DE2249818A1

DE2249818A1 - Kuehlsystem fuer das in verbrennungskraftmaschinen umlaufende schmieroel

Info

Publication number: DE2249818A1
Application number: DE2249818A
Authority: DE
Inventors: Raymond J Maddalozzo
Original assignee: International Harverster Corp
Current assignee: Navistar Inc
Priority date: 1971-11-08
Filing date: 1972-10-11
Publication date: 1973-05-17
Also published as: CA958987A; US3741342A; AU445749B2; AU4513972A; GB1407843A

Description

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.*JCelmut Zoenk* « München 5, 11. Oktober 1972'

S* μ /η r> t ErhardtstraBe 11

. L-atl U. ^tocpka Telefon 240675 II/W

PatentanwiK·

D-9150

International Harvester Company
401, North Michigan Avenue
Chicago, Illinois 60611 (VoStoA

Kühlsystem für das in Verbrennungskraftmaschinen umlaufende Schmieröl

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kühlsystem für das in Verbrennungskraftmaschinen umlaufende Schmieröl mit einem zwischen der Förderpumpe und den zu kühlenden Motorstellen zwischengesohalteten Ölkühler und. einer diesem nachgeschalteten Filteranordnungo

Es ist bekannt, ein auf Druck im Kühlkreislauf ansprechendes Ventil vorzusehen, welches die Förderpumpe reguliert·

Es ist ferner bekannt, an die Hauptversorgungsleitung für die zu kühlenden Motorteile einen Nebenschluß zur Saugseite der Pumpe vorzusehen, welcher vom Druck in der Hauptversorgungaleitung gesteuert wird. Bevor das Schmieröl zur Hauptversorgungsleitung für die zu kühlenden Motorteile gelangt, wird es normalerweise gefiltert und/oder gekühlt«. Bei Verwendung eines Filters läßt dieses die gesamte Ölmenge durch*

Bei den b ekannten Kühlsystemen besteht das Problem, daß die verwendete Filteranordnung durch das sie inagesamt durchlaufende Schmieröl überbeansprucht wird, wenn das öl ohne an die Schmierstellen, beispielsweise die Hauptlagerstellen der umlaufenden Motorteile, zu gelangen, teilweise zur Saugseite

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der Pumpe wieder zurückgeführt wird. Eine derartige Überbeanspruohung der Filter hat zur Folge, daß die auswechselbaren Filterhülsen häufig erneuert werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Kühlsystem der eingangs genannten Art den Betriebsdruck in der zu den Schmierstellen führenden Hauptversorgungsleitung konstant zu halten, dabei mögliohst viel die Schmierstellen verlassendes Schmieröl zu filtern und zu kühlen, ohne daß Jedoch das gesamte, den ölkühler durchlaufende Frisohöl der Filteranordnung zugeführt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst) daß an eine von der den Kühler mit der Filteranordnung verbindenden Leitung abzweigende Leitung ein vom Druok in der hinter der Filteranordnung liegenden Hauptversorgungsleitung steuerbares Druckbegrenzungsventil angeschlossen ist, welches bei Überdruck einen Teilstrom des Schmieröls von der Filteranordnung fernhält und diesen über eine Leitung der Saugleitung der Pumpe zurückführt.

Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreioht_f daß das noch kalte und steife Schmieröl vor dem Durchlauf durch die Filteranordnung abgeleitet wird und daß, sobald der Motor warmgelaufen ist, das Sohmieröl des Kühlkreislaufes als auch das infolge Überdruok abgeleitete Schmieröl durch den Ölkühler läuft, so daß hinter dem Ölkühler stets gekühltes Schmieröl zur Verfügung steht.

Baut sich im Kühlsystem und somit in der Hauptversorgungsleitung ein zu hoher Betriebsdruck auf, so wird in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung das Druckbegrenzungsventil in seine Offenstellung verstellt. Hierdurch wirkt dieses Ventil als Bypass-Ventil, so daß ein Teilstrom des gekühlten Schmieröls im Nebenschluß zu der Filteranordnung zur Saugseite der Pumpe zurückgeführt wird.

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Auf einen Druckaufbau oberhalb des normalen Betriebsdruckes spricht' das Druckbegrenzungsventil über eine Steuerleitung an, die mit der Hauptversorgungsleitung in Verbindung steht.

Der vom Druckbegrenzungsventil nicht abgeleitete Teilstrom des Schmieröls wird zu der Filteranordnung, über die dieser nachgeschalteten Hauptversorgungsleitung, über Abzweigleitungen zu den zu kühlenden Motorteilen geleitet, fließt über den Motor-Ölsumpf in den Ölbehälter zurück und vereinigt sich in der Ansaugleitung der Pumpe mit der vom Druckbegrenzungsventil abgeleiteten Menge und durchläuft schließlich mit dieser abgeleiteten Menge gemeinsam den Ölkühler.

Damit die Aufteilung der !Deilströme nicht schlagartig erfolgt, ist der Steuerschieber im Druckbegrenzungsventil als Mengenteiler ausgebildet.

Anhand eines Ausführungsbeispiels ist die Erfindung in der Zeichnung dargestellt und im nachfolgenden erläutert; in der Zeichnung zeigt

Mg. 1 den Kühlkreislauf in einer schematischen Darstellung; Pig. 2 in einem Schnitt das Druckbegrenzungsventil;

Pig· 3 eine Ansicht mit teilweisen Schnitt der aus zwei Filtern bestehenden leiteranordnung;

Pig. 5a die Filterhülse und den zugehörigen Dichtring;

Pig. 4 ein Schnitt eines Überströmventils in einem der Filter.

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Wie Fig· 1 zeigt, saugt eine Pumpe 12 Schmieröl aus dem mit tinem ölbehälter 11 verbundenen Motorölsumpf über eine Leitung 10 an und führt es über die Druckleitung 13 zu einem ölkühler 14. Der Ausgang dee ölkühlers 14 ist über die weitergeführte leitung 13 mit den Einlassen zweier Filter 15 und 16 verbunden, deren Auslässe mit einer Hauptversorgungsleitung 17 in Verbindung stehen, welche an die verschiedenen zu kühlenden Motorstellen weitergeführt ist. Die Filter 15 und 16 sind zueinander über die Leitungen 13 und 17 parallel geschaltet· Ein Bypass-Ventil 18 überbrückt im Nebenschluß die Ein- und Auslässe der Filter 15 und 16.

Von der Hauptversorgungsleitung 17 zweigen mehrere Leitungen 19 jeweils zu den Hauptlageretellen 20 ab, beispielsweise zu den Lagern einer siebenfach gelagerten Kurbelwelle für eine 6-zylindrige Brennkraftmaschine. Zur Kühlung der Kolben 21 sind pro Kolben zwei Leitungen 22 vorgesehen, die aus den jeweils benachbarten Hauptlageretellen 20 ausmünden und düsenartlg im zugeordneten Kolben 21 einmünden*

Zur Bohmierung oder Kühlung der Lageretellen 23 einer 4-faoh gelagerten Nockenwelle führen von den Leitungen 19 abzweigende Stichleitungen 24 zu den Lagern. Von einer dieser Lageretellen 23 aus let über eine Leitung 26 die Kipphebelwelle 25 mit Ul versorgt. Schließlich ist nach dem Aueführungsbeiepiel der Fig. 1 ein Abgasturbolader 27 über eine Leitung 28 mit dem Auslaß dee Filters 15 verbunden und wird hierüber mit Ol versorgt.

Der in der Hauptversorgungeleitung 17 herrschende Druck wird durch ein Ventil 29 begrenzt, welohes über eine Leitung 30 an die Hauptversorgungsleitung 17 angeschlossen ist. Dieses Ventil steht weiterhin über eine Leitung 31 bei 32 mit der vom Ölkühler 14 zu den Filter 15 und 16 führenden Leitung 13 und über eine Leitung 33 mit der Saugleitung 10 der Pumpe 12 in Verbindung.

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Sobald der Druck in der Hauptversorgungsleitung 17 einen bestimmten Wert überschritten hat, öffnet das Druckbegrenzungsventil 29 den Fluß von der Leitung 31 zur leitung 35 und unterbindet dadurch einen weiteren Druckaufbau in dem über die Filter 15 und 16 führenden Ölkreislauf.

Fig. 5 zeigt den Auftiau der Filter 15 und 16. Jedes Filter besitzt einen eine Binlaßkammer 36 und eine Auslaßkamnvar 37 aufweisenden, auf einem Ghißteil 35 angeformten und zweck- mäßigerweise am Motor ansohraubbaren Stutzen 34 mit einem Flanschteil 40 zur Befestigung einer in Fig. 3a wiedergegebenen zylindrischen Filterhülse 38 und eines Dichtungsringes 39· Ein Filtermantel 41 ist durch in der Zeichnung nicht dargestellte Mittel mit dem Flanschten 40 verbunden und sichert außerdem die Befestigung der Filterhülse 38 mit dem Dichtungsring 39· Das zu filternde Schmieröl durchläuft die mit der Leitung 13 in Verbindung stehende Einlaßkammer 36, anschließend den zwischen Filterhülse 38 und Filtermantel 41 gebildeten·Ringraum und durchdringt dann an verschiedenen Punkten die Filterhülse 38, um schließlich durch die Auslaßkammer 37 zur Leitung 17 in gereinigtem Zustand abzufließen.

Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, ist im Gußteil 35 ein Gehäuse 42 eingelassen, welches das Bypass-Ventil 18 aufnlmmto Dieses Ventil weist einen einseitig geschlossenen, ansonsten hohl ausgebildeten Sperrschieber 43 auf, der durch eine sich an einem Anschlag 46 abstützende Feder 44 in der in Fig. 3 dargestellten geschlossenen Lage gehalten wird. Der Sperrschieber 43 ist, wie Fig. 4 zeigt, mit mehreren seitlichen Bohrungen 45 versehen·

Solange das Schmieröl noch kalt und steif ist, leistet die Filterhülse 38 beim Durohtritt des Öls durch das Filter ' einen Widerstand entgegen, so daß sich in einer im Gehäuse . 42. vorgesehenen, mit der Einlaßkammer 36 verbundenen Kammer

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ein Überdruck aufbaut. Dies hat zur Folge, daß der Sperrschieber 43 entgegen der Wirkung der Feder 44 in die in Figo 3 reohte Stellung gedrüokt wird. Hierduroh schaffen die seitlichen Bohrungen 43 eine Verbindung zwischen der Kammer 47 und einer weiteren im Gehäuse 42 vorgesehenen Kammer 48, welohe ihrerseits über einen Auslaß 48a mit der Hauptveraorgungsleitung 17 in Verbindung steht. Infolge eines solchen Druckaufbaues erfolgt ein Nebenaohluß für das nooh kalte Sohmieröl, und die Filter 15 und 16 werden umgangen*

Fig. 2 zeigt den Aufbau des Druckbegrenzungsventil 29· Dieses Ventil besitzt ein Ventilgehäuse 49 und eine in diesem eingelassene Hülse 50, welohe duroh ein In das eine Ende des Gehäuses 49 eingeschraubtes Verschlußteil gegen eine im Gehäuse 49 vorgesehene Ansohlagschulter gehalten wird. Eine am Außenumfang der Hülse 50 vorgesehene Bingausnehmung 52 steht mit einer den Auslal für die Leitung 33 bildenden Kammer 53 in Verbindung· Von der Bingausnehmung 52 führen radiale Durohbreohungen 54 in das Innere der Hülse 50· Auf axialem Abstand hiervon sind eine weitere Ringausnehmung 55 mit in das Innere führenden ^Durchbrechungen 56 vorgesehen« Sie Ausnehmung 55 steht mit einer Kammer 57 im Gehäuse 49 in Verbindung, an welohe die Leitung 31 angeschlossen ist.

Im Innern des Gehäuses 50 ist ein Steuersohieber 60 verschiebbar eingelassen, dessen eines Ende durbh die Wirkung einer Feder 63 gegen einen am entgegengesetzten Ende in einer Ringnut der Hülse 50 eingelassenen Anschlagring 62 gedrüokt wird· Der Steuersohieber 60 ist hohl ausgebildet und weist zur Abstützung der Feder 63 innen einen Absatz auf. Mit dem anderen Ende stützt sich die Feder 61 an einem Ring 64 ab, der an einem weiteren Ring 65 anliegt, welcher in einer Nut in der Hülse 50 eingelassen ist.

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Am Außenumfang ist der Steuerschieber 60 mit einer im Vergleich zur Ringausnehmung 52 der Hülse 50 breiter ausgefrästen und mit der Ausnehmung 52 über die Durchbrechungen 54 ständig in Verbindung stehenden Ringaushehmung 61 versehen. In der in Figo 2 dargestellten Lage sperrt der Steuerschieber 60 die Kammern 53 und 57 voneinander, da die Ringausnehmung 61 im Steuerschieber 60 die !Durchbrechungen 54 und 56 in der Hülse 50 nicht überbrückt, was der Pail ist, wenn der Druck in der Leitung JO und damit im Innern 66 des Ventilgehäuses 49 einen vorgegebenen Wert nicht übersteigt. Erst ein übermäßiger Druckaufbau in der Leitung JO führt dazu, daß dieser auf die geschlossene Stirnseite des Steuerschiebers 60 einwirkt, wodurch der Steuerschieber in Pig· 2 nach rechts verschoben wird und die Durchbrechungen 54 und 56 von der Ringausnehmung 61 überbrückt werden. Hierdurch werden die Kammern 57 und 53 miteinander verbunden, bo daß das Schmieröl γοη der Leitung 31 im Nebenschluß zu den»Filtern 15 und 16 in die Leitung 33 geleitet wird.

Die Arbeitsweise des Kühlkreislaufs ist wie folgt.

Solange das Schmieröl noch kalt und steif ist, fließt es vom ölbehälter 11 über die Pumpe 12, die Leitung 13 mit Durchlauf des Olkühlers 14 und des in diesem Zustand offenen Bypass-Ventils 18 unmittelbar zur Hauptversorgungsleitung 17 und von dort zu den Leitungen 19» 22, 24 und 26. Nach Durchlauf der zu kühlenden Teile fließt es zurück zum Ölbehälter 11.

Sobald das Schmieröl ausreichend warm und weniger viskos ist, nimmt es unter Umgehung des dann automatisch geschlossenen Bypass-Ventils 18 seinen Weg- über die Filter 15 und 16 zur Hauptversorgungsleitung 17·

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Wenn ein vorbestimmter Druck des Schmieröls in der Hauptvereorgungsleitung 17 erreicht ist, öffnet das Druckbegrenzungsventil 29, wodurch dieses Ventil das Schmieröl im Nebensohluß zu dem durch die Filter geleiteten Schmieröl vom Auslaß des ölkühlers 14 über die Leitungen 31 und 33 zur Saugleitung 10 führt. Duroh das öffnen des Druckbegrenzungsventil 29 gelangt nur der Teil des Schmieröls über die Filter, welcher dem Durchlaßvermögen der Filter entspricht, was zur Erhöhung der Lebensdauer soloher Filter beiträgt. Die weitere Folge ist, daß die ausweohselbaren Filterhülsen nicht mehr so häufig erneuert zu werden brauchen, was sich auf eine Verlängerung der Kundendienst-Intervalle günstig auswirkt. Dadurch, daß auch das im Nebenschluß über die Leitungen 31 und 33 zur Pumpe zurückgeführte, nicht erhitzte Schmieröl wieder den ölkühler H durchläuft und hierbei mit dem über die Filter geleiteten Kühlkreislauf vereinigt wird, wird das Wärmeaufnahmevermögen des ölkühlers bis zu seiner maximalen Leistungsfähigkeit voll ausgenutzt.

Patentansprüche

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Claims

Patentanspruch e

1./Kühlsystem für das in Verbrennungskraftmasohinen umlaufende Schmieröl mit einem zwischen der Förderpumpe und den zu kühlenden Motorstellen zwisohengeschalteten Ölkühler und einer diesem nachgeschalteten leiteranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß an eine von der den Kühler (14) mit der leiteranordnung (15, 16) verbindenden Leitung (13) abzweigende Leitung (31) ein vom Druck in der hinter der leiteranordnung (15, 16) liegenden Hauptversorgungsleitung (17) steuerbares Druckbegrenzungsventil (29) angeschlossen ist, welches bei Überdruck einen Teilstrom des Schmieröls von der Filteranordnung(15, 16)fernhält und diesen über eine Leitung 33 der Saugleitung (10) der Pumpe (12)zurückführt.

2c Kühlsystem naon Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil (29) bei Überschreiten d-es

. Betriebsdruckes in der Hauptversorgungsleitung (17) in die Offenstellung verstellbar ist.

3# Kühlsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil (29) mit der Hauptversorgungsleitung (17) für die zu kühlenden Motorteile über eine Steuerleitung (30) verbunden ist.

4· Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Druckbegrenzungsventil (29) nicht abgeleitete leilstrom des Schmieröls über die Leitung (13) zu der Mlteranordnung (15, 16), über die dieser nachgeschaltete Hauptversorgungsleitung (17),Abzweigleitungen (19, 22, 24, 26) zu den zu kühlenden Motorteilen (20, 21, 23, 25) geleitet

. wird, über den Motor-Ölsumpf in den Ölbehälter (11) zurückfließt und in der £nsaugleitung(1Q) der Pumpe (12) mit der vom Druckbegrenzungsventil (29) abgeleiteten Ölmenge vereinigt wird und gemeinsam den ölkühler (14) durchläuft. ^09820/0610 ORIGINAL INSPECTED

- ίο -

5. Kühlsystem naclr den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil (29) einen in Abhängigkeit von der Höhe des Überdruckes kontinuierlich verstellbaren federbelasteten Steuerschieber (60) aufweist, der als Mengenteiler für den von der Leitung (31) in die Leitung (33) abgeleiteten Teilstrom dee Sohmieröls wirkt

6ο Verfahren zum Kühlen des gesamten durch ein Kühlsystem für das in Verbrennungskraftmasohinen umlaufende Sohmierö'l, dadurch gekennzeichnet, daß der durch eine Pumpe in Umlauf versetzte Schmierölstrom zunächst gekühlt wird, sich hinter dem ölkühler verzweigt, in dem einen zur Pumpe zurückfließenden Teilstrom gefiltert und den Schmiersteilen zugeführt wird und in dem anderen zur Pumpe zurückfließenden Teilstrom über ein Druckbegrenzungsventil geführt wird, welches bei Überschreiten eines den Betriebsdruck im Kühlsystem übersteigenden Wertes öffnet und diesen Teiletrom mit dem von den Schmierstellen zurückfließenden Teilstrom vor dem Umwälzen durch die Pumpe vereinigt, so daß der gesamte Schmierölstrom wieder gekühlt wird, und daß bei Einhaltung des Betriebsdruckes der gesamte Schmierölstrom gefiltert, den Schmiereteilen zugeführt wird, zur Pumpe zurückfließt und in seiner Gesamtheit gekühlt wird·

7« Kühlsystem nach Anspruch 4_f dadurch gekennzeichnet, daß ein die Einlaßkammer (36) mit der Auslaßkammer (37) mindestens eines der Filter (15» 16) überbrückendes Bypass-Ventil (18) vorgesehen ist, welches beim Durchgang von kaltem und steifen Schmieröl selbsttätig öffnet.

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