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Die Erfindung betrifft einen Ölkreis einer Brennkraftmaschine, welcher mindestens eine, stromaufwärts eines Ölsumpfes angeordnete, Ölpumpe und eine der Ölpumpe zugeordnete Ölleitung aufweist.
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Es ist aus
DE 101 10 382 A1 ein Ölkreis für eine Brennkraftmaschine mit einer Ölpumpe, die saugseitig über eine Ölleitung mit dem Sumpf verbunden ist und stromab einer Zentrifuge und stromauf eines Ölfilters ein Rücklaufsperrventil aufweist, bekannt. Das Rücklaufsperrventil ist entweder vor dem Ölfilter oder vor einem Ölkühler angeordnet. Weiterhin ist aus
DE 103 16 340 A1 ein Ölkreislauf bekannt, in dem eine Hauptölleitung mindestens ein Rückschlagventil aufweist, welches mit Bezug zur Strömungsrichtung nach einem Absteuerventil angeordnet ist.
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Bei Anlaufen einer Ölpumpe, insbesondere nach dem Start der Brennkraftmaschine, befindet sich in der Ölpumpe Luft und das Öl muss über eine weite Strecke aus dem Sumpf angesaugt werden, sodass zunächst ein sehr mageres Gemisch oder auch nur Luft angesaugt wird, mit der Folge dass Leerlaufgeräusche entstehen. Dieses Problem ist insbesondere bei Hybridfahrzeugen störend, da diese zunächst rein elektrisch betrieben werden können, bevor die Brennkraftmaschine startet. Die so entstehenden Kaltstart- bzw. Leerlaufgeräusche während des elektrischen Betriebes des Fahrzeugs sind für den Kunden nur bedingt tolerierbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ölkreis derart auszubilden, dass beim Start einer Brennkraftmaschine auftretende Geräusche, die beim Ansaugen des Öls aus dem Sumpf entstehen, reduziert oder sogar ausgelöscht werden. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Ölkreis einer Brennkraftmaschine mit mindestens einer Ölpumpe und einer zumindest die Ölpumpe und den Sumpf verbindenden Ölleitung derart angeordnet ist, dass die Ölleitung ein Mittel, insbesondere eine Rücklaufsperre saugseitig in Bezug auf die Strömungsrichtung vor der Ölpumpe und nach dem Sumpf aufweist, welches zumindest Teile des Rückflusses des Öls stromab der Ölpumpe verhindert.
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Hierdurch wird erreicht, dass die Ölpumpe nicht vollständig ölleer läuft und damit ein in der Ölleitung entstehender Unterdruck beim Ansaugen des Öls deutlich geringer ausfällt. Die erhöhten Geräusche, die durch die Komprimierung des Luft-Öl-Gemisches entstehen, werden durch den höheren Anteil an Öl innerhalb des Luft-Öl-Gemisches deutlich besser gedämpft.
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Hierzu ist es vorteilhaft, dass die Vorrichtung derart ausgeführt ist, dass die Rücklaufsperre bei Betätigung der Ölpumpe über den so entstehenden Unterdruck öffnet und das Öl ungehindert passieren lässt und, sobald die Ölpumpe abgeschaltet wird, derart sperrt, dass zumindest Teile des Öls an einem Rückfluss in den Sumpf gehindert werden. Die Vorrichtung kann an jeder Stelle zwischen der Ölpumpe und dem Sumpf angeordnet werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Rücklaufsperre als Rückschlagarmatur, insbesondere als Rückschlagventil, ausgeführt. Dies stellt eine kostengünstige Ausführung dar.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Rücklaufsperre ohne eine Federvorspannung ausgeführt ist. Durch den Verzicht auf die Federvorspannung verringert sich der Durchflusswiderstand und es wird die Anzahl der Bauteile auf ein Minimum reduziert.
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Eine andere Ausführungsform der Rücklaufsperre ist eine Kolbenvariante, welche durch den Unterdruck bei Betätigung der Ölpumpe gegen sein (des Kolbens) Eigengewicht oder gegen eine Feder öffnet und durch sein Eigengewicht und dem Gewicht des Öls nach Abschalten der Ölpumpe automatisch schließt.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Rücklaufsperre einstellbar oder steuerbar ist. Die Verwendung einer Einstell- oder Steuereinrichtung lässt insgesamt eine optimale Steuerung des Ölvolumenstroms allgemein bzw. innerhalb der Ölleitung zu.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Rücklaufsperre derart ausgebildet ist, dass die Ölleitung eine doppelte Richtungsumkehr des Öls vorsieht, welche insbesondere als Siphon ausgebildet ist. In einem so ausgebildeten Wendepunkt der Ölleitung bleiben Teile des Öls stehen. Das Öl muss somit über eine geringere zu überwindende Strecke angesaugt werden, als wenn es direkt aus dem Sumpf angesaugt werden würde. Die geringere Strecke bewirkt hierbei, dass das entstehende Kaltstartgeräusch zeitlich so verschoben wird, dass es von einem Anlasser-Geräusch der Brennkraftmaschine überlagert wird.
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Eine kostengünstige Ausgestaltung stellt die Ausbildung der Rücklaufsperre als mindestens zwei gegeneinander in einer beliebigen Stellung haltbare, verdrehbare Lochscheiben dar. Die Lochscheiben sind derart gegeneinander verdrehbar, dass in mindestens einer Stellung A korrespondierende Löcher genau übereinander stehen und so den maximalen Durchfluss ermöglichen und derart, dass in mindestens einer Stellung B die Löcher sich genau nicht überschneiden, sodass der Durchfluss versperrt ist.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass im Inneren der Ölleitung Vorsprünge ausgeprägt sind, welche insbesondere als Taschen ausgeführt sind. Das Öl bleibt teilweise in den Taschen hängen und kann ebenfalls über eine geringere zu überwindende Strecke angesaugt werden, sodass in der Ölpumpe direkt ein fetteres, also einen höheren Ölanteil aufweisendes, Luft-Öl-Gemisch angesaugt wird.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie den zugehörigen Figuren dargestellt.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ölkreises 1
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1a eine schematische Schnittdarstellung der Ölleitung 3 nach 1 in einer bevorzugten Ausführungsform der Rücklaufsperre 2 als Kugelventil in jeweils einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung
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2 eine schematische Schnittdarstellung der Ölleitung 3 nach 1 in einer zweiten Ausführungsform der Rücklaufsperre 2
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3 einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform der Rücklaufsperre 2 innerhalb der Ölleitung 3 nach 1, die in ihrem Inneren Vorsprünge 7 aufweist
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4 eine schematische Darstellung der Ölleitung 3, welche eine doppelte Richtungsumkehr aufweist
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5 eine vierte Ausführungsform der Rücklaufsperre 2 als Kolbenvariante
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6 eine fünfte Ausführungsform der Rücklaufsperre 2 als Klappe
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7 eine sechste Ausführungsform der Rücklaufsperre 2 mit Hilfe von Lochscheiben
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Der Ölkreis 1 gemäß 1 weist eine Ölleitung 3 auf, die über ein Mittel, insbesondere eine Rücklaufsperre 2, einen Sumpf S mit einer Ölpumpe 5 verbindet. Die Rücklaufsperre 2 dient der Verhinderung eines Rückflusses von zumindest Teilen des Öls in den Sumpf S. Die Strecke, welche die Ölleitung 3 zwischen der Ölpumpe 5 und dem Sumpf S verbindet, ist als Saugstrecke bezeichnet. Über die Saugstrecke muss die Ölpumpe 5 das Öl aus dem Sumpf S ansaugen. Ausgehend vom Sumpf S ist mit Bezug zur Strömungsrichtung zunächst die Rücklaufsperre 2 in einem Abstand d und anschließend die Ölpumpe 5 vorgesehen. Der Abstand d ist innerhalb der Saugstrecke, zwischen dem Sumpf S und der Rücklaufsperre 2, frei wählbar. Die Ölpumpe 5 ist mit der Brennkraftmaschine 9 über eine Ölleitung 17 verbunden und der Ölkreis 1 wird über eine weitere Ölleitung 19 zum Sumpf S geschlossen.
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Die Ölleitung 3 gemäß 1a ist derart ausgebildet, dass sich innerhalb der Ölleitung 3 die Rücklaufsperre 2 befindet, welche als Kugelventil 2 ausgeführt ist. Das Kugelventil 2 weist eine Kugel 23 auf. Die Kugel 23 wird mit Hilfe eines Käfigs 21 in einen Sitz 25, insbesondere einen Ventilsitz, geführt. Zusätzlich hindert der Käfig 21 die Kugel 23 am Ausweichen.
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Die erfindungsgemäße Rücklaufsperre 2 nach 1a arbeitet wie folgt:
Beim Anlaufen einer Ölpumpe 5 wird ein Ölstrom 15 von der Ölpumpe 5 angesaugt. Innerhalb der Ölleitung 3 entsteht ein Unterdruck, welcher sowohl den Ölanteil der sich oberhalb der Rücklaufsperre 2 befindet, als auch Öl aus dem Sumpf S, ansaugt und gleichzeitig die Rücklaufsperre 2 derart betätigt, dass sich die Kugel 23 entlang des Käfigs 21 aus dem Ventilsitz 25, gemäß Pos. A, abhebt und einen Durchfluss 15 zur Ölpumpe 5 freigibt. Nach Abschalten der Ölpumpe 5 fällt der Unterdruck ab und die Kugel 23 wird durch das Gewicht g des Öls und sein Eigengewicht zurück in seinen Ventilsitz 25, gemäß Pos. B, gedrückt, sodass ein Rückstand 12 des Öls, in Bezug auf die Ansaugrichtung der Ölpumpe 5, nach der Rücklaufsperre 2 zurück bleibt.
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Gemäß 2 befindet sich innerhalb der Ölleitung 3 die Rücklaufsperre 2, die als Rückschlagventil ausgeführt ist und einen Verschluss 11 aufweist. Der Verschluss 11 ist über ein Federelement 13 gehalten. Der Ölstrom 15 ist stromaufwärts in Ansaugrichtung der Ölpumpe 5 dargestellt. In Position A ist die Rücklaufsperre 2 geöffnet und das Federelement 13 steht unter Spannung. In Position B ist das Rückschlagventil 2 geschlossen und das Federelement 13 ist entspannt.
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Die Ausführungsform nach 2 arbeitet wie folgt:
Bei Anlaufen der Ölpumpe 5 wird der Ölstrom 15 von der Ölpumpe 5 angesaugt. Innerhalb der Ölleitung 3 entsteht ein Unterdruck, welcher sowohl den Ölanteil der sich oberhalb der Rücklaufsperre 2 befindet, als auch Öl aus dem Sumpf S, ansaugt und gleichzeitig die Rücklaufsperre 2 derart betätigt, dass der Verschluss 11 aus einer geschlossenen Position B in eine geöffnete Position A gegen eine Kraft des Federelementes 13 gezogen wird. Der Ölstrom 15 fließt von dem Sumpf S durch das Federelement 13 an dem Verschluss 11 vorbei zur Ölpumpe 5. Bei Abschalten der Ölpumpe 5 fällt der Unterdruck in der Ölleitung 3 ab. Der Ölstrom 15 wird durch seine Gewichtskraft g zurück in den Sumpf S gezogen. Gleichzeitig schließt durch das Fehlen des Unterdrucks, durch die Gewichtskraft g des Ölstroms 15 und durch das Eigengewicht des Verschlusses 11 der Verschluss 11 die Verbindung zwischen der Ölpumpe 5 und dem Sumpf S. Der Rückstand 12 des Öls befindet sich nach Schließen des Verschlusses 11 noch in Ansaugrichtung der Ölpumpe 5 vor der Rücklaufsperre 2 innerhalb der Ölleitung 3.
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3 zeigt einen Schnitt durch die Ölleitung 3 stromauf des Sumpfes S und stromab der Ölpumpe 5 eines weiteren Ausführungsbeispiels, wobei die Ölleitung 3 Vorsprünge 7 in Form von Taschen aufweist. Bevorzugt kann die Ölleitung 3 in dieser Ausführungsform einen Ölbehälter 8 aufweisen. Der Rückstand 12 des Öls bleibt nach Abschalten der Ölpumpe 5 gemäß 3 innerhalb der Taschen 7 und im Ölbehälter 8 hängen und kann bei Wiederanlaufen der Ölpumpe 5 zuerst angesaugt werden und verschiebt so die Leerlaufgeräusche der Ölpumpe 5 zeitlich nach vorn.
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Gemäß 4 ist die Rücklaufsperre 2 als doppelte Richtungsumkehr des Öls innerhalb der Ölleitung 3 als Siphon ausgeführt. Die doppelte Richtungsumkehr des Öls innerhalb der Ölleitung 3 kann entweder als einzelnes Mittel für die Rücklaufsperre 2 dienen, oder in Kombination mit anderen Ausführungsbeispielen eine bessere Wirkung erzielen. Nach Abschalten der Ölpumpe 5 bleibt der Rückstand 12 des Öls, in Bezug auf die Ansaugrichtung der Ölpumpe 5 nach der Rücklaufsperre 2 zurück.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist die Rücklaufsperre 2 in der Ölleitung 3 als Kolbenvariante, ausgeführt. Für die Kolbenvariante wird ein Hubkolben 27, der in einer Kolbenführung 31 geführt wird, innerhalb der Ölleitung 3 derart angeordnet, dass dieser bei Betätigung der Ölpumpe 5 durch Unterdruck oder eine zusätzliche Betätigungseinheit von einem Kolbensitz 29, gemäß Pos. A, abgehoben wird, sodass der Ölstrom 15 den Kolben 27 passieren kann. Bei Ausschalten der Ölpumpe 5 wird der Kolben 27 durch das Gewicht g des Öls und sein Eigengewicht zurück in seinen Kolbensitz 29 geführt, sodass er die Ölleitung 3 gemäß Pos. B dichtend schließt und nur ein Teil des Öls in den Sumpf S zurückfließen kann und ein Rückstand 12, in Bezug auf die Ansaugrichtung der Ölpumpe, nach der Rücklaufsperre verbleibt.
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6 zeigt einen Schnitt durch die Ölleitung 3 stromauf des Sumpfes S und stromab der Ölpumpe 5 eines weiteren Ausführungsbeispiels, welches eine Klappe 33, die schwenkbar an einem Stift 34 gelagert ist, aufweist. Die Klappe 33 ist in einer bevorzugten Form als Drosselklappe ausgeführt. Bei Einschalten der Ölpumpe 5 wird die Klappe 33 mit Hilfe des entstehenden Unterdrucks um den Lagerstift 34 gedreht, sodass der Durchfluss 15 ermöglicht wird, wie in Pos. A dargestellt. Nach Abschalten der Ölpumpe 5 dreht sich die Klappe 33 in Pos. B und schließt die Durchflussmöglichkeit, sodass ein Rückstand 12, in Bezug auf die Ansaugrichtung der Ölpumpe 5, innerhalb der Ölleitung 3 verbleibt.
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Gemäß 7 ist die Rücklaufsperre als gegeneinander verdrehbare Lochscheiben 35 ausgeführt. Die Lochscheiben 35 sind übereinander gelagert und können zueinander zumindest so weit verdreht werden, dass Sie gemäß Pos. A den Durchfluss 15 freigeben, oder gemäß Pos. B den Durchfluss 15 sperren und nach der Sperrung ein Rückstand 12, in Bezug auf die Ansaugrichtung der Ölpumpe 5, nach der Rücklaufsperre 2 in der Ölleitung 3 verbleibt.
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In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann die Rücklaufsperre 2 einstellbar und/oder steuerbar sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ölkreis
- 2
- Rücklaufsperre; Kugelventil
- 3
- Ölleitung
- 5
- Ölpumpe
- 7
- Vorsprung, Tasche
- 8
- Ölbehälter
- 9
- Brennkraftmaschine
- 11
- Verschluss
- 12
- Rückstand
- 13
- Federelement
- 15
- Ölstrom, Durchfluss
- 17
- Ölleitung
- 19
- Ölleitung
- 21
- Käfig
- 23
- Kugel
- 25
- Sitz, Ventilsitz
- 27
- Hubkolben
- 29
- Kolbensitz
- 31
- Kolbenführung
- 33
- Klappe
- 34
- Stift, Lagerstift
- 35
- Lochscheibe
- S
- Sumpf
- d
- Abstand zwischen Sumpf und Rücklaufsperre 2
- g
- Gewicht, Gewichtskraft
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- Saugstrecke
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10110382 A1 [0002]
- DE 10316340 A1 [0002]
