that these valves can be designed as a double-acting poppet valve, wherein the plate has two sealing surfaces. Of these, a sealing surface is disposed at the extreme end of the valve, as in an exhaust valve in the cylinder head of an internal combustion engine.
  • the second sealing surface is arranged on the opposite side of the valve disk, from which the valve stem leads away from the actuator.
  • the outermost end of the valve closes off the exhaust gas bypass and in the passive state, the inner sealing surface of the plate closes the line to the heat exchanger.
  • an exhaust / oil heat exchanger is arranged in an oil suction between oil pump and oil sump, on the oil side in the exhaust / oil heat exchanger, a negative pressure compared to the environment and compared to the pressure in the exhaust system is adjustable, so that in case of leakage, an oil leakage is excluded from the exhaust / oil heat exchanger.
  • a negative pressure compared to the environment and compared to the pressure in the exhaust system is adjustable, so that in case of leakage, an oil leakage is excluded from the exhaust / oil heat exchanger.
  • One aspect is a reduction in fuel consumption of up to 7%, with leakage of the lubrication system through the heat exchanger without consequences, since it is operated on the negative pressure side of the oil pump, so that oil does not escape in the event of leakage.
  • the advantage is that, in the event of a leak, no oil can escape from the exhaust / oil heat exchanger and drip onto the hot exhaust where the oil could ignite.
  • the risk of leakage is significantly reduced, saving fuel and a leak detected quickly and situation-dependent, so that damage to the internal combustion engine or transmission can be effectively prevented.
  • a third exhaust valve may be arranged to increase the exhaust gas flow and thus the heat transfer in the exhaust / oil heat exchanger, at least temporarily. By switching the third exhaust valve, the heat exchange of the exhaust gas / oil heat exchanger can be controlled very effectively.
  • the heat exchanger may comprise an air blower which pumps cooling air through the heat exchanger into the exhaust gas line, in particular when an exhaust gas bypass is open. In this case, exhaust gas can be passed through the exhaust gas bypass when opening the second or third exhaust valve.
  • a variable cooling and heating of the lubricating system and the use of the heat exchanger can be achieved as an oil cooler, largely independent of the exhaust gas temperature and the possibility of fresh air entry into the exhaust system.
  • the limit values for the detection of the leakage can be adapted according to the switching position of the exhaust valves.
  • three-way valves are known which either reduce or minimize the exhaust gas mass flow through the exhaust gas heat exchanger and thereby increase or maximize the exhaust gas mass flow through the bypass or which conversely increase or maximize the exhaust gas mass flow through the exhaust gas heat exchanger and reduce or minimize the exhaust gas mass flow through the bypass.
  • An intermediate position is often possible.
  • a disadvantage of these 3-way flaps is that the flaps cause relatively large leaks in the closed line, so that, for example closed bypass a sectionabgasstrom does not flow through the heat exchanger, and thus its heat can not be used, or with closed exhaust gas heat exchanger continues through a partial exhaust gas the heat exchanger flows, and so on heat is transferred to the second medium, which can either lead to overheating of the second medium, or it must be another cooler used for cooling the second medium.
  • Another disadvantage is that only the supply line to the exhaust gas heat exchanger is closed. The derivative of the exhaust gas heat exchanger is connected directly to the end of the bypass line, so that it comes here to the backflow of hot exhaust gas in the exhaust gas heat exchanger, which is also very unfavorable in closed heat exchanger.
  • the backpressure in the exhaust must be overcome, which at full load can be, for example, 0.3 bar.
  • the required power consumption of the cooling air blower increases significantly, and the back pressure in the exhaust gas increases, whereby the maximum drive power and torque are reduced and the efficiency of the drive is reduced.
  • Another disadvantage of the known three-way valves is that they are at least partially must be arranged to flow through the exhaust gas, which also increases the exhaust back pressure with open bypass.
  • a butterfly valve for actuating the exhaust gas bypass may be included, which completely isolates the exhaust gas / oil heat exchanger from the exhaust gas line in the heat exchanger bypass mode.
  • the second and / or third exhaust valve may be designed as a butterfly valve.
  • a fourth exhaust valve is arranged on the other side of the exhaust / oil heat exchanger, wherein the fourth exhaust valve opens automatically as a pressure relief valve automatically to the environment, when the exhaust / oil heat exchanger is separated by the butterfly valve from the exhaust system and the fan active or the fourth exhaust valve is opened upon activation of the blower, whereby an increase of an exhaust gas back pressure is avoided.
  • Butterfly valves work comparable to ball valves, wherein a flat circular disc is rotatably arranged in the center of a tube, wherein the axis of rotation is rotatable from the outside by an actuator in a supply and installation.
  • the blocking element causes a pressure loss in the butterfly valve.
  • a butterfly valve is mounted in the side wall of a pipeline, then a simple 4-way regulation can be made possible. That is, when the butterfly valve is closed, both the supply and the discharge of the exhaust gas heat exchanger is closed, so that its backflow is avoided by hot exhaust gas.
  • the oil suction pipe can be connected to an oil bypass line bypassing the oil return, a bypass valve being arranged in the oil bypass line, and the oil bypass line and / or at least one of the oil return lines to the suction line of an oil pump and the pressure line of a lubrication system is connected, and the oil bypass line - in an internal combustion engine by at least one cylinder head and / or at least one turbocharger, or;
  • the oil bypass line and / or at least one of the oil return lines can be connected to the exhaust gas / oil heat exchanger or to another heat exchanger, and the heat exchanger for heating the lubricating oil downstream to the catalytic converter in the exhaust gas system
  • Internal combustion engine may be disposed and arranged upstream of the heat exchanger, a first exhaust / exhaust gas recirculation valve, which varies the flow as a function of at least the oil temperature or the exhaust gas temperature, wherein preferably downstream of the heat exchanger, a further first exhaust gas recirculation valve is arranged and the other first exhaust Gas recirculation valve is connected downstream with the intake manifold of an internal combustion engine.
  • an oil return bypassing Olbypasstechnisch is connected to the suction line of an oil pump and the pressure line of a lubrication system, advantageously a control of the volume flow of the arranged in the oil circuit oil pump can be made, which is independent of the speed of the internal combustion engine or the transmission , whereby the volume flow of the oil pump is increased when the bypass valve is open and reduced when the bypass valve is closed.
  • it is proposed to increase the volume flow in the cold start, instead of reducing it normally.
  • the pressure loss of the lubrication system to be overcome decreases because the oil flowing back through the oil bypass line does not flow through the oil sump.
  • the oil of the bypass line is preferably passed through the cylinder block and / or cylinder head, an increased oil volume flow at low temperatures can be achieved in an at least partial opening of the bypass valve, which can be arranged in or on the cylinder head or cylinder block, so that the oil more waste heat can record.
  • the leakage detection can take into account the valve positions which change depending on the operating phase and correspondingly changed oil pressure ratios by taking into account parameters such as valve positions, rotational speed, etc. As a result, a reduced friction is achieved in the warm-up phase, since the lubricating oil is led faster to operating temperature and the pressure losses are reduced.
  • variable controllable oil pumps are a known measure for reducing fuel consumption in internal combustion engines.
  • the oil pressure increases more or less linearly with the increase of the drive speed. Even at very low temperatures, the oil pressure increases due to the increase in oil viscosity compared to the warm engine.
  • a pressure relief valve is usually used that opens a bypass line when a limit pressure is exceeded.
  • variable Oil pumps either the oil pressure of the oil pump by further adjustment or control devices further limited, so that, for example, the oil pressure from a certain limit stops increasing. This reduces the power consumption of the oil pump.
  • variable oil pumps have the disadvantage that due to the Reduced pressure and the reduced flow rate and the heat transfer from the oil galleries to the lubricating oil is reduced. For this reason, regulation of the oil pump volume flow is proposed as a function of the position of the bypass valve and independently of the drive speed, in order to overcome this disadvantage.
  • the additional bypass passage comprises an additional bypass valve, which is closed when the main bypass valve is closed, and in particular the bypass valve and the additional bypass valve on the same oil bypass valve actuator can be actuated.
  • the oil supply line from the engine block to the cylinder head may have a diameter of 10mm, however, the transition of this line through the cylinder head gasket may be limited to 3mm. This ensures that the oil pressure in the cylinder head is lower than in the engine block, so that damage to sensitive hydraulic valve lifters are avoided.
  • the disadvantage of such throttling points is that it also reduces the volume flow in the cylinder head and thus also reduces the heat transfer from the cylinder head to the lubricating oil, as a result of which the oil heats up more slowly, which increases fuel consumption. These disadvantages can be overcome by the additional bypass to increase the flow and heat transfer in the cylinder head.
  • the additional bypass also has the advantage that no intervening changes are required within the internal combustion engine, since normally the oil flow through the cylinder head gasket is throttled, you need So not to change the head gasket. It is conceivable to retrofit this additional bypass as part of a subsequent conversion of an existing lubrication system in order to achieve its advantages. The conversion can be made without intervening changes in the internal combustion engine, since in most cases, the flow of oil through the cylinder head gasket is throttled, one does not need to change the head gasket.
  • 1 is a circuit diagram of a first lubrication system of an internal combustion engine.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of a second lubrication system in an internal combustion engine
  • Fig. 3 is a circuit diagram of another lubrication system in a cold
  • Fig. 4 is a circuit diagram of the system of Fig. 3 in a warm condition
  • Fig. 5 is a circuit diagram of a lubrication system in an automatic transmission
  • FIG. 6 is a circuit diagram of an embodiment of a lubrication system.
  • the internal combustion engine 30 has an exhaust pipe 14, in which a catalyst 10 is arranged.
  • the internal combustion engine 30 is shown as a four-cylinder engine, the four cylinder manifolds open into a common exhaust pipe 14.
  • an exhaust gas / oil heat exchanger 8 is arranged in the exhaust gas line 14 behind the catalytic converter 10, and a turbocharger 24 is arranged in front of the catalytic converter.
  • the internal combustion engine 30 has a lubricating oil system 16.
  • the lubricating oil system 16 comprises an oil sump 1, an oil receiving line 2, an oil pump 3, devices 31 to be lubricated of a cylinder head 12 and a cylinder block 15 and a turbocharger 24, an oil pan 5, and an oil pressure relief valve 4.
  • the lubricating oil system 16 is also assigned a bypass valve 17.
  • the bypass valve 17 controls the flow of the lubricating oil through the lubricating oil bypass 23, so that the temperature and the pressure of the lubricating oil can be set to optimum values.
  • the lubricating oil system 16 has a plurality of oil returns 19.
  • the exhaust / oil heat exchanger 8 at least upstream of the exhaust stream, an exhaust gas or exhaust gas recirculation valve 20, 21, 41, advantageously an exhaust gas recirculation - control valve (EGR control valve) upstream, which regulates the exhaust gas flow through the exhaust / oil heat exchanger 8 and thus indirectly the oil temperature regulates.
  • the exhaust gas / oil heat exchanger 8 is integrated in the lubricating oil system 16, so that the oil is heated in a warm-up phase of the internal combustion engine 30 by means of the exhaust gas heat.
  • one or more electrical heating elements in particular heating rods, can be used, which also fulfill the purpose of heating the oil within the bypass line.
  • a third exhaust valve 13 is additionally arranged in the exhaust pipe 14 parallel to the exhaust / oil heat exchanger 8, which regulates the exhaust gas flow through the exhaust gas bypass 38 bypassing the exhaust gas / oil heat exchanger 8.
  • a first oil valve 29 and a heat exchanger 26 with a supply line 27 and a discharge line 28 for controlling the oil temperature and the oil pressure are arranged downstream of the oil pump 3.
  • a second oil valve 25 for regulating the oil pressure and the oil temperature is furthermore arranged.
  • the heat exchanger 26 can serve as an oil cooler for heating a cabin interior of a vehicle.
  • a control unit 18 For controlling the oil pressure and oil temperature, a control unit 18 is connected to the valves 13, 17, 20, 21, 25, 29 and 41, and sensors for detecting the lubricating oil pressure 32, the lubricating oil temperature 33, the exhaust gas temperature 34, the rotational speed 35, of the torque load 36 and the coolant temperature 37 are connected to the control unit 18.
  • the data of the sensors can be processed or made available by the control unit for leakage detection.
  • a throttle valve 7 is arranged, which is connected to a turbocharger 24, which opens downstream into an intake manifold 9.
  • a further first exhaust gas recirculation valve 21 which may be configured as EGR control valve, with the exhaust pipe 14 for exhaust gas recirculation, wherein the connection downstream of the exhaust / oil heat exchanger 8 is arranged.
  • the exhaust gas / oil heat exchanger 8 may be an EGR heat exchanger. In this way harmful nitric oxide emissions are reduced.
  • the lubricating oil is heated faster 30 in a warm-up phase of the internal combustion engine.
  • the exhaust / oil heat exchanger 8 is preferably sufficiently dimensioned in the countercurrent principle, so that the lubricating oil is heated as quickly as possible, wherein the exhaust gas is cooled down as much as possible.
  • FIG. 2 shows a further lubrication system.
  • the exhaust gas outlet of the exhaust / oil heat exchanger 8 is connected only to the intake manifold 9, so that the third exhaust valve 13 and the exhaust gas recirculation valve 20 are not required.
  • the exhaust / oil heat exchanger 8 has a double function.
  • the exhaust / oil heat exchanger 8 heats up the lubricating oil during the warm-up phase due to the exhaust gas temperature.
  • the exhaust gas / oil heat exchanger 8 acts as a cooler of the exhaust gas recirculation 22 by cooling the exhaust gas recirculated into the intake manifold 9 by the lubricating oil. This can be dispensed with an additional cooler for exhaust gas recirculation and additional valves to control the exhaust gas flow rate.
  • Figure 3 shows a lubrication system of an oil lubricator in a cold condition, e.g. shortly after starting a motor vehicle:
  • the main oil flow through the bypass valve 17 is characterized by a bold line connection:
  • the oil flows from the cylinder head 12 into the turbocharger 24. From the turbocharger 24 an oil bypass line leads to the open bypass valve 17 through which the oil continues to flow and with the oil return line 19 from the Turbocharger 24 is merged. From there, the oil continues to flow through the exhaust / oil heat exchanger 8, where it is heated by the hot exhaust gas. Thereafter, the oil is returned through the oil pan 1 where the return line 23 with the
  • the flow of exhaust gas through the exhaust gas / oil heat exchanger 8 is also represented by a bold line connection: the hot exhaust gas flows from the catalyst 10 into the exhaust conduit 14 and thence through the opened exhaust gas recirculation valve 21 into the exhaust / oil heat exchanger 8 where it flows warmed up with cold oil Cools exhaust gas while doing so. From there, the cold exhaust gas flows through the exhaust gas recirculation line 22 back to the intake manifold he 9. As soon as a certain limit value for the oil pressure is exceeded, the oil bypass valve 17 is completely or at least partially closed, so that the oil pressure in the internal combustion engine 30 again can rise.
  • the oil bypass valve 17 is also completely or at least partially closed when exceeding a maximum oil temperature, while then the other first exhaust gas recirculation valve 21 is closed or alternatively the illustrated in Fig. 4 EGR bypass valve 39, which is used as a third exhaust valve 13, opened.
  • FIG. 4 shows the system in a simplified version in the warm state:
  • the bypass valve 17 is completely or at least partially closed, so that only a very small volume of oil flow through the exhaust / oil heat exchanger 8 flows.
  • Most of the lubricating oil - shown here in bold line - flows through the bearings 31, e.g. Crankshaft main bearings, connecting rod bearings, camshaft bearings, piston injectors, camshaft adjuster, camshaft rams, etc. either through return lines 19 or directly back into the oil sump 1.
  • the further first exhaust gas recirculation valve 21 can either be closed or opened.
  • FIG. 5 shows the system in combination with an automatic transmission 40:
  • the exhaust gas flows from an internal combustion engine 30 (not shown) through a catalyst 10 into a 3-way valve 41.
  • the exhaust gas flows through an exhaust / oil heat exchanger 8 and heats the transmission oil, which is released by an oil bypass valve 17.
  • the exhaust gas does not flow through the exhaust gas / oil heat exchanger 8 but through the oil bypass 38 and the bypass valve 17 is completely or at least partially closed.
  • An increase in the heat transfer coefficient at low temperatures can be achieved by such a lubrication system 16 in that the volume flow through the cylinder block 15 and in particular through the cylinder head 12 is increased at low temperatures.
  • This is achieved by at least partial opening of the oil bypass valve 17, for example as a function of oil temperature, oil pressure, drive speed and / or torque. Supporting this is also conceivable, the volume flow rate of the oil pump 3 to increase mechanically or by a manual transmission or increase by moving conveyor wheels.
  • the oil gallery in the cylinder head 12 in series rather than parallel, i. to flow in the counterflow principle of the oil.
  • the reflux oil valve can also be arranged on the other side of the bypass line 23 in the oil sump.
  • the oil contained in the oil passages of an internal combustion engine 30 is only a fraction, usually only 10% of the total volume of oil.
  • the entire oil volume is uniformly heated in the process known from the prior art.
  • One aspect is to achieve a targeted rapid heating of the lubricating oil in the oil passages within the scope of the improved leakage detection and prevention, by connecting the oil passage of the cylinder head (s) 12 by means of a bypass line 23 with the suction side of the cylinder head Oil pump 3 is reached, at the end of the bypass line 23, a negative pressure applied to the oil not to flow back into the oil sump 1 but back into the oil passage.
  • the generation of a negative pressure at the end of the bypass line 23 can be achieved by direct connection of the bypass line 23 with the suction side of the oil pump 3 and with a direct connection to the oil suction pipe 2.
  • the bypass line 23 can be at least partially integrated into a plastic oil pan 1 with integrated oil suction line 2, this leading to improved insulation and less heat loss.
  • the mouth of the bypass line 23 can be positioned in the oil sump 1 in close proximity to the opening of the ⁇ lsaugrohres 2, so that the opening of the bypass line end in the direction of the opening of the ⁇ lansaugrohres 2 shows and forms with this an angle of 0 to 45 °, thereby also makes installation easier and gives the option of subsequent retrofitting.
  • additional active heat sources may be incorporated in the bypass line 23, e.g. electric heating elements or heating elements, preferably one or more PTC heating rods, EGR oil cooler (EGR cooler), full flow oil cooler or similar, to heat the oil in the oil channels in the warm-up phase.
  • EGR oil cooler EGR cooler
  • an Olauffangwanne be integrated with a line in front of the Olsaug réelle 2 in an oil pan of the oil sump 1, not shown, to catch the oil that exits from the bearings in the head and crankshaft while it is also warmed up, and feed directly to the oil pump 3 without the Heat oil sump 1.
  • the oil bypass valve 17 may in this case also be integrated in the oil pan after merging the bypass line 23 and the line of the Olauffangwanne, with a check valve in the line of the Olauffangwanne must be present so that the oil does not flow from the bypass line 23 back into the Olauffangwanne can.
  • a combination of the Olauffangwanne with spray nozzles which are arranged in the connecting rod for cooling the piston, may be provided to increase the flow rate of the oil flow, wherein the spray nozzles are not turned off in the cold start.
  • the exhaust gas flow for heating the oil in the bypass line 23 can basically be diverted as desired in the exhaust gas flow.
  • the exhaust gas upstream of a turbocharger by means of a conventional EGR valve exhaust gas recirculation valve
  • the high mass flow of the exhaust gas can be achieved at a low size and independent of the EGR calibration.
  • the EGR cooler assembly has a vertical gas guide at an angle up to 40 degrees to the vertical, so that condensation water can be discharged into an exhaust.
  • an additional flap in the main exhaust gas flow can produce a pressure difference, and thus conduct an increased volume flow through the exhaust gas / oil heat exchanger 8.
  • FIG. 6 shows a lubrication system with an exhaust gas / oil heat exchanger 8 which is arranged in the oil suction pipe 2 between the oil sump 1 and the oil pump 3, so that a negative pressure is established on the oil side in the exhaust gas / oil heat exchanger 8 in comparison to the environment and in the Comparison to the pressure in the exhaust system.
  • In the oil gallery 16 are sensors for oil pressure 32 and oil temperature 37.
  • a first exhaust bypass valve 41 is arranged, which closes the exhaust gas bypass 38 and the exhaust gas flow through the exhaust / oil heat exchanger 8 opens, as long as a limit oil temperature is fallen short of.
  • the oil heats up faster and reduces fuel consumption, not only in the start-up phase but also when the engine is warm in city mode or at moderate speeds of up to 100 km / h.
  • the first exhaust gas bypass valve 41 closes the exhaust gas flow through the exhaust gas / oil heat exchanger 8 and at the same time opens the exhaust gas bypass 38.
  • Olsaugrohres 2 At the beginning of Olsaugrohres 2 is a suction hopper with screen 100 and the oil pump 3 delivers oil through an oil filter 101 in a lubrication system 16 via the Oil is supplied to a plurality of devices to be lubricated 31 such as bearings and other consumers.
  • the measured oil pressure 32 is compared to a limit pressure depending on the driving situation, which is predetermined for various states of the input speed, oil temperature 37, oil pump speed, vehicle accelerations, and lubricating oil levels in tables.
  • a warning signal is output, when a second, lower limit pressure is exceeded, the drive speed is limited, and falls below a third, even lower limit pressure, the internal combustion engine off.
  • the invention is not limited to the illustrated lubrication systems. It is conceivable that the heat exchanger 26 is connected to the exhaust pipe 14 in order to effect a faster heating of the lubricating oil.
  • the arrangement of the valves may vary, the valves may be arranged upstream and downstream of the various heat exchangers and vice versa.
  • the invention may be used to lubricate engine parts, transmission parts or other moving components of a vehicle.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leckagedetektion eines Schmiersystems (16) für die Schmierung von rotierenden oder oszillierenden Bauteilen einer Verbrennungskraftmaschine (30) oder eines Getriebes, bevorzugt Automatikgetriebe. Eine Leckage des Schmiersystems (16) wird durch Vergleich eines Öldrucks des Schmiersystems (16) mit einem vorbestimmbaren Grenzdruck aus einer Tabelle bzw. Kennfeld für verschiedene Werte von Drehzahl, Drehmoment und Öltemperatur, sowie zumindest einem der weiteren Parameter Ölpumpendrehzahl, Ventilstellung einer Ölpumpenvolumenstromregelung, Fahrzeugbeschleunigung, Fahrzeugquerbeschleunigung und/oder Schmierölpegel detektiert, wobei bei Unterschreitung eines ersten Grenzdrucks ein Warnsignal ausgegeben wird und/oder bei Unterschreiten eines zweiten, geringeren Grenzdrucks die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine (30) limitiert wird und/oder bei Unterschreiten eines dritten, noch geringeren Grenzdrucks die Verbrennungskraftmaschine (30) abgeschaltet wird. In einem nebengeordneten Aspekt wird eine Vorrichtung zur Aufheizung eines Schmiersystem (16) von rotierenden oder oszillierenden Bauteilen für eine Verbrennungskraftmaschine (30) oder ein Getriebe zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, bei der ein Abgas-/Ölwärmetauscher in einem Ölsaugrohr (2) zwischen Ölpumpe (3) und Ölsumpf (1) angeordnet ist, wobei sich auf der Ölseite im Abgaswärmetauscher ein Unterdruck im Vergleich zur Umgebung und im Vergleich zum Druck im Abgassystem einstellbar ist, wodurch im Falle einer Leckage ein Ölaustritt aus dem Wärmetauscher ausgeschlossen ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Leckagedetektion eines Fahrzeug- Schmiersystems
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leckagedetektion eines Schmiersystems für die Schmierung von rotierenden oder oszillierenden Bauteilen einer Verbrennungskraftmaschine oder eines Getriebes, bevorzugt Automatikgetriebe eines Fahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Aufheizung eines Schmiersystems von rotierenden oder oszillierenden Bauteilen für eine Verbrennungskraftmaschine oder ein Getriebe, bevorzugt Automatikgetriebe zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
STAND DER TECHNIK
Aus verschiedenen Veröffentlichungen ist bekannt, dass durch die Aufheizung des Schmieröls mit Hilfe eines Abgas-/Ölwärmetauschers der Kraftstoffverbrauch und die Abgasemissionen deutlich reduziert werden können.
Beispielhaft ist hier auf die DE 102009013943 A und die PCT/EP2010/0536 verwie- sen, die beide die Anordnung einer Ölbypassleitung vorschlagen, mit der zumindest teilweise abgekoppelt von einer großen Schmierölmenge in einer Startphase eine verkleinerte Menge Schmieröl zur Olschmierung durch schnell erwärmende Bereiche einer Verbrennungskraftmaschine oder eines Getriebes geleitet wird. Des Weiteren wird auf die Konferenzbeiträge Will, F.: A novel exhaust heat recovery System to reduce fuel consumption, F2010A073, FISITA Conference Budapest, Hun- gary 2010, sowie Will, F., Boretti, A.,: "A new Method to warm up Lubricating Oil to improve Fuel Economy", SAE 201 1 -01 -0318, 201 1 verwiesen. So ist in einer Verbrennungskraftmaschine der Kraftstoffverbrauch während eines NEDC-Tests im kalten Zustand (Starttemperatur ca. 24 °C) ca. 10 bis 15 % höher als bei demselben Test mit einer Schmieröltemperatur in einem heißen Zustand von ca. 90 °C, dem so genannten NEDC-Heißtest. Dies liegt unter anderem daran, dass das Schmieröl bei niedrigeren Temperaturen eine höhere Zähigkeit aufweist, und das der Kraftstoff an Zylinderwänden kondensiert und in das Schmieröl eingetragen wird. Zudem werden Maßnahmen ergriffen, um den Katalysator schneller aufzuheizen, wie beispielsweise eine Spätverstellung der Zündung, eine Anhebung der Leerlaufdrehzahl sowie eine Anfettung mit Sekundärlufteinblasung. Zudem entsteht der Großteil der emittierten Abgasemissionen während der Kaltstartphase des Verbrennungsmotors, wenn der Katalysator noch nicht die erforderliche Betriebstemperatur erreicht hat. Gleichzeitig wird ein Großteil der zugeführten Energie ungenutzt als Abgasenthalpie abgeführt. Dies sind insgesamt ca. 30 bis 40 % der Energie des zugeführten Kraftstoffes.
Bekannt ist, die Aufwärmphase einer Verbrennungskraftmaschine zu beschleunigen, indem Abgaswärmetauscher eingesetzt werden, die in komplizierter Weise das Schmieröl aufheizen und den Öldruck reduzieren. Auf der anderen Seite ergibt sich das Problem, die Verbrennungskraftmaschine, insbesondere das Schmieröl bei die- ser Aufheizung vor Überhitzung zu schützen. Daher werden zusätzliche Hochleistungsölkühler verwendet. Die bekannten Lösungen sind sehr aufwändig und führen nur zu einer relativ geringen Reduzierung des Kraftstoffverbrauches, so dass aus wirtschaftlichen Gründen die praktische Umsetzung meist nicht realisiert wird. Der Einsatz von Abgas-/Ölwärmetauscher, die das Schmieröl direkt aufwärmen, hat den Nachteil, dass bei eventuellen Leckagen im Wärmetauscher Öl aus dem Wärmetauscher austreten kann und auf den heißen Auspuff fließen oder gar spritzen könnte, wo es sich dann entflammen würde.
Ein weiterer Nachteil ist, dass bei hohen Antriebslasten, d.h. hohen Drehmomenten oder Zug- bzw. Druckkräften, wenn das Öl schon seine zulässige Grenztemperatur erreicht hat, immer noch Wärme vom Abgas an das Öl übertragen wird, selbst wenn das Abgas bei hohen Lasten mittels einer Klappe oder eines Ventils über einen Bypass an dem Abgas-/Ölwärmetauscher vorbei geleitet wird. Die zusätzliche Wärme muss abgeführt werden, z.B. durch einen großzügig ausgelegten Kühler, oder durch einen Ölkühler. Selbst ohne Abgas-/Ölwärmetauscher werden solche Ölkühler oft im Schmierölsystem von Verbrennungskraftmaschinen mit hoher Leistungsdichte eingesetzt, und zwar auf der Druckseite nach der Ölpumpe zwischen Ölfilter und Motorblock. Der Öldruck an dieser Stelle kann besonders im Kaltstart oder bei hohen Drehzahlen einige Bar betragen. Vorgesehene Ölkühler sind üblicherweise unterhalb des Auspuffkrümmers angeordnet, so dass im Falle einer Leckage kein Öl auf den Auspuff tropfen kann. Außerdem halten sich die thermischen Spannungen in solchen Ölkühlern in Grenzen, da der Temperaturunterschied zwischen dem Öl und dem Kühlwasser relativ klein ist und 20 °C Unterschied oft nicht überschreitet. Ein Nachteil von solchen Ölkühlern ist, dass sie das Öl selbst dann kühlen, wenn es noch nicht betriebswarm ist, so dass sich die Reibung im Öl für längere Zeit erhöht, und damit auch der Kraftstoffverbrauch.
Bei einem Abgas-/Ölwärmetauscher sind die Belastungen jedoch sehr viel größer als bei einem Ölkühler, da die Temperaturunterschiede zwischen den beiden Medien Öl und Abgas bis zu 900 °C betragen können. Außerdem ist die Korrosionsgefahr ein Vielfaches größer, da bei der Abkühlung das Wasser im Abgas kondensiert und zusammen mit anderen Abgaskomponenten aggressive und korrosive Säuren bildet. Ein weiteres Problem stellt das mögliche Einfrieren des Kondensates nach Abstellen der Verbrennungskraftmaschine bei Umgebungstemperaturen unter dem Gefrier- punkt dar, was ein Aufplatzen des Wärmetauschers zur Folge haben könnte.
Bei Verbrennungskraftmaschinen ohne Abgas-/Ölwärmetauscher reichte bislang zur Überprüfung des Öldrucks ein einfacher Druckschalter aus, der bei Unterschreitung eines Grenzdrucks dies dem Fahrer mit einem Warnlicht im Armaturenbrett anzeigt, so dass der Fahrer z.B. Öl nachfüllen kann. Moderne Ölschmiersysteme mit variie- renden Druckverhältnissen und einer Vielzahl von Einrichtungen zur Verbesserung der Ölschmierung insbesondere in Startphasen leiden allerdings unter den vorgenannten Problemen, so dass eine genauere Leckagenkontrolle zum Schutz der Verbrennungskraftmaschine bei variierenden Betriebszuständen erforderlich wird.
Die EP2 157 293 A1 zeigt ein Öldrucküberwachungsverfahren und eine diesbezügliche Vorrichtung, die für ein Fahrzeug mit Start-Stopp-Automatik einzusetzen werden kann. Dabei leuchtet beim Aktivieren der Start-Stopp-Automatik typischerweise eine Öldruckwarnung auf, sofern der Start-Stopp-Status des Fahrzeugs nicht überwacht wird. Es wird vorgeschlagen, dass eine Überwachung des Öldrucks nur dann statt- findet, wenn die Verbrennungskraftmaschine im Betrieb ist. Zur Erkennung des Start- Stopp-Status wird zum einen der Öldruck gemessen und zum anderen eine Aktivierung der Start-Stopp-Automatik berücksichtigt, wobei ein Wert der Oltemperatur nicht beachtet wird. Es werden allerdings keine verschiedenen Ölgrenzdrücke berücksich- tigt, ferner wird keine Leckagedetektion in verschiedenen Betriebssituationen eines zu schmierenden Systems betrachtet, sondern lediglich eine Aktivie- rung/Deaktivierung einer an sich bekannten Leckagendetektionsvornchtung bei einer Anwendung in einem Start/Stopp-Mechanismus vorgeschlagen, somit kann durch diese Lehre keine verbesserte Leckagedetektion erreicht werden.
Daneben wird in der DE 1 0 2004 021 394 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ölstandsüberwachung beschrieben, bei der eine Ölmesseinrichtung den Füllzustand des Schmieröls in einem Ölreservoir bestimmt und bei Unterschreiten warnt bzw. die Verbrennungskraftmaschine stilllegt. Das Verfahren überwacht lediglich den Ölstand, und lässt weitere Parameter unberücksichtigt.
In der WO 2010/106 179 A1 wird ein komplexes Ölschmiersystem zur beschleunigten Aufheizung eines Motors oder Getriebes beschrieben, wobei ein Teil eines Ölvo- lumenstroms durch eine Bypassleitung in einer Kaltstartphase durch schnell erwärmende Anlagenteile geführt wird, so dass das Schmieröl eine hohe Schmierfähigkeit erhält.
Schließlich weist die DE 600 24776 T2 auf den Einsatz von Schmetterlingsventile im Zusammenhang mit einem Turbolader und einem Abgasrückführungssystem hin, wodurch eine verbesserte Abgasrückführung erreicht werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbrennungskraftmaschine oder ein Getriebe, insbesondere Automatikgetriebe der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln dahin gehend zu verbessern, dass zur Minimierung der Risiken durch Ölle- ckagen ein Verfahren zur sicheren Ölleckage bei variierenden Betriebsverhältnissen vorgeschlagen wird.
Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Anordnung eines Öl- /Wärmetauschers vorzuschlagen, durch den auch bei kaltem Motor eine verbesserte Schmierung erreicht, wobei im Fall einer Leckage der Ausfall der Schmierung zuverlässig bei variierenden Betriebsverhältnissen erkannt werden kann. OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Leckagedetektion eines Schmiersystems für die Schmierung von rotierenden oder oszillierenden Bauteilen einer Verbrennungskraftmaschine oder eines Getriebes, bevorzugt Automatikgetrie- be eines Fahrzeugs gelöst, durch das eine Leckage des Schmiersystems durch Vergleich eines Öldrucks des Schmiersystems mit einem vorbestimmbaren Grenzdruck aus einer Tabelle bzw. Kennfeld für verschiedene von Drehzahl, Drehmoment und Öltemperatur, sowie zumindest einem der weiteren Parameter Ölpumpendrehzahl, Ventilstellung einer Ölpumpenvolumenstromregelung, Fahrzeugbeschleunigung, Fahrzeugquerbeschleunigung und/oder Schmierölpegel detektiert wird, wobei bei
Unterschreitung eines ersten Grenzdrucks ein Warnsignal ausgegeben wird und/oder bei Unterschreiten eines zweiten, niedrigeren Grenzdrucks die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine limitiert wird und/oder bei Unterschreiten eines dritten, noch geringeren Grenzdrucks die Verbrennungskraftmaschine abgeschaltet wird. Typische Differenzdrücke zwischen ersten und zweiten Grenzdruck sowie zwischen zweiten und dritten Grenzdruck können zwischen 0,3 bis 0,8 Bar, insbesondere zwischen 0,4 und 0,6 Bar liegen.
Mit anderen Worten wird ein Leckagedetektionsverfahren vorgeschlagen, dass zur Überwachung des Ölschmiersystems auf Leckage den aktuellen Öldruck bestimmt. Der Öldruck wird unter Berücksichtigung der aktuell vorliegenden Betriebsparameter Drehzahl, Drehmoment und Öltemperatur sowie einem der weiteren Parameter Ölpumpendrehzahl, Ventilstellung einer Ölpumpenvolumenstromregelung, Fahrzeugbeschleunigung, Fahrzeugquerbeschleunigung und/oder Schmierölpegel detektiert und mit einem aus einer Tabelle bzw. Kennfeld ablesbaren Grenzdruck bzw. Grenzdrücken verglichen und bei Unterschreitung des Grenzwertes wird eine Warnung ausgegeben, die Antriebsdrehzahl herabgesetzt und/oder die Verbrennungskraftmaschine abgeschaltet. Die Größe des Grenzdrucks bzw. der Grenzdrücke hängt des Weiteren von einem der weiteren Parameter Ventilstellung einer Ölpumpenvolumen- Stromregelung, Fahzeugquerbeschleunigung und Fahrzeuglängsbeschleunigung und/oder Schmierölpegel ab. Hierdurch werden ja nach vorliegender Fahrsituation bzw. aktueller Betriebssituation der Verbrennungskraftmaschine bzw. des Getriebes unterschiedliche Grenzwerte zur Detektion einer Leckage bzw. einer kritisch
Ölschmiersituation berücksichtigt, wobei insbesondere bei flexibel umschaltbaren Ölkreisläufen, wie einem Ölkreislauf mit Ölbypassleitung zur schnelleren Erwärmung des Öls bzw. bei einem zu- oder abschaltbaren Abgas-/Ölwärmetauscher oder Ölkühler unterschiedliche Öldrücke bei der Detektion einer Leckage berücksichtigt werden können.
Die Erfindung kann in allen Arten von Verbrennungskraftmaschinen angetriebenen Anlagen und Fahrzeugen wie beispielsweise PKW, LKW, Omnibus, Motorrad, Baumaschinen, Schiffen, Booten, Flugzeugen sowie mobilen und stationären Arbeitsgeräten- und -Vorrichtungen, Energieerzeugungsanlagen wie Notstromaggregaten und dergleichen angewendet werden. Insbesondere bei kurzfristigem Einsatz und bei variierenden Arbeitsbelastungen ermöglicht die Erfindung eine optimale Überwachung der Schmierung zur Verringerung der Reibung zwischen den bewegten Teilen, so dass die Langlebigkeit der Maschine erhöht, der Geräuschpegel reduziert, ein höherer Wirkungsgrad erreicht, eine höhere Leistungsausbeute erzielt, niedrigere Abgasemission abgegeben und Kosten gespart werden können. Des Weiteren kann das erfindungsgemäße Leckage-Detektionsverfahren des Schmiersystems vorteilhaft sowohl in Kraftfahrzeugen mit Automatikgetrieben, als auch in Kraftfahrzeugen mit Schaltgetrieben eingesetzt werden, und sowohl zur Schmierung der Verbrennungskraftmaschine als auch zur Schmierung der Getriebeeinheit dienen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass eine den Ölrücklauf umführende Ölbypassleitung mit der Saugleitung einer Ölpumpe und der Druckleitung eines Schmiersystems verbunden ist, wobei die Ölbypassleitung im Falle einer Verbrennungskraftmaschine bevorzugt durch zumindest einen Zylinderkopf und/oder einen Zylinderblock und/oder zumindest einen Turbolader und im Falle eines Getriebes bevorzugt durch zumindest einen Wärmetauscher der Verbrennungskraftmaschine und/oder zumindest einen Heizstab verläuft, und dass bei Unterschreitung einer bestimmten Grenztemperatur und bei Überschreitung eines bestimmten Mindestdrucks des Schmieröls in der Druckleitung des Schmiersystems ein Bypassventil in der Ölbypassleitung zumindest teilweise geöffnet wird, so dass ein Teilstrom des Schmieröls in einer Warmlaufphase des Schmiersystems nicht durch den Ölsumpf strömt, bis entweder der Mindestdruck oder die Grenztemperatur erreicht sind. Indem das Schmieröl direkt in die Ölpumpe zurückgeführt wird, erwärmt sich das Öl im Schmiersystem schneller. Des Weiteren sinkt der zu überwindende Druckverlust des Schmiersystems, da das durch die Ölbypassleitung rückströmende Öl nicht durch den Ölsumpf strömt. Da bevorzugt das Öl der Bypassleitung durch Zylinderblock und/oder Zylinderkopf geleitet wird, kann bei einem zumindest teilweisen Öffnen des Bypassventils, dass in oder am Zylinderkopf oder Zylinderblock angeordnet sein kann, ein erhöhter Ölvolumenstrom bei niedrigen Temperaturen erreicht werden, so dass das Öl mehr Abwärme aufnehmen kann. Hierdurch wird in der Warmlaufphase eine verminderte Reibung erreicht, da das Schmieröl schneller auf Betriebstemperatur geführt wird und die Druckverluste reduziert werden. In diesem Fall herrschen bei Zu- bzw. Abschaltung der Bypassleitung sehr stark unterschiedliche Öldrücke in der Startphase und in der Warmphase in der Verbrennungskraftmaschine bzw. dem Getriebe, so dass unterschiedliche Öldruckgrenzwerte bei zu- und abgeschalteter Bypassleitung berücksichtigt werden müssen. Hierbei bietet es sich vorteilhaft an, zumindest die Bypassventilstellung im Ölschmiersystem zur Bestimmung des Grenzdrucks aus einer Tabelle bzw. einem Kennfeld heranzuziehen. Im Gegensatz zu ein- fachen Schmiersystem, in denen es in der Regel ausreicht, den Öldruck zu überwachen, tritt bei derart komplexen Schmiersystemen, die Abgas-/Ölwärmetauscher nutzen, ein höheres Risiko einer Leckage durch den Wärmetauscher und die Mehrzahl von Öldichtungen auf, daneben treten durch die veränderlichen Schmierkreisläufe unterschiedliche Öldrücke auf, die bei der Leckagedetektion berücksichtigt werden müssen.
In Hybridfahrzeugen, die sowohl eine Verbrennungskraftmaschine als auch eine Elektroantriebseinheit umfassen, kann das Aufheizverfahren mittels Bypassleitung mit verbesserter Leckagedetektion zur schnellen Erwärmung einer Elektromo- tor/Generatoreinheit verwendet werden, die erst bei erhöhten Temperaturen einen optimalen Wirkungsgrad erreichen, und ebenfalls die elektromotorisch bewegten Komponenten schmieren. Dabei kann in diesen Fällen vorteilhafterweise Abwärme der elektrischen Energiespeichereinheit (Akku/Batterie) und/oder des Inverters Öl in der Bypassleitung erwärmen, die hierdurch Elektromotor/Generatoreinheit erwärmen bzw. diese und ein nachgeschaltetes Getriebe verbessert schmieren können. Bei Automatikgetrieben kann ebenso wie im Verbrennungsmotor eine Ölbypassleitung eingebracht werden, die einen Wärmetauscher beinhaltet, über den in der Aufheizphase zusätzlich Wärme in das Getriebeöl eingebracht wird, um so die Reibung zu reduzieren. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Leckageverfahrens mit Bypassleitung im Ölschmiersystem kann nach Beendigung der Warmlaufphase und Überschreiten der Grenztemperatur das Olbypassventil geschlossen werden und/oder die Förderleis- tung der Ölpumpe erhöht werden, sobald eine vorgegebenen Drehzahl bei gegebenen Drehmoment einen Drehzahlgrenzwert unterschritten oder ein Drehmoment der zu schmierenden Bauteile bei gegebener Drehzahl einen vorgegebenen Drehmomentgrenzwert überschritten wird, um einen Absinken des Öldrucks innerhalb der Ölleitung zu begrenzen.
Der Abschluss der Warmlaufphase ist erreicht, sobald das Olbypassventil zum ersten Mal geschlossen wird und die Verbrennungskraftmaschine bzw. das Getriebe seine Betriebstemperatur erreicht hat. Der Grenzwert zum Schließen des Bypassventils kann gleich dem Grenzwert zur Erhöhung der Ölpumpenförderleistung sein, kann allerdings auch verschieden sein. Auch kann der Grenzwert zum Schließen des Bypassventils und/oder der Grenzwert zur Erhöhung der Ölpumpenförderleistung hysteresebehaftet sein, wobei ein Schließen/Öffnen des Bypassventils bzw. Erhöhen/Absenken der Ölpumpenförderleistung erst bei Unter/Überschreiten verschiedener Grenzwertbeträge erfolgt. Da bei verschiedenen Öltemperaturen, Belastungen (d.h. Drehmomenten, Druck- oder Zugbelastungen) und Drehzahlen unterschiedliche Schmieröldrücke erforderlich sind, um eine ausreichende Schmierung zu gewährleisten und Schäden an den zu schmierenden Bauteilen zu vermeiden, kann das By- passventil in der Ölbypassleitung geschlossen werden, sobald eine vorgegebene Drehzahl bei gegebenen Drehmoment einen Drehzahlgrenzwert unterschreitet oder ein Drehmoment der zu schmierenden Bauteile bei gegebener Drehzahl einen vorgegebenen Drehmomentgrenzwert überschreitet, um einen Absinken des Öldrucks innerhalb der Ölleitung zu begrenzen. Hierzu kann ein Drehzahl- /Drehmomentkennfeld herangezogen werden, die den Drehzahl- bzw. Drehmomentgrenzwert definieren, bzw. Flächen des 2D-Kennfeldes als Grenzwertbereiche fest- legen.
Um das Aufwärmen des Öls weiter zu beschleunigen und den Druckverlust des Schmiersystems weiter zu reduzieren ist es günstig, wenn zumindest einer der von den zu schmierenden Einrichtungen stromabwärts angeordneten Schmierölrückläufe mit der Ölbypassleitung verbunden ist, wobei einer der mit der Ölbypassleitung verbundenen Schmierölrückläufe Teil eines Abgasturboladers ist.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung kann in einem Ölsaugrohr zwischen Ölpumpe und Ölsumpf ein Abgas-/Ölwärmetauscher angeordnet sein, so dass sich auf der Öl- seite im Abgaswärmetauscher ein Unterdruck im Vergleich zur Umgebung und im Vergleich zum Druck im Abgassystem einstellt. Somit werden niedrigere Bauteilbelastungen und damit eine höhere Lebensdauer des Wärmetauschers erreicht, da dieser geringeren Drücken ausgesetzt ist, und Ölleckagen vermieden werden.
Um die Erwärmung des Schmieröls zusätzlich zu beschleunigen, ist es vorteilhaft, wenn der Wärmetauscher zur Erwärmung des Schmieröles von dem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine stromabwärts eines Katalysators durchströmt wird. Dabei kann das durch den Wärmetauscher strömende Abgas stromaufwärts durch ein erstes Abgasventil strömen. Dieses erste Abgasventil kann geschlossen werden, sobald eine vorgegebene Grenztemperatur des Abgases erreicht wird, um ein Verkoken des Schmieröls im Wärmetauscher zu vermeiden. Somit kann in einer vorteilhaften Weiterbildung das durch den Abgas-/Ölwärmetauscher strömende Abgas stromaufwärts durch das erste Abgasventil/Abgasrückführungsventil strömen, wobei das erste Abgasventil/Abgasrückführungsventil geschlossen werden kann, sobald eine vorgegebene Grenztemperatur des Abgases oder des Schmieröles erreicht wird, und/oder dass zumindest ein Teil des Abgases über ein steuerbares zweites Abgasventil direkt über oder benachbart zum Ölsumpf in oder durch eine Ölwanne oder in die Bypassleitung geleitet wird, um die Wärmeübertragung zu erhöhen. Somit kann das parallel zu dem Wärmetauscher strömende Abgas der Verbrennungsmaschine durch das zweites Abgasventil strömen und das zweite Abgasventil kann zeitweise zumindest teilweise geschlossen werden, um den Abgasstrom und somit auch den Wärmeübergang im Wärmetauscher zu erhöhen. Auch in diesem Fall bietet es sich an, den bzw. die Grenzdrücke zur Leckagebestimmung an der Ventilstellung des o- der der Abgasventilstellungen zu orientieren.
In einer vorteilhaften Weiterbildung kann das durch den Abgas-/Ölwärmetauscher strömende Abgas durch ein weiteres erstes Abgasrückführungsventil geführt werden und kann somit stromabwärts als Abgasrückführung mit dem Ansaugkrümmer einer Verbrennungskraftmaschine verbunden sein, wobei das weitere erste Abgasrückführungsventil zumindest teilweise geschlossen sein kann, sobald eine vorgegebene Grenztemperatur des Abgases erreicht wird oder ein vorgegebener Volumenstrom der Abgasrückführung erreicht wird. Um die Verbrennungstemperatur und damit auch die Stickoxydemissionen der Verbrennungskraftmaschine zu reduzieren, strömt das durch den Wärmetauscher strömende Abgas als Abgasrückführung stromabwärts durch das weitere erste Abgasrückführungsventil in den Ansaugkrümmer einer Verbrennungskraftmaschine, wobei das weitere erste Abgasrückführungsventil zumindest teilweise geschlossen wird, sobald eine vorgegebene Grenztemperatur des Abgases erreicht wird oder sobald ein vorgegebener Volumenstrom der Abgasrückführung erreicht wird. Dabei wird das Abgas durch den Abgas-/Ölwärmetauscher abgekühlt, was eine weitere Reduzierung der Verbrennungstemperatur zur Folge hat, so dass auf die Verwendung eines zusätzlichen Kühlers für die Abgasrückführung verzichtet werden kann. Auch in diesem Fall variiert der bzw. die Grenzdrücke der Leckagedetektion vorteilhafterweise in Abhängigkeit der Stellung des Abgasrückführungsventils, so dass die Ventilstellung des Abgasrückführungsventils bei der Festlegung des bzw. der Grenzdrücke berücksichtigt werden sollte.
In einer vorteilhaften Weiterbildung kann das parallel zu dem Abgas- /Ölwärmetauscher strömende Abgas der Verbrennungsmaschine durch ein drittes Abgasventil geführt werden und das dritte Abgasventil kann zeitweise zumindest teilweise geschlossen sein, um den Abgasstrom und somit auch den Wärmeübergang im Abgas-/Ölwärmetauscher zu erhöhen. Das zweite und das dritte Abgasventil können identisch sein, aber auch zwei verschiedene Abgasventile sein. So kann das zweite Abgasventil einen Teilstrom des Abgases, der durch den Abgas-
/Ölwärmetauscher strömt, schalten, während das dritte Abgasventil ein parallel zum Abgas-/Ölwärmetauscher strömenden Abgasteilstrom schaltet. Auch in dieser Ausführungsform variiert der bzw. die Grenzdrücke für die Leckagedetektion vorteilhafterweise in Abhängigkeit der Stellung des dritten Abgasventils, so dass die Ventilstel- lung des Abgasrückführungsventils bei der Festlegung des bzw. der Grenzdrücke berücksichtigt werden sollte.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird nach der Ölpumpe stromabwärts zur Abkühlung ein zusätzlicher Wärmetauscher und ein erstes Ölventil angeordnet, wobei das erste Ölventil zumindest teilweise geöffnet wird, wenn ein vorgegebener Grenzwert für die Schmieröltemperatur überschritten oder unterschritten wird oder ein vorgegebener Grenzwert für die Kühlmitteleingangstemperatur oder die Kühlmittelausgangstemperatur unterschritten wird, wobei bevorzugt in der Schmierölleitung parallel zum Wärmetauscher und Ventil ein zweites Ölventil angeordnet sein kann, und dass das zweite Ölventil zumindest teilweise geschlossen wird, wenn ein vorgegebener Grenzwert für die Schmieröltemperatur überschritten oder unterschritten wird. Der Wärmetauscher wird dazu von einem Kühlmedium wie Umgebungsluft oder Kühlflüssigkeit durchströmt, um das Schmieröl zu kühlen. In einer anderen Variante wird die- ser Wärmetauscher von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmt, um das Schmieröl zu erwärmen und die Reibung zu reduzieren. Günstig ist dabei, wenn in der Schmierölleitung parallel zu dem Wärmetauscher und dem ersten Ventil ein zweites Ventil angeordnet ist. Dieses Ventil kann zumindest teilweise geschlossen werden, wenn ein vorgegebener Grenzwert für die Schmieröltemperatur über- schritten oder unterschritten wird. Zweckmäßig ist es hierbei auch, wenn dieser Wärmetauscher in dem Kreislauf zur Kabinenheizung angeordnet ist oder in dem Kreislauf zur Heizung oder Kühlung einer elektrischen Batterie.
Günstig im Sinne der Erfindung bei Anordnung einer Bypassleitung kann es sein, wenn die Länge der Ölleitung des Schmiersystems von dem Ausgang der Ölpumpe zu dem Eintritt in die Olbypassleitung mindestens 80 % von der maximalen Länge der Ölleitung des Schmiersystems von dem Ausgang der Ölpumpe bis zur weitest entfernten zu schmierenden Einrichtung beträgt. Dadurch kann sich das durch die Olbypassleitung strömende Schmieröl besser erwärmen. Besonders vorteilhaft ist dabei wenn der Schmierölmassenstrom durch die Olbypassleitung zumindest zeitweise größer ist als der Schmierölmassenstrom durch das Ölsaugrohr und den Öl- sumpf. In diesem Fall wird der durch das Schmiersystem strömende Gesamtmassenstrom schneller aufgeheizt als ohne Olbypassleitung. Es ist jedoch auch denkbar, dass, da die Ölsaugrohrkonfiguration bei einer nachträglichen Umrüstung nur unter hohem Aufwand modifizierbar ist, am Ansaugtrichter des Ölsaugrohrs eine Abzweigung zum Bypass vorzusehen, so dass praktisch der Massenstrom der Bypassleitung auch durch das Ölsaugrohr fließt. Durch die Länge der Olbypassleitung ergibt sich ein Druckunterschied, der bei der Leckagedetektion durch einen veränderten Grenzwertdruck/Grenzwertdrücke sicher berücksichtigt werden kann. So ist in einem bekannten Schmiersystem mit Bypassleitung und Leckagedetektion die Olbypassleitung mit der Saugleitung der Ölpumpe verbunden und der Schmierölmassenstrom durch die Olbypassleitung ist zumindest zeitweise größer als der Schmierölmassenstrom durch das Ölsaugrohr. Das hat den Nachteil, dass es sehr schwierig ist eine solche Olbypassleitung bei einem gebrauchten Fahrzeug nachzu- rüsten, da man die Ölwanne und das Ölsaugrohr demontieren muss, was sehr aufwändig sein kann. Daher kann es vorteilhaft sein, falls das Ende der Olbypassleitung in den Ansaugtrichter des Ölsaugrohres einmündet, ohne es direkt mit dem Ölsaug- rohr zu verbinden. Das hat den Vorteil, dass die Olbypassleitung durch eine einfache Bohrung in der Ölwanne in die Öffnung des Ansaugtrichters des Ölsaugrohres eingeschoben werden kann, und so eine Demontage der Ölwanne und des Ölsaugrohres vermieden werden kann. Da das Ende der Olbypassleitung in unmittelbarer Nähe des Ölsaugrohreinlasses liegt, wird dadurch der größte Teil des Ölmassenstromes der Olbypassleitung auch von dem Ölsaugrohr angesaugt werden. Dadurch kann der Druckverlust in dem Ansaugtrichter des Ölsaugrohres sogar reduziert werden.
Zweckmäßig kann es sein, wenn die Olbypassleitung in demselben Gehäuse angeordnet ist, in dem auch mindestens eine der zu schmierenden Einrichtungen ange- ordnet sind, so dass sich das rückströmende Schmieröl zusätzlich erwärmen kann und im Falle einer Leckage das Öl im Gehäuse gesammelt werden kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn einer oder mehrere der Ölrückläufe direkt mit der Saugleitung einer Ölpumpe verbunden sind. Vorteilhaft im Sinne der Erfindung kann es ebenfalls sein, wenn die Olbypassleitung aus einem Wärme isolierenden Material besteht mit einer Wärmeleitzahl kleiner als 1 W/(m*K), um die Wärmeübertragung an die Umgebung während dem Rückströmen zu reduzieren, insbesondere dort, wo die Olbypassleitung nicht durch die zu schmierende Einrichtung geführt ist.
Zur Regelung von Öldruck und Öltemperatur ist es günstig im Sinne der Erfindung, wenn eine Regeleinheit den Öffnungsquerschnitt der verschiedenen Ventile steuern kann, und wenn Sensoren zur Erfassung des Schmieröldrucks, der Schmieröltemperatur, der Abgastemperatur, der Drehzahl, des Drehmoments, des Ölpegels, der Pumpendrehzahl, der Fahrzeuggeschwindigkeit, -längs- und/oder - querbeschleunigung und/oder der Kühlmitteltemperatur mit der Regeleinheit verbunden sind. Die Regeleinheit kann günstiger weise die Sensordaten zur Auswertung der Leckagedetektion verarbeiten oder die Sensormesswerte hierfür bereitstellen.
Günstig im Sinne der Erfindung ist auch, wenn zumindest ein Teil des Schmiersystems in einem Getriebe angeordnet ist, das mit der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist und die Verbrennungskraftmaschine sowie das Getriebe Bestandteil eines Kraftfahrzeuges sind. Dabei ist besonders vorteilhaft, wenn der Abgas- /Ölwärmetauscher auf der Ölseite zweiflutig ausgeführt ist, so dass das Getriebeöl und das Schmieröl gleichzeitig parallel erwärmt werden können und das der Abgaswärmetauscher mit der Abgasleitung durch ein wärmeisolierendes Material verbunden ist welches eine Wärmeleitzahl kleiner als 1 W/(m*K) aufweist. Somit kann ein einziger Abgas-/Ölwärmetauscher vorgesehen sein, wobei somit die Gefahr der Le- ckage des Wärmetauschers minimiert wird.
Die Abdichtung der Ventile in der Abgasleitung hat eine besonders wichtige Bedeutung bei der Verbesserung der Leckagefestigkeit, da eine hohe Dichtigkeit zum einen die Effektivität der Aufheizung verbessert und zum anderen bei geschlossener Stel- lung vermeidet, dass sich das Öl ungewollt aufheizt, zum Beispiel bei hohen Antriebslasten und Drehzahlen. Dadurch kann auf die Verwendung eines zusätzlichen Ölkühlers verzichtet werden, so dass Leckagestellen im Ölkühler vermieden werden können. Dadurch erweist es sich vorteilhaft im Sinne der Erfindung, wenn die Ventile in der Abgasleitung einteilig als Dreiwegeventil ausgebildet sein können und dass diese Ventile als doppeltseitig wirkendes Tellerventil ausgeführt sein können, wobei der Teller zwei Dichtflächen aufweist. Davon ist eine Dichtfläche am äußersten Ende des Ventils angeordnet, wie bei einem Auslassventil im Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine. Die zweite Dichtfläche ist auf der gegenüberliegenden Seite des Ventiltellers angeordnet, von der der Ventilschaft zur Betätigungseinrichtung wegführt. Im aktiven Zustand verschließt das äußerste Ende des Ventils den Abgas- bypass und im passiven Zustand verschließt die innere Dichtfläche des Tellers die Leitung zum Wärmetauscher. In einem nebengeordneten Aspekt wird eine Vorrichtung zur Leckagedetektion eines Schmiersystems von rotierenden oder oszillierenden Bauteilen für eine Verbrennungskraftmaschine oder ein Getriebe, bevorzugt Automatikgetriebe zur Durchführung eines vorgenannten Verfahrens vorgeschlagen. Hierzu ist ein Abgas- /Ölwärmetauscher in einem Ölsaugrohr zwischen Ölpumpe und Ölsumpf angeordnet ist, wobei auf der Ölseite im Abgas-/Ölwärmetauscher ein Unterdruck im Vergleich zur Umgebung und im Vergleich zum Druck im Abgassystem einstellbar ist, so dass im Falle einer Leckage ein Ölaustritt aus dem Abgas-/Ölwärmetauscher ausgeschlossen ist. Somit kann im Fall einer Leckage kein Öl aus dem Olschmiersystem in den Abgasstrom oder in die Umgebung gelangen. Durch Überwachung der Druckverhältnisse im Schmiersystem kann im Falle eines Ölaustritts eine Warnung ausgegeben werden, die Drehzahl verringert und/oder die Verbrennungskraftmaschine bzw. der Antrieb abgestellt werden. Ein Aspekt liegt in einer Senkung des Kraftstoffverbrauchs um bis zu 7 %, wobei eine Leckage des Schmiersystems durch den Wärmetauscher folgenlos bleibt, da dieser auf der Unterdruckseite der Ölpumpe betrieben wird, so dass Öl im Falle einer Leckage nicht austritt. Der Vorteil ist, dass im Falle einer Leckage kein Öl aus dem Abgas-/Ölwärmetauscher austritt und auf den heißen Auspuff tropfen kann, wo sich das Öl entzünden könnte. Somit wird die Leckagegefahr deutlich verringert, Kraftstoff eingespart und eine Leckage schnell und situationsabhängig erkannt, so dass Schäden an Verbrennungskraftmaschine oder Getriebe effektiv verhindert werden können.
Dabei kann parallel zu dem Abgas-/Ölwärmetauscher in einer den Abgas- /Ölwärmetauscher umführenden Abgas-Bypassleitung ein drittes Abgasventil angeordnet sein, um den Abgasstrom und somit auch den Wärmeübergang im Abgas- /Ölwärmetauscher zumindest zeitweise zu erhöhen. Durch Schalten des dritten Abgasventils kann der Wärmeaustausch des Abgas-/Ölwärmetauscher sehr effektiv gesteuert werden.
Zur Reduzierung von Abgasemissionen in der Aufwärmphase sind aus dem Stand der Technik Methoden bekannt, bei denen Umgebungsluft mit Hilfe eines Gebläses durch Überdruck in das Abgassystem vor dem Katalysator in die Auslasskanäle ein- geblasen wird, um damit Kraftstoffreste zu oxidieren und den Katalysator schneller aufzuwärmen. Nachteilig ist hierbei, dass diese Gebläse nur innerhalb weniger Sekunden nach dem Motorstart betrieben werden und danach nicht weiter genutzt werden, bis die Verbrennungskraftmaschine wieder abgekühlt ist. Gemäß einer vorteil- haften Weiterbildung kann der Wärmetauscher ein Luftgebläse umfassen, das Kühlluft durch den Wärmetauscher in den Abgasstrang pumpt, insbesondere dann, wenn ein Abgasbypass geöffnet ist. Dabei kann Abgas durch den Abgasbypass beim Öffnen des zweiten oder dritten Abgasventils geleitet werden. Durch eine Anordnung eines unabhängigen Luftgebläses im Wärmetauscher kann eine variable Kühlung und Aufheizung des Schmiersystems und der Einsatz des Wärmetauschers als Ölkühler erreicht werden, weitgehend unabhängig von der Abgastemperatur und der Möglichkeit eines Frischlufteintrages in den Abgasstrang. Die Grenzwerte zur Detek- tion der Leckage können entsprechend der Schaltstellung der Abgasventile ange- passt werden.
Zur Bypassregelung von Abgaswärmetauschern sind 3-Wegeklappen bekannt, die entweder den Abgasmassenstrom durch den Abgaswärmetauscher reduzieren bzw. minimieren und dabei den Abgasmassenstrom durch den Bypass erhöhen bzw. ma- ximieren, oder die umgekehrt den Abgasmassenstrom durch den Abgaswärmetau- scher erhöhen bzw. maximieren und dabei den Abgasmassenstrom durch den Bypass reduzieren bzw. minimieren. Eine Zwischenstellung ist oft auch möglich. Ein Nachteil dieser 3 Wegeklappen ist, dass die Klappen relative große Leckagen in der verschlossenen Leitung verursachen, so dass z.B. bei verschlossenem Bypass ein Teilabgasstrom nicht durch den Wärmetauscher strömt, und so dessen Wärme nicht genutzt werden kann, oder bei geschlossenem Abgaswärmetauscher weiterhin ein Teilabgasstrom durch den Wärmetauscher strömt, und so weiter Wärme an das zweite Medium übertragen wird, was entweder zu Überhitzung des zweiten Mediums führen kann, oder es muss ein weiterer Kühler zur Kühlung des zweiten Mediums eingesetzt werden. Ein weiterer Nachteil ist, dass nur die Zuleitung zum Abgaswär- metauscher verschlossen wird. Die Ableitung des Abgaswärmetauschers ist direkt mit dem Ende der Bypassleitung verbunden, so dass es hier zur Rückströmung von heißem Abgas in den Abgaswärmetauscher kommt, was bei verschlossenem Wärmetauscher auch sehr ungünstig ist. Wird zur Kühlung des zweiten Mediums mit Hilfe eines Gebläses Luft in den Wärmetauscher eingeblasen, so muss der Gegendruck im Auspuff überwunden werden, der bei Volllast z.B. 0,3 bar betragen kann. Dadurch erhöht sich die erforderliche Leistungsaufnahme des Kühlluftgebläses erheblich, und der Gegendruck im Abgas steigt, wodurch die maximale Antriebsleistung und Drehmoment reduziert werden und die Effizienz des Antriebs wird reduziert. Ein weiterer Nachteil der bekannten Dreiwegeklappen ist, dass sie zumindest teilweise in entge- gengesetzt zur Anströmung durch das Abgas angeordnet sein müssen, wodurch sich ebenfalls der Abgasgegendruck bei geöffnetem Bypass erhöht.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann ein Schmetterlingsventil zur Betätigung des Abgasbypasses umfasst sein, welches im Wärmetauscher-Bypassbetrieb den Abgas-/Ölwärmetauscher vollständig vom Abgasstrang isoliert. So kann das zweite und/oder dritte Abgasventil als Schmetterlingsventil ausgeführt sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein viertes Abgasventil auf der anderen Seite des Abgas- /Ölwärmetauscher angeordnet ist, wobei sich das vierte Abgasventil bevorzugt als Überdruckventil automatisch an die Umgebung öffnet, wenn der Abgas- /Ölwärmetauscher durch die Schmetterlingsklappe vom Abgasstrang getrennt ist und das Gebläse aktiv ist, oder das vierte Abgasventil bei Aktivierung des Gebläses geöffnet wird, wodurch eine Erhöhung eines Abgasgegendrucks vermieden wird. Dies kann unabhängig davon sein, ob ein Gebläse eingesetzt wird, und an welcher Seite des Abgas-/Ölwärmetauschers das Gebläse angeordnet ist. Schmetterlingsventile arbeiten vergleichbar wie Kugelventile, wobei eine flache runde Scheibe im Zentrum eines Rohres drehbar angeordnet ist, wobei deren Drehachse von außen durch einen Aktuator in eine Zu- und Aufstellung verdrehbar ist. Durch das Sperrelement wird in dem Schmetterlingsventil ein Druckverlust verursacht. Wird ein Schmetterlingsventil jedoch in der Seitenwand einer Rohrleitung angebracht, so kann auf einfache Wei- se eine 4-Wegeregelung ermöglicht werden. Das heißt, bei geschlossenem Schmetterlingsventil ist sowohl die Zuleitung als auch die Ableitung des Abgaswärmetauschers verschlossen, so dass seine Rückströmung von heißem Abgas vermieden wird. Wird das Schmetterlingsventil an der Seitenwand der abgasführenden Leitung angebracht, so dass bei geöffnetem Abgas-/Ölwärmetauscher die eine Hälfte des Schmetterlingsventils die Abgasleitung komplett verschließt und einen zweiten Bypass zwischen Abgasleitung und Abgas-/Ölwärmetauscher ebenfalls verschließt, und gleichzeitig die Zu- und Ableitung des Abgas-/Ölwärmetauschers vollständig öffnet. Durch die Anordnung des Schmetterlingsventils in der Seitenwand der Abgasleitung wird der Abgasgegendruck bei geschlossenem Abgas-/Ölwärmetauscher nicht er- höht. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist, dass auch bei geschlossenem Abgaswärmetauscher der Leckagestrom durch den Abgas-/Ölwärmetauscher reduziert wird, da die Klappe im vorderen Bereich der Klappe, die die Zuleitung zum Wärmetauscher abdichtet, durch den Abgasgegendruck an die Dichtflächen gepresst wird. Bei geschlossenem Abgas-/Ölwärmetauscher ergibt sich ein weiterer Vorteil dadurch, dass der Abgas-/Ölwärmetauscher durch Teile der Zu- und Ableitungen sowie durch den in diesem Fall geöffneten internen Bypass zwischen Abgas- /Ölwärmetauscher und Abgasleitung durch das in diesem Zwischenspalt befindliche nicht strömende Gas isoliert wird, und so keine weitere Wärme dem zweitem Medium (Öl) zugeführt wird. Durch die hohe Dichtwirkung des Schmetterlingsventils kann der Abgas-/Ölwärmetauscher somit auch als Ölkühler verwendet werden, da das Kühlluftgebläse nicht mehr den Abgasgegendruck überwinden muss und die Kühlluft nach durchströmen durch den Abgas-/Ölwärmetauscher direkt durch ein viertes Ven- til an die Umgebung zurückgeführt werden kann, ohne den Abgasgegendruck zu erhöhen.
In einer Weiterbildung der Schmiervorrichtung mit Leckagedetektion kann das Öl- saugrohr mit einer den Ölrücklauf umführenden Ölbypassleitung verbunden sein, wobei ein Bypassventil in der Ölbypassleitung angeordnet ist, und die Ölbypassleitung und/oder zumindest eine der Ölrückläufe mit der Saugleitung einer Ölpumpe und der Druckleitung eines Schmiersystem verbunden ist, und die Ölbypassleitung - bei einer Verbrennungskraftmaschine durch zumindest einen Zylinderkopf und/oder zumindest einen Turbolader, oder;
- bei einem Getriebe bevorzugt durch zumindest einen Wärmetauscher der Verbrennungskraftmaschine und/oder zumindest ein Heizelement verläuft;
und dass zumindest ein Teilstrom des Schmieröls zumindest in einer Warmlaufphase des Schmiersystems nicht durch den Ölsumpf strömt, bis entweder ein Grenzöldruck oder eine Grenzöltemperatur erreicht wird.
In der vorgenannten Bypass-Schmiervorrichtung kann des Weiteren die Ölbypassleitung und/oder zumindest eine der Ölrückläufe mit dem Abgas-/Ölwärmetauscher o- der einem weiteren Wärmetauscher verbunden sein, und der Wärmetauscher zur Erwärmung des Schmieröles stromabwärts nach dem Katalysator in dem Abgassys- tem einer Verbrennungskraftmaschine angeordnet sein und stromaufwärts des Wärmetauschers ein erstes Abgas-/Abgasrückführungsventil angeordnet sein, welches den Durchfluss in Abhängigkeit von mindestens der Öltemperatur oder der Abgastemperatur verändert, wobei bevorzugt stromabwärts von dem Wärmetauscher ein weiteres erstes Abgasrückführungsventil angeordnet ist und das weitere erste Ab- gasrückführungsventil stromabwärts mit dem Ansaugkrümmer einer Verbrennungskraftmaschine verbunden ist.
Sofern in dem Schmiersystem eine den Ölrücklauf umführende Olbypassleitung mit der Saugleitung einer Ölpumpe und der Druckleitung eines Schmiersystems verbunden ist, kann vorteilhafterweise eine Regelung des Volumenstroms der in dem Öl- kreislauf angeordneten Ölpumpe vorgenommen werden, die unabhängig von der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine oder des Getriebes ist, wobei der Volumenstrom der Ölpumpe bei offenem Bypassventil erhöht wird und bei geschlosse- nem Bypassventil reduziert wird. Somit wird im Gegensatz zum Stand der Technik vorgeschlagen, den Volumenstrom im Kaltstart zu erhöhen statt normalerweise zu reduzieren. Indem das Schmieröl direkt in die Ölpumpe zurückgeführt wird, erwärmt sich das Öl im Schmiersystem schneller. Des Weiteren sinkt der zu überwindende Druckverlust des Schmiersystems, da das durch die Olbypassleitung rückströmende Öl nicht durch den Ölsumpf strömt. Da bevorzugt das Öl der Bypassleitung durch Zylinderblock und/oder Zylinderkopf geleitet wird, kann bei einem zumindest teilweisen Öffnen des Bypassventils, dass in oder am Zylinderkopf oder Zylinderblock angeordnet sein kann, ein erhöhter Ölvolumenstrom bei niedrigen Temperaturen erreicht werden, so dass das Öl mehr Abwärme aufnehmen kann. Die Leckagedetekti- on kann die sich je nach Betriebsphase ändernden Ventilstellungen und dementsprechend geänderten Öldruckverhältnisse durch Berücksichtigung von Parametern wie Ventilstellungen, Drehzahl etc. berücksichtigen. Hierdurch wird in der Warmlaufphase eine verminderte Reibung erreicht, da das Schmieröl schneller auf Betriebstemperatur geführt wird und die Druckverluste reduziert werden. Des Weiteren wird während der Kaltstartphase eine Erhöhung des Volumenstroms erreicht, so dass eine effiziente Ölschmierung insbesondere während der Kaltstartphase erreicht werden kann. Variable regelbare Ölpumpen sind eine bekannte Maßnahme zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs bei Verbrennungsmotoren. Bei nicht regelbaren Ölpumpen erhöht sich der Öldruck mehr oder weniger linear mit dem Ansteigen der Antriebsdrehzahl. Auch bei sehr tiefen Temperaturen steigt der Öldruck durch den Anstieg der Ölviskosität im Vergleich zum betriebswarmen Motor. Um Undichtigkeiten durch zu hohe Öldrücke zu vermeiden, wird in der Regel ein Überdruckventil eingesetzt, dass bei Überschreitung eines Grenzdrucks eine Bypassleitung öffnet.
Dadurch steigt der Öldruck mit ansteigender Drehzahl weniger stark. Bei variablen Ölpumpen wird entweder der Öldruck der Ölpumpe durch weitere Verstell- oder Regeleinrichtungen weiter begrenzt, so dass z.B. der Öldruck ab einer bestimmten Grenze nicht mehr weiter steigt. Dadurch reduziert sich die Leistungsaufnahme der Ölpumpe. Wie aus Will, F., Boretti, A.,: "A new Method to warm up Lubricating Oil to improve Fuel Economy", SAE 201 1 -01 -0318, 201 1 bekannt, haben variable Ölpumpen jedoch den Nachteil, dass durch den reduzierten Druck und den reduzierten Volumenstrom auch der Wärmeübergang von den Ölgallerien zum Schmierölreduziert wird. Aus diesem Grund wird eine Regelung des Olpumpenvolumenstroms abhängig von der Stellung des Bypassventils und unabhängig von der Antriebsdrehzahl vorge- schlagen, um diesen Nachteil zu überwinden.
Es ist weiter denkbar, einen zusätzlichen Bypass neben dem Hauptbypass von Hauptölgallerie zum Zylinderkopf vorzusehen, wobei bevorzugt die zusätzliche By- passleitung ein zusätzliches Bypassventil umfasst, welches geschlossen wird, wenn das Hauptbypassventil geschlossen wird, und wobei insbesondere das Bypassventil und das zusätzliche Bypassventil über den selben Ölbypass-Ventilaktuator betätigbar sind. Hierdurch ist eine verbesserte Aufheizung der verringerten Schmierölmenge durch die Führung des Ölstroms durch schnell erwärmende Bereiche des Zylinderkopfs und somit eine verbesserte Schmierung erreichbar. Bei vielen Verbrennungs- kraftmaschinen wird der Ölvolumenstrom durch den Zylinderkopf begrenzt, zum Beispiel durch eine Drosselung an der Zylinderkopfdichtung, oder durch zusätzliche Drosselventile. Zum Beispiel kann die Ölzulaufleitung vom Motorblock zum Zylinderkopf einen Durchmesser von 10mm aufweisen, jedoch kann der Übergang dieser Leitung durch die Zylinderkopfdichtung auf 3mm begrenzt sein. Dadurch erreicht man, dass der Öldruck im Zylinderkopf niedriger ist als im Motorblock, so dass Beschädigungen von empfindlichen hydraulischen Ventilstößeln vermieden werden. Der Nachteil von solchen Drosselstellen ist, dass damit auch der Volumenstrom im Zylinderkopf reduziert wird und so auch der Wärmeübergang vom Zylinderkopf zum Schmieröl reduziert wird, wodurch sich das Öl langsamer aufwärmt, was den Kraft- stoffverbrauch erhöht. Diese Nachteile können durch den zusätzlichen Bypass überwunden werden, um den Durchfluss und Wärmeübergang im Zylinderkopf zu erhöhen. Der zusätzliche Bypass hat des Weiteren den Vorteil, dass keine eingreifenden Änderungen innerhalb der Verbrennungskraftmaschine erforderlich sind, da normalerweise der Öldurchfluss durch die Zylinderkopfdichtung gedrosselt ist, man brauch also die Kopfdichtung nicht zu wechseln. Es ist denkbar, diesen zusätzlichen Bypass im Rahmen eines nachträglichen Umbaus eines bereits bestehenden Schmiersystems nachzurüsten, um dessen Vorteile zu erreichen. Der Umbau kann ohne eingreifende Änderungen in der Verbrennungskraftmaschine vorgenommen werden, da in den meisten Fällen der Öldurchfluss durch die Zylinderkopfdichtung gedrosselt wird, braucht man die Kopfdichtung nicht zu wechseln.
ZEICHNUNGEN Weitere Vorteile ergeben sich aus der vorliegenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind als Beschreibung des Hintergrunds der Erfindung verschiedene Schmiersysteme dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen Weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild eines ersten Schmiersystems einer Verbrennungskraftmaschine;
Fig. 2 ein Schaltbild eines zweiten Schmiersystems in einer Verbrennungskraftmaschine;
Fig. 3 ein Schaltbild eines weiteren Schmiersystems in einem kalten
Zustand;
Fig. 4 ein Schaltbild des Systems der Fig. 3 in einem warmen Zustand;
Fig. 5 ein Schaltbild eines Schmiersystems in einem Automatikgetriebe;
Fig. 6 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Schmiersystems. In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel nur einmal beschrieben werden. Figur 1 zeigt eine Verbrennungskraftmaschine 30 in einer Prinzipdarstellung. Die Verbrennungskraftmaschine 30 weist eine Abgasleitung 14 auf, in dem ein Katalysator 10 angeordnet ist. In dem dargestellten Schmiersystem ist die Verbrennungskraftmaschine 30 als Vierzylindermotor dargestellt, dessen vier Zylinderkrümmer in einer gemeinsamen Abgasleitung 14 münden.
In Abgasströmrichtung des Abgases gesehen ist in der Abgasleitung 14 hinter dem Katalysator 10 ein Abgas-/Ölwärmetauscher 8 angeordnet und vor dem Katalysator ist ein Turbolader 24 angeordnet. Die Verbrennungskraftmaschine 30 weist ein Schmierölsystem 16 auf. Das Schmierölsystem 16 umfasst einen Ölsumpf 1 , eine Ölaufnahmeleitung 2, eine Ölpumpe 3, zu schmierende Einrichtungen 31 eines Zylinderkopfes 12 und eines Zylinderblockes 15 und eines Turboladers 24, einer Öl- wanne 5, sowie ein Ölüberdruckventil 4.
Dem Schmierölsystem 16 ist zudem ein Bypassventil 17 zugeordnet. Das Bypass- ventil 17 steuert die Strömung des Schmieröls durch den Schmierölbypass 23, so dass die Temperatur und der Druck des Schmieröls auf optimale Werte eingestellt werden kann. Weiter weist das Schmierölsystem 16 mehrere Ölrückläufe 19 auf.
Dem Abgas-/Ölwärmetauscher 8 ist zumindest stromaufwärts des Abgasstromes ein Abgas oder Abgasrückführungsventil 20, 21 , 41 , vorteilhaft ein Abgasrückführungs - Regelventil (AGR-Regelventil) vorgeschaltet, welches den Abgasstrom durch den Abgas-/Ölwärmetauscher 8 regelt und damit auch indirekt die Öltemperatur regelt. Der Abgas-/Ölwärmetauscher 8 ist in das Schmierölsystem 16 integriert, so dass das Öl in einer Warmlaufphase der Verbrennungskraftmaschine 30 mittels der Abgas- wärme aufgeheizt wird. Alternativ zu einem Abgas-/Ölwärmetauscher 8 kann eine oder mehrere elektrische Heizelemente, insbesondere Heizstäbe eingesetzt werden, die ebenfalls den Zweck erfüllen, das Öl innerhalb der Bypassleitung aufzuheizen. Insbesondere bei Anwendung in einem Automatikgetriebe bietet es sich an, einen Abgas/Öl-Wärmetauscher zur Erwärmung des Öls in der Bypassleitung einzusetzen. In dem dargestellten Schmiersystem ist in der Abgasleitung 14 parallel zum Abgas- /Ölwärmetauscher 8 zusätzlich ein drittes Abgasventil 13 angeordnet, welches den Abgasstrom durch den Abgas-/Ölwärmetauscher 8 umführenden Abgasbypass 38 regelt.
In dem Schmierölsystem 16 sind stromabwärts der Ölpumpe 3 ein erstes Ölventil 29 und ein Wärmetauscher 26 mit einer Zuleitung 27 und einer Ableitung 28 zur Regelung der Oltemperatur und des Öldrucks angeordnet. In einem den Wärmetauscher 26 umführenden weiteren Ölbypass ist weiterhin ein zweites Ölventil 25 zur Regelung des Öldrucks und der Oltemperatur angeordnet. Der Wärmetauscher 26 kann als Ölkühler zur Aufheizung eines Kabineninnenraums eines Fahrzeugs dienen.
Zur Regelung von Öldruck und Oltemperatur wird eine Regeleinheit 18 mit den Venti- len 13, 17, 20, 21 , 25, 29 und 41 verbunden, sowie Sensoren zur Erfassung des Schmieröldrucks 32, der Schmieröltemperatur 33, der Abgastemperatur 34, der Drehzahl 35, des Drehmoments Last 36 und der Kühlmitteltemperatur 37 mit der Regeleinheit 18 verbunden sind. Die Daten der Sensoren können von der Regeleinheit für eine Leckagedetektion verarbeitet oder zur Verfügung gestellt werden.
In dem Ansaugsystem 6 der Verbrennungskraftmaschine 30 ist eine Drosselklappe 7 angeordnet, die mit einem Turbolader 24 verbunden ist, der stromabwärts in einen Ansaugkrümmer 9 mündet. Zur Verringerung der Verbrennungstemperatur ist der Ansaugkrümmer über ein weiteres erstes Abgasrückführungsventil 21 , das als AGR- Regelventil ausgestaltet sein kann, mit der Abgasleitung 14 zur Abgasrückführung verbunden, wobei die Verbindung stromabwärts vom Abgas-/Ölwärmetauscher 8 angeordnet ist. In diesem Fall kann der Abgas-/Ölwärmetauscher 8 ein AGR- Wärmetauscher sein. Auf diese Weise werden schädliche Stickoxydemissionen reduziert.
Durch die in Figur 1 vorteilhafte Ausgestaltung wird das Schmieröl in einer Warmlaufphase der Verbrennungskraftmaschine 30 schneller aufgeheizt. Parallel zum Ab- gas-/Ölwärmetauscher 8 ist der über das dritte Abgasventil 13 gesteuerte Abgasbypass 38 geführt, so dass ein Überhitzen des Schmieröls im Wärmetauscher vermie- den wird. Der Abgas-/Ölwärmetauscher 8 ist bevorzugt im Gegenstromprinzip genügend dimensioniert, so dass das Schmieröl möglichst schnell aufgeheizt wird, wobei das Abgas möglichst stark heruntergekühlt wird. Figur 2 zeigt ein weiteres Schmiersystem. Im Unterschied zu Figur 1 ist der Abgasausgang des Abgas-/Ölwärmetauscher 8 nur mit dem Ansaugkrümmer 9 verbunden, so dass das dritte Abgasventil 13 und das Abgasrückführungsventil 20 nicht erforderlich sind.
In diesem Schmiersystem kommt dem Abgas-/Ölwärmetauscher 8 eine Doppelfunktion zu. Zum einen heizt der Abgas-/Ölwärmetauscher 8 durch die Abgastemperatur das Schmieröl während der Warmlaufphase auf. Um hohe Verbrennungstemperaturen zu vermeiden, wirkt der Abgas-/Ölwärmetauscher 8 zum anderen als Kühler der Abgasrückführung 22, indem das in den Ansaugkrümmer 9 zurückgeführte Abgas von dem Schmieröl gekühlt wird. Damit kann auf einen zusätzlichen Kühler für die Abgasrückführung und auf zusätzliche Ventile zur Regelung des Abgasvolumenstromes verzichtet werden.
Figur 3 zeigt ein Schmiersystem einer Ölschmiervorrichtung in einem kalten Zustand, z.B. kurz nach dem Anlassen eines Kraftfahrzeugs:
Der Hauptölfluss durch das Bypassventil 17 ist durch eine fett dargestellte Linienverbindung gekennzeichnet: Das Öl strömt aus dem Zylinderkopf 12 in den Turbolader 24. Von dem Turbolader 24 führt eine Ölbypassleitung zu dem geöffneten Bypassventil 17 durch die das Öl weiterströmt und mit der Ölrückführungsleitung 19 aus dem Turbolader 24 zusammengeführt wird. Von dort fließt das Öl weiter durch den Abgas-/Ölwärmetauscher 8, in dem es vom heißen Abgas erwärmt wird. Danach wird das Öl durch die Ölwanne 1 zurückgeführt wo die Rückführleitung 23 mit dem
Ölansaugrohr 2 verbunden ist, so dass das erwärmte Öl direkt weiter von der Öl- pumpe 3 angesaugt werden kann.
Der Fluss des Abgases durch den Abgas-/Ölwärmetauscher 8 ist ebenfalls durch eine fette Linienverbindung dargestellt: das heiße Abgas strömt aus dem Katalysator 10 in die Abgasleitung 14 und von dort durch das geöffnete Abgasrückführungsventil 21 in den Abgas-/Ölwärmetauscher 8 in dem es das kalte Öl erwärmt wobei sich das Abgas dabei abkühlt. Von dort fließt das kalte Abgas durch die Abgasrückführungsleitung 22 zurück in den An saug krümm er 9. Sobald ein bestimmter Grenzwert für den Öldruck unterschritten ist, wird das Ölbypassventil 17 ganz oder zumindest teilweise geschlossen, so dass der Öldruck in der Verbrennungskraftmaschine 30 wie- der steigen kann. Das Ölbypassventil 17 wird auch ganz oder zumindest teilweise geschlossen bei Überschreitung einer maximalen Öltemperatur, dabei wird dann auch das weitere erste Abgasrückführungsventil 21 geschlossen oder alternativ die in Fig. 4 dargestellte AGR-Bypassklappe 39, die als drittes Abgasventil 13 eingesetzt ist, geöffnet.
Figur 4 zeigt das System in vereinfachter Ausführung im warmen Zustand:
Das Bypassventil 17 ist ganz oder zumindest teilweise geschlossen, so dass nur ein sehr kleiner Ölvolumenstrom durch den Abgas-/Ölwärmetauscher 8 fließt. Der überwiegende Teil des Schmieröls - hier als fette Linie gezeigt - fließt durch die Lager- stellen 31 , z.B. Kurbelwellenhauptlager, Pleuellager, Nockenwellenlager, Kolbenspritzdüsen, Nockenwellenversteller, Nockenwellenstößel, etc. entweder durch Rückführungsleitungen 19 oder direkt zurück in die Ölwanne 1 . Das weitere erste Abgasrückführungsventil 21 kann entweder geschlossen oder geöffnet sein. Falls das weitere erste Abgasrückführungsventil 21 geöffnet ist, ist es von Vorteil, wenn das Ab- gas über eine weitere AGR-Bypassklappe 39 als drittes Abgasventil 13 in die Abgasrückführungsleitung 22 und den Ansaugkrümmer 9 zurück geführt wird, wobei der Abgas-/Ölwärmetauscher 8 vom Abgasstrom abgekoppelt wird.
Figur 5 zeigt das System in Kombination mit einem Automatikgetriebe 40:
Das Abgas strömt von einer Verbrennungskraftmaschine 30 (nicht dargestellt) durch einen Katalysator 10 in ein 3-Wegeventil 41 . Im kalten Zustand strömt das Abgas durch einen Abgas-/Ölwärmetauscher 8 und erwärmt das Getriebeöl, welches durch ein Ölbypassventil 17 freigegeben wird. Im warmen Zustand fließt das Abgas nicht durch den Abgas-/Ölwärmetauscher 8 sondern durch den Ölbypass 38 und das By- passventil 17 ist ganz oder zumindest teilweise geschlossen.
Mit steigendem Öldruck sinkt der Volumenstrom der Ölpumpe 3 mehr oder wenig linear, dies tritt insbesondere bei niedrigen Öltemperaturen auf. Mit sinkendem Volumenstrom sinkt allerdings der Wärmeübergangskoeffizient zwischen Öl und Zylin- derkopf 12 bzw. Zylinderblock 15, so dass das Öl nur wenig Wärme aus dem Zylinderkopf 12 bzw. Zylinderblock 15 aufnehmen kann. Bei sehr hohen Drücken öffnet sich ein Ölüberdruckventil 4, wobei das Öl in den Ölsumpf 1 zurückfließt. Dadurch sinkt der Ölvolumenstrom, der durch Zylinderkopf 12 und -block 15 fließt, so dass die mechanische Pumpleistung der Ölpumpe 3 verringert wird. Hierdurch sinkt der Wärmeübergangskoeffizient zwischen Öl und Metall des Zylinderblocks- 15 bzw. - kopfs 12.
Eine Erhöhung des Wärmeübergangskoeffizienten bei niedrigen Temperaturen kann durch ein derartiges Schmiersystem 16 dadurch erreicht werden, dass der Volumenstrom durch den Zylinderblock 15 und insbesondere durch den Zylinderkopf 12 bei niedrigen Temperaturen erhöht wird. Dies wird durch zumindest teilweises Öffnen des Ölbypassventils 17 beispielsweise in Abhängigkeit von Öltemperatur, Öldruck, Antriebsddrehzahl und/oder Drehmoment erreicht. Unterstützend hierzu ist des Weiteren denkbar, die Volumenförderleistung der Ölpumpe 3 elektrisch oder durch ein Schaltgetriebe mechanisch zu erhöhen oder durch Verschieben von Förderrädern zu erhöhen.
Des Weiteren ist unterstützend denkbar, die Ölgalerie im Zylinderkopf 12 in Reihe anstatt parallel, d.h. im Gegenstromprinzip vom Öl durchfließen zu lassen. Hierzu kann es vorteilhaft sein, den Ölfluss zunächst durch eine Hauptgalerie eines Zylinderkopf 12 fließen zu lassen, danach am auslassseitigen Ende mittels eines Rück- flussölventils durch eine weitere Hauptgalerie eines Zylinderkopfs 12 in Gegenrichtung zurückfließen zu lassen, so dass der Flussweg des Öls durch den Zylinderkopf 12 erhöht wird. Das Rückflussölventil kann auch auf der anderen Seite der Bypass- leitung 23 in der Ölwanne angeordnet sein.
Das in den Ölkanälen einer Verbrennungskraftmaschine 30 befindliche Öl beträgt nur einen Bruchteil, in der Regel nur 10% des Gesamtölvolumens. In der Aufwärmphase wird bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren das gesamte Ölvolu- men gleichmäßig erwärmt. Ein Aspekt ist es im Rahmen der verbesserten Lecka- gendetektion und -Prävention eine gezielte schnelle Erwärmung des in den Ölkanälen befindlichen Schmieröls zu erreichen, wobei dies durch Verbindung des Ölkanals des oder der Zylinderköpfe 12 mittels einer Bypassleitung 23 mit der Saugseite der Ölpumpe 3 erreicht wird, wobei am Ende der Bypassleitung 23 ein Unterdruck anliegt, um das Öl nicht zurück in den Ölsumpf 1 sondern zurück in den Ölkanal fließen zu lassen. Somit wird in der Aufwärmphase der Verbrennungskraftmaschine nur ein geringer, schnell zu erwärmender Teil des Gesamtöls zur Schmierung verwendet.
Die Erzeugung eines Unterdrucks am Ende der Bypassleitung 23 kann durch direkte Verbindung der Bypassleitung 23 mit der Saugseite der Ölpumpe 3 sowie mit einer direkten Verbindung mit dem Ölsaugrohr 2 erreicht werden. Hierzu kann die Bypassleitung 23 zumindest zum Teil in eine Kunststoffölwanne 1 mit integrierter Ölsauglei- tung 2 integriert werden, wobei dies zu einer verbesserten Isolierung und zu geringerem Wärmeverlust führt. Des Weiteren kann die Mündung der Bypassleitung 23 im Ölsumpf 1 in unmittelbarer Nähe zur Öffnung des Ölsaugrohres 2 positioniert werden, so dass die Öffnung des Bypassleitungsendes in Richtung der Öffnung des Ölansaugrohres 2 zeigt und mit diesem einen Winkel von 0 bis 45° bildet, wodurch sich auch eine erleichterte Montagemöglichkeit und die Option einer späteren Nach- rüstbarkeit ergibt.
Denkbar ist zur Verbesserung der Wärmeübertragung des Öls im Zylinderkopf der Einsatz von Rippenkörpern in den Ölgalerien, beispielsweise durch eine raue Ober- flächengestaltung der Ölkanäle im Zylinderblock 15 bzw. -köpf 12 - insbesondere durch Einarbeitung eines Gewindes - wodurch eine Verringerung der durchfließende Ölmenge erreicht wird.
Daneben können zusätzliche aktive Wärmequellen in der Bypassleitung 23 einge- bracht sein, z.B. elektrische Heizstäbe oder Heizelemente, bevorzugt ein oder mehrere PTC-Heizstäbe, AGR Ölkühler (Abgasrückführungs-Kühler), Vollstromölkühler oder vergleichbares, um das Öl in den Ölkanälen in der Aufwärmphase beschleunigt zu erwärmen.
Des Weiteren ist zusätzlich denkbar, die Abgasleitung 14 über ein zweites Abgas- ventil zumindest in der Aufwärmphase direkt durch oder benachbart zum Ölsumpf 1 oder in die Bypassleitung 23 zu leiten, wobei eine Erhöhung der Wärmeübertragung um ein Vielfaches ermöglicht wird, und auf einen Abgas-/Ölwärmetauscher 8 gegebenenfalls verzichtet werden kann. Des Weiteren kann eine Motorregelung in der Aufwärmphase zumindest einen kleinen Teil des Abgasstroms zunächst durch den Abgas-/Ölwärmetauscher 8 gezielt zur Aufwärmung des Öls in der Olbypassleitung 23 regeln, und nach einiger Zeit den Öldurchfluss durch die Bypassleitung 23 abschalten, um eine Verkokung im Abgas- /Ölwärmetauscher 8 zu vermeiden. Führungsgrößen für die Regelung können als höhere Priorität der erforderliche Öldruck in Abhängigkeit von Drehzahl und Last sein, sowie als niedrigere Priorität die gewünschte Öltemperatur sein.
Des Weiteren ist denkbar, den Höhenpotentialunterschied zwischen Zylinderkopf 12 und Olsaugleitung 2 zur Verbesserung des Ölfließverhaltens in der Bypassleitung 23 auszunutzen, bzw. dieses Höhenpotential konstruktiv möglichst groß zu gestalten.
Daneben ist der Einsatz einer Wärmeisolierung der Bypassleitung 23 und/oder des AGR-Bypasses (Abgasrückführung) abgasseitig stromaufwärts vor dem Ventil 17 durch Verwendung eines Keramikrohres vorteilhaft denkbar, um bei geschlossenem weiteren ersten Abgasrückführungsventil 21 die Temperatur des Abgas- /Ölwärmetauscher 8 und des weiteren ersten Abgasrückführungsventils 21 zu begrenzen.
Bevorzugt kann eine Olauffangwanne mit Leitung vor der Olsaugleitung 2 in eine nicht dargestellte Ölwanne des Ölsumpfs 1 integriert werden, um das Öl, das aus den Lagerstellen im Kopf und Kurbelwelle austritt und dabei auch aufgewärmt wird, aufzufangen und direkt der Ölpumpe 3 zuzuführen, ohne den Ölsumpf 1 aufzuheizen. Das Ölbypassventil 17 kann in diesem Fall ebenfalls in der Ölwanne nach Zusammenführung der Bypassleitung 23 und der Leitung der Olauffangwanne integriert sein, wobei ein Rückschlagventil in der Leitung der Olauffangwanne vorhanden sein muss, so dass das Öl nicht von der Bypassleitung 23 zurück in die Olauffangwanne fließen kann. Vorteilhaft kann eine Kombination der Olauffangwanne mit Spritzdüsen, die in den Pleuel zur Kühlung der Kolben angeordnet sind, vorgesehen sein, um den Volumenstrom des Ölflusses zu erhöhen, wobei die Spritzdüsen im Kaltstart nicht abgeschaltet werden. Der Abgasstrom zur Erwärmung des Öls in der Bypassleitung 23 kann grundsätzlich beliebig im Abgasstrom abgezweigt werden. Besonders vorteilhaft kann das Abgas vor einem Turbolader mittels eines herkömmlichen AGR-Ventils (Abgasrückführungs- Ventil) in einem großen Abstand vom Turbolader abgezweigt werden, wobei der ho- he Massenstrom des Abgases bei niedriger Baugröße und unabhängig von der AGR- Kalibrierung erreicht werden kann. Somit kann eine Aufwärmung des Öls erreicht werden, ohne die Verbrennungstemperatur und damit auch die Abgasbildung zu beeinflussen. Im Rahmen des Einsatzes einer Abgasrückführung kann es vorteilhaft sein, falls die AGR Kühleranordnung eine vertikale Gasführung mit einem Winkel bis zu 40 Grad Neigung zur Vertikalen aufweist, so dass Kondensationswasser in einen Auspuff abgeleitet werden kann.
Weist die Verbrennungskraftmaschine 30 keinen Turbolader oder keine Abgasrückführung auf, so kann eine zusätzliche Klappe im Hauptabgasstrom einen Druckun- terschied erzeugen, und somit einen erhöhten Volumenstrom durch den Abgas- /Ölwärmetauscher 8 leiten.
Figur 6 zeigt ein Schmiersystem mit einem Abgas-/Ölwärmetauscher 8 der im Öl- saugrohr 2 zwischen dem Ölsumpf 1 und der Ölpumpe 3 angeordnet ist, so dass sich auf der Ölseite im Abgas-/Ölwärmetauscher 8 ein Unterdruck einstellt im Vergleich zur Umgebung und im Vergleich zum Druck im Abgassystem. In der Ölgallerie 16 befinden sich Sensoren für Öldruck 32 und Öltemperatur 37. Zwischen Katalysator 10 und Abgas-/Ölwärmetauscher 8 ist ein erstes Abgasbypassventil 41 angeordnet, welches den Abgasbypass 38 verschließt und den Abgasstrom durch den Abgas- /Ölwärmetauscher 8 öffnet, solange eine Grenzöltemperatur unterschritten wird. Dabei erwärmt sich das Öl schneller und reduziert den Kraftstoffverbrauch, und zwar nicht nur in der Startphase, sondern auch bei betriebswarmem Motor im Stadtbetrieb oder bei Autobahnfahrten mit mäßiger Geschwindigkeit von bis zu 100 km/h. Sobald eine Grenzöltemperatur überschritten ist, schließt das erste Abgasbypassventil 41 den Abgasstrom durch den Abgas-/Ölwärmetauscher 8 und öffnet gleichzeitig den Abgasbypass 38.
Am Beginn des Olsaugrohres 2 befindet sich ein Ansaugtrichter mit Sieb 100 und die Ölpumpe 3 fördert Öl durch einen Ölfilter 101 in ein Schmiersystem 16 über die das Öl an mehrere zu schmierende Einrichtungen 31 wie z.B. Lagerstellen und weitere Verbraucher zugeführt wird.
Durch den Unterdruck auf der Ölseite des Abgas-/Ölwärmetauscher 8 wird im Falle einer Leckage im Abgas-/Ölwärmetauscher 8 vermeiden, wodurch kein Öl aus dem Abgas-/Ölwärmetauscher 8 austreten, und auf den heißen Auspuff 14 oder Katalysator 10 tropfen kann, wo es sich dann entzünden könnte. Der gemessene Öldruck 32 wird mit einem Grenzdruck abhängig von der Fahrsituation verglichen, der für verschiedene Zustände der Antriebsdrehzahl, Öltemperatur 37, Ölpumpendrehzahl, Fahrzeugbeschleunigungen und Schmierölpegel in Tabellen vorbestimmt ist.
Bei Unterschreitung eines ersten Grenzdrucks, bzw. bei Überschreitung einer Grenzdifferenz zwischen dem vorbestimmten Druck und dem gemessenen Druck, wird ein Warnsignal ausgegeben, bei Unterschreitung eines zweiten, niedrigeren Grenzdrucks wird die Antriebsdrehzahl limitiert, und bei Unterschreitung eines dritten, noch niedrigeren Grenzdrucks wird die Verbrennungsmaschine abgeschaltet.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Schmiersysteme beschränkt. Denkbar ist, dass der Wärmetauscher 26 mit der Abgasleitung 14 verbunden ist, um eine schnellere Erwärmung des Schmieröls zu bewirken. Auch die Anordnung der Ventile kann variieren, wobei die Ventile statt stromaufwärts auch stromabwärts der verschiedenen Wärmetauscher angeordnet sein können und umgekehrt. Die Erfindung kann zur Schmierung von Motorenteile, Getriebeteile oder anderen bewegten Komponenten eines Fahrzeugs verwendet werden.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zur Leckagedetektion eines Schmiersystems (16) für die Schmierung von rotierenden oder oszillierenden Bauteilen einer Verbrennungskraftmaschine (30) oder eines Getriebes, bevorzugt Automatikgetriebe eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Leckage des Schmiersystems (16) durch Vergleich eines Öldrucks des
Schmiersystems (16) mit einem vorbestimmbaren Grenzdruck aus einer Tabelle bzw. Kennfeld für verschiedene Werte von Drehzahl, Drehmoment und Öltempe- ratur, sowie zumindest einem der weiteren Parameter Ölpumpendrehzahl, Ventilstellung einer Ölpumpenvolumenstromregelung, Fahrzeugbeschleunigung, Fahr- zeugquerbeschleunigung, und/oder Schmierölpegel detektiert wird, wobei bei Unterschreitung eines ersten Grenzdrucks ein Warnsignal ausgegeben wird und/oder bei Unterschreiten eines zweiten, geringeren Grenzdrucks die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine (30) limitiert wird und/oder bei Unterschreiten eines dritten, noch geringeren Grenzdrucks die Verbrennungskraftmaschine (30) abgeschaltet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Schmiersystem (16) ein Ölsaugrohr (2) in einem Ölsumpf (1 ) angeordnet ist und eine Olbypassleitung (23) die Ölrückläufe (19) umführt, wobei ein Ölbypass- ventil (17) in der Olbypassleitung (23) angeordnet ist und die Olbypassleitung (23) und/oder zumindest eine der Ölrückläufe (19) mit der Saugleitung einer Ölpumpe (3) und der Druckleitung eines Schmiersystem (16) verbunden ist,
wobei die Bypassleitung (23)
- bei einer Verbrennungskraftmaschine (30) durch zumindest einen Zylinderkopf (12) und/oder zumindest einen Turbolader (24), oder;
- bei einem Getriebe durch zumindest einen Abgas-/Ölwärmetauscher (8) der Verbrennungskraftmaschine (30) und/oder zumindest ein elektrisches Heizelement verläuft;
wobei bei Unterschreitung einer bestimmten Grenztemperatur und bei Überschreitung eines bestimmten Mindestdrucks des Schmieröls in der Druckleitung des Schmiersystems (16) das Ölbypassventil (17) zumindest teilweise geöffnet wird, so dass zumindest ein Teilstrom des Schmieröls in einer Warmlaufphase des Schmiersystems (16) nicht durch den Ölsumpf (1 ) strömt, bis entweder der Mindestdruck oder die Grenztemperatur erreicht sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
nach Beendigung der Warmlaufphase und Überschreiten der Grenztemperatur das Ölbypassventil (17) geschlossen wird und/oder die Förderleistung der Ölpumpe (3) erhöht wird, sobald eine vorgegebenen Drehzahl bei gegebenen Drehmoment einen Drehzahlgrenzwert unterschreitet oder ein Drehmoment der zu schmierenden Bauteile bei gegebener Drehzahl einen vorgegebenen Drehmomentgrenzwert überschreitet, um einen Absinken des Öldrucks innerhalb der Ölleitung zu begrenzen.
4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einem Ölsaugrohr (2) zwischen Ölpumpe (3) und Ölsumpf (1 ) ein Abgas- /Ölwärmetauscher (8) angeordnet ist, so dass sich auf der Ölseite im Abgas- /Ölwärmetauscher (8) ein Unterdruck im Vergleich zur Umgebung und im Vergleich zum Druck im Abgassystem einstellt.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das durch den Abgas-/Ölwärmetauscher (8) strömendes Abgas stromaufwärts durch ein erstes Abgasventil/Abgasrückführungsventil (20, 21 , 41 ) strömt, und dass das erste Abgasventil/Abgasrückführungsventil (20, 21 , 41 ) geschlossen wird, sobald eine vorgegebene Grenztemperatur des Abgases oder des Schmier- Öles erreicht wird, und/oder dass zumindest ein Teil des Abgases über ein steuerbares zweites Abgasventil direkt über oder benachbart zum Ölsumpf (1 ) in oder durch eine Ölwanne oder in die Bypassleitung (23) geleitet wird, um die Wärmeübertragung zu erhöhen.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das durch den Abgas-/Ölwärmetauscher (8) strömende Abgas durch ein Abgasrückführungsventil (21 ) strömt und stromabwärts als Abgasrückführung (22) mit dem Ansaugkrümmer (9) einer Verbrennungskraftmaschine (30) verbunden ist, und dass das Abgasrückführungsventil (21 ) zumindest teilweise geschlossen wird, sobald eine vorgegebene Grenztemperatur des Abgases erreicht wird oder ein vorgegebener Volumenstrom der Abgasrückführung erreicht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
parallel zu dem Abgas-/Ölwärmetauscher (8) strömende Abgas der Verbren- nungsmaschine (30) durch ein drittes Abgasventil (13) strömt und dass das dritte Abgasventil (13) zeitweise zumindest teilweise geschlossen wird, um den Abgasstrom und somit auch den Wärmeübergang im Abgas-/Ölwärmetauscher (8) zu erhöhen.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
nach der Ölpumpe (3) stromabwärts zur Abkühlung ein zusätzlicher Wärmetauscher (26) und ein erstes Olventil (29) angeordnet ist, und dass das erste Olventil (29) zumindest teilweise geöffnet wird, wenn ein vorgegebener Grenzwert für die Schmieröltemperatur überschritten oder unterschritten wird oder ein vorgegebener Grenzwert für die Kühlmitteleingangstemperatur (27) oder die Kühlmittelausgangstemperatur (28) unterschritten wird, wobei bevorzugt in der Schmierölleitung parallel zum Wärmetauscher (26) und erstes Olventil (29) ein zweites Olventil (25) angeordnet ist, und dass das zweite Olventil (25) zumindest teilweise ge- schlössen wird, wenn ein vorgegebener Grenzwert für die Schmieröltemperatur überschritten oder unterschritten wird.
9. Vorrichtung zur Leckagedetektion und Aufheizung in einem Schmiersystems (16) von rotierenden oder oszillierenden Bauteilen für eine Verbrennungskraftmaschi- ne (30) oder ein Getriebe, bevorzugt Automatikgetriebe zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
gekennzeichnet dadurch, dass
ein Abgas-/Ölwärmetauscher (8) in einem Ölsaugrohr (2) zwischen Ölpumpe (3) und Ölsumpf (1 ) angeordnet ist, wobei auf der Ölseite im Abgas- /Ölwärmetauscher (8) ein Unterdruck im Vergleich zur Umgebung und im Vergleich zum Druck im Abgassystem einstellbar ist, so dass im Falle einer Leckage ein Ölaustritt aus dem Abgas-/Ölwärmetauscher (8) ausgeschlossen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
parallel zu dem Abgas-/Ölwärmetauscher (8) in einer den Abgas- /Ölwärmetauscher (8) umführenden Abgasbypassleitung (38) ein drittes Abgas- ventil (13) angeordnet ist, um den Abgasstrom und somit auch den Wärmeübergang im Abgas-/Ölwärmetauscher (8) zumindest zeitweise zu erhöhen.
1 1 .Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Abgas-/Ölwärmetauscher (8) ein Luftgebläse umfasst, das Kühlluft durch den Abgas-/Ölwärmetauscher (8) in den Abgasstrang pumpt, insbesondere dann, wenn ein Abgasbypass (38) geöffnet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Schmetterlingsventil als drittes Abgasventil (13) zur Betätigung des Abgasby- passes (38) umfasst ist, welches im Wärmetauscherbypassbetrieb den Abgas- /Ölwärmetauscher (8) vollständig vom Abgasstrang isoliert, und/oder ein viertes Abgasventil auf der anderen Seite des Abgas-/Ölwärmetauscher (8) angeordnet ist, wobei sich das vierte Abgasventil bevorzugt als Überdruckventil automatisch an die Umgebung öffnet, wenn der Abgaswärmetauscher (8) durch die Schmetterlingsklappe (39) vom Abgasstrang getrennt ist und das Luftgebläse aktiv ist, oder das vierte Abgasventil bei Aktivierung des Luftgebläses geöffnet wird, wodurch eine Erhöhung eines Abgasgegendrucks vermieden wird.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Ölsaugrohr (2) mit einer den Ölrücklauf (19) umführenden Ölbypassleitung (23) verbunden ist, wobei ein Ölbypassventil (17) in der Ölbypassleitung (23) angeordnet ist, und die Ölbypassleitung (23) und/oder zumindest eine der Ölrück- läufe (19) mit der Saugleitung einer Ölpumpe (3) und der Druckleitung eines Schmiersystem (16) verbunden ist, und die Ölbypassleitung (23)
- bei einer Verbrennungskraftmaschine (30) durch zumindest einen Zylinderkopf (12) und/oder zumindest einen Turbolader (24), oder;
- bei einem Getriebe bevorzugt durch zumindest einen Abgas-/Ölwärmetauscher (8) der Verbrennungskraftmaschine (30) und/oder zumindest ein Heizelement verläuft;
und dass zumindest ein Teilstrom des Schmieröls zumindest in einer Warmlaufphase des Schmiersystems (16) nicht durch den Ölsumpf (1 ) strömt, bis entweder ein Grenzöldruck oder eine Grenzöltemperatur erreicht.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
des weiteren die Ölbypassleitung (23) und/oder zumindest eine der Ölrückläufe (19) mit dem Abgas-/Ölwärmetauscher (8) oder einem weiteren Wärmetauscher verbunden ist, und der Abgas-/Ölwärmetauscher (8) zur Erwärmung des
Schmieröles stromabwärts nach dem Katalysator (10) in dem Abgassystem einer Verbrennungskraftmaschine (30) angeordnet ist und das stromaufwärts des
Wärmetauschers (8) ein erstes Abgas-/Abgasrückführungsventil (20, 41 ) angeordnet ist, welches den Durchfluss in Abhängigkeit von mindestens der Öltempe- ratur oder der Abgastemperatur verändert, wobei bevorzugt stromabwärts von dem Wärmetauscher (8) ein weiteres erstes Abgasrückführungsventil (21 ) ange- ordnet ist und das weitere erste Abgasrückführungsventil (21 ) stromabwärts mit dem Ansaugkrümmer (9) einer Verbrennungskraftmaschine verbunden ist.
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