DE3618794C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine ölgekühlte Brennkraftmaschine mit einem Schmier- und einem parallel dazu geschalteten Kühlölkreislauf gemäß den weiteren im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Aus der DE-OS 28 47 057 ist eine ölgekühlte Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Bauart bekannt. Bei dieser bekannten Brennkraftmaschine befindet sich der Ölfilter und der Ölkühler in der Vorlaufleitung des Kühlölkreislaufes. Damit gelangt zwar rückgekühltes Kühlöl zu den Kühlstellen, jedoch tropft das erwärmte Kühlöl von dort unmittelbar in die Ölwanne als Vorratsbehälter ab, so daß für die Schmierung nur das heiße Kühlöl aus den Kühlstellen zur Verfügung steht. Das heiße Kühlöl beeinträchtigt jedoch den Aufbau eines tragfähigen Ölfilmes an den Lagerstellen, so daß insbesondere bei hoher Last die Gefahr der Mischreibungsbildung in den Lagerstellen gegeben ist. Ferner ist zu berücksichtigen, daß sich die Fördermenge der Ölförderpumpe in Abhängigkeit von der Drehzahl ändert, wogegen der Schmierölbedarf in den Lagerstellen konstant bleibt. Dadurch ergibt sich bei der bekannten Brennkraftmaschine eine drehzahlabhängige Schmierölüberschußmenge, die über ein Steuerventil in den Ölvorrat nutzlos abgesteuert wird. Die damit verbundene Verlustleistung ist unerwünscht.

Ferner ist aus der DE-OS 26 49 562 eine ölgekühlte Brennkraftmaschine bekannt, bei der die Ölkreisläufe für das Schmier- und Kühlöl parallelgeschaltet sind und in die das Schmieröl von einer gemeinsamen Ölpumpe aus eingespeist wird. Die Aufteilung in die beiden Ölkreisläufe erfolgt stromab eines Ölfilters und wird gesteuert über ein Überdruckventil. Infolge der hohen Durchsatzmenge an Schmier- und Kühlöl stellt das Ölfilter in der Vorlaufleitung einen erheblichen Strömungswiderstand dar, dessen Überwindung mit einer erhöhten Verlustleistung verbunden ist. Ferner wird ein Nachteil darin gesehen, daß bei einem Defekt am Überdruckventil der Schmierölkreis zusammenbricht. Schließlich ist es noch nachteilig, daß in der Ölwanne rückgekühltes Kühlöl mit heißem Schmieröl vermischt wird. Da das Mischöl nicht mehr rückgekühlt wird, gelangt somit Schmieröl mit erhöhter Öltemperatur in den Schmierölkreislauf, wodurch die Tragfähigkeit des Schmierölfilms in den Lagerstellen beeinträchtigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus der DE-OS 28 47 057 bekannte Brennkraftmaschine derart zu verbessern, daß vorrangig eine Versorgung der Schmierstellen durch Schmieröl mit einer annähernd konstanten niederen Öltemperatur sichergestellt ist und ferner eine gute Kühlung mit möglichst kleiner Kühl- und Förderleistung erzielt wird.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung von Ölfilter und Ölkühler in der Vorlaufleitung des Schmierölkreislaufes wird einmal der Strömungswiderstand im Ölfilter gesenkt und damit die Verlustleistung deutlich verringert und zum anderen sichergestellt, daß nur rückgekühltes Schmieröl mit niedrigen Temperaturen den Lagerstellen zugeführt wird. Die Kühlung des gesamten Ölvorrats erfolgt durch das im Ölkühler rückgekühlte Schmieröl aus dem Schmierölkreis, das mit relativ niederen Temperaturen aus den Lagerstellen in den Ölvorrat abtropft und sich dort mit dem heißeren Vorratsöl vermischt. Hierdurch kann außerdem die Kühlleistung gering gehalten werden. Schließlich wird noch mit der Anordnung des Überströmventils in der Vorlaufleitung des Schmierölkreislaufes erreicht, daß überschüssiges und rückgekühltes Schmieröl nutzbringend als Kühlöl in den Kühlölkreislauf eingespeist wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Anspruches 1 sind in Ansprüchen 2 und 3 enthalten.

Gemäß den Merkmalen der Ansprüche 4 und 5 erfolgt die Verteilung der von der Ölpumpe gemeinsam geförderten Öl­ menge in den Kühl- und Schmierölkreislauf über ein Über­ strömventil, was den Vorteil hat, daß in beiden Ölkreis­ läufen das Öl mit unterschiedlichen Drücken gefördert werden kann. Bevorzugt wird dabei das Überströmventil vom Druck im Hauptölkanal des Schmierölkreislaufes gesteuert, wobei die abgesteuerte Ölmenge in den Kühlkreislauf einge­ speist wird.

Gemäß den Merkmalen des Anspruches 6 wird in vorteilhafter Weise die gesamte vom Überströmventil in die Ölkreisläufe aufgeteilte Ölmenge gekühlt.

Eine gleichmäßige Verteilung des Kühlöles bei fertigungs­ technisch günstiger Lage der Kühlkanäle ergibt sich durch die Merkmale des Anspruches 7.

Gemäß den Merkmalen des Anspruches 8 wird mit einfachen Mitteln gleichzeitig eine Kühlung der Ventilstege als auch der Einspritzdüsen erreicht.

Schließlich ist es bei einer Brennkraftmaschine mit gegen­ über der Hochachse geneigt angeordneten Zylindern zweck­ mäßig, wenn die Längsbohrung entsprechend den Merkmalen des Anspruches 9 in der von den Zylinderlaufbuchsen nach unten weisenden Gehäuseseite des Zylindergehäuses ange­ ordnet ist. Dadurch ist das Kühlöl gezwungen, nach Aus­ tritt aus dem Rücklaufkanal zunächst den unteren Abschnitt der Zylinderlaufbuchsen zu umspülen, bevor es in den Öl­ vorrat ablaufen kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von drei in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 den Aufbau des Schmier- und Kühlölkreislaufes in einem erfindungsgemäßen ölgekühlten Motor mit einer Anordnung des Ölkühlers im Schmieröl­ kreislauf;

Fig. 2 den Aufbau der Ölkreisläufe aus Fig. 1, jedoch mit einer Anordnung des Ölkühlers im Kühlöl­ kreislauf;

Fig. 3 den Aufbau der Ölkreisläufe aus Fig. 1, jedoch mit nur einer Ölförderpumpe für beide Ölkreis­ läufe.

Die in Fig. 1 gezeigte Brennkraftmaschine 1 besitzt ein Zylindergehäuse 2 mit darin eingesetzten nassen Zylinder­ laufbuchsen 3. Oben auf das Zylindergehäuse 1 ist ein nicht weiter dargestellter Zylinderkopf 4 aufgesetzt, wo­ bei die Trennebene zwischen Zylinderkopf 4 und Zylinder­ gehäuse 2 mit 5 bezeichnet ist. Im Zylinderkopf 4 sind unter anderem für jeden Zylinder die Kraftstoff-Einspritz­ düsen 6 angeordnet. Das Zylindergehäuse 2 ist nach unten durch eine Ölwanne 7 als Ölspeicher verschlossen.

Gemäß der Erfindung wird die Brennkraftmaschine 1 mit Schmieröl gekühlt. Dabei ist das als Kühlöl verwendete Schmieröl gemeinsam mit dem zur Schmierung der Lagerstellen der Brennkraftmaschine benötigten Schmieröl in der Öl­ wanne gespeichert. Zur Schmierung der Lagerstellen bzw. zur Kühlung der Brennkraftmaschine werden jeweils eigene Schmierölkreisläufe 8 und 9 verwendet. Beide Schmieröl­ kreisläufe sind erfindungsgemäß parallel geschaltet und damit wirkungsmäßig voneinander getrennt.

Der Schmierölkreislauf 8 umfaßt eine Schmierölpumpe 10, welche Schmieröl aus der Ölwanne 7 über einen Saugkorb 11 und eine Saugleitung 12 ansaugt und durch eine Vorlauf­ leitung 13 mit einem Thermostatventil 14 zu einem Ölfil­ ter 15 fördert. Vom Thermostatventil 14 wird der Ölstrom dabei in Abhängigkeit von der Öltemperatur entweder direkt oder nach Rückkühlung in einem Ölkühler 16 in den Ölfilter 15 gefördert. Dabei ist der Ölkühler 16 über die Verbindungs­ leitungen 17 und 17 a an das Thermostatventil 14 angeschlos­ sen. Vom Ausgang des Ölfilters 15 setzt sich die Vorlauf­ leitung 13 bis zum Hauptschmierölkanal 36 fort, von dem Kanäle zu den einzelnen Lagerstellen abzweigen. Das aus den Lagerstellen der Brennkraftmaschine austretende und noch re­ lativ kühle Schmieröl tropft unmittelbar in den Ölvorrat in­ nerhalb der Ölwanne ab, vermischt sich dort mit dem bevor­ rateten Schmieröl der beiden Ölkreisläufe 8 und 9, wodurch die Temperatur der Vorratsmenge z.B. bei kalter Brennkraft­ maschine angehoben und bei betriebswarmer Brennkraftmaschine abgesenkt wird.

Der Kühlölkreislauf 9 umfaßt eine eigene Kühlölpumpe 20 mit einer Ansaugleitung 21, die gleichfalls am Saugkorb 11 be­ festigt ist. Das von der Kühlölpumpe 20 angesaugte Kühlöl wird durch eine Zuführleitung 22 in eine Längsbohrung 23 im Zylindergehäuse 2 gefördert. Innerhalb der Zuführlei­ tung 22 befindet sich ein Regulierventil 24, von dem aus bedarfsweise Kühlöl zur Aufheizung des Fahrzeuginnenraumes durch die Leitung 25 zu einem Heizungswärmetauscher 26 ab­ gezweigt und stromab des Regulierventils 24 durch die Lei­ tung 27 wieder in die Zuführleitung 23 zurückgefördert wird.

Von der Längsbohrung 23 aus erfolgt die Verteilung des Kühl­ öles zur Kühlung von Zylinderkopf 4 und Zylinderlaufbuchsen 3. Hierzu erstreckt sich die Längsbohrung 23 innerhalb des Zylindergehäuses 2 seitlich an den Zylinderbohrungen etwa in Höhe des unteren Kolbentotpunktes entlang, von der zur Kühlung der Zylinderlaufbuchsen 3 im Bereich der einzel­ nen Zylinderquermittelebenen Verteilerbohrungen 28 abge­ zweigt sind, welche jeweils in einen die Zylinderlauf­ buchsen umgebenden Kühlmantel 29 ausmünden. Auf der den Ver­ teilerbohrungen 28 gegenüberliegenden Gehäuseseite der Zy­ linder befinden sich Rücklaufkanäle 30, durch welche das Kühlöl aus den Kühlmänteln 29 in Ringräume 31 am unteren Abschnitt 3 a der Zylinderlaufbuchsen 3 abströmt. Nach Um­ strömen der unteren Abschnitte 3 a fließt das Kühlöl un­ mittelbar in die Ölwanne 7 ab, wobei es durch Vermischen mit dem in der Ölwanne bevorrateten kühleren Schmieröl aus dem Schmierölkreislauf gekühlt wird.

Zur Kühlung des Zylinderkopfes 4 sind von der Längsbohrung 23 jeweils im Bereich der Zylinderquermittelebene vertikal ver­ laufende Zulaufkanäle 32 abgezweigt, an die im Zylinderkopf­ boden die Ventilstege zwischen den Ein- und Auslaßventilen in Querrichtung durchsetzende Kühlkanäle 33 angeschlossen sind. An den Kreuzungsstellen der Kühlkanäle 33 mit den Kraftstoff-Einspritzdüsen 6 sind diese jeweils als erwei­ terte Spülkammern 34 ausgebildet. Somit wird durch die Kühl­ kanäle 33 in Verbindung mit der Spülkammer 34 neben einer Kühlung der brennraumseitigen Zylinderkopfbereiche gleich­ zeitig eine intensive Kühlung der Einspritzdüsen 6 erzielt. Die stromab der Spülkammern 34 weiterführenden Abschnitte der Kühlkanäle 33 sind mit den bis zur Trennebene 5 ver­ längerten Rücklaufkanälen 30 des Zylindergehäuses 2 ver­ bunden, womit das heiße Kühlöl aus dem Zylinderkopf 4 so­ wie dem Zylindergehäuse 2 durch die Rücklaufkanäle 30 gemein­ sam in die Ölwanne 7 abgeleitet wird.

Zur Regelung des Schmieröldruckes im Schmierölkreislauf 8 befindet sich in der Vorlaufleitung 13 ein Druckregelven­ til 35, von dem aus überschüssiges Schmieröl zu Kühlzwecken unmittelbar in die Zuführleitung 22 eingesteuert wird. Dies führt bei betriebswarmer Brennkraftmaschine zu einer zu­ sätzlichen Absenkung der Kühlöltemperatur.

Bei einer Brennkraftmaschine mit zur Motorhochachse ge­ neigt angeordneten Zylindern ist es zur Kühlung der unteren Zylinderlaufbuchsen-Abschnitten 3 a vorteilhaft, wenn die Längsbohrung 23 in der von den Zylinderlaufbuchsen 3 nach unten weisenden Gehäuseseite vorgesehen ist und wenn die Rücklaufkanäle 30 in der oberhalb der Zylinderlaufbuchsen 3 liegenden Gehäuseseite angeordnet sind. Hierdurch können die unteren Buchsenabschnitte 3 a auf einfache Weise durch das ablaufende Kühlöl gekühlt werden. Bei V-Motoren sind die Längsbohrungen 23 der beiden Zylinderbänke über eine stirnseitige Querbohrung miteinander verbunden, so daß sich eine symmetrische Anordnung ergibt. Eine Feinabstimmung der Kühlölströme in den Zylindern und in den Zylinderköpfen kann durch unterschiedliche Bohrungsdurchmesser der Anschlüsse an die Längsbohrungen erreicht werden.

Die in Fig. 2 dargestellte ölgekühlte Brennkraftmaschine 37 unterscheidet sich von derjenigen aus Fig. 1 nur darin, daß der Ölkühler 16 im Kühlölkreislauf 9 und nicht im Schmier­ ölkreislauf 8 angeordnet ist. Von der Kühlölpumpe 20 wird Kühlöl aus dem gemeinsamen Ölvorrat der Ölwanne 7 angesaugt und in die Zuführleitung 22 gefördert. In dieser befindet sich nun das Thermostatventil 14, von dem aus das Kühlöl entweder unmittelbar in den stromab von Ventil 14 weiter­ führenden Teil der Zuführleitung 22 oder in die zum Öl­ kühler 16 führende Verbindungsleitung 17 umgesteuert wird. Im Schmierölkreislauf 8 wird Mischöl aus der Ölwanne 7 mit der sich dort einstellenden Mischtemperatur umgewälzt.

Fig. 3 zeigt eine ölgekühlte Brennkraftmaschine 38, welche vom Aufbau her den gleichen Schmier- 8 und Kühlölkreislauf 9 besitzt, wie die Brennkraftmaschine 1 aus Fig. 1. Der we­ sentliche Unterschied zwischen beiden Ausführungen besteht darin, daß bei der Brennkraftmaschine 38 das Schmier- und Kühlöl von einer gemeinsamen Ölförderpumpe 39 durch beide Ölkreisläufe 8 und 9 gefördert wird.

Die Förderleistung der Ölförderpumpe 39 ist dabei an den Ölbedarf beider Kreisläufe 8 und 9 angepaßt. Das von der Ölförderpumpe 39 aus dem gemeinsamen Ölvorrat in der Öl­ wanne 7 angesaugte Schmier- und Kühlöl wird in eine auf die gemeinsame Fördermenge abgestimmte Vorlaufleitung 40 bis zu einem in dieser angeordneten Überströmventil 41geför­ dert. An das Überströmventil 41 sind die Vorlaufleitungen 13 und 22 der Ölkreisläufe 8 und 9 angeschlossen. Vom Über­ strömventil 41 aus wird in Abhängigkeit vom Druck im Haupt­ ölkanal 36 die geförderte Ölmenge in den Schmier- 8 und Kühl­ ölkreislauf 9 verteilt. Das Überströmventil 41 ist dabei über eine strichpunktiert angedeutete Drucksteuerleitung 42 mit dem Hauptölkanal 36 verbunden. Gemäß der dargestellten Aus­ führung ist das Überströmventil 41 in der Vorlaufleitung 40 stromauf des Thermostatventiles 14 angeordnet. Hinsichtlich der Aufbereitung und Rückkühlung der umlaufenden Schmier- und Kühlölmenge weist diese Ausführung die gleichen vor­ teilhaften Eigenschaften auf wie das Ausführungsbeispiel der Fig. 1, d.h., die Rückkühlung der gesamten Ölmenge er­ folgt über das im Schmierölkreislauf 8 umlaufende Schmier­ öl und ebenso wird nur das im Schmierölkreislauf 8 um­ laufende Schmieröl im Ölfilter 15 gereinigt.

Unabhängig von dieser Ausführung ist es möglich, das Über­ strömventil 41 - wie durch strichpunktierte Linien ange­ deutet - stromab des Thermostatventiles 14 in den zum Fil­ ter 15 führenden Leitungsstrang anzuordnen. Hierdurch wird die Vorlaufleitung 40 insgesamt um das Thermostat­ ventil 14 und den Kreislauf zur Rückkühlung des Öles mit den Verbindungsleitungen 17, 17 a und den Ölkühler 16 erweitert. Dies hat den Vorteil, daß je nach Stellung des Thermostatventiles 14 sowohl rückgekühltes Schmier- als auch rückgekühltes Kühlöl vom Überströmventil 41 in die beiden Kreisläufe 8 und 9 verzweigt wird.

Claims (3)

1. Ölgekühlte Brennkraftmaschine mit einem Schmier- und einem parallel dazu geschalteten Kühlölkreislauf, von denen jeder eine Vorlaufleitung und von dieser abzweigende Verteilerleitungen umfaßt, mit einer Ölwanne als gemeinsamen Ölvorrat für beide Ölkreisläufe, ferner mit einer Ölförderpumpe zum Fördern von Öl in beide Ölkreisläufe und mit einem Ölfilter sowie einem Ölkühler in einer Vorlaufleitung der Ölkreisläufe, wobei in die Vorlaufleitung gefördertes Öl von einem Thermostatventil zum Ölkühler oder direkt in die Verteilerleitungen steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ölfilter (15) und der Ölkühler (16) in der Vorlaufleitung (13, 40) des Schmierölkreislaufes (8) angeordnet sind und daß beide Ölkreisläufe (8, 9) durch ein in der Vorlaufleitung (13, 40) vorgesehenes Überströmventil (35, 41) miteinander verbunden sind.

2. Ölgekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überströmventil (35, 41) vom Druck im Hauptölkanal (36) des Schmierölkreislaufes (8) gesteuert wird.

3. Ölgekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Überströmventil (35, 41) in dem vom Thermostatventil (14) zum Ölfilter (15) führenden Leitungsstrang angeordnet ist.