DE3322063A1 - Brennkraftmaschine mit schmieroelkreislauf - Google Patents

Description

• Brennkraftmaschine mit Schmierölkreislauf Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit Schmierölkreislauf nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 30 02 098 als bekannt hervorgeht.
• Die Ausnutzung von Abgaswärme der Brennkraftmaschine zur Schmieröl-rärmun mittels Wärmerohren dient zur Abkürzung der Warmlaufphase und vor allem zur Reduzierung der Reibungsverluste durch das im kalten Zustand zähflüssige Schmieröl und dem damit verbundenen Kraftstoff-Mehrverbrauch. Es wäre denkbar, entweder ein insgesamt niedrig-viskoses Öl zu verwenden - was allerdings bezüglich Bauteile-Verschleiß und Lebensdauer nur sehr begrenzt möglich ist- oder aber zu versuchen, baldmöglichst nach Motor-Kaltstart das Schmieröl auf eine Temperatur aufzuwärmen, bei der die Ölviskosität bereits vergleichsweise niedrig ist. Nachteilig bei der obengenannten vorbekannten Brennkraftmaschine mit Ausnutzung von Abgaswärme ist jedoch, daß zunächst die gesamte Schmierölmenge aufgeheizt werden muß, bevor sich ein nennenswerter Einfluß der Ölerwärmung einstellt; hierfür vergeht aber wertvolle Zeit, in der die Brennkraftmaschine unter ungünstigen Bedingungen arbeiten muß.
• Somit wird die Warmlaufphase nicht entscheidend verkürzt.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Phase mit erhöhtem Reibungsverlust und Kraftstoff-Verbrauch zu verkürzen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Es hat sich nämlich gezeigt, daß als wesentliche Verursacher der Molrrreibung das Triebwerk mit den Kurbelwellen-Hauptlagern sowie Pleuellagern zu nennen ist. Durch die Unterteilung des Hauptölkanales in zwei Kanäle, von denen der in Zulaufrichtung erste Kanal den wärme abgebenden Teil des Wärmerohres enthält und vom zweiten Kanal die Nebenölkanäle abzweigen, erfolgt ein gezielter Wärmetransport zu diesen Stellen.
• Die Kolbenreibung ist zwar auch groß, aber sie ist nicht primäres Ziel der Ölerwärmung, da sich in diesem Bereich das erwärmte Öl zu schnell wieder abkühlen würde. Es wird daher ein Wärmetransport in den Teilölstrom erzeugt, der zu den Kurbelwellen-Hauptlagern sowie zu den Pleuellagern führt, d.h. andere Teilölströme wie beispielsweise der für den Bereich der Steuerung werden nicht erwärmt Bezüglich der Umströmung der verwendeten Bauteile wie Wärmerohr und Umlenkrohr gibt es nach den Ansprüchen 2 bis 4 verschiedene alternative Gestaltungs- bzw. Anordnungsmöglichkeiten, auf die in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele noch näher eingegangen wird. Durch geeignete Auswahl des Mediums im Wärmerohr kann dafür gesorgt werden, daß bei Erreichen der Betriebstemperatur die Wärmeübertragung wegen völliger Verdampfung des Mediums aufhört. Im übrigen sollte wenigstens der zweite Kanal mit einer Wärmeisolation versehen sein, um Wärmeverluste in der Warmlaufphase so gering wie möglich zu halten. Schließlich kann nach Anspruch 6 ein Überhitzungsschutz für das Schmieröl über einen mit Kühlwasser beaufschlagbaren einschaltbaren Wärmetauscher vorgesehen werden.
• Die Erfindung ist anhand von Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben; dabei zeigen Figur 1 eine Brennkraftmaschine mit Schmierölkreislauf in Seitenansicht, Figur 2 eine Vorderansicht der Brennkraftmaschine nach Figur 1, Figur 3 einen Ausschnitt der Brennkraftmaschine nach Fig. 1 entsprechend der dortigen Hervorhebung III mit Wärmerohr und Umlenkrohr im Hauptkanal, Figur 4 einen Ausschnitt der Brennkraftmaschine nach Figur 2 entsprechend der dortigen Hervorhebung IV als Schnitt entlang der Linie IV-IV in Figur 3, Figuren 5 und 6 Schnittdarstellungen ähnlich wie in den Figuren 3 und 4 eines modifizierten Ausführungsbeispieles mit hohlem doppelwandigem Wärmerohr, Figur 7 einen Ausschnitt einer Brennkraftmaschine im Bereich des Hauptölkanales mit zwei parallel nebeneinander liegenden Kanälen und Figur 8 ein gegenüber Figur 7 erweitertes Ausfiihrungs beispiel mit zusätzlichem Wärmetauscher und Steuerung mittels Umlenkklappe als Überhitzungs schutz für das Schmieröl.
• Die in Figur 1 in Seitenansicht dargestellte Brennkraft maschine 15 mit Schmierölkreislauf weist im Bereich des Zy1inderKurbelgehäuses 18 eine Längsbohrung als Hauptölkanal 2 parallel zur Kurbelwellenachse 19 auf, von dem aus nacheinander mehrere Nebenölkanäle 3 zu den Eurbelwellen-Hauptlagern0und mittelbar zu den PleueIagern ab-Zweigen0 Zur Ausnutzung der Abgaswärme der Brennkraftmaschine 15 für die erwärmung des Schmieröls 5 während der Warmlaufphase dienst ein Wärmerohr 1 zwischen der Abgasleitung 16 und dem Schmierölkreislauf0 Der war meaufnehmende Teil 17 des Wärmerohres kann auch in einer zu- bzw. abschaltbaren Abgas-Bypassleitung enthalten seinO Die in Figur 2 dargestellte Vorderansicht der Brennkraftmaschine 15 nach Figur 1 veranschaulicht die Lage vom Hauptölkanal 2, in dem sich auch das Wärmerohr 1 befindet, und den davon abzweigenden Nebenölkanälen 3, die zu den Kurbelwellen-Hauptlagern und Pleuellagern führen Als erstes Ausführungsbeispiel zeigen die Figuren 3 und 4 einen Ausschnitt der Brennkraftmaschine mit einem Wär merohr 1, das mit seinem wärmeabgebenden Teil zentral im Hauptölkanal 2 angeordnet und von einem Umlenkrohr 4 im Abstand umgeben ist, Somit ist der in Zulaufrichtung erste Kanal konzentrisch zwischen Wärmerohr 1 und Umlenkrohr 4 gebildet, wo das Schmieröl vor seiner Verteilung zu den Lagerstellen Wärme aufnimmt0 Am Ende des klauptölkanales 2 findet eine U-föruiige Umkehr- bzw0 Rückströmung statt. Zwischen der Innenseite des Hauptölkanales 2 und dem Umlenkrohr 4 ist der zweite Kanal gebildet, der zur Versorgung der Nebenölkanäle 3 bzw0 Gleitlager mit dem erwärmten Schmieröl 5 dient. Um Wärmeverluste so gering als möglich zu halten, sollte die Innenseite des Hauptölkanales 2 und der Nebenölkanäle 3 mit einer Trmeisolation 9 versehen werden0 Schließlich stellen die Figuren 5 und 6 ein Ausführungsbeispiel mit zentraler Durchströmung des Wärmerohres 11 dar, wobei dieses als doppelwandiges Rohr mit den Wandungen 6 ausgebildet ist und der in Zulaufrichtung erste Kanal im Innern des Wärmerohres 1 sowie der zweite Kanal konzentrisch darum herum angeordnet ist. In diesem Falle kann auf ein Umlenkrohr verzichtet werden. Diese Lösung ist konstruktiv und von der Montage her die zweckmäßigere Anordnung. Auch hier kann der Hauptölkanal 2 innenseitig und auch das Wärmerohr 1' außenseitig mit einer Wärmeisolation 9 versehen werden.
• Eine weitere Gestaltungs-Möglichkeit ist in Figur 7 gezeigt, wo das Wärmerohr 1" und die Längsbohrung des Hauptölkanales 2 räumlich voneinander getrennt angeordnet sind dadurch, daß parallel neben der Längsbohrung des Hauptölkanals 2 ein rohrförmiger Kanal 7 vorgesehen ist, der über eine 1800-Umlenkung 8 in die Längsbohrung übergeht, wobei der wärmeabgebende Teil des Wärmerohres lfl in den rohrförmigen Kanal 7 eingeschoben ist. Hierbei enthält der in Zulaufrichtung erste Kanal nur das Wärmerohr 1", wobei das Schmieröl 5 zwischen diesem und der Innenseite des rohrförmigen Kanals 7 durchströmt, der zweckmäßigerweise wiederum mit einer Wärmeisolation 9 umgeben ist. Der zweite Kanal, nach der 180 -Umlenkung 8 beginnend, enthält als reiner Hauptölkanal 2, zweckmäßigerweise ebenfalls mit einer Wärmeisolation 9 versehen, lediglich die Abzweigungen für die Nebenölkanäle 3 innerhalb des Zylinder-Kurbelgehäuses. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der im Durchmesser geringe Platzbedarf für den Hauptölkanal 2 vorteilhaft, wodurch keine konstruktiven Änderungen zur Unterbringung des Wärmerohres im Innern des Kurbelgehäuses 18 erforderlich sind und auch eine Nachrüstung bei bestehenden Konstruktionen denkbar ist, da das Wärmerohr 1' im rohrförmigen Kanal 7 außerhalb des Kurbelgehäuses 18 liegt.
• Als letztes Ausführungsbeispiel zeigt die Figur 8, aufbauend auf Figur 7, den Ausschnitt einer Brennkraftmaschine mit SchmierölkreislaufR einem Wärmerohr 1111 und einem Überhitzungsschutz für das Schmieröl 5 bei betriebswarmer Maschine über einen mit Kühlwasser 10 beaufschlagbaren und über eine Umlenkklappe 14, beispielsweise ein Thermoventil, einschaltbaren Wärmetauscher 11 zwischen dem ersten und dem zweiten Kanal im Bereich der 180 -Umlenkung 8 Hierfür ist ein Nebenaus laß 12 im rohrförmigen Kanal 7 vorgesehen, durch den das Schmieröl 5 in den Wärmetauscher 11 umgeleitet werden kann und ein Nebeneinlaß 13, durch den das Schmieröl 5 wieder dem Hauptölkanal 2 zugeführt wird. Die für die Steuerung notwendige Umlenkklappe 14 ist zweckmäßigerweise im rohrförmigen Kanal 7 in der Mitte der 180°-Umlenkung 8zwischen Nebenauslaß 12 und Nebeneinlaß 13 angeordnet.
• Dieses letzte Ausführungsbeispiel bietet den Vorteil, daß das erwärmte Schmieröl 5 nach dem Ende der Warmlaufphase der Brennkratmaschine durch den Wärmetauscher 11 geleitet und somit gekühlt werden kann? bevor es zu den Lagern weitergeleitet wird Die Umschaltung über diesen Bypass mittels der Umlenkklappe 14 erfolgt temperaturabhängig, wobei sich beispielsweise ein thermisch geregeltes Ventil für die Einsteuerung eignet Alle beschriebenen Ausführungsbeispiele bewirken eine Verkürzung der Warmlaufphase einer Brennkraftmaschine durch Abgasenergie, wodurch keine Energie von außen zugeführt werden muß. In Ländern mit zumeist tiefen Außentemperaturen ist die Anwendung des Erfindungsgegenstandes umsomehr zu empfehlen, weil dadurch nicht nur der Verbrauch entsprechend reduziert wird, sondern auch der Verschleiß der Brennkraftmaschine.

Claims (6)

1. Patentansprüche Brennkraftmaschine mit Schmierölkreislauf, der eine parallel zur Kurbelwellenachse verlaufende Längsbohrung oder dergleichen als Hauptölkanal im Kurbelgehäuse enthält, von dem aus nacheinander mehrere Neben5lkanäle zu den Kurbelwellen-Hauptlagern und mittelbar zu den Pleuellagern abzweigen, ferner mit Ausnutzung von Abgaswärme der Brennkraftmaschine zur Erwärmung des Schmieröls mittels eines Wärmerohres zwischen abgasführenden Teilen und dem Schmierölkreislauf, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptölkanal (2) in zwei Kanäle unterteilt ist, die an einem Ende durch U-förmige Umlenkung ineinander übergehen und nacheinander in entgegengesetzter Richtung durchströmt werden, wobei der in Zulaufrichtung ersteKanal auf seiner ganzen Länge den wärmeabgebenden Teil des Wärmerohres (lj enthält und vom zweiten Kanal die Nebenölkanäle (3) abzweigen.
2. 2 Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmerohr (1) mit seinem wärmeabgebenden Teil zentral im Hauptölkanal (2) des Schlnierölkreislaufes an- geordnet und von einem Umlenkrohr (4) im Abstand umgeben ist, wodurch der in Zulaufrichtung erste Kanal konzentrisch zwischen Wärmerohr (1) und Umlenkrohr (4) gebildet ist und wodurch der zweite Kanal zwischen Innenseite des Hauptölkanals (2) und Umlenkrohr (4) gebildet ist.
3. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der wärme abgebende in die Längsbohrung eingeschobene Teil des Wärmerohres (1') als doppelwandiges Rohr mit den Wandungen (6) für zentrale Durchströmung ausgebildet ist, wobei der in Zulaufrichtung erste Kanal im Innern des Wärmerohres (1') und der zweite Kanal konzentrisch darum herum angeordnet ist.
4. 4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel neben der Längsbohrung des Hauptölkanals (2) ein rohrförmiger Kanal (7) vorgesehen ist, der über eine 180° -Umlenkung (8) in die Längsbohrung übergeht und daß der wärmeabgebende Teil des Wärmerohres (1") in den rohrförmigen Kanal (7) eingeschoben ist.
5. 5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der zweite Kanal mit einer Wärmeisolation (9) versehen ist.
6. 6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß zwischen dem ersten und dem zweiten Kanal im Bereich der 1800-Umlenkung (8) ein zu einem mit Kühlwasser (10) beaufschlagbaren Wärmetauscher (ll) führender Nebenauslaß (12) und stromab davon ein vom Wärmetauscher (11) wieder zurückführender Nebeneinlaß (13) vorgesehen ist wobei zwischen beiden eine temperaturabhängig betätig bare Umlenkklappe (14) zur Einsteuerung eines direkten Durchganges bzw eines Umweges über den Wärmetauscher (11) vorgesehen ist