AT517483B1

AT517483B1 - Ölversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: AT517483B1
Application number: ATA50551/2015A
Authority: AT
Inventors: Förster Michael; Rangger Alfred
Original assignee: Ge Jenbacher Gmbh & Co Og
Priority date: 2015-06-25
Filing date: 2015-06-25
Publication date: 2017-02-15
Also published as: US10760459B2; EP3314100B1; CN107709716B; CN107709716A; AT517483A4; US20190203618A1; WO2016205844A1; EP3314100A1

Abstract

Ölversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine (1), wobei in der Brennkraftmaschine (1) eine interne Ölwanne (2) angeordnet ist, wobei das Ölversorgungssystem wenigstens ein gegenüber der internen Ölwanne (2) der Brennkraftmaschine (1) zusätzliches, außerhalb der Brennkraftmaschine angeordnetes externes Ölreservoir (3) aufweist, wobei eine mit der Brennkraftmaschine (1) zu verbindende Zufuhrleitung (4) vorgesehen ist, welche zu einer Einfüllöffnung (5) des Ölreservoirs (3) führt und wobei eine mit der Brennkraftmaschine (1) zu verbindende Rückführleitung (6) vorgesehen ist, durch welche Öl (O) aus dem Ölreservoir (3) zu der Brennkraftmaschine (1) rückführbar ist, wobei die Rückführleitung (6) mit dem Ölreservoir (3) verbunden ist und wobei das Ölreservoir (3) wenigstens einen Öltank (7) aufweist, wobei eine Entnahmeöffnung (8) der Rückführleitung (6) in Bodennähe oder im Boden des wenigstens einen Öltanks (7) angeordnet ist.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Ölversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

[0002] Bei aus dem Stand der Technik bekannten Ölversorgungssystemen für Brennkraftmaschinen wird in einer Druckumlaufschmierung Öl aus einer internen Ölwanne der Brennkraftmaschine durch eine Ölpumpe zu den Verbrauchern gepumpt und gelangt unter dem Einfluss der Schwerkraft wieder zurück in die interne Ölwanne der Brennkraftmaschine. Weiters ist es bekannt, eine Ölstandzeit durch eine Vergrößerung des am Kreislauf beteiligten Ölvolumens zu erhöhen. Dazu wird beispielsweise die interne Ölwanne der Brennkraftmaschine mit einem zusätzlichen Ölreservoir, beispielsweise in Form von Öltanks verbunden.

[0003] Bekannte Ölversorgungssysteme aus dem Stand der Technik welche als Trockensumpfschmierung ausgeführt sind, sind aus der DE 102007033419 A1 und der DE 10124476 A1 bekannt.

[0004] Es hat sich im Betrieb von verfügbaren Ölversorgungssystemen mit zusätzlichen Öltanks allerdings herausgestellt, dass über Entnahmeleitungen aus zusätzlichen Öltanks entnommenes Öl häufig nur eine kurze Verweildauer im zusätzlichen Öltank vor einer Entnahme erfahren hat.

[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Ölversorgungssystem anzugeben, mit welchen die Verweildauer des Öls im zusätzlichen Ölreservoir verlängert wird.

[0006] Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Ölversorgungssystem mit den Merkmalen von Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0007] Indem eine Entnahmeöffnung der Rückführleitung in Bodennähe oder im Boden des wenigstens einen Öltanks angeordnet ist, ist eine bessere Durchmischung des Öls im zusätzlichen Öltank und eine verlängerte Verweildauer im zusätzlichen Öltank vor einer Entnahme gegeben. So wird gewährleistet, dass über die Rückführleitung unverbrauchtes (frisches) Öl entnommen wird.

[0008] Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Rückführleitung mit einer bis in Bodennähe des wenigstens einen Öltanks ragenden Entnahmeleitung verbunden ist, wobei die Entnahmeleitung eine Entnahmeöffnung in Bodennähe des wenigstens einen Öltanks aufweist. Dies beschreibt den Fall, dass die Entnahme von Öl aus dem Öltank durch eine eigene, in den Öltank ragende Entnahmeleitung erfolgt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Entnahme durch eine Öffnung im Boden des Öltanks erfolgt. Wegen der Ansammlung von Ablagerungen am Boden des Öltanks ist allerdings eine Entnahme über eine bis in Bodennähe des wenigstens einen Öltanks ragende Entnahmeleitung vorzuziehen.

[0009] Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Zufuhrleitung in Bodennähe des wenigstens einen Öltanks mündet. Diese Maßnahme bewirkt eine günstige Durchströmung und Durchmischung des Öltanks, da das von der Brennkraftmaschine stammende Öl mit hoher Temperatur und mit Gas beladen eintritt. Dadurch hat es die Tendenz, im Öltank aufzusteigen. Bei einer Mündung der Zufuhrleitung in Bodennähe des wenigstens einen Öltanks bewirkt das aufsteigende Öl eine Umwälzung des Ölvolumens im Öltank.

[0010] Es kann vorgesehen sein, dass im wenigstens einen Öltank wenigstens eine Strömungsleiteinrichtung vorgesehen ist. Durch diese Maßnahme wird die Durchströmung im Öltank weiter verbessert. Die Strömungsleiteinrichtung kann beispielsweise in Form von Leitblechen ausgebildet sein.

[0011] Bevorzugt ist vorgesehen, dass eine Entlüftungsleitung vorgesehen ist, die das Ölreservoir mit einer Rückführleitung verbindet. Durch diese Maßnahme wird die Möglichkeit geschaffen, die in dem von der Brennkraftmaschine stammenden Öl gelösten Gase aus dem Öltank abzuführen. Diese Maßnahme ist wichtig, da es sonst zu einem Ansteigen des Drucks im Öltank und dadurch zu einer teilweisen Entleerung des Öltanks in die Ölwanne kommen kann.

Die Entlüftung kann nun so erfolgen, dass eine Entlüftungsleitung in Deckelnähe des Öltanks mit einer Rückführleitung verbunden ist. In diesem Fall werden die Gase zusammen mit dem rückgeführten Öl für die Rückführleitung in ein Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine eingebracht. Es kann vorgesehen sein, dass die Entnahmeleitung in Deckelnähe des Öltanks wenigstens eine Entlüftungsbohrung aufweist. Durch diese zusätzliche oder alternative Maßnahme zur Entlüftung ist gewährleistet, dass sich keine Gase im Öltank sammeln, sondern über die Entnahmeleitung aus dem Öltank abgeführt werden.

[0012] Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein vorzugsweise federbelastetes Rückschlagventil in der Zuführleitung zwischen Brennkraftmaschine und dem Ölreservoir eingebaut ist. Durch ein Rückschlagventil wird verhindert, dass sich bei Stillstand der Brennkraftmaschine Öl aus Ölleitungen der Brennkraftmaschine oder Öl aus der Ölwanne in das Ölreservoir entleert. In der Regel werden die Brennkraftmaschine und das außerhalb der Brennkraftmaschine angeordnete externe Ölreservoir auf dem gleichen baulichen Niveau aufgestellt.

[0013] Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens zwei seriell angeordnete Öltanks vorhanden sind, wobei in einen ersten Öltank die Zuführleitung mündet und die wenigstens zwei Öltanks über Verbindungsleitungen verbunden sind. Dies beschreibt den Fall, in dem das externe Ölreservoir in Form mehrerer, seriell angeordneter Öltanks realisiert ist. Auch bei der Verbindungsleitung zwischen einzelnen Öltanks ist die Maßnahme realisiert, dass die Entnahmeöffnung der Verbindungsleitung in Bodennähe des stromaufwärts gelegenen Öltanks liegt. Die Rückführleitung zur Brennkraftmaschine ist dann mit dem wenigstens zweiten Öltank verbunden.

[0014] Ist nur ein Öltank vorgesehen, ist die Rückführleitung mit dem wenigstens einen Öltank verbunden.

[0015] Die Erfindung ist besonders geeignet für stationäre Brennkraftmaschinen, insbesondere mit einem Generator zu einem Genset gekoppelte Brennkraftmaschinen.

[0016] Besonders eignet sich die Erfindung für Anwendungen von Brennkraftmaschinen mit hohem Ölverschleiß, wie beispielsweise bei leistungsgesteigerten Motoren mit unverändertem Ölvolumen, bei Biogas- oder Deponiegasanwendungen oder Motoren mit konstruktionsbedingt kleinen internen Ölwannen.

[0017] Die Erfindung hat sich als besonders günstig im Zusammenhang mit der Verwendung von Stahlkolben erwiesen.

[0018] Die Erfindung wird anhand der Figur näher erläutert.

[0019] Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ölversorgungssystems.

[0020] Zu erkennen ist eine Brennkraftmaschine 1 mit einer internen Ölwanne 2. Das gezeigte Ölversorgungssystem weist eine Druckumlaufschmierung 10 auf.

[0021] Die Druckumlaufschmierung 10 umfasst in dieser vereinfachten Darstellung die Ölwanne 2, eine Ölpumpe 11, eine Hauptölleitung 14 und einen Ölfilter 12. Das Öl O wird über die Hauptölleitung 14 zu Verbrauchern 13 in der Brennkraftmaschine 1 geleitet.

[0022] Im gezeigten Ausführungsbeispiel zweigt eine Zufuhrleitung 4 stromaufwärts des Ölfilters 12 von der Hauptölleitung 14 ab und führt einen Teilstrom von Öl O in ein externes Ölreservoir 3, hier durch zwei seriell angeordnete Öltanks 7 ausgebildet.

[0023] Das Ölreservoir 3 kann natürlich auch nur von einem einzigen Öltank 7 gebildet sein.

[0024] Der Ölstand von Öl O in den zwei Öltanks 7 ist durch die schraffierte Fläche angedeutet. Vorzugsweise reicht der Ölstand bis an den Deckel des Öltanks 7.

[0025] Aus dem stromabwärts des ersten Öltanks 7 gelegenen zweiten Öltank 7 wird über eine Rückführleitung 6 das Öl O wieder der Brennkraftmaschine 1 zugeführt.

[0026] I m gezeigten Ausführungsbeispiel führt die Zufuhrleitung 4 zum ersten der zwei in Serie angeordneten Öltanks 7 und mündet in einer Einfüllöffnung 5 in Bodennähe des Öltanks 7.

[0027] Eine Strömungsleiteinrichtung 15, hier in Form eines Leitblechs, kann vorgesehen sein, um die Durchströmung des Öltanks 7 weiter zu verbessern.

[0028] Im gezeigten Ausführungsbeispiel von zwei in Serie geschalteten Öltanks 7 besteht zwischen den Öltanks 7 eine Verbindungsleitung 19. Eine erste Entnahmeleitung 9 führt in diesem Fall also über die Verbindungsleitung 19 in den stromabwärts gelegenen Öltank 7. Die Entnahmeöffnung 8 der in die Verbindungsleitung 19 mündenden Entnahmeleitung 9 ist in Bodennähe des Öltanks 7 angeordnet.

[0029] Ist nur ein Öltank 7 vorgesehen, entfällt die Verbindungsleitung 19 und die Entnahmeleitung 9 ist direkt mit der Rückführleitung 6 verbunden.

[0030] Die Entnahmeöffnung 8 der Entnahmeleitung 9 ist in Bodennähe des bzw. der Öltanks 7 angeordnet.

[0031] Dies bewirkt eine günstige Durchmischung des Öls O im zusätzlichen Öltank 7 (bzw. den zusätzlichen Öltanks 7) und eine verlängerte Verweildauer des Öls O im zusätzlichen Öltank 7 vor der Wieder-Entnahme und Rückführung in die Brennkraftmaschine 1. Somit wird über die Entnahmeöffnung 8 stets frisches Öl O aus dem Öltank 7 bzw. den Öltanks 7 entnommen.

[0032] Hier nicht gezeigt, aber ebenfalls vorstellbar ist es, dass Entnahmeöffnung 8 als Öffnung im Boden des Öltanks 7 ausgebildet ist dort in die Rückführleitung 6 mündet.

[0033] Das Öl O tritt aus der Brennkraftmaschine 1 gasbeladen und mit erhöhter Temperatur über die Zufuhrleitung 4 und die Einfüllöffnung 5 in den Öltank 7 ein. Das heiße Öl O steigt im Öltank 7 an die Oberfläche. Durch die Anordnung der Entnahmeöffnung 8 in Bodennähe des Öltanks 7 ist also einerseits eine gute Durchmischung des Öls O im Öltank 7 gewährleistet und andererseits sichergestellt, dass nicht heißes, eben aus der Brennkraftmaschine 1 stammendes Öl entnommen und der Brennkraftmaschine 1 rückgeführt wird.

[0034] Das im Öl O gelöste Gas G entmischt sich im Öltank 7 vom Öl O und steigt zur Oberfläche. Damit der Druck im Öltank 7 nicht ansteigt, ist eine Entlüftungsleitung 16 vorgesehen, welche das Gas G zur Rückführleitung 6 leitet. Auf diese Weise gelangt es wieder in ein Kurbelgehäuse 20 der Brennkraftmaschine 1. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Entnahmeleitung 9 eine Entlüftungsbohrung 17 aufweist, über welche Gas G in die Rückführleitung 6 (bzw. bei mehreren Öltanks zunächst in die Verbindungsleitung 19) treten kann.

[0035] Die Rückführleitung 6 mündet in das Kurbelgehäuse 20 der Brennkraftmaschine 1, vorzugsweise oberhalb des Ölspiegels des Öls O in der Ölwanne 2.

[0036] In der Regel werden die Brennkraftmaschine 1 und das außerhalb der Brennkraftmaschine 1 angeordnete externe Ölreservoir 3 auf dem gleichen baulichen Niveau aufgestellt. Es kann sein, dass sich bei der Aufstellung von Brennkraftmaschine 1 und Ölreservoir 3 eine Überhöhung der Ölwanne 2 gegenüber einer Referenzebene im Öltank 7 ergibt. Dies kann zu einem Auslaufen von Öl O aus Ölleitungen in der Brennkraftmaschine 1 oder Öl O aus der Ölwanne 2 in den Öltank 7 führen. Ein Auslaufen von Ölleitungen bei einem Stillstand der Brennkraftmaschine 1, beispielsweise von Leitungen zwischen der Hauptölleitung 14 und Verbrauchern 13, ist besonders ungünstig, weil dadurch ein Vorschmiervorgang vor einem Starten der Brennkraftmaschine 1 deutlich verlängert wird. In einem Vorschmiervorgang wird Öl O vor einem Starten der Brennkraftmaschine 1 an Verbraucher 13 gebracht. Die Vorschmierung wird üblicherweise von einer Vorschmierpumpe 21 übernommen, die leistungsmäßig deutlich unter der Ölpumpe 11 ausgelegt ist und diese während des Vorschmiervorganges überbrückt. Die Vorschmierpumpe 21 erbringt beispielsweise 0,8 bar Öldruck.

[0037] Ein vorzugsweise federbelastetes Rückschlagventil 18 verhindert, dass sich bei Stillstand der Brennkraftmaschine 1 Öl O aus Ölleitungen und der Ölwanne 2 in das Ölreservoir 3 entleert. Ein weiterer besonderer Vorteil eines federbelasteten Rückschlagventils 18 liegt darin, dass es während des Vorschmiervorganges geschlossen bleibt und somit das Öl O während des Vorschmiervorganges nur durch die Brennkraftmaschine 1 und nicht durch das gesamte Ölreservoir 3 gepumpt werden muss.

[0038] Die Verhältnisse sollen anhand eines Zahlenbeispiels illustriert werden: [0039] Die Versorgung des externen Ölreservoirs 3 über die Zufuhrleitung 4 mit Öl O erfolgt über die Hauptölleitung 14. Stromaufwärts vom Ölfilter 12 mit einem Druck von 3 bis 10 bar, wobei eine Querschnittsverjüngung der Zufuhrleitung 4 gegenüber der Hauptölleitung 14 auf einen Querschnitt von 2,5 mm einen Öldurchfluss von 6 l/min bei einem Öldruck von 4,2 bar an der Entnahmestelle in der Zufuhrleitung 4 ergibt. Die Umwälzleistung der Ölpumpe 11 liegt bei 480 l/min. Die Temperatur des aus der Ölwanne 2 austretenden Öls O beträgt etwa 70°C. Die Vorschmierpumpe 21 erbringt beispielsweise 0,8 bar Öldruck. Der Öffnungsdruck des Rückschlagventils 18 sei beispielsweise mit 1 bar ausgelegt. Dann liegt der Druck der Vorschmierpumpe 21 unter dem Öffnungsdruck des Rückschlagventils 18.

[0040] Das Ölreservoir 3 weist in etwa das gleiche Ölvolumen wie die Ölwanne 2 auf. Das am Ölkreislauf beteiligte Ölvolumen ist also durch das Ölreservoir 3 verdoppelt. BEZUGSZEICHENLISTE: 1 Brennkraftmaschine 2 interne Ölwanne 3 externes Ölreservoir 4 Zufuhrleitung 5 Einfüllöffnung 6 Rückführleitung 7 Öltank 8 Entnahmeöffnung 9 Entnahmeleitung 10 Druckumlaufschmierung 11 Ölpumpe 12 Ölfilter 13 Verbraucher 14 Hauptölleitung 15 Strömungsleiteinrichtung 16 Entlüftungsleitung 17 Entlüftungsbohrung 18 Rückschlagventil 19 Verbindungsleitung 20 Kurbelgehäuse 21 Vorschmierpumpe O Öl G Gas

Claims

Patentansprüche

1. Ölversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine (1), wobei in der Brennkraftmaschine (1) eine interne Ölwanne (2) angeordnet ist, wobei das Ölversorgungssystem wenigstens ein gegenüber der internen Ölwanne (2) der Brennkraftmaschine (1) zusätzliches, außerhalb der Brennkraftmaschine angeordnetes externes Ölreservoir (3) aufweist, wobei eine mit der Brennkraftmaschine (1) zu verbindende Zufuhrleitung (4) vorgesehen ist, welche zu einer Einfüllöffnung (5) des Ölreservoirs (3) führt, wobei die Zufuhrleitung (4) stromabwärts einer Ölpumpe (11) von einer Hauptölleitung (14) abzweigt und einen Teilstrom von Öl (O) in das externe Ölreservoir (3) leitet und wobei eine mit der Brennkraftmaschine (1) zu verbindende Rückführleitung (6) vorgesehen ist, durch welche Öl (O) aus dem Ölreservoir (3) zu der Brennkraftmaschine (1) rückführbar ist, wobei die Rückführleitung (6) mit dem Ölreservoir (3) verbunden ist und wobei das Ölreservoir (3) wenigstens einen Öltank (7) und wenigstens eine Entlüftungsbohrung (17) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entnahmeöffnung (8) der Rückführleitung (6) in Bodennähe oder im Boden des wenigstens einen Öltanks (7) angeordnet ist.
2. Ölversorgungssystem nach Anspruch 1, wobei die Rückführleitung (6) mit einer bis in Bodennähe des wenigstens einen Öltanks (7) ragenden Entnahmeleitung (9) verbunden ist, wobei die Entnahmeleitung (9) eine Entnahmeöffnung (8) in Bodennähe des wenigstens einen Öltanks (7) aufweist.
3. Ölversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zufuhrleitung (4) in Bodennähe des wenigstens einen Öltanks (7) mündet.
4. Ölversorgungssystem nach wenigsten einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei im wenigstens einen Öltank (7) wenigstens eine Strömungsleiteinrichtung (15) vorgesehen ist.
5. Ölversorgungssystem nach wenigsten einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine Entlüftungsleitung (16) vorgesehen ist, die das Ölreservoir (3) mit der Rückführleitung (6) verbindet.
6. Ölversorgungssystem nach wenigsten einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Entnahmeleitung (9) in Deckelnähe des Öltanks (7) wenigstens eine Entlüftungsbohrung (17) aufweist.
7. Ölversorgungssystem nach wenigsten einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei ein vorzugsweise federbelastetes Rückschlagventil (18) in der Zuführleitung (4) zwischen Brennkraftmaschine (1) und dem Ölreservoir (3) vorgesehen ist.
8. Ölversorgungssystem nach wenigsten einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei wenigstens zwei seriell angeordnete Öltanks (7) vorgesehen sind, wobei in einen ersten Öltank (7) die Zuführleitung (4) mündet und die wenigstens zwei Öltanks (7) über wenigstens eine Verbindungsleitung (19) verbunden sind.
9. Ölversorgungssystem nach Anspruch 8, wobei die Rückführleitung (6) mit dem wenigstens zweiten Öltank (7) verbunden ist.
10. Ölversorgungssystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Rückführleitung (6) mit dem wenigstens einen Öltank (7) verbunden ist. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen