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EP 1 990 509 B1 |
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EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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18.11.2009 Patentblatt 2009/47 |
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Anmeldetag: 31.03.2008 |
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Internationale Patentklassifikation (IPC):
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Brennkraftmaschine mit mehreren schmiermittelversorgten Zylinderköpfen sowie Verfahren
zur Steuerung einer Pumpe einer Brennkfraftmaschine
Combustion engine with several cylinder heads supplied with lubricant and method for
controlling a pump of a combustion engine
Moteur à combustion interne doté de plusieurs têtes de cylindre alimentées en lubrifiant
et procédé de commande d'une pompe d'un moteur à combustion interne
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Benannte Vertragsstaaten: |
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DE FR GB |
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Priorität: |
07.05.2007 DE 102007021237
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Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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12.11.2008 Patentblatt 2008/46 |
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Patentinhaber: Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft |
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80809 München (DE) |
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Erfinder: |
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- Schindler, Ludwig
85778 Haimhausen (DE)
- Loistl, Stephan,
c/o BMW Sauber AG BMW Sauber F1 Team
8340 Hinwil (CH)
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Entgegenhaltungen: :
FR-A- 2 625 256 US-A1- 2005 011 478
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US-A- 5 572 968
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine umfassend mehrere Zylinderbänke mit
jeweils einem Zylinderkopf sowie einen Schmiermittelkreislauf zur Schmiermittelversorgung
der Zylinderköpfe. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer
Pumpe einer Brennkraftmaschine.
[0002] Derartige Brennkraftmaschinen werden oft in Fahrzeugen in Fahrzeuglängsrichtung eingebaut
und unterliegend dann bei Kurvenfahrt des Fahrzeugs einer Querbeschleunigung mit der
Folge dass, indem vom kurveninneren Zylinder ungewollt Schmiermittel in einen Schmiermittelsumpf
abfließt, ein kurveninnerer Zylinderkopf nicht ausreichend und ein kurvenäußerer Zylinderkopf
fliehkraftbedingt übermäßig mit Schmiermittel versorgt wird. Im Extremfall kann der
kurveninnere Zylinderkopf trocken laufen, ein einwandfreier Betrieb der Brennkraftmaschine
ist nicht mehr möglich und/oder die Brennkraftmaschine unterliegt einem verstärkten
Verschleiß.
[0003] Um einer wie beschriebenen ungleichmäßigen Schmiermittelverteilung in den Zylinderköpfen,
insbesondere einer unzureichenden Schmiermittelversorgung des kurveninneren Zylinderkopfes
entgegenzuwirken, ist es bekannt, aus einem übermäßig schmiermittelgefüllten Zylinderkopf
Schmiermittel abzusaugen und in einen sich üblicherweise am Boden des Brennkraftmaschinenkurbelgehäuses
befindlichen Schmiermittelsumpf zu pumpen. Dabei wird pro Zylinderkopf eine Pumpe
oder eine geringere Anzahl von Pumpen zusammen mit Umschaltventil(en) verwendet.
[0004] Eine derartige Anordnung ist beispielsweise aus
EP 0 691 458 A1 bekannt. Als nachteilig hat sich jedoch erwiesen, dass Pump(en) und gegebenenfalls
Umschaltventil(e) ein erhöhtes Gewicht der Brennkraftmaschine bedingen, kostenintensiv
sind und einen großen Bauraum beanspruchen.
[0005] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, bei
der einer ungleichmäßigen Schmiermittelverteilung in den Zylinderköpfen entgegengewirkt
werden kann und gleichzeitig ein erhöhtes Brennkraftmaschinengewicht, sowie kostenintensive
und raumbeanspruchende Bauteile zu vermeiden.
[0006] Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des
Anspruchs 1, wobei gemäß der zugrunde liegenden Idee ein Schmiermittelverbindungskanal
zwischen den Zylinderköpfen vorgesehen ist und im Schmiermittelverbindungskanal eine
Pumpe zur Förderung von Schmiermittel von einem Zylinderkopf zu einem anderen Zylinderkopf
wirksam ist. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung kann gegenüber bekannten Anordnungen
wenigstens eine Pumpe bzw. ein Umschaltventil eingespart werden, wodurch sich Kosten,
Bauraum und Gewicht deutlich reduzieren. Darüber hinaus kann - falls Bauteile beispielsweise
in einer Schmiermittelwanne eingespart werden - zusätzliches Volumen zur Aufnahme
von Schmiermittel bereitgestellt werden.
[0007] Ebenfalls zur Lösung der Aufgabe trägt ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
8 bei, indem die Pumpe zur Förderung von Schmiermittel von einem Zylinderkopf zu einem
anderen Zylinderkopf fahrzeugbeschleunigungsabhängig gesteuert wird.
[0008] Besonders zu bevorzugende Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen der Erfindung
sind Gegenstand der Unteransprüche.
[0009] Vorzugsweise ist die Pumpe elektrisch gesteuert antreibbar. Dies ermöglicht eine
Pumpensteuerung mittels eines elektrischen Steuergeräts aufgrund von Eingangsgrößen,
welche dem Steuergerät zur Verfügung stehen.
[0010] Sehr zweckmäßig ist es, wenn die Pumpe unter Einbeziehung von Beschleunigungswerten
antreibbar ist. Damit kann einer beschleunigungsbedingten unerwünschten Schmiermittelverlagerung
Rechnung getragen werden.
[0011] Sehr von Vorteil ist es, wenn die Förderrichtung der Pumpe umkehrbar ist. So kann
mittels einer einzigen Pumpe Schmiermittel von einem Zylinderkopf zu einem anderen
und umgekehrt gefördert werden und die Anordnung ist bei wechselnden Beschleunigungen
wirksam.
[0012] Bei einer Brennkraftmaschine, welche zwei Zylinderbänke in V-Anordnung umfasst, hat
sich als vorteilhaft erwiesen, die Pumpe zwischen den Zylinderbänken anzuordnen. Die
Pumpe ist so raumsparend und günstig angeordnet und befindet sich zugleich in etwa
gleich weit von jedem Zylinderkopf entfernt, sodass stark unterschiedliche Förderhöhen
und Leitungslängen vermieden sind, was günstig im Hinblick auf die Pumpenauslegung
ist.
[0013] Bei einer Brennkraftmaschine, deren Zylinderköpfe jeweils eine Zylinderkopfhaube
umfassen, ist zweckmäßigerweise der Schmiermittelverbindungskanal zwischen den Zylinderköpfen
durch einen in die Zylinderkopfhaube integrierten Kanal gebildet, sodass Kanäle im
Kurbelgehäuse und gegebenenfalls in einer Grundplatte vermieden sind, was aus Fertigungs-
und Festigkeitsgesichtspunkten günstig ist.
[0014] Gemäß eines anderen Ausführungsbeispiels kann jedoch bei einer Brennkraftmaschine,
welche eine Ölwanne sowie ein Kurbelgehäuse gegebenenfalls mit Grundplatte umfasst,
der Schmiermittelverbindungskanal zwischen den Zylinderköpfen auch durch einen Kanal
im Kurbelgehäuse und/oder ggf. in der Grundplatte gebildet und die Pumpe in der Ölwanne
angeordnet sein.
[0015] Einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zufolge
wird bei einer in Fahrzeuglängsrichtung eingebauten Brennkraftmaschine die Pumpe zur
Förderung von Schmiermittel von einem kurvenäußeren Zylinderkopf zu einem kurveninneren
Zylinderkopf gesteuert. Soweit die Brennkraftmaschine jedoch in Fahrzeugquerrichtung
eingebaut ist, wird äquivalent Schmiermittel beschleunigungsabhängig, d. h. beispielsweise
abhängig von einer Bergauf- oder Bergabfahrt, von einem vorderen Zylinderkopf zu einem
hinteren Zylinderkopf oder umgekehrt gefördert.
[0016] Nachfolgend ist unter Bezugnahme auf Figuren ein besonders zu bevorzugendes Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher erläutert, dabei zeigen:
- Fig. 1
- einen Ausschnitt einer Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderbänken in V-Anordnung,
- Fig. 2
- eine Schnittdarstellung entlang der in Fig. 1 mit A-A bezeichneten Linie und
- Fig. 3
- eine Schnittdarstellung entlang der in Fig. 1 mit B-B bezeichneten Linie.
[0017] Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer hier nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine
100 mit zwei Zylinderbänken 101, 103 in V-Anordnung in Draufsicht. Die Brennkraftmaschine
100 ist in einem Fahrzeug in Fahrzeuglängsrichtung mit ihren Zylinderköpfen 102, 104
nach oben gerichtet eingebaut. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine 100 ist ein Schmiermittelkreislauf
zur Kühlung und Schmierung der Brennkraftmaschine aktiv. Der Schmiermittelkreislauf
umfasst ein Schmiermittelreservoir 122, Schmiermittelleitungen 124, 125, welche zur
Zuführung von Schmiermittel 118 - vorliegend Brennkraftmaschinenöl - zu den zu schmierenden/kühlenden
Stellen, insbesondere zu den Zylinderköpfen 102, 104, der Brennkraftmaschine 100 sowie
zur Rückführung von Schmiermittel 118 zum Schmiermittelreservoir 122 dienen sowie
wenigstens eine Schmiermittelpumpe zur Umwälzung des Schmiermittels 118.
[0018] Bei Kurvenfahrt unterliegt die Brennkraftmaschine 100 einer Querbeschleunigung -
im Beispiel der Fig. 2 entsprechend der Pfeilrichtung a - mit der Folge, dass sich
im kurvenäußeren Zylinderkopf 102 ein übermäßiges Schmiermittelvolumen 116 ansammelt,
während im kurveninneren Zylinderkopf 104 ein entsprechender Schmiermittelmangel vorherrscht.
[0019] Um eine gleichmäßige Schmiermittelbeaufschlagung beider Zylinderköpfe 102, 104 zu
gewährleisten, ist ein Verbindungskanal 110, 112, welcher an tiefen Punkten der Zylinderköpfe
102, 104 angeordnete Schmiermittelöffnungen 105, 107 miteinander verbindet, vorgesehen.
Im Schmiermittelkanal 110, 112 ist eine Pumpe 114 wirksam, um Schmiermittel von einem
übermäßig schmiermittelbeladenen Zylinderkopf 102 zu einem schmiermittelunterversorgten
Zylinderkopf 104 zu fördern. Die Pumpe 114 ist - wie in Fig. 2 mit Pfeilen angedeutet
- in zwei Förderrichtungen betreibbar, d. h. ihre Förderrichtung ist umkehrbar. Ändert
sich beschleunigungsbedingt die Ölbeladung der Zylinderköpfe 102, 104, wird lediglich
die Förderrichtung der Pumpe 114 geändert, um weiterhin eine gleichmäßige Schmiermittelbeaufschlagung
der Zylinderköpfe 102, 104 zu gewährleisten.
[0020] Die Pumpe 114 ist beispielsweise eine elektrisch betriebene Pumpe, welche elektrisch
steuerbar ist. Die Pumpendrehzahl ist beschleunigungsabhängig kontinuierlich oder
diskret in zwei oder mehreren Stufen steuerbar. Alternativ kann die Pumpe 114 auch
mechanisch angetrieben sein, wobei ihre Förderleistung und -richtung elektrisch steuerbar
ist, beispielsweise indem sie elektrisch gesteuert in Eingriff oder außer Eingriff
gebracht wird.
[0021] Da die Pumpe 114 lediglich für den Ausgleich von Schmiermittel zwischen den Zylinderköpfen
102, 104 benötigt wird, wenn eine einen vorbestimmten Wert übersteigende (Quer-)Beschleunigung
vorherrscht, kann sie entsprechend leicht ausgelegt werden. Einem anderen Ausführungsbeispiel
zufolge kann jedoch die Pumpe 114 auch Teil des regulären Schmiermittelkreislaufs
sein. In diesem Fall ist sie auf die dann erforderliche, wesentlich höhere Betriebsdauer
auszulegen.
1. Brennkraftmaschine (100) umfassend mehrere Zylinderbänke (101, 103) mit jeweils einem
Zylinderkopf (102,104) sowie einen Schmiermittelkreislauf zur Schmiermittelversorgung
der Zylinderköpfe (102, 104) gekennzeichnet durch einen Schmiermittelverbindungskanal (110, 112) zwischen den Zylinderköpfen (102,
104) und eine im Schmiermittelverbindungskanal (110, 112) wirksame Pumpe (114) zur
Förderung von Schmiermittel von einem Zylinderkopf (102, 104) zu einem anderen Zylinderkopf
(102, 104).
2. Brennkraftmaschine (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (114) elektrisch gesteuert antreibbar ist.
3. Brennkraftmaschine (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (114) unter Einbeziehung von Beschleunigungswerten antreibbar ist.
4. Brennkraftmaschine (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderrichtung der Pumpe (114) umkehrbar ist.
5. Brennkraftmaschine (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brennkraftmaschine
(100) zwei Zylinderbänke (101, 103) in V-Anordnung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (114) zwischen den Zylinderbänken (101, 103) angeordnet ist.
6. Brennkraftmaschine (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zylinderköpfe
(102, 104) der Brennkraftmaschine (100) jeweils eine Zylinderkopfhaube umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelverbindungskanal (110, 112) zwischen den Zylinderköpfen (102, 104)
durch einen in die Zylinderkopfhaube integrierten Kanal gebildet ist.
7. Brennkraftmaschine (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brennkraftmaschine
(100) eine Ölwanne (122) sowie ein Kurbelgehäuse (120) gegebenenfalls mit Grundplatte
umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelverbindungskanal (110, 112) zwischen den Zylinderköpfen (102, 104)
durch einen Kanal im Kurbelgehäuse (120) und/oder gegebenenfalls in der Grundplatte
gebildet und die Pumpe (114) in der Ölwanne (122) angeordnet ist.
8. Verfahren zur Steuerung einer Pumpe einer Brennkraftmaschine (100) nach einem der
vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass fahrzeugbeschleunigungsabhängig die Pumpe (114) zur Förderung von Schmiermittel von
einem Zylinderkopf (102, 104) zu einem anderen Zylinderkopf (102, 104) gesteuert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (114) zur Förderung von Schmiermittel von einem kurvenäußeren Zylinderkopf
(102, 104) zu einem kurveninneren Zylinderkopf (102, 104) gesteuert wird.
1. An internal combustion engine (100) comprising a number of rows of cylinders (101,
103) each with a cylinder head (102, 104), also comprising a circuit for supplying
lubricant to the cylinder heads (102, 104), characterised by a connecting duct (110, 112) for lubricant between the cylinder heads (102, 104)
and by a pump (114) operating in the duct (110, 112) for conveying lubricant from
one cylinder head (102, 104) to another cylinder head (102, 104).
2. An engine (100) according to claim 1, characterised in that the pump (114) is electrically controlled.
3. An engine (100) according to any of the preceding claims, characterised in that acceleration values are taken into account when driving the pump (1 14).
4. An engine (100) according to any of the preceding claims, characterised in that the delivery direction of the pump (114) is reversible.
5. An engine (100) according to any of the preceding claims, wherein the engine (100)
has two rows of cylinders (101, 103) in a V arrangement, characterised in that the pump (114) is disposed between the rows of cylinders (101, 103).
6. An engine (100) according to any of the preceding claims, wherein the cylinder heads
(102, 104) in the engine (100) each have a hood, characterised in that the connecting duct (110, 112) for lubricant between the cylinder heads (102, 104)
is in the form of a duct incorporated in the cylinder-head hood.
7. An engine (100) according to any of the preceding claims, wherein the engine (100)
has an oil sump (122), and a crankcase (120), with a base plate if required, characterised in that the lubricant duct (110, 112) between the cylinder heads (102, 104) is in the form
of a duct in the crankcase (120) and/or in the baseplate if required, and the pump
(114) is disposed in the oil sump (122).
8. A method of adjusting a pump of an internal combustion engine (100) according to any
of the preceding claims, characterised in that the pump (114) for conveying lubricant from one cylinder head (102, 104) to another
cylinder head (102, 104) is controlled in dependence on the acceleration of the vehicle.
9. A method according to claim 8, characterised in that the pump (114) for conveying lubricant is moved from a cylinder head (102, 104) on
the outside of a bend to a cylinder head (102, 104) on the inside of a bend
1. Moteur à combustion interne (100) comportant plusieurs bancs de cylindres (101, 103)
ayant chacun une culasse (102, 104) ainsi qu'un circuit d'agent lubrifiant pour assurer
l'alimentation en agent lubrifiant des culasses (102, 104),
caractérisé par
un canal de liaison d'agent lubrifiant (110, 112) entre les culasses (102, 104) et
une pompe (114) équipant le canal de liaison (110, 112) pour transférer de l'agent
lubrifiant d'une culasse (102, 104) à une autre culasse (102, 104).
2. Moteur à combustion interne (100) selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
la pompe (114) est une pompe électrique à entraînement commandé.
3. Moteur à combustion interne (100) selon les revendications précédentes,
caractérisé en ce que
la pompe (114) est entraînée en tenant compte de valeurs d'accélération.
4. Moteur à combustion interne (100) selon les revendications précédentes,
caractérisé en ce que
la direction de transfert de la pompe (114) est réversible.
5. Moteur à combustion interne (100) selon les revendications précédentes, dans lequel
le moteur à combustion interne (100) comporte deux bancs de cylindres (101, 103) selon
une disposition en V,
caractérisé en ce que
la pompe (114) est installée entre les bancs de cylindres (101, 103).
6. Moteur à combustion interne (100) selon les revendications précédentes, dont les culasses
(102, 104) du moteur (100) comportent chacune un couvercle de culasse,
caractérisé en ce que
le canal de liaison d'agent lubrifiant (110, 112) entre les culasses (102, 104) est
un canal intégré dans le couvercle de culasse.
7. Moteur à combustion interne (100) selon les revendications précédentes, dont le moteur
(100) comporte une bâche à huile (122) ainsi qu'un carter de vilebrequin (120) le
cas échéant avec une plaque de base,
caractérisé en ce que
le canal de liaison d'agent lubrifiant (110, 112) entre les culasses (102, 104) est
un canal du carter de vilebrequin (120) et/ou le cas échéant réalisé dans la plaque
de base et la pompe (114) est installée dans la bâche à huile (122).
8. Procédé de commande d'une pompe d'un moteur à combustion interne (100) selon les revendications
précédentes,
caractérisé en ce qu'
en fonction de l'accélération du véhicule, la pompe (114) est commandée pour transférer
de l'agent lubrifiant d'une culasse (102, 104) à une autre culasse (102, 104).
9. Procédé de commande selon la revendication 8,
caractérisé en ce que
la pompe (114) est commandée pour transférer de l'agent lubrifiant d'une culasse (102,
104) extérieure au virage à une culasse (102, 104) intérieure au virage.
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