DE19900132A1

DE19900132A1 - Brennkraftmaschine, insbesondere dieselmotorische Viertaktbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19900132A1
Application number: DE19900132A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Horstmann
Original assignee: Case Germany GmbH
Current assignee: Case Germany GmbH
Priority date: 1998-12-29
Filing date: 1999-01-05
Publication date: 2000-07-06

Abstract

Brennkraftmaschine, insbesondere dieselmotorische Viertaktbrennkraftmaschine (3, 1), mit einem Kraftstoffördersystem, welches den Kraftstoff mittels einer Förderpumpe (6) einem oder mehreren Verbrennungsräumen (13-17) zuführt, einem Schmierkreislauf und einem Kühlkreislauf, welcher einen Kühler (2) umfaßt, in dessen Zulaufleitung (12) ein Thermostat (9) angeordnet ist. Das Kraftstoffördersystem, der Schmierkreislauf und der Kühlkreislauf sind über einen gemeinsamen Tank (8) zusammengeschaltet, so daß ein und dasselbe Medium zur Verbrennung, Kühlung und Schmierung der Brennkraftmaschine (3, 1) dient.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere dieselmotorische Viertaktbrennkraftmaschine mit einem

- Kraftstofffördersystem, welches den Kraftstoff mittels einer Förderpumpe einem oder mehreren Verbrennungsräumen zuführt,
- Schmierkreislauf, und einem
- Kühlkreislauf, welcher einen Kühler umfaßt, in dessen Zulaufleitung ein Thermostat angeordnet ist.

Derartige Brennkraftmaschinen sind allgemein bekannt.

Desweiteren ist es bekannt, beim Einsatz von Pflanzenölen als Kraftstoff diesen zugleich zur Schmierung des Motors zu verwenden. Bei einer konkreten Ausführungsform gemäß der DE 43 25 194 A1 wird dabei der Kraftstoff direkt aus dem Schmierölkreislauf entnommen. Dabei ist es wichtig, daß Maßnahmen getroffen sind, um das Flüssigkeitsniveau im Schmierölsumpfbehälter auf vorbestimmter Höhe zu halten.

Aus der DE 33 43 677 A1 ist es bekannt, den Motor anstatt mit Luft oder Wasser praktisch nur noch mit dem vorhandenen Schmieröl zu kühlen. Der normale Kühlwasserkreislauf kann auf diese Weise eingespart und in den Schmierölkreislauf integriert werden.

Die beiden vorgenannten Konstruktionsprinzipien sind nicht zu Ende gedacht, wobei man sich offenbar bis heute nicht vorstellen konnte, ein und dasselbe Medium zur

- Verbrennung,
- Kühlung,
- Schmierung

des Motors zu verwenden. Vor allem konnte man sich nicht vorstellen, dafür ein niedrig-viskoses Medium, wie herkömmlichen Dieselkraftstoff zu verwenden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die im Vergleich zu den herkömmlichen Brennkraftmaschinen mit wenigstens zwei voneinander getrennten Kreisläufen für Kraftstoff, Kühlung und Schmierung erheblich einfacher gebaut werden kann, und die außerdem geringere Toleranzen zwischen bewegten Teilen erlaubt mit der Folge einer merklich geringeren Geräuschemission.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst, wobei vorteilhafte Details des Erfindungsprinzips in den Unteransprüchen beschrieben sind.

Der Kern der vorliegenden Erfindung liegt also darin, daß das Kraftstofffördersystem, der Schmierkreislauf und der Kühlkreislauf über einen gemeinsamen Tank zusammengeschaltet sind, so daß ein und dasselbe Medium zur Verbrennung, Kühlung und Schmierung des Motors dient. Bezüglich einer einfachen Ausführungsform ist vor allem die Konstruktion nach Anspruch 4 von Bedeutung, wonach die Einspritzpumpe parallel zum Schmierkreis und parallel zum Kühlkreis geschaltet ist, wobei zu diesem Zweck die Zufuhrleitung hinter der Förderpumpe in eine erste Leitung zur Einspritzpumpe, eine zweite Leitung zur Schmierung und eine dritte Leitung zur Kühlung des Motors verzweigt ist, so daß die Versorgung der Einspritzpumpe sowie der Schmier- und Kühlkreislauf durch die Förderpumpe aufrecht erhalten sind. Es wird als nur eine einzige Förderpumpe für drei Kreisläufe benötigt, wobei das umgewälzte Medium zugleich als Kraftstoff dient. Durch die Nutzung von Kraftstoff als Schmier- und Kühlmedium entfällt auch die Entsorgung desselben. Diese erfolgt automatisch durch den Verbrennungsprozess.

Durch die geringe Viskosität des Kraftstoffes lassen sich auch engere Toleranzen bei den Motortriebwerksteilen erzielen, die ganz erheblich zur Geräuschminderung des Motors beitragen. Umwelttechnisch stellt also die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine einen erheblichen Schritt nach vorne dar. Der bisherige Stand der Technik blieb diesbezüglich jeweils auf halbem Wege stehen.

Wie bereits oben dargelegt, ist das Verbindungsglied für alle drei Kreisläufe der gemeinsame Tank.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine anhand einer Prinzipskizze näher erläutert. Diese zeigt einen 5-Zylinder-Dieselmotor mit Motorblock 3 und Zylinderkopf 1. Die Versorgung der einzelnen Zylinder bzw. Verbrennungsräume 13, 14, 15, 16 und 17 mit Kraftstoff erfolgt durch eine Einspritzpumpe 4, diese wiederum wird durch eine Förderpumpe 6 mit Kraftstoff versorgt, die in einer Förderleitung 11, 11' zwischen einem Tank 8 und der Einspritzpumpe 4 liegt. Der Förderpumpe 6 ist noch ein Kraftstoff-Feinfilter 7 vorgeschaltet. Dieses befindet sich also zwischen Tank 8 und Förderpumpe 6. Die Einspritzpumpe 4 ist desweiteren über eine Rückführleitung 10 mit dem Tank 8 verbunden, über die nicht verbrauchter Kraftstoff in den Tank 8 zurückgeführt wird.

Desweiteren umfaßt der dargestellte Motor einen Schmierkreislauf sowie einen Kühlkreislauf, welcher einen Kühler 2 aufweist, in dessen Zulaufleitung 12 ein Thermostat 9 herkömmlicher Art angeordnet ist. Die Einspritzpumpe 4 ist parallel zum Schmierkreis und parallel zum Kühlkreis geschaltet, wobei zu diesem Zweck die Zuführleitung 11 hinter der Förderpumpe 6 in eine erste Leitung 11' zur Einspritzpumpe 4, eine zweite Leitung 11" zur Kühlung, und eine dritte Leitung 11''' zur Schmierung des Motors verzweigt ist, so daß durch die Förderpumpe 6 sowohl die Versorgung der Einspritzpumpe 4 sichergestellt als auch der Schmier- und Kühlkreislauf aufrecht erhalten sind. Durch die Kraftstoffförderung wird also sowohl die Schmierung des Motors bzw. der bewegten Teile desselben als auch die Kühlung aufrecht erhalten, so daß ein und dasselbe Medium nämlich der im Tank 8 befindliche Kraftstoff sowohl zur Verbrennung als auch zur Kühlung und Schmierung des Motors dient. Der Schmierkreislauf sowie Kühlkreislauf ist in der anliegenden Zeichnung nicht im einzelnen dargestellt. Sie sind lediglich angedeutet durch die Leitungen 11" und 11'''. Die Rückführung des zur Schmierung sowie die Rückführung des zur Kühlung dienenden Kraftstoffs erfolgt über eine Rückführleitung 5. Die Verbindung von Kraftstofffördersystem A = 7, 6, 11, 11', 10, Schmierkreislauf B = 7, 6, 11, 11''', 5 und Kühlkreislauf C = 7, 6, 11, 11", 12, 2, 5 erfolgt über den gemeinsamen Tank 8. Das Feinfilter 7 ist ebenso wie die Förderpumpe 6 sämtlichen Kreisläufen gemeinsam. Dementsprechend einfach gestaltet sich die Kraftstoff- Schmiermittel- und Kühlmittel-Versorgung. Aufgrund der niedrigen Viskosität herkömmlicher Kraftstoffe insbesondere Dieselkraftstoffe, lassen sich die Toleranzen bewegter Teile auf ein Minimum reduzieren mit der Folge, daß der Motor sich durch extrem niedrige Geräuschemissionswerte auszeichnet. Auch ist es nicht mehr erforderlich, Kühlmittel und/oder Schmiermittel gesondert zu entsorgen. Dieses wird nach und nach verbrannt. Es muß lediglich der Tank 8 entsprechend nachgefüllt werden.

Bezüglich der erwähnten Toleranzen sei darauf hingewiesen, daß mit dem beschriebenen System ein Spiel zwischen bewegten Teilen von 3,0 bis 30,0 µm möglich ist. Heutzutage ist dieses Spiel um ein vielfaches größer.

Durch das erfindungsgemäße System kommt man auch mit weniger Dichtungen aus. Leckagen von Kühl- und Schmiermittel innerhalb des Motors sind unbeachtlich. Es ist auch kein gesonderter Ölkühler mehr erforderlich. Der beschriebene "Kraftstoffkühler" genügt. Auch ist eine Ölwanne entbehrlich mit der Folge, daß die Motorbauhöhe und das Gewicht des Motors insgesamt reduziert werden können. Motorschräglagen sind unbegrenzt. Kühl- und Schmiermittel sind stets sauber; denn es wird jeweils aus dem Tank neu geschöpft. Der Wirkungsgrad des Motors wird erheblich erhöht durch den Wegfall von Nebenantrieben. Im Winter ist eine Kraftstofferwärmung nicht mehr erforderlich. Das beschriebene System zeichnet sich durch eine Vielzahl von Vorteilen aus, die man bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren vermißt.

Um eine bedarfsgerechte Kraftstoffförderung, Kühlung und Schmierung zu erhalten, kann es vorteilhaft sein, jedem Kreislauf eine gesonderte Förderpumpe zuzuordnen, die bedarfsgerecht angesteuert werden können. Bei unzulässigem Anstieg der Motortemperatur wird in diesem Fall die dem Kühlkreis zugeordnete Förderpumpe in höhere Drehzahl bzw. in einen Zustand erhöhter Förderleistung gebracht solange, bis die Motortemperatur wieder auf einen vorbestimmten Sollwert abgefallen ist. Vorzugsweise sind zumindest die Förderpumpen für die Kühlung und Schmierung zu einer gemeinsamen Förderpumpe zusammengefaßt, da bei erhöhter Motortemperatur auch ein entsprechend beschleunigter Schmierkreislauf von Vorteil ist solange, bis die Motortemperatur wieder auf einen Sollwert abgefallen ist. Eine Kuppelung von Schmier- und Kühlkreislauf bietet sich also an.

Man kann den Schmier- und Kühlkreis-Durchsatz alternativ auch durch in den Leitungen 11''' und 11" angeordnete Drosselventile steuern, deren Öffnungsgrad von Motorparametern, wie Motortemperatur oder dergleichen abhängt. Vorzugsweise werden elektromechanische, insbesondere elektromagnetische Drosselventile installiert, die durch die Motorelektronik ansteuerbar sind.

Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Bezugszeichenliste

1

Zylinderkopf

2

Kühler

3

Motorblock

4

Kraftstoff-Einspritzpumpe

5

Rückführleitung

6

Förderpumpe

7

Feinfilter

8

Tank

9

Thermostat

10

Rückführleitung

11

Zuführleitung

11

' Zuführleitung zur Einspritzpumpe

11

" Zuführleitung in Kühlkreis

11

''' Zuführleitung in Schmierkreis

12

Zulaufleitung

13

Verbrennungsraum (angedeutet)

14

Verbrennungsraum (angedeutet)

15

Verbrennungsraum (angedeutet)

16

Verbrennungsraum (angedeutet)

17

Verbrennungsraum (angedeutet)

Claims

1. Brennkraftmaschine, insbesondere dieselmotorische Viertaktbrennkraftmaschine mit einem

- Kraftstofffördersystem (7, 6, 11, 11', 10 = A), welches den Kraftstoff mittels einer Förderpumpe (6) einem oder mehreren Verbrennungsräumen (13-17) zuführt,
- Schmierkreislauf (7, 6, 11, 11''', 5 = B), und einem
- Kühlkreislauf (7, 6, 11, 11", 12, 2, 5 = C), welcher einen Kühler (2) umfaßt, in dessen Zulaufleitung (12) ein Thermostat (9) angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstofffördersystem (A), der Schmierkreislauf (B) und der Kühlkreislauf (C) über einen gemeinsamen Tank (8) zusammengeschaltet sind, so daß ein und dasselbe Medium zur

- Verbrennung,
- Kühlung und
- Schmierung

der Brennkraftmaschine (3, 1) dient.

2. Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Förderpumpe (6) und Tank (8) ein Feinfilter (7), und zwischen Förderpumpe (6) und dem oder den Verbrennungsräumen (13-17) eine Einspritzpumpe (4) angeordnet sind.

3. Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzpumpe (4) mit dem Tank (8) über eine Rückführleitung (10) für die Rückführung von überschüssigem Kraftstoff in den Tank (8) verbunden ist.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzpumpe (4) parallel zum Schmierkreis (B) und parallel zum Kühlkreis (C) geschaltet ist, wobei zu diesem Zweck die Zuführleitung (11) hinter der Förderpumpe (6) in eine erste Leitung (11') zur Einspritzpumpe (4), zweite Leitung (11") zur Kühlung, und eine dritte Leitung (11''') zur Schmierung der Brennkraftmaschine (3, 1) verzweigt ist, so daß durch die Förderpumpe (6) sowohl die Versorgung der Einspritzpumpe (4) sichergestellt als auch der Schmier- und Kühlkreislauf aufrecht erhalten sind.