Verfahren zum Regeln der Schmierung, vorzugsweise bei Verbrennungsmotoren und Anordnung zum Regeln gemäss dem Verfahren

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln der Schmierung, vorzugsweise bei Verbrennungsmotoren und eine Anordnung zum Regeln gemäß dem Verfahren, entsprechend den Oberbegriffen des Haupt- und Nebenanspruches

[0002] Vorbekannt ist ein gattungsgemäßes Verfahren zum Regeln der Schmierung anhand von Betriebsparametern eines Verbrennungsmotors durch die Schrift DE-P 753 580. Die Schmiermittelmenge, vorzugsweise für die Zylinderschmierung einer Brennkraftmaschine wird abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine bemessen und ihr zugeführt. Dies wird durch folgenden Aufbau möglich:

[0003] Ein Fliehkraftregler und die Regelstange einer Einspritzpumpe bilden unter Zwischenschaltung eines Hebelsystems das Stellglied für eine mengenregelbare Schmiermittelpumpe, die ausgehend von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Im Ergebnis ergibt sich eine, von der eingespritzten Kraftstoffmenge und der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängige Schmiermittelmenge, die von der Schmiermittelpumpe gefördert dem Schmierkreislauf der Brennkraftmaschine zugeführt wird.

[0004] Vorbekannt ist eine ähnliche Anordnung durch die Schrift DE 36 37 031 A1 bei Dieselmotoren für den Antrieb von Schiffen. Die Ölpumpe wird belastungsabhängig eingestellt, so dass sie sowohl bei Nenndrehzahl oder - leistung als auch im Teillastbereich des Motors die Schmierung an allen Schmierstellen ausreichend gewährleistet.

[0005] Die US 5,884,601 A1 offenbart eine geregelte Schmierung an einem Verbrennungsmotor mit einer mengenregelbaren Schmiermittelpumpe. In Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine wird unter Erfassung von Laststellung und Motordrehzahl ein Stellglied der Schmiermittelpumpe betätigt, wobei ein Druckregelkreis für die Schmiermittelpumpe vorgesehen ist, umfassend einen Soll-Druckwert des Schmiermittels für eine Messstelle des Schmiermittelkreislaufs, sowie eine Einheit an der Signale des jeweiligen Solldruckwerts und des momentanen Ist-Drucks der Messstelle des Schmierkreislaufs anliegen. Die Einheit bildet ein Signal der Regelabweichung; eine Ansteuereinrichtung bewegt entsprechend dem Signal der Regefabweichung das die Fördermenge der Schmiermittelpump regelnde Stellglied. Gemäß der US 5,884,601 A1 ist der Soll-Druckwert konstant, sodass eine Anpassung an den jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine nicht möglich ist.

[0006] Sowohl die US 5,339,776 A1 als auch die FR 2 673 677 A1 beschreiben eine geregelte Schmierung an einem Verbrennungsmotor, wobei zur Einstellung des Schmiermitteldrucks der zu regelnde Solldruck betriebsparameterabhängig von Last, Drehzahl, und Temperatur einstellbar ist. Allerdings erfolgt keine örtlich angepasste Versorgung mit Schmiermittel, sodass die Gefahr besteht, dass besonders gefährdete Stellen der Brennkraftmaschine nicht ausreichen mit Schmiermittel versorgt werden.

[0007] Der Erfindung liegt einerseits die Aufgabe zugrunde ein gattungsgemäßes Verfahren zum Regeln der Schmierung und andererseits eine Anordnung zum Regeln gemäß dem Verfahren zu schaffen. Dabei sollen Eingangsdaten, die dem Motorsteuergerät anliegen oder in diesem entstehen, und besondere Funktionaldaten des Schmierzustandes als Einflussgrößen einen sicheren Schmierzustand gewährieisten. Insbesondere sollen die jeweils gefährdetsten Stellen der Brennkraftmaschine sicher mit dem erforderlichen Schmieröldruck versorgt werden.

[0008] Erfindungsgemäß wird dies durch ein Verfahren und eine Anordnung mit den jeweiligen Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Haupt- und Nebenanspruches erreicht.

[0009] Die erfindungsgemäße Anordnung umfaßt einen Regelkreis für die Schmiermittelpume mit einem Kennfeld für vom Betriebszustand abhängige Solldruckwerte des Schmiermittels für eine oder mehrere ausgewählte Meßstellen im Schmierkreislauf. Aus diesem Kennfeld sind vom Betriebszustand des Motors Solldruckwerte des Schmiermittels abhängig abrufbar. Eine nachgeschaltete Einheit, der Signale des jeweiligen Solldruckwertes und des momentanen Ist-Druckes einer der ausgewählten Meßstellen des Schmierkreislaufes anliegen, bildet ein Signal der Regelabweichung für eine Ansteuereinrichtung. Diese stellt entsprechend dem Signal der Regelabweichung die Wirkrichtung des Stellgliedes ein, welches die Fördermenge der Schmiermittelpumpe regelt.
In dem Kennfeld können direkte und indirekte Einflüsse auf die Schmierung bei allen Betriebsbedingungen eines Motors für die Mengenregelung der Schmierpumpe berücksichtigt werden. Einzelheiten des Verfahrens sowie Ausgestaltungen der Anordnung gemäß den Unteransprüchen werden im Zusammenhang mit den erzielten Vorteilen in der Beschreibung erläutert.

[0010] Anhand einer Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung nachfolgend beschrieben.
Es zeigt:

Fig.1

ein schematisiertes Schaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig.2

ein schematisiertes Schaltbild einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung.

[0011] Fig.1 zeigt einen Druckregelkreis 2, z. B. für eine von einem Verbrennungsmotor VM angetriebene Schmiermittelpumpe 1, deren Fördermenge mittels eines Stellgliedes 13 veränderbar ist. Diese Schmiermittelpumpe 1 speist den Schmierkreislauf DK, der z. B. über eine Drosselstelle zum Rücklauf R entlastet wird. Er ist in den Fig. 1 und Fig. 2 nur schematisch ohne Einzelheiten dargestellt.
Der zugehörige Druckregelkreis 2 ist wie folgt aufgebaut. Solldruckwerte p_sw an einer ausgewählten Meßstelle M, z. B. eines Schmierkreislaufes SK, sind in einem Kennfeld 40 gespeichert und können bei Eingabe der Parameter, z. B. der Motordrehzahl n, der Last L und der Motortemperatur T, des momentanen Betriebszustandes eines Verbrennungsmotors 35, aus diesem ausgelesen werden.

[0012] Bei einem Vergleich des ausgelesenen Soll-Druckwertes p_sw und des Ist-Druckes p_i an der ausgewählten Meßstelle M des Schmierkreislaufes SK wird in einer Einheit 41 eine Regelabweichung RA ermittelt und einer Ansteuervorrichtung 42 zugeführt.
. Bei vorhandener Regelabweichung RA wird das Stellglied 13 über Signale S13 der Ansteuervorrichtung 42 verlagert, wobei eine Mehr- oder Minderförderung eingestellt wird. Dies erfolgt, bis der Ist-Druck p_i des Öls an der ausgewählten Meßstelle M im Schmierkreislauf SK dem betriebszustandsabhängigen, aus dem Kennfeld 40 ausgelesenen Soll-Druckwert p_sw entspricht.
An einer besonders gefährdeten Lagerstelle VL des Verbrennungsmotors VM kann vorteilhaft die Temperatur TL erfaßt werden, siehe Fig. 2. Überschreitet die Temperatur TL einen Grenzwert, so wird eine Maximalförderung F_max der Schmiermittelpumpe eingestellt wird. Die übrigen Parameter des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors VM bleiben in diesem Fall ohne Einfluß auf die eingestellte maximale Fördermenge Fmax.
Die erfindungsgemäße Anordnung zum Regeln der Schmierung, siehe Fig. 1, gemäß dem Verfahren weist folgende Baugruppen auf. Ein Kennfeld 40 enthält betriebszustandsabhängige Soll-Druckwerte p_sw von einer oder mehreren ausgewählten Meßstellen M des Schmierkreislaufes SK, die in Abhängigkeit von den eingangsseitig anliegenden Signalen des Betriebszustandes abrufbar sind. Einer Einheit 41 liegen eingangsseitig Signale des jeweiligen Soll-Druckwertes p_sw und des momentanen Ist-Druckes p_i an, aus denen ein Signal der Regelabweichung RA gebildet wird. Eine Ansteuereinrichtung 42 speist entsprechend dem Signal der Regelabweichung RA das Stellglied 13 und bestimmt damit dessen Wirkrichtung und die Stellung des Regelhebels der Schmiermittelpumpe 1.
Vorteilhaft ist eine Einheit 43, siehe Fig. 2, zum Auswerten der Temperatur TL an einer besonders gefährdeten, am höchsten belasteten Lagerstelle VL vorhanden. Beim Überschreiten der zulässigen Temperatur TL wird ein Signal Fmax zum Einstellen einer Maximalförderung der Schmiermittelpumpe 1 gebildet.
Dieses Signal Fmax liegt zusammen mit dem Signal der Regelabweichung RA einer Vorrangschaltung 44 eingangsseitig an, wobei beim Anliegen des Signals Fmax nur dieses ausgangsseitig wirksam ist, womit eine Maximalförderung der Schmiermittelpumpe eingestellt wird.

[0013] Das Stellglied 13 kann ein Elektromagnet, ein elektrischer, hydraulischer oder pneumatischer Stellmotor sein, dessen Ansteuerung direkt oder indirekt vom Druckregelkreis 2 erfolgt.

Ansprüche

1. Verfahren zum Regeln der Schmierung, vorzugsweise für Verbrennungsmotoren mit einer mengenregelbaren Schmiermittelpumpe, deren Stellglied in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine unter Erfassung von Laststellung und Motordrehzahl betätigt wird wobei

- ein Druckregelkreis (2) für die Schmiermittelpumpe (1) ein Kennfeld (40) für vom Betriebszustand abhängige Soll-Druckwerte (pSW) des Schmiermittels für eine oder mehrere ausgewählte Meßstellen (M) des Schmierkreislaufes (SK) aufweist,

- die Soll-Druckwerte (pSW) des Schmiermittels vom Betriebszustand abhängig aus dem Kennfeld (40) abrufbar sind,

- eine Einheit (41), der Signale des jeweiligen Solldruckwertes (pSW) und des momentanen Ist-Druckes (pl) einer der ausgewählten Meßstellen (M) des Schmierkreislaufes (SK) anliegen, ein Signal der Regelabweichung (RA) bildet,

- eine Ansteuereinrichtung (42), die entsprechend dem Signal (1) der Regelabweichung (RA) das die Fördermenge der Schmiermittelpumpe (1) regelnde Stellglied (13) bewegt,

dadurch gekennzeichnet, dass
die Auswahl der steuernd wirksamen Messstelle (Mw), an welcher der momentane Ist-Druck (pi) erfasst wird, und des zur Messstelle (Mw) zugehörigen Kennfelds (40) in Abhängigkeit von den Parametern des Betriebszustandes (PBz) des Verbrennungsmotors (VM) bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß an einer besonders gefährdeten Lagerstelle (VL) die Temperatur (TL) erfaßt wird, und beim Überschreiten eines Grenzwertes eine Maximalförderung einstellbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet ,
daß beim Überschreiten eines Grenzwertes der Temperatur (Tl) die übrigen Parameter des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors (VM) ohne Einfluß auf die Fördermenge sind.

4. Anordnung zum Regeln der Schmierung gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, vorzugsweise für Verbrennungsmotoren mit einer mengenregelbaren Schmiermittelpumpe, deren Stellglied in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine bei Erfassung von Laststellung und Motordrehzahl betätigbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das mengenverändernde Stellglied (13) von einem Druckregelkreis (2) angesteuert ist, der folgende Baugruppen enthält:

- ein Kennfeld (40) für betriebszustandsabhängige Soll-Druckwerte (pSW) für eine oder mehrere ausgewählte Meßstellen (M) des Schmierkreislaufes (SK), die betriebszustandsabhängig abrufbar sind,

- eine Einheit (41), der Signale des jeweiligen Soll-Druckwertes (pSW) und des momentanen Ist-Druckes (pi) anliegen, aus denen ein Signal der Regelabweichung (RA) gebildet wird,

- eine Ansteuereinrichtung (42), die entsprechend dem Signal der Regelabweichung (RA) die Wirkrichtung des Stellgliedes (13) einstellt,

- Mittel zur Auswahl der steuernd wirksamen Messstelle (Mw), an welcher der momentane Ist-Druck (pi) erfasst wird, und des zur Messstelle (Mw) zugehörigen Kennfelds (40) in Abhängigkeit von den Parametern des Betriebszustandes (PBz) des Verbrennungsmotors (VM).

5. Anordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einheit (43) zum Auswerten der Temperatur (TL) an einer besonders gefährdeten Lagerstelle (VL) angeordnet ist, die beim Überschreiten eines Grenzwertes ein Signal (Fmax) zur Einstellung der Maximalförderung bildet.

6. Anordnung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Signal (Fmax) für maximale Fördermenge der Einheit (43) zum Auswerten der Temperatur (TL) und das Signal der Regelabweichung (RA) einer Vorrangschaltung (44) eingangsseitig anliegen, wobei bei Anliegen des Signals (Fmax) nur dieses ausgangsseitig wirksam ist.

Claims

1. A method of controlling the lubrication, preferably for internal combustion engines, comprising a volume-controllable lubricant pump having an actuator operated in dependence on the operating state of the engine including the load and speed, wherein
   a pressure-regulating circuit (2) for the lubricant pump (1) has a performance graph (40) for set pressures (pSW) of the lubricant, depending on the operating state, for one or more selected measuring points (M) on the lubricant circuit (SK),

- the set pressures (pSW) of the lubricant can be accessed from the performance graph (40), depending on the operating state,

- a unit (41) receives signals indicating the respective set pressure (pSW) and the instantaneous actual pressure (pl) of one of the selected measuring points (M) on the lubricant circuit (SK) and constructs a signal showing the deviation (RA) from the controlled value, and

- an actuating device (42), which moves the actuator (13) controlling the delivery rate of the lubricant pump (1) in dependence on the signal (1) indicating the deviation (RA),

characterised in that the operative controlling measuring point (Mw) at which the instantaneous actual pressure (pi) is determined, and the performance graph (40) associated with the measuring point (Mw), are selected in dependence on the parameters of the operating state (PBz) of the internal combustion engine (VM).

2. A method according to claim 1, characterised in that the temperature (TL) is measured at an especially endangered bearing (VL) and a maximum delivery rate is set if a limiting value is exceeded.

3. A method according to claim 2, characterised in that if a limiting value of the temperature (TL) is exceeded, the other parameters of the operating state of the engine (VM) do not influence the delivery rate.

4. An arrangement for controlling the lubrication according to the method in claim 1, preferably for internal combustion engines with a volume-controllable lubricant pump having an actuator operated in dependence on the operating state of the engine, allowing for the load and speed, characterised in that
the actuator (13) for varying the flow rate is controlled by a pressure-regulating circuit (2) containing the following sub-assemblies:

- a performance graph (40) for set pressure values (pSW), depending on the operating state, for one or more selected measuring points (M) on the lubricant circuit (SK), accessible in dependence on the operating state;

- a unit (41) which receives signals indicating the respective set pressure (pSW) and the instantaneous actual pressure (pi) and forms a signal therefrom indicating the deviation (RA) from the control value,

- an actuating device (42) which adjusts the direction of operation of the actuator (13) in accordance with the signal showing the deviation (RA), and

- means whereby the operative controlling measuring point (Mw) at which the instantaneous actual pressure (pi) is measured, and the performance graph (40) associated with the measuring point (Mw), are selected in dependence on the parameters of the operating state (PBz) of the engine (VM).

5. An arrangement according to claim 4, characterised in that a unit (43) for evaluating the temperature (TL) is disposed at an especially endangered bearing (VL) and forms a signal (Fmax) for setting the maximum delivery rate if a limiting value is exceeded.

6. An arrangement according to claim 5, characterised in that the signal (Fmax) for the maximum delivery rate of the unit (43) for evaluating the temperature (TL) and the signal indicating the deviation (RA) are received at the input of a priority circuit (44). and when the signal (Fmax) is received it alone is operative on the output side.

Revendications

1. Procédé de régulation de la lubrification, de préférence pour des moteurs à combustion interne, comprenant une pompe de lubrifiant à débit réglable dont l'organe de réglage est actionné en fonction de l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne en mesurant la position de charge et la vitesse de rotation du moteur,

- un circuit régulateur de pression (2) pour la pompe de lubrifiant (1) présentant un champ caractéristique (40) pour des valeurs de pression de consigne (pSW) du lubrifiant qui sont fonction de l'état de fonctionnement pour un ou plusieurs points de mesure (M) choisis du circuit de lubrification (SK),

- les valeurs de pression de consigne (pSW) du lubrifiant pouvant être extraites du champ caractéristique (40) en fonction de l'état de fonctionnement,

- une unité (41), recevant des signaux de la valeur de pression de consigne (pSW) respective et de la valeur réelle (pl) momentanée d'un des points de mesure (M) choisis du circuit de lubrifiant (SK), forme un signal de déréglage (RA),

- un dispositif de commande (42) actionnant l'organe de réglage (13) régulant le débit de la pompe de lubrifiant (1) en fonction du signal (1) de déréglage (RA),

caractérisé en ce que le choix du point de mesure (Mw) à effet de commande, auquel est mesurée la pression réelle (pi) momentanée, et du champ caractéristique (40) associé au point de mesure (Mw) est déterminé en fonction des paramètres de l'état de fonctionnement (PBz) du moteur à combustion interne (VM).

2. Procédé selon la revendication 1,
caractérisé en ce qu'
on mesure la température (TL), en un point de palier (VL) particulièrement critique, et en cas de dépassement d'une valeur limite on règle un débit maximal.

3. Procédé selon la revendication 2,
caractérisé en ce que
lors d'un dépassement d'une valeur limite de la température (TI), les autres paramètres de l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne (VM) n'ont pas d'influence sur le débit.

4. Dispositif de régulation de la lubrification selon le procédé suivant la revendication 1, de préférence pour des moteurs à combustion interne avec une pompe de lubrifiant à débit réglable dont l'organe de réglage peut être actionné en fonction de l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne en mesurant la position de charge et la vitesse de rotation du moteur,
caractérisé en ce que
l'organe de réglage (13) du débit est commandé par un circuit régulateur de pression (2) qui comprend les ensembles suivants :

- un champ caractéristique (40) pour des valeurs de pression de consigne (pSW) qui sont fonction de l'état de fonctionnement pour un ou plusieurs points de mesure (M) choisis du circuit de lubrifiant (SK), qui peuvent être extraits en fonction de l'état de fonctionnement,

- une unité (41) recevant des signaux de la valeur de pression de consigne (pSW) respective et de la pression réelle (pi) momentanée, à partir desquels est formé un signal de déréglage (RA),

- un dispositif de commande (42) qui règle la direction d'action de l'organe de réglage (13) en fonction du signal de déréglage (RA),

- des moyens pour choisir le point de mesure (Mw) à effet de commande auquel est mesurée la pression réelle (pi) momentanée, et le champ caractéristique (40) associé au point de mesure (Mw) en fonction des paramètres de l'état de fonctionnement (PBz) du moteur à combustion interne (VM).

5. Dispositif selon la revendication 4,
caractérisé en ce qu'
une unité (43) pour évaluer la température (TL) est disposée en un point de palier (VL) particulièrement critique, et en cas de dépassement d'une valeur limite, forme un signal (Fmax) pour régler le débit maximal.

6. Dispositif selon la revendication 5,
caractérisé en ce que
le signal (Fmax) pour le débit maximal est appliqué côté entrée de l'unité (43) exploitant la température (TL) et le signal de déréglage (RA) est appliqué à l'entrée d'un circuit prioritaire (44), et en cas d'application du signal (Fmax) seul celui-ci est efficace côté sortie.

Zeichnung