ölraodul

Die Erfindung betrifft ein ölmodul für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 2.

Aus der DE 43 06 431 C2 ist ein gattungsgemäßes ölmodul bekannt. Das ölmodul umfasst als Schmierölreinigungselemente einen Filtereinsatz und eine Zentrifuge, die in einem gemeinsamen Gehäuse koaxial zueinander auf einer vertikalen Längsmittelachse des Gehäuses angeordnet sind. Filtereinsatz und Zentrifuge sind dabei durch einen Zwischendeckel im Gehäuse voneinander getrennt .

Bekanntlich unterliegen Schmieröle für Brennkraftmaschinen während des Gebrauchs einem gewissen Verschleiß und einer Alterung, die durch in dem Schmieröl suspendierte Feststoffteilchen wie Verbrennungsrückstände, Schlamm, durch Abnutzung und Abrieb der beweglichen Motorteile erzeugte Teilchen und dergleichen sowie auch durch eine Erschöpfung der Zusatzstoffe, die im Allgemeinen ein wesentlicher Bestandteil des Schmieröls sind, hervorgerufen wird.

Je weiter der Gebrauchszustand eines Schmieröls fortgeschritten ist, umso mehr lässt seine Schmierfähigkeit nach. Die TBN (Total Base Number) gibt dabei an, wie groß die

alkalische Reserve des Schmieröls im Vergleich zum Frischöl ist. Durch gezieltes Hinzudosieren von Additiven während des Betriebes lässt sich die alkalische Reserve des Schmieröls weitestgehend konstant halten, wodurch sich die Schmierfähigkeit über einen längeren Zeitraum konstant halten lässt, was in einem geringeren Verschleiß der Brennkraftmaschine resultiert. Auf diese Weise können auch die ölwechselintervalle verlängert werden, was zu einer Reduzierung der Wartungskosten führt .

Es ist daher bekannt, zusätzlich zu dem ölmodul auch einen Additivbehälter für eine Brennkraftmaschine vorzusehen, aus dem beim Betrieb der Brennkraftmaschine dem Schmieröl Additive hinzudosiert werden können. So offenbart zum Beispiel die DE 30 19 141 Al ein ölfilter für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einem hohlzylindrischen Filtereinsatz in einem Gehäuse, in dessen Stützdom ein Additivbehälter vorgesehen ist. Der Additivbehälter ist mit einer öffnung in einer dem Schmierölstrom ausgesetzten Wandung ausgebildet, die durch eine aus einem unter der Wirkung des heißen Schmieröls langsam auflösbaren Material bestehende Membran verschlossen ist. Ein ähnliches System eines ölfilters mit Filtereinsatz und Additivbehälter ist aus der US 2005/0040092 Al bekannt.

Das US-Patent Nr. 5,591,330 offenbart ein ölfilter mit einem Filtereinsatz, der ein mechanisches Filtermaterial sowie einen Anteil Additive enthaltendes thermoplastisches Material beinhaltet .

Weiter beschreibt die DE 26 49 103 Al ein ölfilter mit einem Filtereinsatz und einem unter der Wirkung des Schmieröls löslichen Körper mit ölverbesserungseigenschaften im Schmierölstrom.

Die WO 02/096534 Al zeigt ein ölfilter mit einem Gehäuse, das einen ersten mechanischen Filtereinsatz und einen zweiten chemischen Filtereinsatz enthält. Der chemische Filtereinsatz enthält dabei in das hindurchströmende Schmieröl abzugebende Additivteilchen .

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein ölmodul für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs vorzusehen, das die Aufrechterhaltung einer konstanten Schmierfähigkeit des Schmieröls bei einer gleichzeitig kompakten Bauweise ermöglicht .

Diese Aufgabe wird durch ein ölmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein ölmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche .

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist das ölmodul für eine Brennkraftmaschine mindestens einen Zuleitungskanal für zu reinigendes Schmieröl; mindestens einen Ableitungskanal für gereinigtes Schmieröl; ein Gehäuse; einen in dem Gehäuse angeordneten Filtereinsatz; eine in dem Gehäuse angeordnete Zentrifuge, wobei zwischen dem Filtereinsatz und der Zentrifuge in dem Gehäuse ein Zwischendeckel angeordnet ist; sowie einen in den Zwischendeckel integrierten Additivbehälter, der mit dem Filtereinsatz und/oder der Zentrifuge zum Zugeben eines Additivs zum Schmieröl gekoppelt ist, auf.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung weist das ölmodul für eine Brennkraftmaschine mindestens einen Zuleitungskanal für zu reinigendes Schmieröl; mindestens einen Ableitungskanal für gereinigtes Schmieröl; ein Gehäuse; einen in dem

Gehäuse angeordneten Filtereinsatz; eine in dem Gehäuse angeordneten Zentrifuge; sowie einen in die Zentrifuge integrierten Additivbehälter zum Zugeben eines Additivs zum Schmieröl auf .

Die ölmodule des ersten und des zweiten Aspekts der Erfindung enthalten in einer kompakten Bauform (integriert in den Zwischendeckel bzw. in die Zentrifuge) zusätzlich zu den Komponenten eines herkömmlichen ölmoduls einen Additivbehälter. Durch die regelmäßige Zugabe von Additiven zu dem Schmieröl wird eine konstante Schmierfähigkeit des Schmieröls erzielt, was zu einem geringeren Verschleiß der zu schmierenden Motorteile und zu einer Verlängerung der Schmierölwechselintervalle und damit zu einer Reduzierung der Wartungskosten führt.

Im Fall des in die Zentrifuge integrierten Additivbehälters ist der Additivbehälter beispielsweise durch einen in die Zentrifuge gefüllten Additivvorrat gebildet, der von dem Schmieröl durchströmt und dadurch ausgewaschen wird.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Additivbehälter auswechselbar ausgebildet und in das ölmodul eingebaut, sodass der Additivbehälter jeweils bei einem Wechsel des Filtereinsatzes ausgetauscht werden kann und somit nur ein vergleichsweise kleines Behältervolumen notwendig ist. Alternativ kann der Additivbehälter jedoch auch derart groß bemessen sein, dass er für eine kontinuierliche Additivzugabe über die gesamte Lebensdauer der Brennkraftmaschine ausreicht .

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Filtereinsatz in einem Hauptstrom eines Schmierölkreislaufs angeordnet, während die Zentrifuge in einem Nebenstrom stromauf

oder stromab des Filtereinsatzes angeordnet ist. Alternativ können auch sowohl der Filtereinsatz als auch die Zentrifuge in einem Hauptstrom eines Schmierölkreislaufs angeordnet sein.

In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung enthält das ölmodul ferner einen Wärmetauscher, in dem das Schmieröl mit einem Motorkühlmittel in Wärmeaustausch steht, um das Schmieröl zu temperieren.

Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten, nicht-einschränkenden Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines

ölmoduls in einem Schmierölkreislauf einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines herkömmlichen ölmoduls;

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines weiteren ölmoduls als Vergleichsbeispiel;

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines

ölmoduls gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines ölmoduls gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Anhand von Fig. 1 werden zunächst der grundsätzliche Aufbau und die Funktionsweise eines ölmoduls in einem Schmierölkreislauf einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs erläutert, bei dem die vorliegende Erfindung in vorteilhafter Weise eingesetzt werden kann.

Fig. 1 zeigt in stark vereinfachter Form einen Schmierölkreislauf einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) eines Kraftfahrzeugs. Der Schmierölkreislauf enthält ein ölmodul 11, in dem von einem Schmierölvorrat (ölwanne, nicht dargestellt) über eine ölpumpe 12 in einem Hauptstrom 14 natürliches und/oder synthetisches Schmieröl von einem Zuleitungskanal 16 über einen Wärmetauscher 18 zum Temperieren des Schmieröls und über ein aus einem Filtereinsatz 20 bestehendes ölfilter zum Reinigen des Schmieröls zu einem Ableitungskanal 22 geleitet wird, um als gereinigtes Schmieröl zu schmierenden, beweglichen Komponenten der Brennkraftmaschine zugeführt zu werden. Dem ölfilter 20 ist ferner ein Filterumgehungsventil 24 parallel geschaltet.

In einem von dem Hauptstrom 22 stromauf (oder alternativ stromab) des ölfilters 20 abzweigenden Nebenstrom 26 fließt überschüssiges Schmieröl über einen zweiten Ableitungskanal 28 direkt in die ölwanne zurück, ohne zu den Schmierstellen der Brennkraftmaschine zu gelangen. Im Nebenstrom 26 ist ein Mindestdruckventil 30 und eine Zentrifuge 32 zum Reinigen des Schmieröls angeordnet.

Wie in Fig. 1 angedeutet, weist das ölmodul 10 ferner einen ersten Anschluss 34 zur Erstbefüllung des ölmoduls 10 mit Schmieröl und einen zweiten Anschluss 36 zur Servicebefüllung des ölmoduls 10 mit Schmieröl auf. Während der erste Anschluss 34 über ein Rückschlagventil 38 mit dem Hauptsrom 14

verbunden ist, ist der zweite Anschluss 36 mit dem Nebenstrom 26 stromab der Zentrifuge 32 verbunden.

Obwohl in Fig. 1 nicht dargestellt, können in das ölmodul 10 außerdem verschiedene Komponenten eines Kühlmittelkreislaufs integriert sein, um ein kompaktes öl-Kühlmittel-Modul zu bilden .

Während in Fig. 1 das ölfilter 20 im Hauptstrom 14 des Schmierölkreislaufs der Brennkraftmaschine und die Zentrifuge 32 in dessen Nebenstrom 26 angeordnet ist, ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf diese Ausführungsform beschränkt. Zum Beispiel können auch sowohl das ölfilter 20 als auch die Zentrifuge 26 im Hauptstrom 14 vorgesehen sein.

Verschiedene Ausführungsformen des ölmoduls 10 werden nun näher unter Bezugnahme auf Fig. 2 bis 5 erläutert.

Fig. 2 zeigt zunächst zum besseren Verständnis der Erfindung ein herkömmliches ölmodul 10, wie es zum Beispiel aus der eingangs bereits erwähnten DE 43 06 431 C2 bekannt ist.

Das ölmodul 10 ist aus einem Gehäuse 40 aufgebaut. In diesem Gehäuse sind der Filtereinsatz 20 und die Zentrifuge 32 integriert, wobei diese beiden Komponenten 20, 32 in dem gemeinsamen Gehäuse 40 koaxial zueinander auf einer vertikalen Längsmittelachse des Gehäuses angeordnet sind. Der Filtereinsatz 20 und die Zentrifuge 32 sind dabei durch einen Zwischendeckel 42 im Gehäuse 40 voneinander getrennt. Im Bereich des Filtereinsatzes 20 ist ein zentraler Stützdom 43 vorgesehen, über den das ölfilter geführt und gestützt ist. Der Filtereinsatz 20 besitzt entsprechend einen (kreis ) ringförmigen Querschnitt.

Der Zuleitungskanal 16, die Ableitungskanäle 22, 28 sowie die weiteren Kanal- und Ventilelemente des ölmoduls 10 sind der Einfachheit halber in Fig. 2 weggelassen, da sie für den Gegenstand der vorliegenden Erfindung nicht besonders relevant sind. Außerdem kann die Dimensionierung des ölmoduls 10 entsprechend den jeweiligen Anforderungen unterschiedlich sein, insbesondere können die Größenverhältnisse zwischen Filtereinsatz 20 und Zentrifuge 32 unterschiedlich gewählt werden .

Die Zentrifuge 32 des ölmoduls 10 wird beispielsweise durch eine Turbine (nicht dargestellt) angetrieben, welche durch das Schmieröl in dem Schmierölkreislauf betrieben wird. Auf eine Darstellung und eine Erläuterung des genauen Aufbaus und der genauen Wirkungsweise einer solchen Zentrifuge 32 in einem ölmodul 10 wird im Rahmen dieser Erfindung verzichtet, da sie dem Fachmann hinlänglich bekannt sind und die vorliegende Erfindung auf keine spezielle Zentrifuge 32 eingeschränkt ist.

Um die Schmierfähigkeit des Schmieröls über einen möglichst langen Zeitraum konstant zu halten, wird in das ölmodul 10 ein Additivbehälter zum zugeben von Additiven zu dem Schmieröl integriert. Durch gezieltes Hinzudosieren der in dem Additivbehälter enthaltenen Additive während des Betriebes lässt sich die alkalische Reserve des Schmieröls weitest- gehend konstant halten, wodurch sich die Schmierfähigkeit über einen längeren Zeitraum konstant halten lässt, was in einem geringeren Verschleiß der Brennkraftmaschine resultiert. Auch die ölwechselintervalle können so verlängert werden, was zu einer Reduzierung der Wartungskosten führt.

Im einfachsten Fall könnte ein Additivbehälter 44 in den Stützdom des hohlzylindrischen Filtereinsatzes 20 im Gehäuse

40 des ölmoduls 10 integriert werden. Diese Ausgestaltung ist als Vergleichsbeispiel in Fig. 3 veranschaulicht.

In dem in Fig. 4 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Additivbehälter 44 dagegen in den Zwischendeckel 42 zwischen Filtereinsatz 20 und Zentrifuge 32 im Gehäuse 40 des ölmoduls 10 integriert. Der Additivbehälter 44 kann dabei über wenigstens eine öffnung (nicht dargestellt) zum schubweisen oder kontinuierlichen Zugeben der Additive zum Schmieröl mit dem Filtereinsatz 20 und/oder der Zentrifuge 32 gekoppelt sein. Die Additive können so aus dem Additivbehälter 44 dem Schmieröl wahlweise im Hauptstrom 14 und/oder im Nebenstrom 26 des Schmierölkreislaufs zugeführt werden. Die Integration des Additivbehälters 44 in den Zwischendeckel 42 stellt eine besonders kompakte Bauform eines ölmoduls 10 mit Additivbehälter 44 dar.

Als Additiv sind alle Arten von Zusatzstoffen möglich, insbesondere solche, die die tribologischen Eigenschaften des Schmieröls verändern und/oder eine chemische bzw. physikalische Auswirkung auf einzelne Bestandteile des Schmieröls haben. Insbesondere sind die Additive zur Bekämpfung von Verschleiß und Alterung des durch den Motorbetrieb belasteten Schmieröls ausgewählt. Durch Hinzudosieren dieser Additive während des Betriebes lässt sich die alkalische Reserve des Schmieröls konstant halten, sodass auch die Schmierfähigkeit des Schmieröls konstant bleibt.

In bevorzugter Weise sind gelförmige Additive wie in der US 6,843,916 B2 beschrieben verwendbar, die zähflüssig sind und/oder einen in öl nicht gut löslichen Bestandteil aufweisen und die in der Zentrifuge 32 und/oder dem Filter 20 entsprechend langsam dissoziieren. Die in der US 6,843,916 B2 beschriebenen Additive werden im Hinblick auf ihre chemische

Zusammensetzung und Wirkungsweise ausdrücklich in die erfindungsgemäße Lösung mit einbezogen.

Der Additivbehälter 44 ist vorzugsweise austauschbar ausgebildet, beispielsweise gemeinsam mit dem Zwischendeckel 42 austauschbar in das Gehäuse 40 eingesetzt. So kann der Additivbehälter 44 bei jedem Wechsel des Filtereinsatzes 20 mit gewechselt werden, sodass für eine kontinuierliche Zugabe der Additive zum Schmieröl über die gesamte Lebensdauer der Brennkraftmaschine nur ein vergleichsweise kleines Vorratsvolumen des Additivbehälters 44 notwendig ist.

Alternativ kann der Additivbehälter 44 aber auch so dimensioniert werden, dass er ohne Austausch für eine Additivzugabe zum Schmieröl für die gesamte Lebensdauer der Brennkraftmaschine geeignet ist.

In Fig. 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines ölmoduls 10 dargestellt. In diesem Fall ist der Additivbehälter 44 in kompakter Weise in die Zentrifuge 32 integriert. Auf den Zwischendeckel 42 kann bei allen Ausführungsformen gegebenenfalls verzichtet werden.

Insbesondere ist die Zentrifuge 32 ganz oder zumindest teilweise mit einem Additiv gefüllt, das durch das hindurch strömende Schmieröl ausgewaschen wird. Der so frei werdende Raum in der Zentrifuge 32 wird dann durch ausgefilterte Rußpartikel gefüllt. Das Additiv kann dabei beispielsweise von einer für öl durchlässigen Membran umgeben sein, von einer Membran aus einem unter der Wirkung des heißen Schmieröls langsam auflösbaren Material umgeben sein, in der Form eines unter der Wirkung des Schmieröls löslichen Körpers vorliegen und dergleichen.

Auch in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 5 gelten die oben in Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel gemachten Erläuterungen bezüglich Austauschbarkeit und Dimensionierung des Additivbehälters 44 und der Wahl der Additive analog.