Brennkraftmaschine

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkurbelgehäuse, das mindestens einen von einem Zylinderkopf abgedeckten Zylinder aufweist, in dem ein über ein Pleuel an einer in dem Zylinderkurbelgehäuse gelagerten Kurbelwelle angelenkter Kolben bewegbar ist, wobei die Brennkraftmaschine Kühlölräume, ein Schmiersystem und eine Ölpumpe aufweist, die in Strömungsverbindung stehen und in Reihe geschaltet sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Ölkreislauf dieser Brennkraftmaschine zu vereinfachen und diese dadurch zu verbilligen.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jeder Zylinder einen Zylinderkühlraum und jeder Zylinderkopf einen Kopfkühlraum aufweist, wobei die einzelnen Zylinderkühlräume und die einzelnen Kopfkühlräume untereinander und die Zylinderkühlräume sowie die Kopfkühlräume als Ganzes in Reihe geschaltet sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkurbelgehäuse, das mindestens einen von einem Zylinderkopf abgedeckten Zylinder aufweist, insbesondere nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] In der gattungsbildenden DE-OS 35 09 095 wird eine ölgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine beschrieben, die Kühlölräume, ein Schmiersystem und eine Ölpumpe aufweist, die in Strömungsverbindung stehen und in Reihe geschaltet sind. Im einzelnen ist das Ölsystem dieser Hubkolbenbrennkraftmaschine ziemlich kompliziert und aufwendig aufgebaut.

[0003] Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, den Ölkreislauf der gattungsgemäßen Brennkraftmaschine zu vereinfachen und diese dadurch zu verbilligen.

[0004] Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jeder Zylinder der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine einen Zylinderkühlraum und jeder Zylinderkopf einen Kopfkühlraum aufweist, wobei die einzelnen Zylinderkühlräume und die einzelnen Kopfkühlräume untereinander und die Zylinderkühlräume sowie die Kopfkühlräume als Ganzes in Reihe geschaltet sind. Auf diese Weise wird das Kühlöl zwangsläufig durch sämtliche Kühlölräume der Brennkraftmaschine geleitet, ohne dazu besondere Kühlölverteilleitungen zu benötigen. Außerdem wird die Wärmekapazität des Kühlöls durch das Hintereinanderschalten sämtlicher Kühlräume maximal ausgenutzt.

[0005] Es ist von Vorteil, daß der Zylinderkühlraum eines stirnseitigen Zylinders über eine Zulaufleitung mit der Ölpumpe und der Zylinderkühlraum des gegenüberliegenden stirnseitigen Zylinders mit einer Ablaufleitung in Strömungsverbindung stehen, und daß in der Ablaufleitung eine Drossel angeordnet ist, vor der eine Zuflußleitung zu den Kopfkühlräumen abzweigt und hinter der eine Rückflußleitung von den Kopfkühlräumen in die Ablaufleitung mündet. Die Drossel bewirkt, daß ein Teil des Kühlöls nach Verlassen der Zylinderkühlräume zwangsläufig in die Kopfkühlräume gelangt, während ein Teil des Kühlöls direkt durch die Drossel strömt.

[0006] Durch eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, bei der ein schwungradferner Kopfkühlraum zumindest über eine Öffnung in einer Zylinderkopfdichtung mit dem stirnseitigen Zylinderkühlraum in Strömungsverbindung steht, wird eine kostengünstige Kühlölführung erreicht, da die Öffnungen bei der Fertigung der Zylinderkopfdichtung gleich mit gestanzt werden.

[0007] Es ist vorteilhaft, daß jeder einzelne Kopfkühlraum jeweils über eine Stegbohrung und eine davon abzweigende Verbindungsbohrung in Strömungsverbindung mit der Rückflußleitung steht. Auf diese Weise werden die thermisch hoch beanspruchten Zylinderkopfpartien zwischen den Gaswechselventilen intensiv gekühlt.

[0008] Vorteilhaft ist auch, daß die Durchströmrichtung der Kopfkühlräume der Durchströmrichtung der Zylinderkühlräume und der Rückflußleitung entgegengerichtet ist. Dadurch wird erreicht, daß die Zufuhr des Kühlöls und dessen Abfuhr an unterschiedlichen Enden des Zylinderblocks stattfindet, wodurch sich eine einfache, übersichtliche Kühlölführung ergibt.

[0009] Durch eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung, durch die die Lager von Kipphebeln in Strömungsverbindung mit der Rückflußleitung stehen, wird erreicht, daß aufgrund der räumlichen Nähe von Rückflußleitung und Kipphebellagern der bauliche Aufwand zum Schmieren der Kipphebellager minimiert wird.

[0010] Es ist von Vorteil, daß im Ölkreislauf zwischen den Kühlölräumen und dem Schmiersystem ein Luft-Ölwärmetauscher angeordnet ist. Auf diese Weise wird das Schmiersystem mit relativ kühlem und damit besonders tragfähigem Schmieröl versorgt.

[0011] Von Vorteil ist, daß im Ölkreislauf zwischen den Kühlölräumen und dem Luft-Ölwärmetauscher ein Thermostat angeordnet ist, der eine Wärmetauscherzulaufleitung und eine Wärmetauscherbypassleitung beherrscht. Auf diese Weise wird ein rasches Warmfahren der Brennkraftmaschine erreicht, was sich auf Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemission günstig auswirkt.

[0012] Von Vorteil ist auch, daß im Ölkreislauf ein Ölfilter mit einem Schmutzölraum und einem Reinölraum angeordnet ist, wobei der Schmutzölraum mit der Wärmetauscherbypassleitung und über eine Wärmetauscherrücklaufleitung mit dem Luft-Ölwärmetauscher sowie der Reinölraum mit dem Schmiersystem in Strömungsverbindung stehen. Auf diese Weise gelangt immer gekühltes beziehungsweise noch nicht erhitztes Öl in das Ölfilter, so daß das Schmiersystem mit gekühltem und gefiltertem Öl versorgt wird. Das ist eine wichtige Voraussetzung für die Lebensdauer der Brennkraftmaschine.

[0013] Durch eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, bei der mindestens eine Kolbenspritzöldüse pro Zylinder vorgesehen ist, wobei die Kolbenspritzöldüsen in Strömungsverbindung mit dem Schmiersystem stehen, wird erreicht, daß die Kolben intensiv gekühlt werden und die Kolbenlauffläche mit sauberem Öl geschmiert ist.

[0014] Von Vorteil ist auch, daß von der Wärmetauscherbypassleitung in Strömungsrichtung vor dem Ölfilter eine Abströmleitung abzweigt, die in eine Ölwanne mündet, und daß in der Abströmleitung ein sich zur Ölwanne hin öffnendes Druckhalteventil angeordnet ist. Dadurch wird der für eine einwandfreie Schmierung erforderliche Öldruck sichergestellt.

[0015] Vorteilhaft ist auch, daß von der Abströmleitung in Strömungsrichtung hinter dem Druckhalteventil ein Heizungszulauf abzweigt und stromab dieser Abzweigung ein Heizungsrücklauf in die Abströmleitung mündet, wobei in der Abströmleitung zwischen dem Heizungszulauf und dem Heizungsrücklauf ein sich zur Ölwanne hin öffnendes Heizungsdruckventil und in dem Heizungsrücklauf ein zur Abströmleitung hin sich öffnendes Auslaufschutzventil angeordnet sind. Auf diese Weise wird das Heizungsöl dem abgesteuerten Ölstrom entnommen, wodurch eine Beeinflußung der Schmierung und Kühlung durch die Heizung vermieden wird. Das Heizungsdruckventil sichert einen Zwangsdurchlauf durch den Heizungswärmetauscher, sobald dieser eingeschaltet ist. Das Auslaufschutzventil bewirkt, daß der Heizwärmetauscher immer mit Öl gefüllt ist und damit eine eindeutige Kontrolle des Ölstands der Brennkraftmaschine möglich ist.

[0016] Vorteilhaft ist auch, daß die Summe der Öffnungsdrücke von Druckhalteventil und Heizungsdruckventil mindestens 3 bar und der Öffnungsdruck des Auslaufschutzventils angenähert 0,3 bar betragen. Auf diese Weise ist der erforderliche Mindestöldruck sichergestellt und ein Leerlauf des Wärmetauschers wird sicher verhindert.

[0017] In Weiterbildung der Erfindung ist vor der Erstinbetriebnahme der Brennkraftmaschine zwischen dem Thermostatgehäuse und der Wand, auf der sich der das Thermostatgehäuse gegen die Kraft einer Feder verschiebende Thermostatkolben abstützt, ein das Thermostatgehäuse beabstandet zu der Wand haltender Schmelzkörper angeordnet. Dieses Einfügen eines Schmelzkörpers bewirkt, daß bei der Erstinbetriebnahme der von dem Thermostaten gesteuerte Ventilkörper um den gleichen Betrag wie der Ölthermostat verschoben ist. Damit ist aber die Wärmetauscherzulaufleitung bei der Erstinbetriebnahme zumindest teilweise aufgesteuert. Dieses hat den Vorteil, daß bei der Erstbefüllung der Brennkraftmaschine mit Öl das gesamte Kühl- und Schmierölsystem mit der vorgeschriebenen Füllmenge befüllt werden kann. Dies war bei der bisherigen Ausführung nicht möglich, da im kalten Zustand der Ölthermostat die Wärmetauscherzulaufleitung von dem übrigen Ölkreislauf absperrte und somit einen Zufluß von Öl in diese Wärmetauscherzulaufleitung verhinderte. Daher mußte nach dem erstmaligen Warmlaufen der Brennkraftmaschine nochmals Öl nachgefüllt werden und die vorgeschriebene Schmierölmenge eingestellt werden. Dies war nach ca. 8 bis 15 Minuten der Fall, so daß dementsprechend lange die Erstbefüllung mit Öl dauerte. Durch die Anordnung des Schmelzkörpers in dem Ölthermostaten wird diese Auffüllzeit auf ca. 2 Minuten reduziert und es ist in jedem Falle sichergestellt, daß die Brennkraftmaschine mit der vorgeschriebenen Ölmenge befüllt wird und das bisher erforderliche Nachfüllen, das unter Umständen vergessen wurde, entfällt. Der Schmelzkörper ist im übrigen so ausgelegt, daß er nach der Erstinbetriebnahme der Brennkraftmaschine beim Warmlauf der Brennkraftmaschine schmilzt und somit die normale Funktion des Ölthermostaten ermöglicht. Dabei ist der Schmelzkörper aus einem derartigen Material, das keine Beeinträchtigung des Ölkreislaufs der Brennkraftmaschine zur Folge hat.

[0018] In Weiterbildung der Erfindung ist der Schmelzkörper ein Schmelzring. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß das Thermostatgehäuse damit vollflächig auf dem Schmelzring aufliegt und ein Verkanten ausgeschlossen ist.

[0019] In Weiterbildung der Erfindung ist der Schmelzkörper aus einem Wachs gefertigt. Ein derartiger Wachsring stellt, nachdem er weggeschmolzen ist, keine Beeinträchtigung des Ölkreislaufs dar.

[0020] Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung, in der ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt ist.

[0021] Es zeigen:

Figur 1:

Das Schema des Ölkreislaufs der Brennkraftmaschine,

Figur 2:

eine Ansicht des Thermostaten mit einem eingefügten Schmelzring und

Figur 3.

eine Ansicht des Thermostaten, nachdem der Schmelzring weggeschmolzen ist.

[0022] Das Öl wird aus der Ölwanne 14 über einen Saugkorb 34 von der Ölpumpe 1 angesaugt und in die Zulaufleitung 20 gefördert. Bei zu hohem Öldruck spricht das Absteuerventil 33 an, das in einem Abzweig der Zulaufleitung 20 hinter der Ölpumpe 1 in Richtung Ölwanne 14 absteuernd angeordnet ist.

[0023] Von der Zulaufleitung 20 gelangt das Öl in die hintereinander geschalteten Zylinderkühlräume 3a bis 3d. Aus dem Zylinderkühlraum 3d strömt das Öl in eine Ablaufleitung 22, in der eine Drossel 23 angeordnet ist. In Strömungsrichtung vor der Drossel 23 zweigt von der Ablaufleitung 22 eine Zuflußleitung 24 ab, die in die hintereinandergeschalteten Kopfkühlräume 4a bis 4d führt. Die einzelnen Kopfkühlräume 4a bis 4d sind über je eine Stegbohrung 21 und eine Verbindungsbohrung 29 mit einer Rückflußleitung 25 verbunden, die das Öl zusammen mit der Ablaufleitung 22 in einen Ölthermostaten 6 führt. Im Zylinderkopf angeordnete Kipphebel 26 sind mit ihren Lagern 27 an die Rückflußleitung 25 angeschlossen. Der Ölthermostat steuert öltemperaturabhängig eine Wärmetauscherzulaufleitung 7 und eine Wärmetauscherbypassleitung 8. Durch die Wärmetauscherzulaufleitung 7 strömt das Öl zu einem Luft-Ölwärmetauscher 5 und weiter über eine Wärmetauscherrücklaufleitung 12 zu einem Schmutzölraum 10 eines Ölfilters 9. Bei kaltem Öl gelangt das Öl über die Wärmetauscherbypassleitung 8 direkt zum Schmutzölraum 10.

[0024] Nach Durchströmen des Ölfilters 9 gelangt das Öl in den Reinölraum 11 und von dort in das Schmiersystem 2. Dieses umfaßt Verteilleitungen zu den Lagerstellen einer Nockenwelle 31 und einer Kurbelwelle 32 sowie zu den Kolbenspritzöldüsen 28 für die Kolben 30.

[0025] Von der Wärmetauscherbypassleitung 8 zweigt eine Abströmleitung 13 ab, die in die Ölwanne 14 mündet. In der Abströmleitung 13 ist ein zur Ölwanne 14 hin sich öffnendes Druckhalteventil 15 angeordnet. Dieses dient zur Aufrechterhaltung eines Mindestdrucks im Ölsystem. Hinter dem Druckhalteventil 15 zweigt von der Abströmleitung 13 ein Heizungszulauf 16 ab, der zu einem nicht dargestellten Heizungswärmetauscher führt. Von dort gelangt das Öl über einen Heizungsrücklauf 17 und ein in Richtung Ölwanne öffnendes Auslaufschutzventil 19 zurück zur Abströmleitung 13 und über dieselbe in die Ölwanne 14. Zwischen dem Heizungszulauf 16 und dem Heizungsrücklauf 17 befindet sich in der Abströmleitung 13 ein zur Ölwanne 14 hin öffnendes Heizungsdruckventil 18. Dieses bewirkt beim Einschalten des Heizungswärmetauschers einen Zwangsdurchlauf durch denselben. Bei abgeschaltetem Heizungswärmetauscher bestimmt das hintereinander geschaltete Druckhalteventil 15 und das Heizungsdruckventil 18 den maximalen Öldruck im Ölkreislauf. Das Auslaufschutzventil 19 verhindert ein Leerlaufen des Heizungswärmetauschers und damit eine Verfälschung des Ölniveaus in der Ölwanne 14.

[0026] Die in Figur 2 dargestellte Ansicht des Ölthermostaten 6 zeigt den in ein Gehäuse eingesetzen Ölthermostaten 6, der ein Thermostatgehäuse 35 und einen daran befestigten Ventilkörper 36 aufweist. Das Thermostatgehäuse 35 stützt sich normalerweise über einen Kolben 37 gegen eine Wand 38 ab, die durch eine Verschlußschraube 39 gebildet wird. Dabei wird der Ölthermostat durch eine Feder 40 insgesamt in Richtung der Wand 38 gedrückt. Das von dem Kühlölkreislauf durch die einzelnen Zylinder und die einzelnen Zylinderköpfe kommende Öl gelangt über die zusammengefaßten Ablaufleitung 22 und Rückflußleitung 25 in den Ventilkörper, durchströmt diesen und gelangt durch eine Steueröffnung 41 in den Ventilkörper 36 in die Wärmetauscherbypassleitung 8. Dadurch, daß aber vor der Erstinbetriebnahme zwischen dem Thermostatgehäuse 35 und der Wand 38 ein Schmelzring 42 angeordnet ist, sind das Thermostatgehäuse 35 und der Ventilkörper 36 einschließlich der Steueröffnung 41 um ein bestimmtes Maß aus ihrer Ruhelage herausgeschoben. Dadurch gibt die Steueröffnung 41 auch zumindest in einem Teilquerschnitt die Wärmetauscherzulaufleitung 7 frei, so daß auch in diese Leitung schon vor der Erstinbetriebnahme der Brennkraftmaschine Öl hineinfließen kann. Damit ist sichergestellt, daß bei der Erstbefüllung der Brennkraftmaschine schon im kalten Zustand die vorgeschriebene Ölmenge eingefüllt werden kann.

[0027] Nach der ersten Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine schmilzt der Schmelzring 42 bei zunehmender Erwärmung der Brennkraftmaschine bzw. des Öls weg, so daß bei einem erneuten erkalten des Öls bzw. der Brennkraftmaschine das Thermostatgehäuse 35 bzw. der Kolben 37 zur Anlage an der Wand 38 kommt und somit im kalten Zustand der Eintritt von Öl in die Wärmetauscherzulaufleitung 7 gemäß Figur 3 unterbunden ist.

Ansprüche

1. Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkurbelgehäuse, das mindestens einen von einem Zylinderkopf abgedeckten Zylinder aufweist, in dem ein über ein Pleuel an einer in dem Zylinderkurbelgehäuse gelagerten Kurbelwelle angelenkter Kolben bewegbar ist, wobei die Brennkraftmaschine Kühlölräume, ein Schmiersystem und eine Ölpumpe aufweist, die in Strömungsverbindung stehen und in Reihe geschaltet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zylinder einen Zylinderkühlraum (3) und jeder Zylinderkopf einen Kopfkühlraum (4) aufweist, wobei die einzelnen Zylinderkühlräume (3a - d) und die einzelnen Kopfkühlräume (4a - d) untereinander und die Zylinderkühlräume (3) sowie die Kopfkühlräume (4) als Ganzes in Reihe geschaltet sind.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkühlraum (3a) eines stirnseitigen Zylinders über eine Zulaufleitung (20) mit der Ölpumpe (1) und der Zylinderkühlraum (3d) des gegenüberliegenden stirnseitigen Zylinders mit einer Ablaufleitung (22) in Strömungsverbindung stehen, und daß in der Ablaufleitung (22) eine Drossel (23) angeordnet ist, vor der eine Zuflußleitung (24) zu den Kopfkühlräumen (4) abzweigt und hinter der eine Rückflußleitung (25) von den Kopfkühlräumen (4) in die Ablaufleitung (22) mündet.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß ein schwungradferner Kopfkühlraum (4d) zumindest über eine Öffnung in einer Zylinderkopfdichtung mit dem stirnseitigen Zylinderkühlraum (3d) in Strömungsverbindung steht.

4. Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder einzelne Kopfkühlraum (4a, 4b, 4c, 4d) jeweils über eine Stegbohrung (21) und eine davon abzweigende Verbindungsbohrung (29) in Strömungsverbindung mit der Rückflußleitung (25) steht.

5. Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmrichtung der Kopfkühlräume (4) der Durchströmrichtung der Zylinderkühlräume (3) und der der Rückflußleitung (25) entgegengerichtet ist.

6. Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (27) von Kipphebeln (26) in Strömungsverbindung mit der Rückflußleitung (25) stehen.

7. Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß im Ölkreislauf zwischen den Kühlölräumen (3, 4) und dem Schmiersystem (2) ein Luft-Ölwärmetauscher (5) angeordnet ist.

8. Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß im Ölkreislauf zwischen den Kühlölräumen (3, 4) und dem Luft-Ölwärmetauscher (5) ein Thermostat (6) angeordnet ist, der eine Wärmetauscherzulaufleitung (7) und eine Wärmetauscherbypassleitung (8) beherrscht.

9. Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß im Ölkreislauf ein Ölfilter (9) mit einem Schmutzölraum (10) und einem Reinölraum (11) angeordnet ist, wobei der Schmutzölraum (10) mit der Wärmetauscher-Bypassleitung (8) und über eine Wärmetauscher-Rücklaufleitung (12) mit dem Luft-Ölwärmetauscher (5) sowie der Reinölraum (11) mit dem Schmiersystem (2) in Strömungsverbindung stehen.

10. Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kolbenspritzöldüse (28) pro Zylinder vorgesehen ist, wobei die Kolbenspritzöldüsen (28) in Strömungsverbindung mit dem Schmiersystem (2) stehen.

11. Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß von der Wärmetauscher-Bypassleitung (8) in Strömungsrichtung vor dem Ölfilter (9) eine Abströmleitung (13) abzweigt, die in eine Ölwanne (14) mündet, und daß in der Abströmleitung (13) ein sich zur Ölwanne (14) hin öffnendes Druckhalteventil (15) angeordnet ist.

12. Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß von der Abströmleitung (13) in Strömungsrichtung hinter dem Druckhalteventil (15) ein Heizungszulauf (16) abzweigt und stromab dieser Abzweigung ein Heizungsrücklauf (17) in die Abströmleitung (13) mündet, wobei in der Abströmleitung (13) zwischen dem Heizungszulauf (16) und dem Heizungsrücklauf (17) ein sich zur Ölwanne (14) hin öffnendes Heizungsdruckventil (18) und in dem Heizungsrücklauf (17) ein zur Abströmleitung (13) hin sich öffnendes Auslaufschutzventil (19) angeordnet sind.

13. Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Öffnungsdrücke von Druckhalteventil (15) und Heizungsdruckventil (18) mindestens 3 bar und der Öffnungsdruck des Auslaufschutzventils (19) angenähert 0,3 bar betragen.

14. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß vor der Erstinbetriebnahme der Brennkraftmaschine zwischen einem Thermostatgehäuse (35) des Ölthermostaten (6) und einer Wand (38), auf der sich das Thermostatgehäuse (35) über einen das Thermostatgehäuse gegen die Kraft einer Feder (40) verschiebenden Kolben (37) abstützt, ein das Thermostatgehäuse (35) beabstandet zu der Wand (38) haltender Schmelzkörper angeordnet ist.

15. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzkörper ein Schmelzring (42) ist.

16. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzkörper aus einem Wachs gefertigt ist.

Zeichnung