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Dokumentenidentifikation DE19938688A1 15.02.2001
Titel Verfahren zum Regeln einer Kühlung von Schmieröl einer Brennkraftmaschine
Anmelder Volkswagen AG, 38440 Wolfsburg, DE
Erfinder Voigt, Dieter, 38442 Wolfsburg, DE
DE-Anmeldedatum 14.08.1999
DE-Aktenzeichen 19938688
Offenlegungstag 15.02.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.02.2001
IPC-Hauptklasse F01M 5/00
IPC-Nebenklasse F01M 11/04   F02F 7/00   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Kühlung von Schmieröl in einer Ölwanne einer Antriebsmaschine mit Druckumlaufschmierung, insbesondere Brennkraftmaschine, wobei das Öl in einer Ölwanne gesammelt wird, welche wenigstens teilweise doppelwandig ausgebildet ist. Hierbei wird bei erhöhtem Kühlbedarf das Schmieröl in dem doppelwandigen Bereich der Ölwanne zirkulierend gefördert und bei niedrigem Kühlbedarf das Schmieröl in dem doppelwandigen Bereich der Ölwanne im wesentlichen ruhend gehalten.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Kühlung von Schmieröl in einer Ölwanne einer Antriebsmaschine mit Druckumlaufschmierung, insbesondere Brennkraftmaschine, wobei das Öl in einer Ölwanne gesammelt wird, welche wenigstens teilweise doppelwandig ausgebildet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einer Ölwanne zur Aufnahme von Schmieröl einer Druckumlaufschmierung, wobei die Ölwanne wenigstens teilweise doppelwandig ausgebildet ist und in der Ölwanne eine Ölpumpe mit einer Ansaugöffnung vorgesehen ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.

Ölwannen von Verbrennungsmotoren haben neben ihrer Aufgabe als Ölsammelbehälter für das im Kreislauf befindliche Motoröl auch eine Wärmetauscherfunktion, um die vornehmlich in das Motoröl einfließende Reibungswärme an die sie umstreifende Luft abzuführen. Eine erhöhte Wärmeabfuhr wird insbesondere durch die mit Rippen profilierte Aluölwanne erzielt. Diese bei höheren Umgebungstemperaturen und hohen Motordrehzahlen gewünschte Wärmeabfuhr zur Öltemperaturbegrenzung hat jedoch bei winterlichen Fahrbedingungen den Nachteil, daß im Warmlaufbetrieb durch unerwünschte Wärmeverluste das Betriebstemperaturniveau des Motoröls nur mühsam oder nicht erreicht wird. Als Folge davon ergeben sich erhöhte Reibungsverluste und erhöhter Kraftstoffverbrauch, was wiederum eine verschlechterte Ölqualität durch Kraftstoff und Kondenswasserverdünnung bedingt.

Aus der DE 44 31 105 A1 ist ein Verfahren zur bedarfsgerechten Kühlung des Schmieröls von Antriebsmaschinen mit Druckumlaufschmierung mit Hilfe einer teilweise doppelwandig ausgebildeten Ölwanne bekannt, wobei ein Isolierspalt vorgesehen ist, welcher in Fahrsituationen mit erhöhtem Kühlbedarf mit Schmieröl befüllt ist und in Fahrsituationen mit zu kaltem Schmieröl vorwiegend mit Luft befüllt ist. Das Ziel hierbei ist es, einen Wärmeverlust im Bereich der Ölwanne einzudämmen, so daß genügend Abwärme zum Heizen einer Fahrgastzelle und des Schmieröls zur Verfügung steht. Dies hat jedoch den Nachteil, daß lediglich die Isolierung bei gewünschter verringerter Wärmeabgabe vom Öl an die Umgebung verbessert wird. Dagegen verschlechtert sich durch das in dem Isolierspalt statisch vorhandene Öl eine Wärmeabgabe im Bereich der doppelwandigen Ölwanne. Ferner ist das Leeren des Isolierspaltes mit aufwendiger und dementsprechend kostenintensiver Mechanik und zusätzlicher Pumpe verbunden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der obengenannten Art sowie eine Brennkraftmaschine der o. g. Art zur Verfügung zu stellen, welche die obengenannten Nachteile beseitigen und eine besser steuerbare Wärmeabfuhr vom Schmieröl über die Ölwanne zur Verfügung stellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen und durch eine Brennkraftmaschine der o. g. Art mit den in Anspruch 5 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.

Bei einem Verfahren der o. g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß bei erhöhtem Kühlbedarf das Schmieröl in dem doppelwandigen Bereich der Ölwanne zirkulierend gefördert wird und daß bei niedrigem Kühlbedarf das Schmieröl in dem doppelwandigen Bereich der Ölwanne im wesentlichen ruhend gehalten wird.

Dies hat den Vorteil, daß bei hohem Kühlbedarf das außen an der Ölwanne zirkulierende Schmieröl viel Wärme an die Umgebung abgibt und bei niedrigem Kühlbedarf das in dem doppelwandigen Bereich ruhende Schmieröl als Wärmeisolator wirkt und so beispielsweise in der Aufwärmphase des Motors ein schnelles Erreichen einer Betriebstemperatur mit entsprechend verminderter Schadstoffemission in der Aufwärmphase erzielt. Ferner ist auf einfache Art und Weise eine Öltemperatur über die Stärke der Zirkulation in dem doppelwandigen Bereich der Ölwanne regelbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird eine Ansaugöffnung einer Ölpumpe bei erhöhtem Kühlbedarf wenigstens teilweise mit dem doppelwandigen Bereich der Ölwanne und bei niedrigem Kühlbedarf mit einem Innenraum der Ölwanne verbunden.

Zum Erzielen einer hohen Zirkulation wird bei erhöhtem Kühlbedarf das Schmieröl durch Öffnungen in einer inneren Wandung des doppelwandigen Bereichs der Ölwanne geleitet.

Eine zusätzliche Wärmeisolierung bei niedrigem Kühlbedarf wird dadurch erzielt, daß der doppelwandige Bereich der Ölwanne von einer durch eine Ölpumpe erzeugte Zirkulation getrennt wird.

Ferner ist es bei einer Brennkraftmaschine der o. g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein Thermostatventil vorgesehen ist, welches in Abhängigkeit von einer Schmieröltemperatur wahlweise bei erhöhtem Kühlbedarf die Ansaugöffnung mit dem doppelwandigen Bereich der Ölwanne derart verbindet, daß das Schmieröl wenigstens teilweise durch den doppelwandigen Bereich der Ölwanne zirkuliert, und bei niedrigem Kühlbedarf die Ansaugöffnung von dem doppelwandigen Bereich derart trennt, daß das Schmieröl im doppelwandigen Bereich der Ölwanne im wesentlichen von der durch die Ölpumpe erzeugte Zirkulation abgetrennt ist.

Dies hat den Vorteil, daß bei hohem Kühlbedarf, d. h. bei hoher Schmieröltemperatur, das außen an der Ölwanne zirkulierende Schmieröl viel Wärme an die Umgebung abgibt und bei niedrigem Kühlbedarf, d. h. bei niedriger Schmieröltemperatur, das in dem doppelwandigen Bereich ruhende Schmieröl als Wärmeisolator wirkt und so beispielsweise in der Aufwärmphase des Motors ein schnelles Erreichen einer Betriebstemperatur mit entsprechend verminderter Schadstoffemission in der Aufwärmphase erzielt. Ferner ist auf einfache Art und Weise eine Öltemperatur über die Stärke der Zirkulation in dem doppelwandigen Bereich der Ölwanne regelbar.

Zum temperaturabhängigen Betätigen des Thermostatventiles weist dieses beispielsweise ein Dehnstoffelement auf.

Beispielsweise ist das Thermostatventil an einem Boden der Ölwanne gegenüber der Ansaugöffnung der Ölpumpe angeordnet.

Zweckmäßigerweise ist zum Betätigen des Thermostatventiles eine Feder, insbesondere Schraubenfeder, vorgesehen, welche das Thermostatventil in Richtung Wandung der Ölwanne mit Kraft beaufschlagt.

Eine gute Zirkulation durch den doppelwandigen Bereiches der Ölwanne erzielt man dadurch, daß eine Innenwand des doppelwandigen Bereiches der Ölwanne mit mehreren Öldurchtrittsöffnungen versehen ist.

Eine Ölflußsteuerung in dem doppelwandigen Bereich der Ölwanne erzielt man dadurch, daß eine Innenwand des doppelwandigen Bereiches der Ölwanne punktförmig oder linienförmig mit einer Außenwand der Ölwanne verbunden ist.

Zum Unterstützen einer Zirkulation im doppelwandigen Bereich der Ölwanne mit niedrigeren Fließgeschwindigkeiten über das Thermostatventil ist ein Abstand zwischen einer Innenwand und einer Außenwand des doppelwandigen Bereiches der Ölwanne im Bereich des Thermostatventiles erhöht.

Dadurch, daß an einer Innenwandung des doppelwandigen Bereiches im Inneren der Ölwanne zusätzliche Schottwände mit Öffnungen vorgesehen sind, können beschleunigungsbedingte Ölspiegelveränderungen eingeschränkt werden.

Zweckmäßigerweise ist das Thermostatventil als Zylinderventil ausgebildet. Besonders bevorzugt ist eine Innenwand des doppelwandigen Bereiches der Ölwanne aus Kunststoff oder Metall, insbesondere Blech, oder einem Gußwerkstoff hergestellt.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist im Boden der Ölwanne eine Ölablaßschraube vorgesehen, welche sich durch eine Innenwand und eine Außenwand des doppelwandigen Bereiches der Ölwanne derart erstreckt, daß diese den Durchtritt durch die Innenwand abdichtet.

Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung. Diese zeigt in der einzigen Figur ein bevorzugte Ausführungsform einer Ölwanne einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in Schnittansicht.

Die in der einzigen Figur dargestellte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Ölwanne 10 einer ansonsten nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine umfaßt ein Innenblech 12 derart, daß die Ölwanne 10 doppelwandig ausgebildet ist. Das Innenblech 12 ist mit mehreren Öffnungen 14 ausgestattet, welche einen Öldurchtritt ermöglichen. Ferner ist das Innenblech 12 mehrfach punktförmig oder linienförmig mit der Ölwanne 10 verbunden, beispielsweise mittel Schweißpunkten oder -linien 16.

Unterhalb einer in der Ölwanne 10 vorgesehenen Ölpumpe 18 ist ein thermostatisch geregeltes Zylinderventil 20 angeordnet, welches von einer Feder 22 gegen einen Boden 24 der Ölwanne 10 gedrückt wird, wobei dann das im Ölkreislauf befindliche Schmieröl von einem Innenraum 26 über eine ringförmige Ansaugöffnung 28 zur Ölpumpe 18 gelangt. In diesem Fall, welcher in der Figur in einer linken Teilhälfte des Zylinderventils 20 veranschaulicht ist, wirkt das zwischen Ölwanne 10 und dem Innenblech 12 befindliche, ruhende Schmieröl als Wärmeisolierschicht und verhindert eine unerwünschte Wärmeabfuhr an die Umgebung der Ölwanne 10.

Mit Erreichen einer gewünschten Betriebstemperatur drückt ein Dehnstoffelement 30 des Zylinderventil 20 gegen die Feder 22 in Richtung Ölpumpe 18, so daß die ursprüngliche ringförmige Ansaugöffnung 28 teilweise oder ganz geschlossen und stattdessen eine Ringöffnung 32 wirksam wird, so daß Schmieröl aus einem Zwischenraum 34 zwischen Ölwanne 10 und Innenwand 12 angesaugt wird. Dies ist in der Figur in einer rechten Teilhälfte des Zylinderventils 20 veranschaulicht. Die Saugwirkung der Ölpumpe 18 führt daher zu einem Ölfluß vom Innenraum 26 über die Vielzahl der Öffnungen 14, über den Zwischenraum 34 und über die Ringöffnung 32 zur Ölpumpe 18, wobei sich eine Zirkulation des Schmieröles über den Zwischenraum 34 mit einer entsprechend hohen Wärmeabfuhr über eine Außenfläche der Ölwanne 10 ergibt, mit der das über den Zwischenraum 34 strömende Schmieröl in wärmeleitenden Kontakt steht.

Zum Reduzieren einer Fließgeschwindigkeit des Schmieröls im Bereich des Zylinderventils 20 weist der Zwischenraum 34 nahe des Zylinderventils 20 einen erhöhten Wandabstand des Innenbleches 12 von der Außenseite der Ölwanne 10 auf. Durch einen linienförmigen Kontakt zwischen dem Innenblech 12 und der Ölwanne 12 wird der Ölfluß durch den Zwischenraum 34 gezielt gesteuert, so daß optimale Kühleffekte oder auch eine sichere Ölansaugung bei Kurvenfahrten gewährleistet sind.

Eine mit der Ölwanne 10 verschraubte Ölablaßschraube 36 ist in ihrer Länge derart ausgebildet, daß sie mit ihrem Ende eine Öffnung 38 im Innenblech 12 im wesentlichen dichtend verschließt. Durch zusätzliche Schottwände 40 mit Öffnungen 42 werden beschleunigungsbedingte Ölspiegelveränderungen eingeschränkt.

Die Ölwanne 10 selbst ist bevorzugt aus Metall, insbesondere aus Aluminium gefertigt. Das Innenblech 12 kann alternativ auch aus einem Kunststoff gefertigt sein.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Regeln einer Kühlung von Schmieröl in einer Ölwanne einer Antriebsmaschine mit Druckumlaufschmierung, insbesondere Brennkraftmaschine, wobei das Öl in einer Ölwanne gesammelt wird, welche wenigstens teilweise doppelwandig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei erhöhtem Kühlbedarf das Schmieröl in dem doppelwandigen Bereich der Ölwanne zirkulierend gefördert wird und daß bei niedrigem Kühlbedarf das Schmieröl in dem doppelwandigen Bereich der Ölwanne im wesentlichen ruhend gehalten wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ansaugöffnung einer Ölpumpe bei erhöhtem Kühlbedarf wenigstens teilweise mit dem doppelwandigen Bereich der Ölwanne und bei niedrigem Kühlbedarf mit einem Innenraum der Ölwanne verbunden wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei erhöhtem Kühlbedarf das Schmieröl durch Öffnungen in einer inneren Wandung des doppelwandigen Bereichs der Ölwanne geleitet wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei niedrigem Kühlbedarf der doppelwandige Bereich der Ölwanne von einer durch eine Ölpumpe erzeugte Zirkulation getrennt wird.
  5. 5. Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einer Ölwanne (10) zur Aufnahme von Schmieröl einer Druckumlaufschmierung, wobei die Ölwanne (10) wenigstens teilweise doppelwandig ausgebildet ist und in der Ölwanne (10) eine Ölpumpe (18) mit einer Ansaugöffnung (28) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Thermostatventil (20) vorgesehen ist, welches in Abhängigkeit von einer Schmieröltemperatur wahlweise bei erhöhtem Kühlbedarf die Ansaugöffnung (28) mit dem doppelwandigen Bereich (34) der Ölwanne (10) derart verbindet, daß das Schmieröl wenigstens teilweise durch den doppelwandigen Bereich (34) der Ölwanne (10) zirkuliert, und bei niedrigem Kühlbedarf die Ansaugöffnung (28) von dem doppelwandigen Bereich (34) derart trennt, daß das Schmieröl im doppelwandigen Bereich (34) der Ölwanne (10) im wesentlichen von der durch die Ölpumpe (18) erzeugte Zirkulation abgetrennt ist.
  6. 6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermostatventil (20) ein Dehnstoffelement (30) aufweist.
  7. 7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermostatventil (20) an einem Boden der Ölwanne (10) gegenüber der Ansaugöffnung (28) der Ölpumpe (18) angeordnet ist.
  8. 8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (22), insbesondere Schraubenfeder, vorgesehen ist, welche das Thermostatventil (20) in Richtung Wandung der Ölwanne (10) mit Kraft beaufschlagt.
  9. 9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Innenwand (12) des doppelwandigen Bereiches (34) der Ölwanne (10) mit mehreren Öldurchtrittsöffnungen (14) versehen ist.
  10. 10. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Innenwand (12) des doppelwandigen Bereiches (34) der Ölwanne (10) punktförmig oder linienförmig mit einer Außenwand der Ölwanne (10) verbunden ist.
  11. 11. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstand zwischen einer Innenwand (12) und einer Außenwand des doppelwandigen Bereiches (34) der Ölwanne (10) im Bereich des Thermostatventiles (20) erhöht ist.
  12. 12. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Innenwandung (12) des doppelwandigen Bereiches (34) im Inneren (26) der Ölwanne (10) zusätzliche Schottwände (40) mit Öffnungen (42) vorgesehen sind.
  13. 13. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermostatventil (20) als Zylinderventil ausgebildet ist.
  14. 14. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Innenwand (12) des doppelwandigen Bereiches (34) der Ölwanne (10) aus Kunststoff oder Metall, insbesondere Blech, oder einem Gußwerkstoff hergestellt ist.
  15. 15. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden der Ölwanne (10) eine Ölablaßschraube (26) vorgesehen ist, welche sich durch eine Innenwand (12) und eine Außenwand des doppelwandigen Bereiches (34) der Ölwanne (10) derart erstreckt, daß diese den Durchtritt (38) durch die Innenwand (12) abdichtet.






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