DE3729545C2 - Ölwanne für eine einen Ventiltrieb und einen Kurbeltrieb enthaltende Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ölwanne gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Problem bei der Schmierung, gegebenenfalls auch der Kühlung einer Brennkraftmaschine mit Öl, besteht darin, daß die Ölviskosität stark temperaturabhängig ist.

So kann während des Warmlaufs einer Brennkraftma­ schine die Reibung in der Maschine infolge temperatur­ abhängig erhöhter Ölviskosität doppelt so hohe Werte wie bei betriebswarmer Maschine annehmen, wodurch die Verluste der Maschine in unerwünschter Weise er­ höht werden.

Eine gattungsgemäße Ölwanne ist in DE 28 52 854 A1 offenbart. Diese einen Ventiltrieb und einen Kurbeltrieb aufweisende Brennkraftmaschine ist an ihrem unteren Ende durch eine Öl­ wanne abgeschlossen, welche durch Zwischenwände in zumindest zwei in Strömungsver­ bindung stehende Kammern unterteilt ist. Aus einer dieser Kammern saugt eine mit einem Ansaugtrichter versehene Pumpe Öl, welches Schmier- und/oder Kühlstellen der Brennkraft­ maschine zugeführt wird. Eine den Ansaugtrichter aufnehmende Kammer ist in der Art eines Staubehälters ausgeführt, in welchen eine mit dem Zylinderkopf verbundene Rück­ flußleitung für im Betrieb erhitztes Öl mündet.

In JP 55-54617 A ist eine in einer Ölwanne einer Brennkraftmaschine angeordnete Vor­ wärmkammer für Schmieröl offenbart, aus welcher über ein Sieb Schmieröl abgesaugt wird und in welche das in der Brennkraftmaschine erwärmte Schmieröl direkt zurückströmt.

Aus DE-OS 21 39 740 ist es bekannt, eine Ölwanne einer Brennkraftmaschine in mehrere Kammern zu unterteilen, die im Bereich des Bodens über z. B. horizontal liegende Rohre miteinander in Verbindung stehen.

Zur Beschleunigung der Erwärmung des Öls in der Ölwanne beim Warmlauf von Brennkraftmaschinen, ins­ besondere solchen, die als Antriebsmotoren für Kraft­ fahrzeuge dienen, gibt es beispielsweise in der Patentli­ teratur der Klasse FO2M 17/00 eine Reihe von Vor­ schlägen, die darauf hinauslaufen, die Ölwanne in zumin­ dest zwei Kammern durch Zwischenwände zu untertei­ len, wobei unter Verwendung temperaturabhängiger Ventile bei niedrigen Öl- bzw. Maschinentemperaturen Öl im wesentlichen nur aus einer der Kammern abgezo­ gen wird, in die das in der Maschine erwärmte Öl zu­ rückgeleitet wird. Bei höheren Maschinentemperaturen ist man dagegen bestrebt, durch Einbeziehen auch des Ölvolumens in der zumindest einen weiteren Kammer in den Ölkreislauf die Temperatur des Öls möglichst niedrig zu halten. Als Beispiel für diesen Stand der Tech­ nik sei nur die US-PS 41 34 380 angeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentan­ spruchs 1, eine Ölwanne zu schaffen, die während des Warmlaufs der Brennkraftmaschine eine noch schnelle­ re Erwärmung des insbesondere zur Schmierung der Maschine dienenden Öls sicherstellt, wobei übermäßige Verlagerungen des Öls bei Beschleunigungen vermieden werden sollen.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe be­ steht in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentan­ spruchs 1, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung be­ schreiben die Unteransprüche.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß tempera­ turempfindliche Ventile oder dergleichen überflüssig sind.

Wie die Unteransprüche zum Ausdruck bringen, kann die Erfindung in vorteilhafter Weise zugleich zur Bil­ dung eines Staubehälters für das Öl ausgenutzt werden, der bei Kurvenfahrten und starken Beschleunigungs­ bzw. Verzögerungsvorgängen eines mit der Brennkraft­ maschine ausgerüsteten Kraftfahrzeugs sicherstellt, daß im Bereich der Pumpensaugleitung stets ein hinreichen­ des Ölvolumen zur Verfügung steht.

Während bei dem eingangs erläuterten Stand der Technik in die eine und die weitere Kammer das ge­ samte aus der Maschine zurücklaufende Öl, also sowohl das im Zylinderkopf für die Schmierung des Ventiltriebs als auch das im Kurbelgehäuse für die Schmierung des Kurbeltriebs verwendete Öl, zurückgeführt wird, sieht die Erfindung eine Speisung der definierten einen Kam­ mer im wesentlichen nur mit dem aus dem Zylinderkopf zurückgeleiteten Öl vor, während der restliche Ölbedarf der Maschine durch Nachsaugen aus der zumindest ei­ nen weiteren Kammer der Ölwanne in die definierte eine Kammer gedeckt wird. Dieser erfindungsgemäßen Maßnahme liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich wäh­ rend des Warmlaufs der Maschine der Zylinderkopf derselben infolge seines direkten Kontakts mit den Brenngasen erheblich schneller erwärmt als das Kurbel­ gehäuse bzw. der Kurbeltrieb, so daß, begünstigt durch den hohen Wärmeleitkoeffizienten des beispielsweise aus Aluminium bestehenden Zylinderkopfes sowie den vom Kühlwasser vorgenommenen Wärmetransport, das Schmieröl am Ventiltrieb bzw. im Zylinderkopf er­ heblich schneller erwärmt wird als am Kurbeltrieb.

Aber auch bei betriebswarmer Maschine ist die erfin­ dungsgemäße Ölwannenkonstruktion vorteilhaft. Das aus dem Zylinderkopf zurückfließende Öl tritt nämlich aufgrund der relativ geringen Ventiltriebsreibung sowie wegen des guten Wärmeaustauschs im Zylinderkopf etwa mit Kühlwassertemperatur (um 120°C) in die Öl­ wanne ein, während das vor allem in die weiteren Öl­ kammern vom Kurbeltrieb abspritzende Öl wegen der relativ großen Reibung im Kurbeltrieb eine deutlich hö­ here Temperatur (um 140°C) hat. Durch die Erfindung ist bei warmer Maschine also sichergestellt, daß aus der einen Ölkammer Öl mit einer relativ niedrigen Öltempe­ ratur (gegenüber der Öltemperatur in den weiteren Kammern) abgesaugt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für den Fall der Antriebsmaschine eines Fahrzeugs wird im folgen­ den anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Brennkraftmaschine in Seitenansicht, im Bereich der Ölwanne in einem Längsschnitt, und

Fig. 2 eine Stirnansicht der Maschine mit dem in Fig. 1 bei II-II angedeuteten Querschnitt.

Die Brennkraftmaschine 1, die einen beliebigen, be­ kannten und daher hier nicht zu beschreibenden Aufbau besitzt, enthält als hier interessierende Bestandteile das Kurbelgehäuse 2 mit der Kurbelwelle 3 und den Zylin­ derkopf 4 mit der zur Ventilsteuerung dienenden Noc­ kenwelle 5. Unterhalb dieser eigentlichen Maschine er­ kennt man die erfindungsgemäße Ölwanne 6 mit den Ölwannengehäuse 7 und dem innerhalb des Ölvolumens 8 des Gehäuses angeordneten Staubehälter 9, der das Gehäuse 7 in diesem Ausführungsbeispiel in die eine Kammer 10 sowie die beiden weiteren Kammern 11 und 12 unterteilt. In diesem Ausführungsbeispiel sind alle Kammern in Richtung nach oben offen, so daß vom Kurbeltrieb abtropfendes Öl in alle Kammern 10, 11 und 12 gelangt. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die eine Kammer 10 gegen den Zutritt vom Kurbeltrieb abtropfenden Öls zu sichern, beispielsweise durch einen Deckel.

Demgegenüber wird aus dem Zylinderkopf 4 zurück­ fließendes Öl über die Rückflußleitung 13 nur in die eine Kammer 10 geleitet, nicht aber in die weiteren Kam­ mern 11 und 12. Aus der einen Kammer 10 wird über die Saugleitung 14 und eine im Zuge derselben angeordne­ te, nicht dargestellte Ölpumpe Öl zu allen Schmier- bzw. Kühlstellen der Maschine, also sowohl im Zylinderkopf als auch im Zylinderblock bzw. Kurbelgehäuse, geleitet.

Betrachtet man weiter den Aufbau des Staugehäuses 9, so erkennt man unterhalb des Ansaugtrichters 15 die Öffnung 16 der parallel zur Längsachse der Maschine verlaufend angeordneten Leitung 17. Diese Leitung dient dazu, eine Strömungsverbindung zwischen der ei­ nen Kammer 10 einerseits und den weiteren Kammern 11 und 12 andererseits zu schaffen, durch die Öl letztlich zur Pumpe nachgesaugt wird. Sie verbindet direkt die beiden weiteren Kammern 11 und 12, so daß bei Kur­ venfahrten oder Neigungen kein warmes Öl aus der einen Kammer 10 austritt.

Unterhalb des Staugehäuses 9, das sich gemäß Fig. 2 über die gesamte Maschinen breite erstreckt, erkennt man auf dem Boden des Ölwannengehäuses 7 die wär­ meisolierende Auflage 18, die dafür sorgen soll, daß während des Warmlaufs der Brennkraftmaschine der an der Ölwanne entlangstreichende Fahrtwind zumindest keine nennenswerte Kühlung des in der einen Kammer 10 befindlichen Öls vornimmt.

Während des Warmlaufs der Maschine bewirkt die Tatsache, daß in die eine Kammer 10 über die Rücklauf­ leitung 13 im wesentlichen nur das aus dem sich schnell erwärmenden Zylinderkopf 4 zurückgeführte Öl ge­ langt, sehr schnell eine Speisung der Saugleitung 14 mit relativ warmem Öl, während das Öl in den weiteren Kammern 11 und 12 sich nur relativ langsam erwärmt. Bei warmer Brennkraftmaschine geht dagegen das Temperaturgefälle des Öls nicht in Richtung von der Kammer 10 zu den Kammern 11 und 12, sondern in umgekehrte Richtung, da das durch die Rücklaufleitung 13 zurückgelieferte Öl infolge der guten Kühlung des Zylinderkopfes eine niedrigere Temperatur besitzt als das aus dem Kurbelgehäuse in die weiteren Kammern 11 und 12 zurückgelieferte Öl.

Wie ohne weiteres aus den Figuren ersichtlich, hält der Staubehälter 9 zugleich bei Kurvenfahrten, Neigun­ gen des Fahrzeugs und starken Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsvorgängen hinreichend viel Öl im Bereich des Stutzens 15 zurück, so daß die Ölversorgung der Maschine auch dann gewährleistet ist.

Mit der Erfindung ist also eine Ölwannenkonstruk­ tion für eine Brennkraftmaschine, insbesondere die An­ triebsmaschine eines Fahrzeugs, geschaffen, die mit ein­ fachen Mitteln unter Verzicht auf thermostatisch kon­ trollierte Ventile oder dergleichen während des Warm­ laufs der Maschine eine schnelle Erwärmung des jeweils angesaugten Ölvolumens sicherstellt, da gegen bei war­ mer Maschine primär ein relativ kühles Ölvolumen zur Verfügung stellt.

Claims (6)

1. Ölwanne für eine einen Ventiltrieb und einen Kurbeltrieb enthaltende Brennkraftmaschine, wobei die Ölwanne durch Zwischenwände in zumindest zwei in Strömungsverbindung stehende Kammern unterteilt ist, von denen eine sowohl über einen Ansaugtrichter einer Pumpe Schmier- und/oder Kühlstellen der Maschine mit Öl speist als auch mit von diesen Stellen zurückfließendem erhitzten Öl beliefert wird, wobei die eine Kammer einen Stau­ behälter bildet, in welchen eine mit dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine verbundene Rückflußleitung für im Betrieb erhitztes Öl mündet, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden dieser einen Kammer (10) eine Öffnung (16) einer durch die Kammer (10) verlaufenden Leitung (17) angeordnet ist, welche eine Strömungs­ verbindung dieser Kammer (10) mit zumindest einer weiteren Kammer (11, 12) der Ölwanne (6) herstellt.

2. Ölwanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die eine Kammer (10) einen Staubehälter (9) im wesentlichen innerhalb des Ölvolumens der zumindest einen weiteren Kammer (11, 12) der Öl­ wanne (6) bildet und zumindest gegen den Boden der Ölwanne (6) wärmeisoliert ist.

3. Ölwanne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die eine Kammer (10) im Bereich ihres Bodens ein Leitungssystem (17) zur dauernden Ver­ bindung mit dem Ölvolumen (8) der zumindest ei­ nen weiteren Kammer (11, 12) der Ölwanne (6) be­ sitzt.

4. Ölwanne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Boden der Ölwanne (6) unterhalb des Leitungssystems (17) mit einer Wärmeisolierung (18) versehen ist.

5. Ölwanne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß beidseitig der einen Kammer (10) weitere Kammern (11, 12) angeord­ net sind.

6. Ölwanne nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungssystem 17 die weiteren Kammern (11, 12) direkt verbindet.