DE102014201084A1 - Steuervorrichtung eines Motoröl-Wasser-Wärmetauschers - Google Patents

Steuervorrichtung eines Motoröl-Wasser-Wärmetauschers Download PDF

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Abstract

Eine Steuerungsvorrichtung (16) eines Motoröl-Wasser-Wärmetauschers (18) eines Kraftfahrzeugs weist eine Zuflussleitung (20) für einen Zufluss von Motoröl, eine Abflussleitung (26) für einen Abfluss von Motoröl, eine Wärmetauscher-Durchflussleitung (22), die die Zuflussleitung (20) mit der Abflussleitung (26) unter Durchströmung des Motoröl-Wasser-Wärmetauschers (18) verbindet, eine Bypassleitung (24), die die Zuflussleitung (20) mit der Abflussleitung (26) ohne Durchströmung des Motoröl-Wasser-Wärmetauschers (18) verbindet, eine Nutzflussleitung (28), die von der Abflussleitung (26) zur Kühlung oder Schmierung von Komponenten eines Motors abzweigt, und ein Schaltventil (32) auf, das die Wärmetauscher-Durchflussleitung (22), die Bypassleitung (24) und die Nutzflussleitung (28) öffnen und schließen kann, um Motoröl von der Zuflussleitung (20) zur Abflussleitung (26) strömen zu lassen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung eines Motoröl-Wasser-Wärmetauschers.
  • Moderne Otto- und Diesel-Motoren, insbesondere von Kraftfahrzeugen, haben im Motorölkreislauf einen Motoröl-Wasser-Wärmetauscher, der zwischen der Ölpumpe und dem Motor angeordnet ist. Der Motoröl-Wasser-Wärmetauscher dient zum einen im Motorwarmlauf zur schnelleren Anhebung der Motoröltemperatur, um die Reibung und damit den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Zum anderen dient der Motoröl-Wasser-Wärmetauscher bei warmem Motor zur Kühlung des Motoröls, um Überhitzungen zu verhindern und eine ausreichende Kühlung und Schmierung des Motors zu gewährleisten.
  • Zugleich gibt es jedoch Situationen, in denen die Funktion des Motoröl-Wasser-Wärmetauschers nicht gewünscht ist, beispielsweise beim Kaltstart des Motors. Hierzu ist es bekannt, den Betrieb des Motoröl-Wasser-Wärmetauschers dadurch zu unterbrechen, dass der Kühlwasserfluss des Motoröl-Wasser-Wärmetauschers unterbrochen wird. Jedoch muss in dieser Lösung das Motoröl trotzdem den funktionslosen Motoröl-Wasser-Wärmetauscher passieren, was zu einem unnötig hohen Druckverlust und Wärmeverlust im Motoröl führt. Sobald die Kühlmitteltemperatur hinreichend höher ist als die Motoröltemperatur, ist es vorteilhaft, den Motoröl-Wasser-Wärmetauscher zuzuschalten.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung eine Steuervorrichtung bereitzustellen, die Druckverluste im Ölkreislauf vermindert, indem der Motoröl-Wasser-Wärmetauscher außer Betrieb gesetzt werden kann, und die in Verbindung mit weiteren Steuerfunktionen im Ölkreislauf eine bedarfsgerechte Ölversorgung darstellt, wobei auf eine druckkennfeldgeregelte Ölpumpe verzichtet werden kann. Die Aufgabe wird gelöst durch eine zentrale ölseitige Steuervorrichtung eines Motoröl-Wasser-Wärmetauschers eines Kraftfahrzeugs mit einer Zuflussleitung für Motoröl, einer Abflussleitung für Motoröl, einer Wärmetauscher-Durchflussleitung, die die Zuflussleitung mit der Abflussleitung unter Durchströmung des Motoröl-Wasser-Wärmetauschers verbindet, einer Bypassleitung, die die Zuflussleitung mit der Abflussleitung ohne Durchströmung des Motoröl-Wasser-Wärmetauschers verbindet, einer Nutzflussleitung, die von der Abflussleitung zur Kühlung von Motorkomponenten abzweigt, und einem Schaltventil, das die Wärmetauscher-Durchflussleitung, die Bypassleitung und die Nutzflussleitung öffnen und schließen kann, um Motoröl von der Zuflussleitung zur Abflussleitung strömen zu lassen.
  • Durch das Schaltventil und die Bypassleitung ist es möglich, den Betrieb des Motoröl-Wasser-Wärmetauschers ohne Druckverlust zu unterbrechen. Dazu wird die Versorgungsleitung geschlossen und die Bypassleitung geöffnet. Dadurch strömt das Motoröl von der Zuflussleitung durch die Bypassleitung direkt in die Abflussleitung, ohne den Motoröl-Wasser-Wärmetauscher passieren zu müssen, sodass das Motoröl von der Zuflussleitung zur Abflussleitung nahezu ohne Druckverlust strömen kann. Zudem kann durch das Schaltventil gleichzeitig oder unabhängig vom Betrieb des Motoröl-Wasser-Wärmetauschers die Nutzflussleitung geöffnet oder geschlossen werden, sodass zusätzliche Ventile für die Nutzflussleitung (z. B. an den Kolbenspritzdüsen) nicht notwendig sind. Weiterhin kann durch das Öffnen oder Schließen der Nutzflussleitung der Öldruck des durch die Abflussleitung aus der Steuervorrichtung ausströmenden Motoröls beeinflusst werden. Auf diese Weise ist eine Steuerung des Öldrucks auch ohne eine druckkennfeldgeregelte Ölpumpe möglich. Stattdessen kann eine kostengünstige, kleine 2-stufige Ölpumpe verwendet werden, wodurch Kosten und Bauraum eingespart werden. Durch die Erfindung ist es ferner möglich, auch beim Heißstart des Motors (mit hohen Öltemperaturen) kurzfristig den Motoröl-Wasser-Wärmetauscher zu umgehen, um z. B. an den Steuerventilen der Nockenwellenverstellung schon bei Leerlaufdrehzahl einen höheren Druck zur Verfügung stellen zu können. Desweiteren ist es vorteilhaft, den Motoröl-Wasser-Wärmetauscher immer dann vorsorglich abzuschalten, wenn die Kühlmitteltemperatur voraussichtlich unter die optimale Öltemperatur absinkt – z. B. im Schubbetrieb des Motors. Vorzugsweise weist das Schaltventil ein bewegliches Schaltelement auf, das in der Wärmetauscher-Durchflussleitung, der Bypassleitung und der Nutzflussleitung angeordnet ist und in Abhängigkeit seiner Position die Wärmetauscher-Durchflussleitung, die Bypassleitung und/oder die Nutzflussleitung unterbricht, sodass kein Motoröl durch die eine oder die mehreren unterbrochenen Leitungen strömt, wodurch das gezielte Öffnen oder Schließen einer der Leitungen ermöglicht wird. Das Schaltelement kann dabei auch mehrteilig ausgeführt sein.
  • Beispielsweise weist das Schaltelement drei Schaltstellungen auf, wobei in der ersten Schaltstellung die Wärmetauscher-Durchflussleitung geöffnet ist und die Bypassleitung sowie die Nutzflussleitung geschlossen sind, in der zweiten Schaltstellung die Bypassleitung geöffnet ist und die Wärmetauscher-Durchflussleitung sowie die Nutzflussleitung geschlossen sind und in der dritten Schaltstellung die Wärmetauscher-Durchflussleitung sowie die Nutzflussleitung geöffnet sind und die Bypassleitung geschlossen ist, sodass eine Strömungsverbindung zwischen Zuflussleitung und Abflussleitung in jeder Schaltstellung vorhanden ist. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass Motoröl in jeder Schaltstellung von der Zuflussleitung zur Abflussleitung fließen kann, sodass die Schmierung des Motors zu jeder Zeit sichergestellt ist. Zudem ermöglichen es die drei Schaltstellungen, den Druck des aus der Steuerungsvorrichtung über die Abflussleitung ausströmenden Motoröls auf drei Werte einzustellen, wobei der Druck in der zweiten Schaltstellung der größte und in der dritten Schaltstellung der geringste ist.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist ein hydraulisch oder pneumatisch betriebener Aktuator zum Bewegen des Schaltelements vorgesehen, wodurch auf ein elektrisch betätigtes Schaltelement verzichtet werden kann.
  • Vorzugsweise weist der Aktuator einen Zylinder und einen Kolben auf, wobei der Kolben in dem Zylinder verschiebbar angeordnet und mit dem Schaltelement antriebsmäßig verbunden ist, wobei der Kolben das Volumen des Zylinders in einen ersten Hohlraum und einen zweiten Hohlraum unterteilt, die mit einem unter Druck stehenden Fluid befüllt werden können. Auf diese Weise ist eine hydraulische oder pneumatische Betätigung des Schaltelements mittels des Kolbens im Zylinder möglich.
  • Beispielsweise sind die beiden Hohlräume des Zylinders jeweils mit der Abflussleitung fluidisch verbunden, und der Zufluss von Motoröl kann aus der Abflussleitung in einen oder beide Hohlräume, vorzugsweise mittels einem oder mehreren Ventilen, unterbrochen werden. Dadurch kann der Druck des Motoröls in den Hohlräumen und dadurch die Stellung des Kolbens beeinflusst werden. Die Verwendung des Motoröls als Druckfluid zur Betätigung des Kolbens ist dahingehend vorteilhaft, dass auf eine zusätzliche Hydraulikflüssigkeit verzichtet werden kann.
  • Beispielsweise ist in den Hohlräumen jeweils wenigstens ein Federelement vorgesehen, das den Kolben mit einer Rückstellkraft beaufschlagt, sodass die Federelemente den Kolben bei gleichen Drücken in den Hohlräumen in eine definierte Ausgangsstellung bewegen. Auf diese Weise wird eine Positionsänderung des Kolbens beschleunigt. Dabei ist es ist denkbar, dass die Ausgangsstellung die zweite Schaltstellung des Schaltelements darstellt.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Schaltelement ein Axialschieber oder ein Drehschieber, sodass das Schaltelement auf einfache Weise zu realisieren ist.
  • In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist ein Ölfilter in der Abflussleitung vorgesehen, wobei die Wärmetauscher-Durchflussleitung und die Bypassleitung stromaufwärts des Ölfilters in die Abflussleitung münden, das Schaltventil die Wärmetauscher-Durchflussleitung und die Bypassleitung stromaufwärts des Ölfilters unterbrechen kann und die Nutzflussleitung stromabwärts des Ölfilters von der Abflussleitung abzweigt. Auf diese Weise wird eine klare Trennung zwischen der Rohölseite, d. h. dem Teil der Steuervorrichtung, die sich stromaufwärts des Ölfilters befindet und der Reinölseite, d. h. dem Teil der Steuervorrichtung, die sich stromabwärts des Ölfilters befindet, erreicht. Der Motoröl-Wasser-Wärmetauscher kann dabei auf der Rohölseite angeordnet sein.
  • Vorzugsweise ist die fluidische Verbindung zwischen der Abflussleitung und den Hohlräumen stromabwärts vom Ölfilter vorgesehen, sodass der Aktuator mit gefiltertem Öl betrieben wird, um eine hohe Betriebssicherheit zu gewährleisten.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Nutzflussleitung ein Kolbenkühlkanal, der die Kolbenspritzdüsen mit Motoröl versorgt, das dann zur Kühlung der Kolben dient. In der Regel werden die Kolbenspritzdüsen durch druckbetätigte Ventile an jeder Spritzdüse geöffnet. Diese können aufgrund des Schaltventils entfallen, sodass ein weiterer Druckverlust durch die druckbetätigten Ventile verhindert werden kann.
  • In einer Ausführungsvariante der Erfindung weist die Steuerungsvorrichtung eine Schalteinheit auf, die eine Ölpumpe, insbesondere die Druckstufe der Ölpumpe, steuern kann. Dabei übernimmt die Steuerungsvorrichtung in Verbindung mit einer 2-Stufigen Ölpumpe gleichzeitig die bedarfsgerechte Umschaltung zwischen den beiden Druckstufen der Ölpumpe, wobei in Betriebsfällen mit hohem Druckbedarf (z. B. bei hohen Drehzahlen, bei Bedarf an Kolbenkühlung oder bei sehr heißem Öl) die jeweils hohe Druckstufe gewählt wird. Auf diese Weise kann jederzeit ein optimaler Motoröldruck des Motoröls beim Austritt aus der Steuerungsvorrichtung gewährleistet werden.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 schematisch die Anordnung einer erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung innerhalb eines Ölkreislaufs eines Motors,
  • 2 eine erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung nach 1 in einer ersten Schaltstellung schematisch,
  • 3 die Steuerungsvorrichtung nach 2 in einer zweiten Schaltstellung schematisch, und
  • 4 die Steuerungsvorrichtung nach 2 in einer dritten Schaltstellung schematisch.
  • In 1 ist schematisch ein Ölkreislauf 10 zur Schmierung eines Motors 12 dargestellt. Hierzu ist eine Ölpumpe 14 vorgesehen, die Motoröl durch eine Steuerungsvorrichtung 16 zum Motor 12 pumpt.
  • Die Ölpumpe 14 kann als 2-stufige Ölpumpe 14 ausgeführt sein, wobei eine Schalteinheit (nicht gezeigt) der Steuerungsvorrichtung die Ölpumpe 14 steuern kann. Insbesondere kann die Schalteinheit die Druckstufen der Ölpumpe 14 schalten, um den von der Ölpumpe 14 bereitgestellten Motoröldruck einzustellen, wobei in Betriebsfällen mit hohem Druckbedarf (z. B. bei hohen Drehzahlen, bei Bedarf an Kolbenkühlung oder bei sehr heißem Öl) die jeweils hohe Druckstufe gewählt wird.
  • Mit der Steuerungsvorrichtung 16 ist ein Motoröl-Wasser-Wärmetauscher 18 fluidisch verbunden. Das zum Motor 12 gepumpte Motoröl kann durch eine Leitung zwischen Motor 12 und Ölpumpe 14 wieder zurück zur Ölpumpe 14 strömen und so den Ölkreislauf 10 schließen.
  • In 2 sind die Steuerungsvorrichtung 16 und der Motoröl-Wasser-Wärmetauscher 18 schematisch dargestellt.
  • Die Steuerungsvorrichtung 16 weist eine Zuflussleitung 20 auf, die mit der Ölpumpe 14 fluidisch verbunden ist. Die Zuflussleitung 20 verzweigt sich in zwei weitere Leitungen, namentlich eine Wärmetauscher-Durchflussleitung 22 und eine Bypassleitung 24.
  • Die Wärmetauscher-Durchflussleitung 22 bindet den Motoröl-Wasser-Wärmetauscher 18 in den Ölkreislauf 10 ein. Hierzu ist ein erster Teil 22a der Wärmetauscher-Durchflussleitung 22 vorgesehen, der die Zuflussleitung 20 mit einem Zufluss des Motoröl-Wasser-Wärmetauschers 18 fluidisch verbindet. Ein zweiter Teil 22b der Wärmetauscher-Durchflussleitung 22 ist mit einem Ende mit einem Abfluss des Motoröl-Wasser-Wärmetauschers 18 und mit seinem anderen Ende mit einer Abflussleitung 26 fluidisch verbunden. Die Wärmetauscher-Durchflussleitung 22 verbindet somit die Zuflussleitung 20 mit der Abflussleitung 26 über den Motoröl-Wasser-Wärmetauscher 18.
  • Die Bypassleitung 24 verbindet ebenso die Zuflussleitung 20 mit der Abflussleitung 26 fluidisch, jedoch ist diese Verbindung direkt, d. h. ohne den Motoröl-Wasser-Wärmetauscher 18 zu durchlaufen.
  • Die Abflussleitung 26 ist mit dem Motor 12 fluidisch verbunden. Zudem zweigt von der Abflussleitung 26 eine Nutzflussleitung 28 ab, die beispielsweise einen Kolbenkühlkanal darstellen kann.
  • Die Nutzflussleitung 28 stellt ebenfalls eine fluidische Verbindung zum Motor 12 dar und ist beispielsweise dazu ausgebildet, das Motoröl zu den Kolben des Motors 12 zu leiten.
  • In der Abflussleitung ist zudem ein Ölfilter 30 vorgesehen, der zwischen der Mündung der Wärmetauscher-Durchflussleitung 22 sowie der Bypassleitung 24 einerseits und der Abzweigung der Nutzflussleitung 28 und der Verbindung zum Motor 12 andererseits angeordnet ist.
  • Die Steuerungsvorrichtung 16 umfasst zudem ein Schaltventil 32, das einen Aktuator 34 und ein Schaltelement 36 aufweist.
  • Das Schaltelement 36 erstreckt sich dabei vom Aktuator 34 sowohl durch den zweiten Teil 22b der Wärmetauscher-Durchflussleitung 22, durch die Bypassleitung 24 als auch durch die Nutzflussleitung 28.
  • Das Schaltelement 36 ist dabei so ausgebildet, dass es Abschnitte mit einer oder mehreren Öffnungen 38 und vollständig geschlossene Abschnitte 40 aufweist. Das Schaltelement 36 ist derart beweglich angeordnet, dass jede der Leitungen 22, 24, 28 durch einen zugehörigen, vollständig geschlossenen Abschnitt 40 verschlossen oder durch einen der Abschnitte mit Öffnungen 38 geöffnet werden kann.
  • Denkbar sind dabei beliebige Anordnungen der Abschnitte mit Öffnungen 38 und der vollständig geschlossene Abschnitte 40 an dem Schaltelement 36, sodass die gewünschten Leitungen 22, 24 und/oder 28 in beliebiger Kombination gleichzeitig geöffnet bzw. geschlossen sein können.
  • In der in 2 gezeigten Darstellung befindet sich das Schaltelement 36 in einer ersten Stellung, in der die Bypassleitung 24 und die Nutzflussleitung 28 durch vollständig geschlossene Abschnitte 40 des Schaltelementes 36 für den Motorölfluss gesperrt werden. Ein Abschnitt mit Öffnungen 38 des Schaltelements 36 ist in dieser ersten Stellung des Schaltelementes 36 im zweiten Teil 22b der Wärmetauscher-Durchflussleitung 22 angeordnet, sodass der Ölkreislauf 10 die Wärmetauscher-Durchflussleitung 22 und folglich den Motoröl-Wasser-Wärmetauscher 18 mit einschließt.
  • Insbesondere sind die Abschnitte mit Öffnungen 38 und die vollständig geschlossenen Abschnitte 40 auf dem Schaltelement 36 derart angeordnet, dass entweder die Wärmetauscher-Durchflussleitung 22 oder die Bypassleitung 24 in jeder Stellung des Schaltelementes 36 geöffnet ist.
  • Das Schaltelement 36 kann ein Axialschieber oder ein Drehschieber sein.
  • Der Aktuator 34 weist einen Zylinder 42 auf, in dem ein Kolben 44 verschiebbar gelagert ist. Der Kolben 44 teilt dabei das Volumen innerhalb des Zylinders 42 in einen ersten Hohlraum 46 und einen zweiten Hohlraum 48.
  • In den Hohlräumen 46, 48 kann jeweils ein Federelement 50 angeordnet sein, das den Kolben 44 mit einer Rückstellkraft beaufschlagt. Hierzu eignen sich insbesondere Spiralfedern, die zwischen den Endflächen des Zylinders 42 und dem Kolben 44 angeordnet sind.
  • Der Kolben 44 ist entlang der Längsrichtung des Zylinders 42 verschiebbar und mit den Schaltelement 36 verbunden, sodass eine Bewegung des Kolbens 44 zu einer Positionsänderung des Schaltelements 36 führt.
  • Beide Hohlräume 46, 48 sind jeweils fluidisch mit der Abflussleitung 26 durch Steuerleitungen 52 verbunden, wobei die Steuerleitungen 52 auf der der Nutzflussleitung 28 zugewandten Seite des Ölfilters 30 in die Abflussleitung 26 mündet. Die Steuerleitungen 52 können dabei einen gemeinsamen Abschnitt aufweisen.
  • In den Steuerleitungen 52 ist ein erstes Steuerventile 54 vorgesehen, das die fluidische Verbindung zwischen dem ersten Hohlraum 46 und der Abflussleitung 26 unterbrechen kann. Ebenso ist ein zweites Steuerventile 56 vorgesehen, das die fluidische Verbindung zwischen dem zweiten Hohlraum 48 und der Abflussleitung 26 unterbrechen kann.
  • Die Steuerventile 54, 56 können beispielsweise elektrisch betätigt sein. Denkbar ist auch, dass die Steuerventile 54, 56 durch ein bidirektional wirkendes Einzelventil realisiert werden.
  • Gegebenenfalls sind Rückflüsse (nicht gezeigt) zwischen je einem der Hohlräume 46, 48 und der Abflussleitung 26 vorgesehen, die einen Ölstrom von den Hohlräumen 46, 48 zur Abflussleitung 26 erlauben.
  • Im Betrieb des Ölkreislaufs 10 strömt Motoröl von der Ölpumpe 14 in die Zuflussleitung 20 und entweder durch die Wärmetauscher-Durchflussleitung 22 oder die Bypassleitung 24 zur Abflussleitung 26. Dort passiert das Motoröl den Ölfilter 30 und strömt entweder über die Nutzflussleitung 28 oder direkt zum Motor 12. Die Strömung des Motoröls ist in den Figuren durch Pfeile angedeutet.
  • Der Ölfilter 30 teilt somit die Steuerungsvorrichtung in eine Rohöl- und eine Reinölseite, da das Motoröl beim Durchlauf durch die Steuerungsvorrichtung 16 vollständig den Ölfilter 30 durchlaufen muss. Die Reinölseite befindet sich stromaufwärts des Ölfilters 30 und umfasst alle stromaufwärtigen Komponenten der Steuerungsvorrichtung 16, namentlich die Zuflussleitung 20 den ersten und den zweiten Teil 22a, 22b der Wärmetauscher-Durchflussleitung 22 und die Bypassleitung 24 sowie den Motoröl-Wasser-Wärmetauscher 18. Zur Reinölseite zählen alle Komponenten stromabwärts des Ölfilters, also die Abflussleitung 26, die Nutzflussleitung 28, die Steuerleitungen 52 und der Aktuator 34.
  • Das Schaltelement 36 schaltet sowohl die Wärmetauscher-Durchflussleitung 22 und die Bypassleitung 24 auf der Rohölseite als auch die Nutzflussleitung 28 auf der Reinölseite.
  • In der in 2 dargestellten ersten Schaltstellung des Schaltelementes 36 sind sowohl die Bypassleitung 24 als auch die Nutzflussleitung 28 durch das Schaltelement 36 gesperrt. Das Motoröl strömt somit von der Zuflussleitung 20 durch den ersten Teil 22a der Wärmetauscher-Durchflussleitung 22 in den Motoröl-Wasser-Wärmetauscher 18. Hat das Motoröl den Motoröl-Wasser-Wärmetauscher 18 passiert, so strömt es durch den zweiten Teil 22b der Wärmetauscher-Durchflussleitung 22 in die Abflussleitung 26, in der es den Ölfilter 30 passiert. Aus der Abflussleitung 26 strömt das Motoröl dann direkt zum Motor 12.
  • In dieser ersten Schaltstellung ist das erste Steuerventil 54 geschlossen und das zweite Steuerventil 56 geöffnet. Dadurch strömt das unter Druck stehende Motoröl durch die Steuerleitungen 52 auch in den zweiten Hohlraum 48, sodass der Druck auf der dem zweiten Hohlraum 48 zugewandten Seite des Kolbens 44 größer ist als auf der dem ersten Hohlraum 46 zugewandten Seite des Kolbens 44. Aufgrund dieser Druckdifferenz wird der Kolben 44 in Bezug auf die Darstellung nach links verschoben, sodass sich auch das Schaltelement 36 in einer nach links verschobenen Schaltstellung befindet.
  • Wird nun das erste Steuerventil 54 geöffnet, so herrscht auf beiden Seiten des Kolbens der gleiche Druck. Der Kolben 44 wird nun durch die Federelemente 50, in eine mittlere Position bewegt, da die Federelemente 50 den Kolben 44 mit einer Rückstellkraft beaufschlagen. Diese Schaltstellung ist in 3 gezeigt und stellt gleichzeitig die Ausgangsstellung des Kolbens 44 in dieser Ausführungsform dar.
  • Somit verschiebt sich auch das Schaltelement 36 in seine zweite Stellung, in der es die Bypassleitung 24 öffnet und die Wärmetauscher-Durchflussleitung 22 schließt. Die Nutzflussleitung 28 bleibt geschlossen. In dieser zweiten Stellung des Schaltelementes 36 strömt das Motoröl von der Zuflussleitung 20 direkt über die Bypassleitung 24 in die Abflussleitung 26, aus der es ebenfalls direkt zum Motor 12 strömt. Der Druck des Motoröls beim Verlassen der Steuerungsvorrichtung 16 durch die Abflussleitung 26 ist in dieser zweiten Schaltstellung des Schaltelementes 36 im Vergleich zu den anderen Schaltstellungen des Schaltelementes 36 am größten.
  • Die dritte Schaltstellung des Schaltelementes wird dadurch erreicht, dass nun das zweite Steuerventil 56 geschlossen wird. Dadurch wird der Druck im ersten Hohlraum 46 des Zylinders 42 größer als im zweiten Hohlraum 48, wodurch sich der Kolben 44 nach rechts bewegt. Dieser verschiebt auch das Schaltelement 36 nach rechts in seine dritte Schaltposition, die in 4 dargestellt ist.
  • In dieser dritten Schaltposition ist sowohl die Wärmetauscher-Durchflussleitung 22 als auch die Nutzflussleitung 28 geöffnet, wohingegen die Bypassleitung 24 geschlossen ist.
  • Das Motoröl strömt somit von der Zuflussleitung 20 durch den ersten Teil 22a der Wärmetauscher-Durchflussleitung 22 in den Motoröl-Wasser-Wärmetauscher 18. Hat das Motoröl den Motoröl-Wasser-Wärmetauscher 18 passiert, so strömt es durch den zweiten Teil 22b der Wärmetauscher-Durchflussleitung 22 in die Abflussleitung 26. Dort passiert das Motoröl den Ölfilter 30 und strömt entweder direkt durch die Abflussleitung 26 oder durch die nun geöffnete Nutzflussleitung 28 zum Motor 12. In dieser dritten Schaltstellung ist der Motoröldruck beim Austritt aus der Steuerungsvorrichtung 16 über die Abflussleitung 26 im Vergleich zu den anderen beiden Schaltstellungen am geringsten.
  • Auf diese Weise ist es möglich, mithilfe des Schaltelements 36 des Schaltventils 32 sowohl den Motoröl-Wasser-Wärmetauscher 18 in Betrieb zu nehmen als auch die mit der Nutzflussleitung 28 verbundenen Komponenten des Motors 12 mit Motoröl zu versorgen. Gleichzeitig wird für den Fall, dass der Motoröl-Wasser-Wärmetauscher 18 nicht verwendet wird, ein Druckabfall des Motoröls mithilfe des Motorölstroms durch die Bypassleitung 24 verhindert.
  • Weiterhin ist es möglich, durch eine geeignete Wahl der Steuerventile 54, 56 eine definierte Schaltstellung des Schaltelementes 36 für den Fall zu wählen, in dem die Steuerventile 54, 56 aufgrund eines Defektes nicht mit Strom versorgt werden. Auf diese Weise kann die Funktion der Steuerungsvorrichtung 16 und somit auch der Betrieb des Motoröl-Wasser-Wärmetauscher 18 im Defektfall bestimmt werden. Ist beispielsweise die zweite Schaltstellung des Schaltelementes als Defektstellung gewünscht, so sind die Steuerventile 54, 56 als stromlos offene Ventile zu wählen. In diesem Fall gleicht die Defektstellung der Ausgangsstellung des Kolbens 44.
  • Werden die erste bzw. dritte Stellung des Schaltelementes 36 als Defektstellung gewünscht, so muss das erste Steuerventil 54 bzw. das zweite Steuerventil 56 als stromlos geschlossenes Ventil gewählt werden.
  • Ebenfalls ist es möglich, die Funktion der Steuerungsvorrichtung 16 im Defektfall durch die Anordnung der Abschnitte mit Öffnungen 38 und der vollständig geschlossenen Abschnitte 40 auf dem Schaltelement 36 zu beeinflussen.
  • Auch ist eine Leistungsreduzierung des Motors 12 möglich, falls im Defektfall der Nutzflussleitung 28 geschlossen ist.

Claims (12)

  1. Steuerungsvorrichtung eines Motoröl-Wasser-Wärmetauschers (18) eines Kraftfahrzeugs, mit einer Zuflussleitung (20) für einen Zufluss von Motoröl, einer Abflussleitung (26) für einen Abfluss von Motoröl, einer Wärmetauscher-Durchflussleitung (22), die die Zuflussleitung (20) mit der Abflussleitung (26) unter Durchströmung des Motoröl-Wasser-Wärmetauschers (18) verbindet, einer Bypassleitung (24), die die Zuflussleitung (20) mit der Abflussleitung (26) ohne Durchströmung des Motoröl-Wasser-Wärmetauschers (18) verbindet, einer Nutzflussleitung (28), die von der Abflussleitung (26) zur Kühlung oder Schmierung von Komponenten eines Motors (12) abzweigt, und einem Schaltventil (32), das die Wärmetauscher-Durchflussleitung (22), die Bypassleitung (24) und die Nutzflussleitung (28) öffnen und schließen kann, um Motoröl von der Zuflussleitung (20) zur Abflussleitung (26) strömen zu lassen.
  2. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (32) ein bewegliches Schaltelement (36) aufweist, das in der Wärmetauscher-Durchflussleitung (22), in der Bypassleitung (24) und in der Nutzflussleitung (28) angeordnet ist und in Abhängigkeit seiner Position die Wärmetauscher-Durchflussleitung (22), die Bypassleitung (24) und/oder die Nutzflussleitung (28) unterbricht, sodass kein Motoröl durch die entsprechende Leitung (22, 24, 28) strömt.
  3. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (36) drei Schaltstellungen aufweist, wobei in der ersten Schaltstellung die Wärmetauscher-Durchflussleitung (22) geöffnet ist und die Bypassleitung (24) und die Nutzflussleitung (28) geschlossen sind, in der zweiten Schaltstellung die Bypassleitung (24) geöffnet und die Wärmetauscher-Durchflussleitung (22) und die Nutzflussleitung (28) geschlossen sind und in der dritten Schaltstellung die Wärmetauscher-Durchflussleitung (22) und die Nutzflussleitung (28) geöffnet sind und die Bypassleitung (24) geschlossen ist, sodass eine Strömungsverbindung zwischen Zuflussleitung (20) und Abflussleitung (26) in jeder Schaltstellung vorhanden ist.
  4. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein hydraulisch oder pneumatisch betriebener Aktuator (34) zum Bewegen des Schaltelementes (36) vorgesehen ist.
  5. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (34) einen Zylinder (42) und einen Kolben (44) aufweist, wobei der Kolben (44) in dem Zylinder (42) verschiebbar angeordnet und antriebsmäßig mit dem Schaltelement (36) verbunden ist, wobei der Kolben (44) das Volumen des Zylinders (42) in einen ersten Hohlraum (46) und einen zweiten Hohlraum (48) unterteilt und wobei die beiden Hohlräume (46, 48) mit einem unter Druck stehenden Fluid gefüllt werden können.
  6. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hohlräume (46, 48) des Zylinders (42) jeweils mit der Abflussleitung (26) fluidisch verbunden sind und der Zufluss von Motoröl aus der Abflussleitung (26) in einen der beiden Hohlräume (46, 48), vorzugsweise mittels einem oder mehreren Steuerventilen (54, 56), unterbrochen werden kann, sodass das Motoröl das Fluid zum Antrieb des Kolbens (44) ist.
  7. Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den Hohlräumen (46, 48) jeweils ein Federelement (50) vorgesehen ist, das den Kolben (44) jeweils mit einer Rückstellkraft beaufschlagt, sodass der Kolben (44) bei gleichen Drücken in den Hohlräumen (46, 48) in eine Ausgangsstellung einnimmt.
  8. Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (36) ein Axialschieber oder ein Drehschieber ist.
  9. Steuerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ölfilter (30) in der Abflussleitung (26) vorgesehen ist, wobei die Wärmetauscher-Durchflussleitung (22) und die Bypassleitung (24) stromaufwärts des Ölfilters (30) in die Abflussleitung (26) münden, dass das Schaltventil (32) die Wärmetauscher-Durchflussleitung (22) und die Bypassleitung (24) stromaufwärts des Ölfilters (30) unterbrechen kann und dass die Nutzflussleitung (28) stromabwärts des Ölfilters (30) von der Abflussleitung (26) abzweigt.
  10. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 9, sofern auf Anspruch 5 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidische Verbindung zwischen der Abflussleitung (26) und den Hohlräumen (46, 48) stromabwärts vom Ölfilter (30) vorgesehen ist.
  11. Steuerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzflussleitung (28) ein Kolbenkühlkanal ist.
  12. Steuerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (16) eine Schalteinheit aufweist, die eine Ölpumpe (14), insbesondere die Druckstufe der Ölpumpe (14), steuern kann.
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