EP3379045A1 - Vorrichtung zur optimierung des schmierölseitigen aufheizverhaltens einer verbrennungskraftmaschine sowie verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur optimierung des schmierölseitigen aufheizverhaltens einer verbrennungskraftmaschine sowie verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine Download PDF

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EP3379045A1
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    • F01M2011/0037—Oilsumps with different oil compartments
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    • F01M2011/0045—Oilsumps with different oil compartments for controlling the oil temperature

Definitions

  • This oil sump comprises the entire volume of oil that is present for supplying oil to the internal combustion engine.
  • the EP 1878884 B1 shows an oil-collecting device for an internal combustion engine.
  • the object of the present invention is to develop a device which allows a faster heating of the lubricating oil circuit in the warm-up phase of the engine.
  • the new solution consists of a device in the sump that allows the lubricating oil circuit to be centralized in the warm-up phase so that there is only a small amount of oil in circulation that can be heated quickly and by the cold oil in the sump and its negative Heat capacity is thermally separated. As soon as the optimum operating temperature in this small circuit is exceeded, the surrounding, cold lubricating oil, which is located in the surrounding oil sump, is automatically integrated into the oil circuit by means of a valve system.
  • the advantage here is that a much faster, oil-side warm-up of the engine is possible. A significant friction reduction and thus a significant fuel economy in the warm-up phase of the engine takes place.
  • Hot oil is applied to the pistons and cylinder tubes faster, and engine combustion can reach the design point faster, thus producing lower emissions during the cold run phase.
  • the heating of the lubricating oil circuit can be decoupled from the water cycle, which leads to a further reduction of friction in a bypass of the oil cooler in the warm-up phase of the engine.
  • a faster heating of the engine leads to a significant reduction in wear in the warm-up phase of the engine.
  • FIG. 1 shows an oil pan with additional container.
  • the oil pan 1 is equipped with a central, designed with a low volume auxiliary oil tank 2, which is equipped to supply the engine-side lubricating oil pump with an intake manifold 3 and a valve system 4, 5 with the main oil pan surrounding it as a function of the present lubricating oil temperature by an actuator 6 can be coupled or decoupled.
  • This additional container 2 can be performed in addition to the surrounding oil pan still thermally insulated, so that the heating process is realized faster.
  • the auxiliary oil tank is filled with warmed-up oil dripping out of the crankcase via the oil collector plate 8.
  • the actuator 6 Upon reaching the operating temperature of the auxiliary oil tank 2 is connected to the residual volume of the main oil pan 1 through the valve 5 by the actuator 6.
  • the actuator 6 can be controlled electromechanically, electro-hydraulically, electromagnetically, hydraulically, pneumatically, mechanically or thermally via a wax cartridge or shape memory spring or a bimetallic spring.
  • the actuation of the actuator can be done both with a control unit, as well as self-regulating (eg: shape memory spring).)
  • the valve of the valve system 4 is not necessarily necessary for the function of the apparatus when the cooling effect in hot operation, by a Isolation of the additional oil tank 2 is limited, is sufficient.
  • the filling of the auxiliary oil tank 2 is ensured by an automatically acting level valve 7, which decouples the auxiliary oil tank 2 in the filled state of the main oil pan 1.
  • this level valve 7 act as a safety valve, if there is a malfunction of the actuator 6 or the valves of the valve system 4, 5, so that engine damage due to a malfunction can be safely excluded.

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Abstract

1. Vorrichtung zur Optimierung des schmierölseitigen Aufheizverhaltens einer Verbrennungskraftmaschine sowie Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
2. Beschrieben wird eine Ölwanne für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zusatzölbehälter.

Description

  • Bisher wird der Schmierölbedarf einer Verbrennungskraftmaschine aus einem Ölsumpf, der sich zumeist in einer Ölwanne befindet, gedeckt. Dieser Ölsumpf umfasst das gesamte Ölvolumen, das zur Ölversorgung der Verbrennungskraftmaschine vorhanden ist.
  • Aus der WO 2008142078 A2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung für ein Ölkreislaufmanagement in einer Verbrennungskraftmaschine bekannt.
  • Weiter ist aus der DE 1034401 A1 ein Verfahren zum Temperieren eines Verbrennungsmotors und Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor bekannt.
  • Die EP 1878884 B1 zeigt eine Ölauffangvorrichtung für eine Brennkraftmaschine.
  • In der EP 717175 wird eine Anordnung zum Fördern und Kühlen des Schmieröls von Verbrennungsmotoren offenbart.
  • In der US 8136488 B2 ist ein Kühlsystem eines Fahrzeugs dargestellt.
  • Weiter offenbart die EP 2154341 B1 eine Ölwanne für eine Brennkraftmaschine.
  • Eine große Ölwanne mit einem großen Ölvolumen, insbesondere eine massive Gussölwanne, verhindert ein schnelles Aufheizen des Ölkreislaufes.
  • Dies ist jedoch zur Reibleistungsminimierung und zur Senkung der Emissionen des Motors in der Warmlaufphase notwendig.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu entwickeln, die ein schnelleres Aufheizen des Schmierölkreislaufes in der Warmlaufphase des Motors ermöglicht.
  • Die neue Lösung besteht aus einer Vorrichtung in der Ölwanne, die es ermöglicht, den Schmierölkreislauf in der Warmlaufphase zu zentralisieren, so dass sich nur eine kleine Ölmenge im Umlauf befindet, die schnell erwärmt werden kann und von der kalten Ölmenge in der Ölwanne und deren negativer Wärmekapazität thermisch getrennt ist. Sobald die optimale Betriebstemperatur in diesem kleinen Kreislauf überschritten ist, wird automatisch durch ein Ventilsystem das umgebende, kalte Schmieröl, welches sich in der umgebenden Ölwanne befindet, in den Ölkreislauf eingebunden.
  • Hierbei ist von Vorteil, dass ein deutlich schnelleres, ölseitiges Aufwärmen des Motors möglich ist. Eine deutliche Reibleistungsreduzierung und somit eine signifikante Kraftstoffeinsparung in der Warmlaufphase des Motors erfolgt.
  • Kolben und Zylinderrohre werden schneller mit warmem Öl beaufschlagt, die motorische Verbrennung kann schneller den Auslegungspunkt erreichen und somit geringere Emissionen in der Kaltlaufphase erzeugen. Die Erwärmung des Schmierölkreislaufs kann vom Wasserkreislauf entkoppelt werden, was zu einer weiteren Reibleistungsreduzierung bei einer Umgehung des Ölkühlers in der Warmlaufphase des Motors führt. Ein schnelleres Aufheizen des Motors führt zu einer deutlichen Verschleißreduzierung in der Warmlaufphase des Motors.
  • Weitere erfindungsgemäße Vorteile sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels.
  • Figur 1 zeigt eine Ölwanne mit Zusatzbehälter.
  • In Figur 1 wird die Ölwanne 1 mit einem zentralen, mit geringem Volumen ausgelegten Zusatzölbehälter 2 ausgerüstet, der zur Versorgung der motorseitigen Schmierölpumpe mit einem Ansaugstutzen 3 ausgerüstet ist und der über ein Ventilsystem 4, 5 mit der ihn umgebenden Hauptölwanne in Abhängigkeit von der vorliegenden Schmieröltemperatur durch einen Aktuator 6 gekoppelt oder entkoppelt werden kann. Dieser Zusatzbehälter 2 kann zusätzlich zur umgebenden Ölwanne noch thermisch isoliert ausgeführt sein, damit der Aufheizvorgang schneller realisiert wird. Der Zusatzölbehälter wird bei kaltem Motor mit angewärmtem, aus dem Kurbelgehäuse abtropfendem Öl über das Ölauffangblech 8 gefüllt. Bei Erreichen der Betriebstemperatur wird durch den Aktuator 6 der Zusatzölbehälter 2 mit dem Restvolumen der Hauptölwanne 1 durch das Ventil 5 verbunden. Gleichzeitig wird durch das Ventil 4 das Ölauffangblech vom Zusatzölbehälter 2 entkoppelt, so dass sich das aus dem Kurbelgehäuseraum abtropfende warme Schmieröl in die Hauptölwanne 1 ergießt. Der Aktuator 6 kann elektromechanisch, elektrohydraulisch, elektromagnetisch, hydraulisch, pneumatisch, mechanisch oder thermisch über eine Wachspatrone oder Formgedächtnisfeder bzw. eine Bimetallfeder angesteuert werden.
  • (Die Ansteuerung des Aktuators kann sowohl mit einem Steuergerät erfolgen, als auch selbstregelnd (z. B.: Formgedächtnisfeder) sein.) Das Ventil des Ventilsystems 4 ist für die Funktion der Apparatur nicht zwangsläufig notwendig, wenn die Kühlwirkung bei Heißbetrieb, die durch eine Isolation des Zusatzölbehälters 2 eingeschränkt ist, ausreichend ist.
  • Für den Fall der Erstbefüllung des Motors mit Schmieröl, oder bei einem Ölwechsel, wird die Befüllung des Zusatzölbehälters 2 durch ein selbsttätig wirkendes Füllstandsventil 7 sichergestellt, welches den Zusatzölbehälter 2 im gefüllten Zustand von der Hauptölwanne 1 entkoppelt. Außerdem kann dieses Füllstandsventil 7 als Sicherheitsventil fungieren, falls es zu einer Fehlfunktion des Aktuators 6 oder der Ventile des Ventilsystems 4, 5 kommt, so dass ein Motorschaden aufgrund eine Fehlfunktion sicher ausgeschlossen werden kann.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Ölwanne / Hauptölwanne
    2
    Zusatzölbehälter
    3
    Ansaugstutzen
    4
    Ventilsystem
    5
    Ventilsystem
    6
    Aktuator
    7
    Füllstandsventil
    8
    Ölauffangblech

Claims (10)

  1. Ölwanne für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zusatzölbehälter (2).
  2. Ölwanne für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzölbehälter (2) im Wesentlichen in der Ölwanne (1) angeordnet ist.
  3. Ölwanne für eine Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass im Wesentlichen oberhalb des Zusatzölbehälters (2) wenigstens ein Ölauffangblech (8) angeordnet ist.
  4. Ölwanne für eine Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzölbehälter (2) wenigstens einen zur Versorgung der Schmierölpumpe dienenden Ansaugstutzen (3) aufweist.
  5. Ölwanne für eine Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzölbehälter (2) wenigstens ein mit der Ölwanne (1) kommunizierendes Füllstandsventil (7) aufweist.
  6. Ölwanne für eine Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzölbehälter (2) wenigstens ein Ventilsystem (4, 5) aufweist, das mit der Ölwanne (1) kommuniziert.
  7. Ölwanne für eine Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilsystem (4, 5) wenigstens einen Aktuator (6) aufweist, der das Ventilsystem (4, 5) in Abhängigkeit der Öltemperatur bewegt.
  8. Ölwanne für eine Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des Aktuators (6) mittels eines Steuergeräts erfolgt.
  9. Ölwanne für eine Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (6) elektromechanisch, elektrohydraulisch, elektromagnetisch, hydraulisch, pneumatisch, mechanisch oder thermisch über beispielsweise eine Wachspatrone oder eine Formgedächtnisfeder oder eine Bimetallfeder angesteuert wird.
  10. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Ölwanne (1) nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche zum Einsatz kommt.
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