DE10119969A1

DE10119969A1 - Durch Flüssigkeit gekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10119969A1
Application number: DE2001119969
Authority: DE
Inventors: Roland Herynek; Martin Vollmer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-04-24
Filing date: 2001-04-24
Publication date: 2002-10-31
Also published as: EP1253303A3; EP1253303B1; EP1253303A2; JP2002332840A; DE50211125D1

Abstract

Die Erfindung geht von einer durch Flüssigkeit gekühlten Hubkolbenbrennkraftmaschine (10) mit einem Zylinderkopf (12) und einem Zylinderblock (14) aus, deren Kühlflüssigkeitsräume über getrennte Einlassleitungen (34, 36) an einem Kühlkreislauf (16) angeschlossen sind, der mindestens eine Wasserpumpe (18), einen Kühler (20) mit einem Lüfter (24) enthält, wobei die Wasserpumpe (18) über eine Druckleitung (32) Kühlflüssigkeit zu den Einlassleitungen (34, 36) fördert und mindestens in einer Einlassleitung (34, 36) ein Regelventil (42) angeordnet ist, das den Volumenstrom in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Hubkolbenbrennkraftmaschine (10) steuert. Es wird vorgeschlagen, dass die Kühlflüssigkeitsräume des Zylinderkopfs (12) und des Zylinderblocks (14) voneinander getrennt und über getrennte Auslassleitungen (38, 40) an einer gemeinsamen Rückströmleitung (26) angeschlossen sind.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer durch Flüssigkeit gekühlte Hub kolbenbrennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aus.

In bekannten Hubkolbenbrennkraftmaschinen wird die über schüssige Wärme über eine Kühlflüssigkeit abgeführt. Diese zirkuliert in einem Kühlkreislauf und wird von einer elek trisch oder mechanisch angetriebenen Wasserpumpe über eine Zulaufleitung zur Hubkolbenbrennkraftmaschine und von dort über eine Rückströmleitung zu einem Kühler gefördert, der mit einem elektrisch angetriebenen Gebläse zusammenarbeitet. Außerdem kann an dem Kühlkreislauf ein Heizkreislauf einer Fahrzeugheizung oder Klimaanlage angeschlossen sein.

In der Regel verbindet im Kühlkreislauf eine Bypassleitung die Rückströmleitung mit der Zulaufleitung. Sie überbrückt den Kühler und mündet stromaufwärts der Wasserpumpe in die Zulaufleitung. An der Abzweigung der Bypassleitung von der Rücklaufleitung ist ein Dreiwegeventil angeordnet, welches den Kühlflüssigkeitsstrom regelt und thermostatisch oder von einer Steuereinheit gesteuert wird. Die Steuereinheit ist über Signalleitungen mit zahlreichen, unterschiedlichen Sen soren verbunden, welche die Betriebsparameter und Umgebungs parameter der Hubkolbenbrennkraftmaschine und des Kühl- bzw. Heizkreislaufs erfassen. Aus diesen Eingangsgrößen wird eine Stellgröße für das Dreiwegeventil ermittelt und somit die Durchflußmenge der Kühlflüssigkeit zum Kühler bzw. über die Bypassleitung bestimmt.

Aus der US 5 121 714 A ist ein Kühlkreislauf bekannt, in dem sich die Zulaufleitung in zwei Einlassleitungen verzweigt, wobei die eine Einlassleitung im Bereich des Zylinderkopfs und die andere im Bereich des Zylinderblocks in die Hubkol benbrennkraftmaschine mündet. Zudem wird der Kühlflüssig keitsstrom über ein Ventil geregelt, welches in der Einlass leitung zum Zylinderblock angeordnet ist. Die Ventilstellung wird durch eine Steuereinheit geregelt, welche unter anderem Temperaturmessungen an der Hubkolbenbrennkraftmaschine aus wertet. Ein erster Temperaturfühler misst die Temperatur der abfließenden Kühlflüssigkeit, welche Aufschluss über die Kühlung der Hubkolbenbrennkraftmaschine insgesamt gibt. Ein zweiter Temperaturfühler misst die Temperatur des Maschinen öls, wodurch die Kühlung im Bereich des Zylinderblocks er mittelt wird.

Entsprechend den Messdaten wird das Ventil eingestellt, so dass genau bestimmte Teilmengen über die getrennten Einlass leitungen zum Zylinderkopf bzw. zum Zylinderblock strömen. Durch das separate Anströmen, gelangt die Kühlflüssigkeit zwar zielgerichtet in die beiden Bereiche, wird aber später wieder vermengt, da die Kühlkanäle einen Volumenstrom zwi schen den Bereichen und damit einen Austausch von Kühlflüs sigkeit zulassen. Temperaturmessungen der vermischten Kühl flüssigkeit stellen nicht die tatsächlichen Betriebszustände in den einzelnen Bereichen der Hubkolbenbrennkraftmaschine dar, und die Regelung des Kühlkreislaufs ist nicht genau auf deren spezielle Temperaturverhältnisse abgestimmt.

Vorteile der Erfindung

Nach der Erfindung sind die Kühlflüssigkeitsräume des Zylin derkopfs und des Zylinderblocks voneinander getrennt und über getrennte Auslassleitungen an einer gemeinsamen Rück strömleitung angeschlossen. Die Kühlflüssigkeitsströme flie ßen über getrennte Einlassleitungen, in denen jeweils ein Regelventil vorgesehen ist, in die beiden Bereiche der Hub kolbenbrennkraftmaschine und werden auch während des Kühl vorgangs nicht vermischt. Zudem verlassen sie die Hubkolben brennkraftmaschine ebenfalls über separate Auslassleitungen.

Temperaturmessungen in der Auslassleitung des Zylinderkopfs bzw. des Zylinderblocks repräsentieren in diesem Fall den jeweiligen Kühlvorgang unverfälscht. Indem die Messergebnis se in einer Steuereinheit zu Stellgrößen für die Regelventi le in den Einlassleitungen der getrennten Bereiche verarbei tet werden, ist es möglich, die durchfließende Kühlflüssig keitsmenge effizient auf den zu kühlenden Bereich einzustel len. Zudem kann der Bereich des Zylinderkopfs durch einen erhöhten Kühlflüssigkeitsdurchfluss in einem optimalen Tem peraturbereich gehalten werden, ohne dass der Zylinderblock, welcher in der Regel nicht so stark gekühlt werden muss, ebenfalls von der Kühlflüssigkeit umströmt wird.

Die Erfindung sieht vorteilhafterweise vor, dass die beiden Regelventile in den Einlassleitungen einzeln oder gemeinsam ansteuerbar sind, so dass neben der bedarfsgerechten Drosse lung des Kühlflüssigkeitsstroms zu einem der beiden, ge trennten Bereiche der Hubkolbenbrennkraftmaschine in vielen Betriebspunkten auch der gesamte Volumenstrom der Kühlflüs sigkeit reduziert wird, was bei bekannten Kühlkreisläufen nicht möglich ist. Alternativ können die beiden Regelventile anstatt in den Einlassleitungen in den Auslassleitungen an geordnet sein. Die erfindungsgemäße Kühlflüssigkeitsregelung bewirkt, dass die Hubkolbenbrennkraftmaschine schnell ihre optimale Betriebstemperatur erreicht und über weite Be triebsbereiche beibehält. Dadurch werden der Kraftstoffver brauch und die Schadstoffemission gesenkt.

Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungs beschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombina tion. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Die einzige Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines Kühlkreislaufs einer Hubkolbenbrennkraftmaschine.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Eine Hubkolbenbrennkraftmaschine 10 ist an einem Kühlkreis lauf 16 angeschlossen. Eine Wasserpumpe 18 fördert Kühlflüs sigkeit über eine Druckleitung 32 zur Hubkolbenbrennkraftma schine 10 und von dort durch eine Rückströmleitung 26 zu einem Kühler 20, der mit einem Lüfter 24 zusammenarbeitet. Vom Kühler 20 strömt die Kühlflüssigkeit durch eine Sauglei tung 30 zur Wasserpumpe 18 zurück. Die Kühlflüssigkeitsströ mung ist durch Pfeile angedeutet.

Die Druckleitung 32 verzweigt sich in eine erste Einlasslei tung 34, die zu einem Zylinderkopf 12 der Brennkraftmaschine 10 führt, und in eine zweite Einlassleitung 36, die zu einem Zylinderblock 14 der Brennkraftmaschine 10 führt. Der Zylin derkopf 12 und der Zylinderblock 14 besitzen nicht näher dargestellte, getrennte Kühlflüssigkeitsräume. Die Trennung ist durch eine gestrichelte Linie 46 angedeutet. Der Zylin derkopf 12 ist über eine erste Auslassleitung 38 und der Zylinderblock 14 über eine zweite Auslassleitung 40 mit der gemeinsamen Rückströmleitung 26 verbunden. Durch die ge trennte Kühlflüssigkeitsströmung im Zylinderkopf 12 und im Zylinderblock 14 ist die Temperatur der Kühlflüssigkeit in den Auslassleitungen 38, 40 repräsentativ für den Wärmean fall und die Kühlvorgänge im Zylinderkopf 12 bzw. im Zylin derblock 14. Nicht näher dargestellte Sensoren in den Aus lassleitungen 38, 40 können zusammen mit einer ebenfalls nicht näher dargestellten Steuereinheit und der Regelventile 42, 44 in den Einlassleitungen 34, 36 das Temperaturverhal ten im Zylinderkopf 12 und im Zylinderblock 14 präzise be stimmen.

In der Regel genügt ein erstes Regelventil 42, das in der ersten oder zweiten Einlassleitung 34, 36 angeordnet ist. Durch die Ansteuerung dieses Regelventils 42 wird der Volu menstrom durch die entsprechende Einlassleitung 34 bzw. 36 gedrosselt, während der restliche, von der Wasserpumpe 18 geförderte Volumenstrom durch die andere Einlassleitung 34 bzw. 36 strömt. Durch die Anordnung von einem ersten Regel ventil 42 in der ersten Einlassleitung 34 und einem zweiten Regelventil 44 in der zweiten Einlassleitung 36 kann der gesamte Volumenstrom sowohl auf die beiden Einlassleitungen 34 und 36 aufgeteilt als auch gedrosselt werden, so dass die durch die Hubkolbenbrennkraftmaschine 10 strömende Kühlflüs sigkeitsmenge in Betriebsbereichen mit einem geringen Wärme anfall reduziert werden kann. Anstatt auf der Zuströmseite der Hubkolbenbrennkraftmaschine 10 können das erste und zweite Regelventil 42, 44 auf der Abströmseite in den Aus lassleitungen 38, 40 angeordnet werden.

Im übrigen kann der Kühlkreislauf 16 einen üblichen Aufbau haben, bei dem zwischen der Rückströmleitung 26 und der Saugleitung 30 parallel zum Kühler 20 eine Bypassleitung 28 und ein Heizwärmetauscher 22 geschaltet sind. Ein drittes Regelventil 48, das als Thermostatventil oder als ein von der Steuereinheit ansteuerbares Ventil ausgebildet ist, re gelt den Durchfluss durch den Heizwärmetauscher 22, die By passleitung 28 und den Kühler 20. Zusätzlich kann der Kühl kreislauf 16 noch weitere Wärmetauscher für Arbeits- und Hilfsaggregate umfassen.

Claims

1. Durch Flüssigkeit gekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine (10) mit einem Zylinderkopf (12) und einem Zylinderblock (14), deren Kühlflüssigkeitsräume über getrennte Einlasslei tungen (34, 36) an einem Kühlkreislauf (16) angeschlossen sind, der mindestens eine Wasserpumpe (18), einen Kühler (20) mit einem Lüfter (24) enthält, wobei die Wasserpumpe (18) über eine Druckleitung (32) Kühlflüssigkeit zu den Ein lassleitungen (34, 36) fördert und mindestens in einer Ein lassleitung (34, 36) ein Regelventil (42) angeordnet ist, das den Volumenstrom in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Hubkolbenbrennkraftmaschine (10) steuert, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kühlflüssigkeitsräume des Zylinder kopfs (12) und des Zylinderblocks (14) voneinander getrennt und über getrennte Auslassleitungen (38, 40) an einer ge meinsamen Rückströmleitung (26) angeschlossen sind.

2. Hubkolbenbrennkraftmaschine (10) nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass in beiden Einlassleitungen (34, 36) jeweils ein Regelventil (42, 44) vorgesehen ist.

3. Hubkolbenbrennkraftmaschine (10) nach Anspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass die beiden Regelventile (42, 44) einzeln oder gemeinsam ansteuerbar sind.

4. Hubkolbenbrennkraftmaschine (10) nach einem der Ansprü che 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelventile (42, 44) anstatt in den Einlassleitungen (34, 36) in den Auslassleitungen (38, 40) angeordnet sind.