DE60118333T2 - Ölkühler für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ölkühler zum Kühlen von Schmieröl in einem Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie er aus US-A-5 408 965 bekannt ist.
• Ölkühler zum Kühlen von Schmieröl sind in zwei Hauptarten verfügbar. Eine Art besitzt dasselbe grundlegende Design wie ein herkömmlicher Kühler für ein Motorkühlmittel, d.h. er ist aus einer großen Anzahl dünner Streifen aus Blech gebildet, die miteinander verbunden sind, um Kanäle für Öl und Durchströmungslöcher für einen Luftstrom, beispielsweise von einem Kühllüfter, welcher derselbe Lüfter sein kann, wie der, der zum Kühlen des Kühlmittels in dem Kühlmittelradiator verwendet wird, zu bilden. Die andere Art besitzt einen Behälter, durch den Öl in dem Motor strömt. Der Behälter enthält einen Satz von Röhren, durch welche Kühlmittel strömt, das hierdurch das umgebende Öl kühlt, wenn es durch den Behälter strömt.
• Diesen beiden Arten ist gemeinsam, dass sie außerhalb des Motorblocks selbst angeordnet sind, und dass sie mit dem Schmiermittelkreis über äußere Leitungen verbunden sind. Dies bedeutet zuerst, dass die Motorölpumpe nicht nur für das Ölvolumen in den Motorölleitungen, sondern auch für ein Ölvolumen außerhalb des Motors dimensioniert sein muss, und zweitens dass die Ölkühler und die Leitungen hierzu für den maximalen Öldruck des Ölsystems dimensioniert sein müssen. Der Vorteil der letzteren Art verglichen mit der ersten Art ist, dass das Kühlmittel schneller erwärmt wird als das Öl, und dass für Kaltstarts der Ölkühler zuerst als Erwärmungselement zum Erwärmen des Öls dient, bevor er gekühlt werden muss.
• Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen einfachen, wirksamen und kostengünstigen Ölkühler der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, der ein Minimum an Leitungsinstallation erfordert, und diese Leitungen müssen nicht für den Überdruck des in dem Motor zirkulierenden Öls dimensioniert sein. Dies bedeutet, dass die Ölpumpe nur zum Pumpen von Öl zu dem Motor selbst und nicht zu einem Ölkühler außerhalb des Motors dimensioniert sein muss.
• Dies wird gemäß der Erfindung mittels der Tatsache erzielt, dass das Kühlelement ein im Wesentlichen rechteckiges, extrudiertes und ebenes Aluminiumprofil mit Kühlmittelkanälen über zumindest den Hauptabschnitt seiner Erstreckung und Endstücke, die an den kurzen Seiten des Aluminiumprofils befestigt sind und Kanäle besitzen, welche die Kühlmittelkanäle miteinander und mit dem Einlass und dem Auslass verbinden, aufweist.
• Das Aluminiumprofil ist ebenso mit einem Ölkanal ausgeführt, der an beiden Enden offen ist, wobei ein Ende hiervon vorgesehen ist, um mit einem Einlassrohr verbunden zu sein, das nach unten in den Ölsumpf hervorsteht, und wobei das andere Ende hiervon angeordnet ist, um mit einer Saugleitung einer Ölpumpe verbunden zu sein.
• Ein Ölkühler dieser Art kann zu niedrigeren Kosten als die oben beschriebenen, vorbekannten Ölkühler hergestellt werden. Er besitzt ein geringes Gewicht und erfordert keine Installation von Ölleitungen außerhalb des Motors selbst. Beim Ölwechsel wird das gesamte Öl gewechselt, im Gegensatz zu einem Ölwechsel in einem Motor mit einem der bekannten Ölkühler, bei denen eine bestimmte Menge des alten Öls unvermeidlich in den Ölkühlern verbleiben wird. Ein zusätzlicher Vorteil des Anordnens eines Ölkühlers in dem Sumpf ist, dass er vollständig vor Korrosion geschützt ist, was definitiv nicht der Fall ist beispielsweise für ein luftgekühltes Kühleelement, das neben dem Kühlmittelkühler des Fahrzeugs platziert ist. Gleichzeitig wird eine wichtige Eigenschaft der vorbekannten Ölkühler beibehalten, nämlich dass der Ölkühler gemäß der Erfindung ebenso als Erwärmungselement zum Erwärmen des Motoröls beim Kaltstarten dient.
• Die Erfindung wird nun ausführlicher unter Bezugnahme auf in den begleitenden Zeichnungen gezeigte Beispiele beschrieben, wobei 1 eine Perspektivansicht eines Sumpfes in einem Verbrennungsmotor mit einer Ausführungsform eines Ölkühlers gemäß der Erfindung zeigt, 2 zeigt eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines Kühlelements in einem Ölkühler gemäß 1, 3 zeigt eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines Endstücks für das Kühlelement in 2, 3 zeigt eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines zweiten Endstücks für das Kühlelement in 2, und 5 zeigt eine Perspektivansicht der Bauteile in 2 bis 4, die zusammengebaut sind, um eine Einheit zu bilden.
• In 1 bezeichnet 1 einen Sumpf, der dazu vorgesehen ist, fest an der Unterseite des Kurbelgehäuses eines Zylinderblocks (nicht gezeigt) eines Verbrennungsmotors angeschraubt zu sein. In dem Sumpf 1 ist eine Ölkühler, der allgemein mit 2 bezeichnet ist, gemäß der Erfindung auf eine hier nicht ausführlicher beschriebene Weise befestigt.
• Der Ölkühler 2 umfasst ein Kühlelement 3 (siehe 2), das in dem gezeigten Beispiel ein im Wesentlichen rechteckiges, extrudiertes Aluminiumprofil ist, das mit zehn parallelen, längsgerichteten Kanälen 4 gebildet ist, die sich über die gesamte Länge des Profils 3 und über einen Großteil dessen Breite erstreckt. Die Kanäle 4 besitzen gewellte äußere Wände 5 und gewellte innere Wände 6. Ferner erstreckt sich eine Längsrippe 7 durch jeden Kanal 4 entlang seiner gesamten Länge. Auf diese Weise werden eine große Wärmeübertragungsfläche und eine wirksame Wärmeübertragung zwischen dem durch die Kanäle 4 strömenden Kühlmittel und dem Öl außerhalb des Kühlelements erzielt.
• In dem in 1 und 5 gezeigten Beispiel ist der Ölkühler 2 ausgeführt, um in einen Sumpf 1 zu passen, der an einer kurzen Seite ein Gehäuse 8 besitzt. Das Kühlelement 3 ist somit mit kürzeren Kanälen in einem Bereich vor dem Gehäuse 8 gebildet. Ein Endstück 9, das in 4 ausführlicher gezeigt ist, ist an den Enden befestigt, welche dem Gehäuse 8 der kürzeren Kanäle 4 zugewandt ist. Das Endstück 9 ist eine einstückig gegossene Einheit, bevorzugt aus Aluminium, und besitzt Rohrstutzen 10, die in die Kanalenden hervorstehen und diese mit einem Kanal (nicht gezeigt) verbinden, der innerhalb des Endstücks verläuft und der in ein Auslass- oder Einlassrohr 11 für Kühlmittel läuft. Das Rohr 11 erstreckt sich durch eine abgedichtete Öffnung 12 in der Seitenwand 13 des Sumpfes. Das äußere Rohrende 11a des Rohrs 11 ist dazu vorgesehen, mit einem Kühlmittelschlauch zu oder von dem Fahrzeugradiator verbunden zu sein, in Abhängigkeit davon, ob das Rohr ein Auslass- oder Einlassrohr ist.
• Die längeren Kanäle 4 des Kühlelements 3 auf einer Seite des Gehäuses 8 sind an ihrer entsprechenden kurzen Seite mit einem Endstück 14 verbunden, das wie das Endstück 9 eine einstückig gegossene Einheit ist, bevorzugt aus Aluminium, das Rohrstutzen 15 besitzt, die sich in die Kanalenden erstrecken und diese mit einem Kanal (nicht gezeigt) innerhalb des Endstücks verbinden, wobei der Kanal wiederum sich in ein Einlass- oder Auslassrohr 16 für Kühlmittel erstreckt. Das Rohr 16 erstreckt sich durch eine abgedichtete Öffnung 17 in der Seitenwand 13 des Sumpfes. Das äußere Ende 6a des Rohres 16 ist dazu vorgesehen, mit einem Kühlmittelschlauch von oder zu dem Fahrzeugradiator verbunden zu sein, in Abhängigkeit davon, ob das Rohr ein Einlass- oder Auslassrohr ist. Das Endstück 14 ist ebenso mit einem Ölrohr 18 ausgeführt, das ein Ende 19 besitzt, welches dazu vorgesehen ist, mit einem Ölpumpeneinlass (nicht gezeigt) verbunden zu sein, und ein Ende 20 besitzt, das in einen Ölkanal 21 hervorsteht, der einstückig mit dem Kühlelement 3 ausgeführt ist.
• Annähernd in der Mitte zwischen seinen Enden besitzt der Ölkanal 21 eine Einlassöffnung (nicht gezeigt), mit welcher ein Ölsaugrohr 22 eines Ölfilters 23 verbunden ist.
• An dem gegenüberliegenden Ende des Kühlelements ist ein Endstück 24 mit entsprechenden Rohrstutzen, das einen inneren Kanal besitzt, welches die Enden des Kanals 4 miteinander verbindet. Das Endstück 24 ist ebenso mit einem Pfropfen 25 ausgestattet, der das Ende des Ölkanals 21 abdichtet. Während des Betriebs wird Öl durch das Saugrohr 22, den Kanal 21 und das Ölrohr 18 des Endstücks 1 des Betriebs wird Öl durch das Saugrohr 22, den Kanal 21 und das Ölrohr 18 des Endstücks 14 zu der Motorölpumpe gesaugt. Gleichzeitig pumpt die Kühlmittelpumpe des Motors Kühlmittel durch die Kanäle 4 des Kühlelements 3 über das Einlass- bzw. Auslassrohr 11 bzw. 16.
• Das Kühlelement 3 ist auf solche Weise oberhalb des Ölniveaus in dem Sumpf befestigt, dass das gesamte Kühlelement bei normalem Ölniveau oberhalb der Oberfläche des Öls liegt, und die Kurbelhübe der Motorkurbelwelle enden unmittelbar oberhalb der oberen Fläche des Kühlelements, sodass das durch den Kurbelwellenhub ausgeworfene Öl auf das Kühlelement trifft. Um sicherzustellen, dass das Öl von der oberen Fläche des Kühlelements in einem nicht geneigten Motor abläuft, kann das Kühlelement etwas in Bezug auf die obere Ebene des Sumpfes 1, im Prinzip der horizontalen Ebene, geneigt befestigt sein. Das Kühlelement kann sich etwas in der Längsrichtung, in der Querrichtung oder in beiden diesen Richtungen neigen. Falls der Motor selbst geneigt in dem Motorraum platziert ist, ist das Kühlelement bevorzugt senkrecht zu der Zylinderachse befestigt.
• Die Platzierung des Kühlelements auf die oben beschriebene Weise bedeutet ebenso, dass das Kühlelement als Spritzschirm dient. Anstelle eines gegossenen Kühlelements mit parallelen Kanälen können andere Arten von Wärmetauschern verwendet werden, beispielsweise Plattenwärmetauscher.

Claims (5)

1. Ölkühler zum Kühlen von Schmieröl in einem Verbrennungsmotor, umfassend ein Kühlelement (3), das mindestens einen Kanal (4) mit einem Einlass und einem Auslass für ein strömendes Kühlmedium besitzt, und in einem Raum vorgesehen ist, der Schmieröl enthält, wobei das Kühlelement (3) in einem Motorsumpf (2) angeordnet ist, und der Einlass (11 oder 16) und der Auslass (16 oder 11) besitzen Verbindungen (11a, 16a) auf einer Außenseite des Sumpfes zur Verbindung mit einem Motorkühlsystem, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (3) ein im Wesentlichen rechteckiges, extrudiertes und ebenes Aluminiumprofil mit Kühlmittelkanälen (4) zumindest über den Hauptabschnitt seiner Erstreckung und Endstücke (9, 14, 24), die an den kurzen Seiten des Aluminiumprofils befestigt sind und Kanäle besitzen, welche die Kühlmittelkanäle miteinander und mit dem Einlass und dem Auslass verbinden, aufweist.
2. Ölkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (3) in einem Abstand von dem Boden des Sumpfes (2) befestigt ist und zumindest den Hauptabschnitt der projizierten Oberfläche des Sumpfes abdeckt.
3. Ölkühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das extrudierte Aluminiumprofil (3) mit einem Ölkanal (21), der an beiden Enden offen ist, ausgeführt ist, wobei ein Ende hiervon vorgesehen ist, um mit einem Saugrohr (22) verbunden zu sein, das sich nach unten in den Sumpf (2) erstreckt, und wobei das andere Ende hiervon angeordnet ist, um mit einer Saugleitung (18) zu einer Ölpumpe verbunden zu sein.
4. Ölkühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des Aluminiumprofils ein Einlassrohr (11 oder 16) und ein Auslassrohr (16 oder 11) besitzt, die angeordnet sind, um durch Öffnungen in dem Sumpf nach außen zu treten und mit dem Motorkühlsystem verbunden zu sein, und ein Saugrohr (18) besitzt, das mit dem Ölkanal (21) verbunden und angeordnet ist, um mit der Saugseite der Ölpumpe verbunden zu sein.
5. Ölkühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine kurze Seite des Aluminiumprofils mit mindestens zwei gegossenen Endstücken (9, 14) verbunden ist, von denen eines einstückig mit einem der Einlass- und Auslassrohre (11, 16) gegossen ist, und das andere einstückig mit dem anderen der Einlass- und Auslassrohre und mit den Saugrohren (18), die mit dem Ölkanal (21) verbunden sind, gegossen ist.