DE102009036603B4

DE102009036603B4 - Cooling system for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102009036603B4
Application number: DE102009036603.2A
Authority: DE
Inventors: Dr. Liesen Wolfgang
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2009-07-30
Publication date: 2020-07-16
Anticipated expiration: 2029-07-31
Also published as: DE102009036603A1

Abstract

Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine (1) eines Kraftfahrzeugs,- mit einem Kühlkreis (3), der einen durch einen Zylinderkopf (4) der Brennkraftmaschine (1) hindurch geführten Hauptabschnitt (44) sowie einen Nebenabschnitt (5) aufweist, in den ein Wärmeübertrager (6) eingebunden ist, der außerdem in einen Motorölkreis (7) eingebunden ist,- wobei der Zylinderkopf (4) für den Hauptabschnitt (44) einen Kühlmitteleinlasspfad (9) und einen Kühlmittelauslasspfad (10) aufweist, wobei sich der Kühlmitteleinlasspfad (9) im Bereich von Frischlufteinlasskanälen (11), die im Zylinderkopf (4) zu Zylindern (12) der Brennkraftmaschine (1) führen, erstreckt, und wobei sich der Kühlmittelauslasspfad (10) im Bereich von Abgasauslasskanälen (15), die im Zylinderkopf (4) ausgebildet sind und von den Zylindern (12) weg führen, erstreckt,- wobei ein Bypass (18) vorgesehen ist, der den Kühlmittelauslasspfad (10) über wenigstens einen den Wärmeübertrager (6) aufweisenden Kopplungsbereich (45) des Nebenabschnitts (5) mit dem Kühlmitteleinlasspfad (9) verbindet,- wobei eine Bypassschalteinrichtung (22) vorgesehen ist, mit welcher der Bypass (18) aktivierbar und deaktivierbar ist, und- wobei der Kühlmitteleinlasspfad (9) einen an den Hauptabschnitt (44) angebundenen Kühlmitteleinlass (13) aufweist, und einen vom Kühlmitteleinlass (13) abgewandt ausgebildeten Kühlmittelauslass (14) aufweist, der an dem Nebenabschnitt (5) angeschlossen ist, und- wobei der Kühlmittelauslasspfad (10) einen Kühlmitteleinlass (19) aufweist, der den Kühlmittelauslasspfad (10) mit dem Nebenabschnitt (5) verbindet, und- dass während eines Warmbetriebs der Brennkraftmaschine, bei dem der Kühlkreis (3) aktiv ist und der Bypass (18) aktiv oder inaktiv ist, Kühlmittel vom Kühlmitteleinlasspfad (9) durch den Nebenabschnitt (5) geführt ist, und- dass während eines Kaltstarts der Brennkraftmaschine (1), bei dem der Kühlkreis (3) inaktiv ist und der Bypass (18) aktiv ist, Kühlmittel vom Kühlmittelauslasspfad (10) durch den Kopplungsabschnitt (45) zum Kühlmitteleinlasspfad (9) geführt ist.Cooling system for an internal combustion engine (1) of a motor vehicle, - with a cooling circuit (3), which has a main section (44) through a cylinder head (4) of the internal combustion engine (1) and a secondary section (5) into which a heat exchanger ( 6), which is also integrated into an engine oil circuit (7), - the cylinder head (4) for the main section (44) having a coolant inlet path (9) and a coolant outlet path (10), the coolant inlet path (9) being in the Range of fresh air inlet channels (11), which lead to cylinders (12) of the internal combustion engine (1) in the cylinder head (4), and wherein the coolant outlet path (10) extends in the region of exhaust gas outlet channels (15), which are formed in the cylinder head (4) and lead away from the cylinders (12), - a bypass (18) is provided which connects the coolant outlet path (10) via at least one coupling area (45) of the secondary section which has the heat exchanger (6) tts (5) connects to the coolant inlet path (9), - a bypass switching device (22) is provided, with which the bypass (18) can be activated and deactivated, and - wherein the coolant inlet path (9) is connected to the main section (44) Has coolant inlet (13), and has a coolant outlet (14) which faces away from the coolant inlet (13) and which is connected to the secondary section (5), and - wherein the coolant outlet path (10) has a coolant inlet (19) which defines the coolant outlet path ( 10) with the secondary section (5), and - that during a warm operation of the internal combustion engine, in which the cooling circuit (3) is active and the bypass (18) is active or inactive, coolant from the coolant inlet path (9) through the secondary section (5 ) and - that during a cold start of the internal combustion engine (1), in which the cooling circuit (3) is inactive and the bypass (18) is active, coolant from the coolant outlet path (10) through the Ko Coupling section (45) is guided to the coolant inlet path (9).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.The present invention relates to a cooling system for an internal combustion engine, in particular a motor vehicle.

Aus der DE 40 327 01 A1 ist ein Kühlsystem bekannt, bei dem ein Haupt-Kühlkreislauf durch einen Motorblock und einen Zylinderkopf hindurchgeführt ist und der deaktivierbar ausgestaltet ist. Darüber hinaus ist ein Zusatz-Kühlkreislauf oder Zylinderkopf-Kreislauf vorgesehen, der nur durch den Zylinderkopf hindurchgeführt ist und der unabhängig vom Haupt-Kühlkreislauf betrieben werden kann. In diesen Zylinderkopf-Kreislauf kann ein Kühlmittel-Öl-Wärmetauscher eingebunden sein, bspw. um Schmieröl der Brennkraftmaschine rasch auf Betriebstemperatur bringen zu können.From the DE 40 327 01 A1 A cooling system is known in which a main cooling circuit is passed through an engine block and a cylinder head and which is designed to be deactivated. In addition, an additional cooling circuit or cylinder head circuit is provided, which is only passed through the cylinder head and which can be operated independently of the main cooling circuit. A coolant-oil heat exchanger can be integrated in this cylinder head circuit, for example in order to be able to bring the lubricating oil of the internal combustion engine to operating temperature quickly.

Der DE 10 2008 042 660 A1 kann ein Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine entnommen werden, welches einen Haupt- und einen Nebenabschnitt umfasst, wobei im Nebenabschnitt einen Wärmetauscher in Form eines Ölkühlers angeordnet ist. Der Hauptabschnitt umfasst einen Einlasspfad und einen Auslasspfad. Des Weiteren ist ein Bypass ausgebildet, mit dessen Hilfe der Auslasspfad über einen Koppelbereich des Nebenabschnitts, in welchem der Ölkühler angeordnet ist, mit dem Einlasspfad verbunden ist. In einer Bypassleitung des Bypasses ist ein 3-2-Wege-Ventil ausgebildet.Of the DE 10 2008 042 660 A1 A cooling system for an internal combustion engine can be removed, which comprises a main section and a secondary section, a heat exchanger in the form of an oil cooler being arranged in the secondary section. The main section includes an inlet path and an outlet path. Furthermore, a bypass is formed, by means of which the outlet path is connected to the inlet path via a coupling area of the secondary section in which the oil cooler is arranged. A 3-2-way valve is formed in a bypass line of the bypass.

Weitere Kühlsysteme für Brennkraftmaschinen sind aus der WO 2005012704 A1 , aus der DE 102 12 672 A1 , aus der DE 102 41 228 B4 , aus der US 7,237,513 B2 und aus der DE 100 00 299 A1 bekannt.Other cooling systems for internal combustion engines are from the WO 2005012704 A1 , from the DE 102 12 672 A1 , from the DE 102 41 228 B4 , from the US 7,237,513 B2 and from the DE 100 00 299 A1 known.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Kühlsystem einer Brennkraftmaschine eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch charakterisiert, dass im Rahmen eines Kaltstarts bzw. während einer Warmlaufphase der Brennkraftmaschine, insbesondere das Schmieröl der Brennkraftmaschine, möglichst rasch auf Betriebstemperatur gebracht werden kann, ohne dass hierzu ein aufwändiger Eingriff in die Konstruktion der Brennkraftmaschine bzw. deren Motorblock oder Zylinderkopf erforderlich ist.The present invention is concerned with the problem of specifying an improved embodiment for a cooling system of an internal combustion engine, which is characterized in particular by the fact that, as part of a cold start or during a warm-up phase of the internal combustion engine, in particular the lubricating oil of the internal combustion engine, is brought to operating temperature as quickly as possible can, without this requiring complex intervention in the design of the internal combustion engine or its engine block or cylinder head.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this problem is solved by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen steuerbaren, also aktivierbaren und deaktivierbaren Bypass vorzusehen, der es ermöglicht, wenigstens einen den Motorölwärmeübertrager aufweisenden Kopplungsbereich des Nebenabschnitts einerseits mit einem im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine verlaufenden Kühlmittelauslasspfad und andererseits mit einem im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine verlaufenden Kühlmitteleinlasspfad zu verbinden, wobei sich der Kühlmitteleinlasspfad im Bereich von Frischlufteinlasskanälen, die im Zylinderkopf zu Zylindern der Brennkraftmaschine führen, erstreckt, und wobei sich der Kühlmittelauslasspfad im Bereich von Abgasauslasskanälen, die im Zylinderkopf ausgebildet sind und von den Zylindern weg führen, erstreckt. Zur Steuerung des Bypasses kann eine Bypassschalteinrichtung vorgesehen sein, mit welcher der Bypass aktivierbar und deaktivierbar ist. Vorzugsweise ist der Bypass an einem Heizungskühlmittelkreislauf angeschlossen. Der Kühlmitteleinlasspfad weist einen an den Hauptabschnitt angebundenen Kühlmitteleinlass und einen vom Kühlmitteleinlass abgewandt ausgebildeten Kühlmittelauslass aufweist, der an dem Nebenabschnitt angeschlossen ist. Der Kühlmittelauslasspfad besitzt einen Kühlmitteleinlass, der den Kühlmittelauslasspfad mit dem Nebenabschnitt verbindet, so dass während eines Warmbetriebs der Brennkraftmaschine, bei dem der Kühlkreis aktiv ist, Kühlmittel vom Kühlmitteleinlasspfad über den Kühlmittelauslass um Nebenabschnitt gelangt, oder dass während eines Kaltstarts der Brennkraftmaschine Kühlmittel vom Kühlmitteleinlass des Kühlmittelauslasspfads durch den Nebenabschnitt zum Kühlmittelauslass des Kühlmitteleinlasspfads strömen kann.The invention is based on the general idea of providing a controllable, that is to say activatable and deactivatable bypass, which makes it possible to connect at least one coupling region of the secondary section which has the engine oil heat exchanger, on the one hand with a coolant outlet path running in the cylinder head of the internal combustion engine and on the other hand with a coolant inlet path running in the cylinder head of the internal combustion engine connect, wherein the coolant inlet path extends in the region of fresh air inlet ducts, which lead to cylinders of the internal combustion engine, and wherein the coolant outlet path extends in the region of exhaust gas outlet ducts, which are formed in the cylinder head and lead away from the cylinders. To control the bypass, a bypass switching device can be provided with which the bypass can be activated and deactivated. The bypass is preferably connected to a heating coolant circuit. The coolant inlet path has a coolant inlet which is connected to the main section and a coolant outlet which is remote from the coolant inlet and which is connected to the secondary section. The coolant outlet path has a coolant inlet that connects the coolant outlet path to the secondary section, so that coolant from the coolant inlet path passes through the coolant outlet around the secondary section during a warm-up operation of the internal combustion engine, in which the cooling circuit is active, or that coolant from the coolant inlet of the internal combustion engine during a cold start Coolant outlet path can flow through the sub-section to the coolant outlet of the coolant inlet path.

Hierdurch kann ein bereits vorhandener Kühlmittelkreislauf in der Brennkraftmaschine verwendet werden, der ohnehin an einen im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine verlaufenden Kühlmittelauslasspfad angeschlossen ist. Diese Bauweise ermöglicht es zum Beispiel bei deaktiviertem Kühlkreis, also während des Kaltstarts, dem Zylinderkopf unmittelbar über dessen Kühlmittelauslasspfad Wärme zu entziehen, um damit über den Kopplungsteil des Nebenabschnitts und über den darin eingebundenen Motorölwärmeübertrager das Motorschmieröl zu einem sehr frühen Zeitpunkt aufzuheizen. Hierdurch wird das Motoröl vergleichsweise rasch auf seine Betriebstemperatur gebracht, wodurch die Motorschmierung verbessert und die Emissionswerte und Verbrauchswerte der Brennkraftmaschine verbessert werden können.As a result, an already existing coolant circuit can be used in the internal combustion engine, which is connected anyway to a coolant outlet path running in the cylinder head of the internal combustion engine. This design makes it possible, for example, when the cooling circuit is deactivated, i.e. during the cold start, to extract heat directly from the cylinder head via its coolant outlet path in order to heat the engine lubricating oil at a very early point in time via the coupling part of the secondary section and the engine oil heat exchanger integrated therein. As a result, the engine oil is brought to its operating temperature comparatively quickly, as a result of which the engine lubrication can be improved and the emission values and consumption values of the internal combustion engine can be improved.

Insbesondere ist es bei diesem Kühlsystem auch möglich, bei einem durch den Zylinderkopf hindurch geführten Kühlkreis, der mittels eines Thermostatventils aktivierbar und deaktivierbar ist, den Bypass so zu gestalten, dass der das Thermostatventil umgeht, um bei deaktiviertem Kühlkreis zumindest den genannten Kopplungsbereich des Nebenabschnitts weiterhin betreiben zu können. Auf diese Weise ist es besonders einfach und mit geringem Eingriff in den Aufbau eines konventionellen Kühlsystems möglich, für einen Kaltstart der Brennkraftmaschine den (großen) Kühlkreis mit Hilfe des Thermostatventils zu deaktivieren, damit die in den Zylindern generierte Wärme den Zylinderkopf aufheizen kann, ohne dabei das Kühlmittel des gesamten Kühlkreises aufheizen zu müssen. Durch Aktivieren des Bypasses, was bspw. mittels einer entsprechenden Bypass-Schalteinrichtung realisierbar ist, kann der mit dem Kühlmittel-Öl-Wärmeübertrager ausgestattete Kopplungsbereich des Nebenabschnitts quasi als kleiner Kühlkreis betrieben werden.In particular, it is also possible with this cooling system to design the bypass in the case of a cooling circuit which is guided through the cylinder head and can be activated and deactivated by means of a thermostatic valve in such a way that it bypasses the thermostatic valve in order to continue at least the coupling area of the secondary section when the cooling circuit is deactivated to be able to operate. In this way it is particularly easy and with little intervention in the construction of a conventional cooling system for a cold start Internal combustion engine to deactivate the (large) cooling circuit with the help of the thermostatic valve so that the heat generated in the cylinders can heat up the cylinder head without having to heat up the coolant of the entire cooling circuit. By activating the bypass, which can be achieved, for example, by means of a corresponding bypass switching device, the coupling area of the secondary section equipped with the coolant-oil heat exchanger can be operated as a small cooling circuit.

Das im kleinen Kühlkreis bzw. im aktivierten Kopplungsbereich des Nebenabschnitts zirkulierende Kühlmittel besitzt im Vergleich zum gesamten oder großen Kühlkreis nur ein deutlich verringertes Volumen und kann dementsprechend bei einer Durchströmung des Zylinderkopfs rasch erwärmt werden, ohne dass dadurch die Aufheizung des Zylinderkopfes signifikant beeinträchtigt wird. Gleichzeitig kann über diesen kleinen Kühlkreis und den darin eingebundenen Wärmeübertrager in Verbindung mit einem damit gekoppelten Motorölkühlkreis das Motoröl vergleichsweise rasch auf eine die Viskosität reduzierende, erhöhte Temperatur gebracht werden. Hierdurch kann das Schmieröl relativ rasch auf eine ausreichende Betriebstemperatur gebracht werden, wodurch die hinsichtlich Emissionen und Kraftstoffverbrauch kritische Kaltstartphase verkürzt werden kann.The coolant circulating in the small cooling circuit or in the activated coupling area of the secondary section has only a significantly reduced volume in comparison with the entire or large cooling circuit and can accordingly be heated up quickly when there is a flow through the cylinder head without the heating of the cylinder head being significantly impaired thereby. At the same time, this small cooling circuit and the heat exchanger integrated in it, in conjunction with an engine oil cooling circuit coupled to it, allow the engine oil to be brought to an increased temperature which reduces the viscosity comparatively quickly. As a result, the lubricating oil can be brought to a sufficient operating temperature relatively quickly, as a result of which the cold start phase, which is critical with regard to emissions and fuel consumption, can be shortened.

Die zuvor genannte Bypass-Schalteinrichtung kann entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in das Thermostatventil integriert sein. Grundsätzlich ist jedoch auch eine Bauweise mit einem separaten zusätzlichen Thermostatventil denkbar. Ebenso ist ein elektrisch schaltbares Ventil vorstellbar.According to an advantageous embodiment of the present invention, the aforementioned bypass switching device can be integrated in the thermostatic valve. In principle, however, a construction with a separate additional thermostatic valve is also conceivable. An electrically switchable valve is also conceivable.

Der Bypass kann eine Zusatzkühlmittelpumpe enthalten, die zusätzlich zu einer im Hauptabschnitt angeordneten Hauptkühlmittelpumpe vorhanden sein kann. Diese Zusatzkühlmittelpumpe kann für den Kaltstart bzw. während einer Motorwarmlaufphase aktiviert werden, um im Kopplungsbereich des Nebenabschnitts bzw. im kleinen Kühlkreis das Kühlmittel zu fördern. Eine derartige Zusatzkühlmittelpumpe ist insbesondere dann erforderlich, wenn die Hauptkühlmittelpumpe, aufgrund eines im Kaltstart bzw. während der Warmlaufphase geschlossenen Hauptthermostatventils kein Kühlmittel umwälzt oder abgeschaltet ist, mit der Brennkraftmaschine mechanisch antriebsverbunden ist und/oder wenn im Kopplungsbereich während des Bypassbetriebs, also während des Kaltstartbetriebs bzw. Warmlaufphase eine Kühlmittelströmungsrichtung aufweist, die vorzugsweise entgegengesetzt der Kühlmittelströmungsrichtung orientiert sein kann, die im Warmbetrieb der Brennkraftmaschine im Kopplungsbereich herrscht. Alternativ ist auch denkbar, die ohnehin vorhandene Hauptkühlmittelpumpe mit einer Einrichtung zur Strömungsrichtungsumkehr auszustatten, die es ermöglicht, bei gleich bleibender Antriebsdrehrichtung die Förderrichtung umzukehren. Ebenso ist es alternativ denkbar, eine unabhängig von der Brennkraftmaschine, insbesondere elektrisch, antreibbare Kühlmittelpumpe zu verwenden, die mit zwei Förderrichtungen betrieben werden kann und die sowohl zum Fördern des Kühlmittels im großen Hauptabschnitt als auch zum Fördern des Kühlmittels im Nebenabschnitt bzw. im Kopplungsbereich verwendet werden kann.The bypass can contain an additional coolant pump, which can be present in addition to a main coolant pump arranged in the main section. This additional coolant pump can be activated for the cold start or during an engine warm-up phase in order to convey the coolant in the coupling area of the secondary section or in the small cooling circuit. Such an additional coolant pump is particularly necessary if the main coolant pump is not circulated or switched off due to a main thermostatic valve closed in the cold start or during the warm-up phase, is mechanically drive-connected to the internal combustion engine and / or if in the coupling area during bypass operation, i.e. during cold start operation or warm-up phase has a coolant flow direction, which can preferably be oriented opposite to the coolant flow direction that prevails in the coupling region during hot operation of the internal combustion engine. Alternatively, it is also conceivable to equip the main coolant pump, which is present anyway, with a device for reversing the direction of flow, which makes it possible to reverse the conveying direction while the direction of rotation of the drive remains the same. It is also alternatively conceivable to use a coolant pump which can be driven independently of the internal combustion engine, in particular electrically, which can be operated with two delivery directions and which is used both for delivering the coolant in the large main section and for delivering the coolant in the secondary section or in the coupling area can be.

Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann der Zylinderkopf einen Zusatzkühlmittelpfad enthalten, der zusätzlich zum Kühlmittelauslasspfad im Bereich von Abgasauslasskanälen angeordnet ist und der in den zuvor genannten Nebenabschnitt eingebunden ist, der im Kaltstartbetrieb den kleinen Kühlkreis bildet. Auf diese Weise kann für den Kaltstart gezielt im Bereich der Abgasseite des Zylinderkopfs Wärme aufgenommen und über den entsprechenden Wärmeübertrager an das Motoröl übertragen werden. Hierdurch kann die Wärmeübertragung auf das Motoröl intensiviert werden. Die Zeit bis zum Erreichen einer hinreichenden Betriebstemperatur für das Motoröl kann dadurch verkürzt werden.According to a particularly advantageous embodiment, the cylinder head can contain an additional coolant path, which is arranged in addition to the coolant outlet path in the region of exhaust gas outlet channels and which is integrated into the aforementioned secondary section, which forms the small cooling circuit in cold start operation. In this way, heat can be picked up specifically for the cold start in the area of the exhaust gas side of the cylinder head and transferred to the engine oil via the corresponding heat exchanger. As a result, the heat transfer to the engine oil can be intensified. This can shorten the time until an adequate operating temperature for the engine oil is reached.

Alternativ ist der Zusatzkühlmittelpfad als separater Pfad im Zylinderkopf ausgebildet oder wird durch den vorhandenen Kühlwassermantel mittels einer gezielt gebildeten Längsströmung im Zylinderkopf ausgestaltet. Im Sinne der Erfindung ist es weiterhin denkbar, mittels einer gezielt gebildeten Längsströmung entlang der Abgasauslassseite im Zylinderkopf eine erhöhte Wärmeaufnahme des Kühlmittels zu bewirken, so dass beispielsweise die Heizleistung des Motorölwärmeübertragers gesteigert wird.Alternatively, the additional coolant path is designed as a separate path in the cylinder head or is configured by the existing cooling water jacket by means of a specifically formed longitudinal flow in the cylinder head. In the sense of the invention, it is also conceivable to effect increased heat absorption of the coolant by means of a specifically formed longitudinal flow along the exhaust gas outlet side in the cylinder head, so that, for example, the heating power of the engine oil heat exchanger is increased.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combination indicated in each case, but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, the same reference numerals referring to identical or similar or functionally identical components.

Es zeigen, jeweils schematisch,

1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung eines Kühlsystems einer Brennkraftmaschine bei einer ersten Ausführungsform, während eines Warmbetriebs der Brennkraftmaschine,
2 das Kühlsystem aus 1 während eines Kaltstarts der Brennkraftmaschine,
3 eine Ansicht wie in 1, jedoch bei einer zweiten Ausführungsform während des Warmbetriebs,
4 das Kühlsystem aus 3, jedoch während des Kaltstarts.

Each shows schematically

1 FIG. 2 shows a greatly simplified, circuit diagram-like basic illustration of a cooling system of an internal combustion engine in a first embodiment, during a warm operation of the internal combustion engine,
2nd the cooling system 1 during a cold start of the internal combustion engine,
3rd a view like in 1 , but in a second embodiment during hot operation,
4th the cooling system 3rd , but during the cold start.

Entsprechend den 1 bis 4 ist eine Brennkraftmaschine 1 mit einem nur teilweise dargestellten Kühlsystem 2 ausgestattet. Die Brennkraftmaschine 1 befindet sich bevorzugt in einem Kraftfahrzeug.According to the 1 to 4th is an internal combustion engine 1 with a cooling system only partially shown 2nd fitted. The internal combustion engine 1 is preferably in a motor vehicle.

Das Kühlsystem 2 umfasst einen Kühlkreis 3, der einen Hauptabschnitt 44 und einen Nebenabschnitt 5 aufweist. Der Hauptabschnitt 44 ist durch einen Zylinderkopf 4 der Brennkraftmaschine 1 hindurch geführt. Dieser Kühlkreis 3 transportiert ein Kühlmittel und enthält eine Kühlmittelpumpe 46, die auch als Hauptkühlmittelpumpe 46 oder Hauptpumpe 46 bezeichnet werden kann. Diese ist zweckmäßig im Hauptabschnitt 44 angeordnet, und zwar in einem Vorlauf 43 des Hauptabschnitts 44. Ferner ist in diesem Kühlkreis 3 üblicherweise ein Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager angeordnet, der hier nicht dargestellt ist und bei einem Fahrzeug als „Hauptkühler“ bezeichnet wird. Dieser Hauptkühler befindet sich üblicherweise stromauf der Hauptpumpe 46 im Vorlauf 43 des Hauptabschnitts 44.The cooling system 2nd includes a cooling circuit 3rd which is a main section 44 and a minor section 5 having. The main section 44 is through a cylinder head 4th the internal combustion engine 1 passed through. This cooling circuit 3rd transports a coolant and contains a coolant pump 46 that also act as the main coolant pump 46 or main pump 46 can be designated. This is useful in the main section 44 arranged, in a preliminary run 43 of the main section 44 . Furthermore, in this cooling circuit 3rd Usually a coolant-air heat exchanger is arranged, which is not shown here and is referred to as a "main cooler" in a vehicle. This main cooler is usually located upstream of the main pump 46 in the lead 43 of the main section 44 .

In den Nebenabschnitt 5 ist zumindest ein Wärmeübertrager 6 eingebunden ist. Dieser Wärmeübertrager 6 ist außerdem in einen Motorölkreis 7 eingebunden, in dem ein Motoröl zirkuliert. Das Motoröl dient zur Realisierung einer Schmierung in der Brennkraftmaschine 1. Ferner umfasst der Kühlkreis 3 ein Thermostatventil 8, das so ausgestaltet ist, dass es in Abhängigkeit einer Temperatur den Kühlkreis 3 oder zumindest den Hauptabschnitt 44 oder zumindest den Nebenabschnitt 5 oder zumindest diese beiden Abschnitte 5, 44 aktivieren und deaktivieren kann.In the minor section 5 is at least a heat exchanger 6 is involved. This heat exchanger 6 is also in an engine oil circuit 7 involved, in which an engine oil circulates. The engine oil is used to implement lubrication in the internal combustion engine 1 . The cooling circuit also includes 3rd a thermostatic valve 8th , which is designed so that it depends on a temperature the cooling circuit 3rd or at least the main section 44 or at least the minor section 5 or at least these two sections 5 , 44 can activate and deactivate.

Der Zylinderkopf 4 weist einen Kühlmitteleinlasspfad 9 sowie einen Kühlmittelauslasspfad 10 auf. Der Kühlmitteleinlasspfad 9 erstreckt sich im Bereich von Frischlufteinlasskanälen 11, die im Zylinderkopf 4 zu Zylindern 12 führen. Der Kühlmitteleinlasspfad 9 ist einlassseitig, also über einen Kühlmitteleinlass 13 an den Hauptabschnitt 44 bzw. an dessen Vorlauf 43 angeschlossen. Auslassseitig, also bei einem Kühlmittelauslass 14 ist der Kühlmitteleinlasspfad 9 an den zuvor genannten Nebenabschnitt 5 angeschlossen. Der Kühlmittelauslasspfad 10 erstreckt sich im Bereich von Abgasauslasskanälen 15, die im Zylinderkopf 4 ausgebildet sind und von den Zylindern 12 wegführen. Ferner ist der Kühlmittelauslasspfad 10 auslassseitig, also über einen Kühlmittelauslass 16 an den Hauptabschnitt 44 bzw. an dessen Rücklauf 42 angeschlossen.The cylinder head 4th has a coolant inlet path 9 and a coolant outlet path 10th on. The coolant inlet path 9 extends in the area of fresh air inlet ducts 11 that in the cylinder head 4th to cylinders 12th to lead. The coolant inlet path 9 is on the inlet side, i.e. via a coolant inlet 13 to the main section 44 or at its lead 43 connected. On the outlet side, i.e. with a coolant outlet 14 is the coolant inlet path 9 to the previously mentioned subsection 5 connected. The coolant outlet path 10th extends in the area of exhaust gas outlet channels 15 that in the cylinder head 4th are trained and by the cylinders 12th lead away. Furthermore, the coolant outlet path 10th on the outlet side, i.e. via a coolant outlet 16 to the main section 44 or at its return 42 connected.

Ferner enthält der Zylinderkopf 4 mehrere Kühlmittelverbindungspfade 17, die jeweils vom Kühlmitteleinlasspfad 9 zum Kühlmittelauslasspfad 10 führen. Während sich der Kühlmitteleinlasspfad 9 und der Kühlmittelauslasspfad 10 im Wesentlichen parallel zueinander erstrecken, sind die Kühlmittelverbindungspfade 17 zueinander parallel, jedoch zum Kühlmitteleinlasspfad 9 und zum Kühlmittelauslasspfad 10 quer orientiert.The cylinder head also contains 4th multiple coolant connection paths 17th , each from the coolant inlet path 9 to the coolant outlet path 10th to lead. While the coolant inlet path 9 and the coolant outlet path 10th extending substantially parallel to each other are the coolant connection paths 17th parallel to each other, but to the coolant inlet path 9 and to the coolant outlet path 10th transversely oriented.

Des Weiteren ist der hier gezeigte Kühlkreis 3 mit einem Bypass 18 ausgestattet, der das Thermostatventil 8 umgeht und der den Kühlmittelauslasspfad 10 einlassseitig, also an einem Kühlmitteleinlass 19 mit dem Nebenabschnitt 5 verbindet. Mit anderen Worten, eine Bypassleitung 20 verbindet den Einlass 19 des Kühlmittelauslasspfads 10 mit dem Nebenabschnitt 5. Eine entsprechende Verbindungsstelle des Nebenabschnitts 5 ist dabei mit 21 bezeichnet. Ziel der vorliegenden Anordnung ist es, den Bypass 18 mit einer Kühlmittelheißseite des Zylinderkopfes 4 zu verbinden. Alternativ kann demnach der Bypass 18 mit der Kühlmittelheißseite des Zylinderkopfes 4 über den Kühlmittelauslass 16 verbunden sein.Furthermore, the cooling circuit shown here 3rd with a bypass 18th the thermostatic valve 8th bypasses the coolant outlet path 10th inlet side, i.e. at a coolant inlet 19th with the minor section 5 connects. In other words, a bypass line 20 connects the inlet 19th the coolant outlet path 10th with the minor section 5 . A corresponding connection point of the sub-section 5 is with 21 designated. The aim of the present arrangement is to bypass 18th with a coolant hot side of the cylinder head 4th connect to. Alternatively, the bypass 18th with the coolant hot side of the cylinder head 4th through the coolant outlet 16 be connected.

Der Bypass 18 umfasst eine Bypassschalteinrichtung 22, die so ausgestaltet ist, dass sie den Bypass 18 aktivieren und deaktivieren kann. Im Beispiel der 1 bis 4 ist die Bypassschalteinrichtung 22 als Ventil ausgestaltet, das zusätzlich zum Thermostatventil 8 vorgesehen ist. Hierbei kann es sich um ein elektrisch betätigbares Ventil oder um ein fremdenergie-frei arbeitendes Thermostatventil handeln. Alternativ ist es möglich, die Bypassschalteinrichtung 22 in das Thermostatventil 8 zu integrieren. Es ist klar, dass dann die Verbindungsstelle 21 am Thermostatventil 8 angeordnet ist.The bypass 18th comprises a bypass switching device 22 that is designed to bypass 18th can activate and deactivate. In the example of the 1 to 4th is the bypass switching device 22 designed as a valve, in addition to the thermostatic valve 8th is provided. This can be an electrically actuated valve or a thermostatic valve that works without external energy. Alternatively, it is possible to use the bypass switching device 22 into the thermostatic valve 8th to integrate. It is clear that then the liaison office 21 on the thermostatic valve 8th is arranged.

Ferner enthält der Bypass 18 hier eine Zusatzkühlmittelpumpe 23, die insbesondere unabhängig von der Brennkraftmaschine 1 betrieben werden kann. Bspw. ist diese Zusatzkühlmittelpumpe 23 oder Zusatzpumpe 23 mit einem elektromotorischen Antrieb ausgestattet, der hier nicht dargestellt ist.The bypass also contains 18th here an additional coolant pump 23 which are particularly independent of the internal combustion engine 1 can be operated. E.g. is this additional coolant pump 23 or additional pump 23 equipped with an electric motor drive, which is not shown here.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform kann in den Bypass 18 außerdem ein Wärmeübertrager 24, beispielsweise ein Heizungswärmeübertrager, eingebunden sein, der außerdem in einen Luftpfad 25 eingebunden ist, der zur Versorgung eines Raumes mit Frischluft und/oder mit Umluft dient. Bspw. kann dieser Luftpfad 25 zur Versorgung eines Fahrzeuginnenraums, insbesondere eines Passagierraumes, mit Frischluft bzw. Umluft dienen. Bei entsprechender Ausgestaltung der Bypassschalteinrichtung 22 kann in Verbindung mit einer zusätzlichen Bypassleitung 26 besagter Wärmeübertrager 24 aktivierbar und deaktivierbar sein. D.h., wenn während der Warmlaufphase kein Heizbedarf für den Passagierraum benötigt ist, wird mittels der Bypassschalteinrichtung 22 die zusätzliche Bypassleitung 26 deaktiviert und die Bypassleitung 20 aktiviert. Hier wird der Wärmeübertrager 24 mit Kühlmittel nicht durchströmt. Das Kühlmittel gelangt nur über die Bypassleitung 20 zum Nebenabschnitt 5, so dass eine rasche Erwärmung der Nebenaggregate bzw. des Motorölwärmeübertragers 6 ohne Wärmeabgabe an die Passagierraumheizung erfolgt. Eine Entkopplung des Wärmeübertragers 24 findet statt.According to a preferred embodiment, the bypass can 18th also a heat exchanger 24th , for example a heating heat exchanger, which is also integrated into an air path 25th is involved, which serves to supply a room with fresh air and / or with circulating air. E.g. can this air path 25th to Supply fresh air or recirculated air to a vehicle interior, in particular a passenger compartment. With a corresponding design of the bypass switching device 22 can be combined with an additional bypass line 26 said heat exchanger 24th can be activated and deactivated. That is, if no heating requirement is required for the passenger compartment during the warm-up phase, the bypass switching device is used 22 the additional bypass line 26 deactivated and the bypass line 20 activated. Here is the heat exchanger 24th not flowed with coolant. The coolant only reaches the bypass line 20 to the minor section 5 , so that the auxiliary units or the engine oil heat exchanger heat up quickly 6 without giving off heat to the passenger compartment heating. A decoupling of the heat exchanger 24th takes place.

Bei den hier gezeigten Ausführungsformen enthält der Nebenabschnitt 5 zusätzlich zum Motorölwärmeübertrager 6 zumindest einen weiteren Wärmeübertrager. Im Beispiel sind zwei weitere Wärmeübertrager 27 und 28 vorgesehen. Es ist klar, dass grundsätzlich auch mehr als zwei derartige, zusätzliche Wärmeübertrager 27, 28 vorgesehen sein können. Erkennbar sind diese weiteren Wärmeübertrager 27, 28 zum Motorölwärmeübertrager 6 parallel angeordnet, wozu sie in entsprechenden Parallelleitungen 29 bzw. 30 angeordnet sind. In diesen Parallelleitungen 29, 30 können Schaltventile 31 bzw. 32 angeordnet sein, um die zusätzlichen Wärmeübertrager 27, 28 bedarfsabhängig und unabhängig voneinander aktivieren und deaktivieren zu können. Diese Schaltventile 31, 32 können elektrisch betätigbar sein. Grundsätzlich ist auch eine Ausgestaltung als Thermostatventile denkbar. Die weiteren Wärmeübertrager 27, 28 können bspw. dazu verwendet werden, ein Getriebeöl und/oder eine Kühlflüssigkeit vom Abgasturbolader bzw. Generator des mit der Brennkraftmaschine 1 ausgestatteten Kraftfahrzeuges zu temperieren.In the embodiments shown here, the secondary section contains 5 in addition to the engine oil heat exchanger 6 at least one other heat exchanger. In the example there are two more heat exchangers 27 and 28 intended. It is clear that in principle more than two such additional heat exchangers 27 , 28 can be provided. These other heat exchangers are recognizable 27 , 28 to the engine oil heat exchanger 6 arranged in parallel, for which purpose they are in corresponding parallel lines 29 or. 30th are arranged. In these parallel lines 29 , 30th can switch valves 31 or. 32 be arranged to the additional heat exchanger 27 , 28 to be able to activate and deactivate as required and independently of each other. These switching valves 31 , 32 can be electrically operated. In principle, a configuration as a thermostatic valve is also conceivable. The other heat exchangers 27 , 28 For example, a transmission oil and / or a cooling liquid from the exhaust gas turbocharger or generator can be used with the internal combustion engine 1 equipped motor vehicle to temper.

Bei der in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsform ist der Zylinderkopf 4 zusätzlich mit einem Zusatzkühlmittelpfad 33 ausgestattet. Dieser Zusatzkühlmittelpfad 33 erstreckt sich im Zylinderkopf 4 zusätzlich zum Kühlmittelauslasspfad 10 im Bereich der Abgasauslasskanäle 15. Ferner ist dieser Zusatzkühlmittelpfad 33 in den Nebenabschnitt 5 eingebunden. Hierzu sind am Zylinderkopf 4 ein weiterer Einlass 34 und ein weiterer Auslass 35 vorgesehen. Der Kühlmittelauslasspfad 10 ist nun zweckmäßig einlassseitig, also über seinen Einlass 19 mit dem Zusatzkühlmittelpfad 33 verbunden. Dies erfolgt im Beispiel über eine Verbindungsleitung 36, die den Einlass 19 des Kühlmittelauslasspfads 10 mit dem Auslass 35 des Zusatzkühlmittelpfads 33 verbindet. Es ist klar, dass eine derartige Verbindung 36 auch intern, also innerhalb des Zylinderkopfs 4 realisierbar ist. Des Weiteren steht der Kühlmitteleinlasspfad 9 auslassseitig, also über seinen Auslass 14 mit diesem Zusatzkühlmittelpfad 33 in Verbindung. Hierzu führt ein Leitungsabschnitt 37 des Kühlkreisabschnitts 5 vom Auslass 14 des Kühlmitteleinlasspfads 9 zu einer Verzweigungsstelle 38, von der aus ein Leitungsabschnitt 39 zum Einlass 34 des Zusatzkühlmittelpfads 33 führt, während ein Leitungsabschnitt 40 zum Motorölwärmeübertrager 6 sowie zu dem ggf. vorhandenen wenigstens einen Wärmeübertrager 27, 28 bzw. zu den Parallelleitungen 29, 30 führt.In the in the 3rd and 4th The embodiment shown is the cylinder head 4th additionally with an additional coolant path 33 fitted. This additional coolant path 33 extends in the cylinder head 4th in addition to the coolant outlet path 10th in the area of the exhaust gas outlet channels 15 . Furthermore, this additional coolant path 33 in the minor section 5 involved. For this are on the cylinder head 4th another entrance 34 and another outlet 35 intended. The coolant outlet path 10th is now conveniently on the inlet side, i.e. via its inlet 19th with the additional coolant path 33 connected. In the example, this is done via a connecting line 36 that are the inlet 19th the coolant outlet path 10th with the outlet 35 of the additional coolant path 33 connects. It is clear that such a connection 36 also internally, i.e. inside the cylinder head 4th is feasible. There is also the coolant inlet path 9 on the outlet side, i.e. via its outlet 14 with this additional coolant path 33 in connection. A line section leads to this 37 of the cooling circuit section 5 from the outlet 14 the coolant inlet path 9 to a branch point 38 , from which a line section 39 to the entrance 34 of the additional coolant path 33 leads while a line section 40 to the engine oil heat exchanger 6 as well as the at least one heat exchanger, if any 27 , 28 or to the parallel lines 29 , 30th leads.

Die in den 1 und 2 gezeigte Ausführungsform arbeitet wie folgt:

Während eines Warmbetriebs der Brennkraftmaschine 1 stellt sich der in 1 gezeigte Zustand ein. Dabei ist der Kühlkreis 3 aktiv, während der Bypass 18 je nach Heizungsbedarf aktiv oder inaktiv ist. Hierzu ist das Thermostatventil 8 geöffnet, das Kühlmittel strömt im Hauptabschnitt 44 einerseits über den Kühlmitteleinlasspfad 9 in den Zylinderkopf 4 ein, über die Verbindungspfade 17 zum Kühlmittelauslasspfad 10 und über den Kühlmittelauslasspfad 10 aus dem Zylinderkopf 4 heraus. Zum anderen strömt ein Teil des Kühlmittels parallel durch den Nebenabschnitt 5, da ein Teil des Kühlmittels vom Kühlmitteleinlasspfad 9 über dessen Auslass 14 zum Nebenabschnitt 5 gelangt. Insgesamt ist dadurch ein großer Kühlkreis aktiv, der den Hauptabschnitt 44 und den Nebenabschnitt 5 umfasst. Dieser große Kühlkreis ermöglicht die gewünschte Kühlung des Zylinderkopfs 4 sowie des Motoröls und anderer Betriebsmittel. Außerdem kann durch eine Zuschaltung des im Bypass 18 angeordneten Wärmeübertragers 24 eine Innenraumbeheizung durchgeführt werden.

The in the 1 and 2nd The embodiment shown works as follows:

During a warm operation of the internal combustion engine 1 turns himself into 1 shown state. Here is the cooling circuit 3rd active while the bypass 18th is active or inactive depending on the heating requirements. This is the thermostatic valve 8th opened, the coolant flows in the main section 44 on the one hand via the coolant inlet path 9 in the cylinder head 4th one, over the connection paths 17th to the coolant outlet path 10th and via the coolant outlet path 10th from the cylinder head 4th out. On the other hand, part of the coolant flows in parallel through the secondary section 5 part of the coolant from the coolant inlet path 9 through its outlet 14 to the minor section 5 reached. Overall, a large cooling circuit is active, which is the main section 44 and the minor section 5 includes. This large cooling circuit enables the desired cooling of the cylinder head 4th as well as engine oil and other resources. In addition, by connecting the bypass 18th arranged heat exchanger 24th an interior heating can be carried out.

2 zeigt einen Zustand des Kühlsystems 2, der sich für einen Kaltstart der Brennkraftmaschine 1 einstellen lässt. Während dieses Kaltstarts bzw. während eine Warmlaufphase ist der große Kühlkreis durch Schließen des Thermostats 8 oder durch Deaktivieren des Hauptpumpe inaktiv. Dafür ist der Bypass 18 aktiviert, sodass Kühlmittel vom Einlass 19 des Kühlmittelauslasspfads 10 durch den Nebenabschnitt 5 zum Auslass des Kühlmitteleinlasspfads 9 strömen kann. Erkennbar ist die Strömungsrichtung im Nebenabschnitt 5 während des Kaltstarts somit entgegengesetzt zur Strömungsrichtung im Nebenabschnitt 5 während des Warmbetriebs. Während des Kaltstarts strömt das Kühlmittel somit durch den Auslass 14 in den Kühlmitteleinlasspfad 9 ein, gelangt über die Verbindungspfade 17 zum Kühlmittelauslasspfad 10 und gelangt dort über den Einlass 19 zurück in den Nebenabschnitt 5. Der Nebenabschnitt 5 bildet zusammen mit dem Bypass 18 dadurch einen kleinen Kühlkreis mit im Vergleich zum großen Kühlkreis erheblich reduziertem Kühlmittelvolumen. Je nach Heizungsbedarf wird mittels der Bypassschalteinrichtung 22 die Bypassleitung 26 mitaktiviert oder deaktiviert. Wird die Heizung nicht benötigt, dann strömt das Kühlmittel zum Nebenabschnitt 5 nur über die Bypassleitung 20. Demnach erfolgt keine Wärmeabgabe an den Wärmeübertrager 24. In diesem Fall zirkuliert das Kühlmittel nur über mindestens einen Wärmeübertrager 7, 27 bzw. 28 der Nebenaggregate und über den Zylinderkopf 4. 2nd shows a state of the cooling system 2nd which is for a cold start of the internal combustion engine 1 can be adjusted. During this cold start or during a warm-up phase, the large cooling circuit is closed by the thermostat 8th or inactive by deactivating the main pump. That's what the bypass is for 18th activated so coolant from the inlet 19th the coolant outlet path 10th through the minor section 5 to the outlet of the coolant inlet path 9 can flow. The direction of flow can be seen in the secondary section 5 during the cold start, therefore, in the opposite section to the flow direction 5 during warm operation. The coolant thus flows through the outlet during the cold start 14 in the coolant inlet path 9 comes in via the connection paths 17th to the coolant outlet path 10th and get there through the inlet 19th back to the minor section 5 . The minor section 5 forms together with the bypass 18th thus a small cooling circuit with a significantly reduced coolant volume compared to the large cooling circuit. Depending on the heating requirement, the bypass switching device 22 the bypass line 26 activated or deactivated. If the heater is not required, the coolant flows to the secondary section 5 only via the bypass line 20 . Accordingly, no heat is given off to the heat exchanger 24th . In this case, the coolant only circulates through at least one heat exchanger 7 , 27 or. 28 the auxiliary units and over the cylinder head 4th .

Zur Realisierung des kleinen Kühlkreises, der zumindest einen den Wärmeübertrager 6 enthaltenden Kopplungsbereich 45 des Nebenabschnitts 5 sowie den Bypass 18 und den Zylinderkopf 4 umfasst, kann die Zusatzpumpe 23 aktiviert werden. Die Bypassschalteinrichtung 22 ist im Beispiel der 2 so geschaltet, dass das Kühlmittel die beiden Bypassleitungen 20 und 26 parallel durchströmt, sodass auch eine Wärmeabgabe an den Luftstrom 25 möglich ist. In jedem Fall wird jedoch eine Wärmeabgabe an den Ölkreis 7 realisiert, um während des Kaltstarts möglichst rasch und möglichst viel Wärme auf das Schmieröl der Brennkraftmaschine 1 übertragen zu können. Durch die Bypassschalteinrichtung 22 ist die Bypassleitung 26 absperrbar und somit der Wärmeübertrager für die Fahrzeuginnenraumheizung auskoppelbar. Dadurch steht der Bypassleitung 20 mehr Wärmeleistung zur Verfügung, die an die Wärmeübertrager 6, 27 und 28 übertragen werden kann. Zusätzlich ist es optional möglich, durch entsprechende Betätigungen der Schaltventile 31, 32 weitere Betriebsmittel vorzuwärmen bzw. auf Betriebstemperatur zu bringen. Bspw. kann durch Vorwärmen von Getriebeöl und/oder Kupplungsöl der Wirkungsgrad im Antriebsstrang des Fahrzeugs verbessert werden.To implement the small cooling circuit, which is at least one the heat exchanger 6 containing coupling area 45 of the subsection 5 as well as the bypass 18th and the cylinder head 4th includes, the additional pump 23 to be activated. The bypass switching device 22 is the example in the 2nd switched so that the coolant the two bypass lines 20 and 26 flows in parallel, so that heat is also given off to the air flow 25th is possible. In any case, however, there is heat transfer to the oil circuit 7 realized in order to heat the lubricating oil of the internal combustion engine as quickly and as much heat as possible during the cold start 1 to be able to transfer. Through the bypass switching device 22 is the bypass line 26 lockable and thus the heat exchanger for the vehicle interior heating can be decoupled. As a result, the bypass line is up 20 more heat output available to the heat exchanger 6 , 27 and 28 can be transferred. In addition, it is optionally possible by actuating the switching valves 31 , 32 preheat other equipment or bring it up to operating temperature. E.g. the efficiency in the drive train of the vehicle can be improved by preheating transmission oil and / or clutch oil.

Die in den 3 und 4 gezeigte Ausführungsform arbeitet wie folgt:

3 zeigt den Warmbetrieb der Brennkraftmaschine 1. Dementsprechend ist das Thermostatventil 8 aktiv bzw. geöffnet, sodass der große Kühlkreis aktiv ist. Im Unterschied dazu ist der Bypass 18 inaktiv. Das Kühlmittel strömt dementsprechend einerseits durch den Einlass 13 in den Kühlmitteleinlasspfad 9, über die Verbindungspfade 17 zum Kühlmittelauslasspfad 10 und durch den Auslass 16 wieder aus dem Zylinderkopf 4 heraus. Hierdurch kann der Zylinderkopf 4 intensiv gekühlt werden. Hier zweigt sich der Teilstrom nochmals auf. Einerseits strömt ein Teil des Kühlmittels über den Leitungsabschnitt 39 zum Einlass 34 des Zusatzkühlmittelpfads 33 und gelangt dadurch zusätzlich in den Zylinderkopf 4. Ein im Leitungsabschnitt 39 angeordnetes Schaltventil 47 wird bei diesem Betriebspunkt geschlossen. Dieses Kühlmittel gelangt über den Auslass 35 und den Verbindungspfad 36 zum Einlass 19 des Kühlmittelauslasspfads 10 und somit durch den Zylinderkopf 4 bis zum Auslass 16 des Kühlmittelauslasspfads 10. Andererseits gelangt der andere Kühlmittelteilstrom über den Leitungsabschnitt 37 und danach durch den Leitungsabschnitt 40 zumindest zum Motorölwärmeübertrager 6 sowie parallel dazu zu dem wenigstens einen weiteren Wärmeübertrager 27, 28. Es ist dennoch denkbar, den Kühlmittelteilstrom zum Leitungsabschnitt 40 über einen Überbrückungsleitungsabschnitt 37a zu führen. Der Nebenabschnitt 5 wird dabei parallel zum Zylinderkopf 4 mit Kühlmittel durchströmt. Optional kann auch hier vorgesehen sein, den zum Beheizen des Luftstroms 25 verwendbaren Wärmeübertrager 24 durch eine entsprechende Betätigung die Bypassschalteinrichtung 22 mit Kühlmittel zu beaufschlagen.

The in the 3rd and 4th The embodiment shown works as follows:

3rd shows the warm operation of the internal combustion engine 1 . Accordingly, the thermostatic valve 8th active or opened so that the large cooling circuit is active. The difference is the bypass 18th inactive. Accordingly, the coolant flows through the inlet on the one hand 13 in the coolant inlet path 9 , via the connection paths 17th to the coolant outlet path 10th and through the outlet 16 out of the cylinder head again 4th out. This allows the cylinder head 4th be cooled intensively. Here the partial flow branches again. On the one hand, part of the coolant flows over the line section 39 to the entrance 34 of the additional coolant path 33 and thereby also gets into the cylinder head 4th . One in the line section 39 arranged switching valve 47 is closed at this operating point. This coolant passes through the outlet 35 and the connection path 36 to the entrance 19th the coolant outlet path 10th and thus through the cylinder head 4th to the outlet 16 the coolant outlet path 10th . On the other hand, the other partial coolant flow passes through the line section 37 and then through the line section 40 at least to the engine oil heat exchanger 6 as well as parallel to the at least one further heat exchanger 27 , 28 . However, it is conceivable that the partial coolant flow to the line section 40 via a bypass line section 37a respectively. The minor section 5 becomes parallel to the cylinder head 4th flows with coolant. Optionally, the one for heating the air flow can also be provided here 25th usable heat exchanger 24th the bypass switching device by appropriate actuation 22 to be charged with coolant.

Zur Realisierung des Kaltstartbetriebs kann bei dieser Ausführungsform entsprechend 4 das Thermostatventil 8 in seine Sperrstellung überführt werden. Hierdurch wird der große Kühlkreis deaktiviert. Außerdem wird der Bypass 18 aktiviert. Weiterhin wird bei diesem Betriebspunkt das im Leitungsabschnitt 39 angeordnete Schaltventil 47 geöffnet. Insbesondere wird die Zusatzpumpe 23 zugeschaltet. In der Folge strömt das Kühlmittel im kleinen Kühlkreis, der wieder den Kopplungsbereich 45 des Nebenabschnitts 5, den Zylinderkopf 4 sowie den Bypass 18 umfasst. Das Kühlmittel strömt dabei über den Einlass 34 in den Zusatzkühlmittelpfad 33, also in den Zylinderkopf 4 ein.In this embodiment, the cold start operation can be implemented accordingly 4th the thermostatic valve 8th be transferred to its locked position. This deactivates the large cooling circuit. In addition, the bypass 18th activated. Furthermore, at this operating point, this is in the line section 39 arranged switching valve 47 open. In particular, the auxiliary pump 23 switched on. As a result, the coolant flows in the small cooling circuit, which again the coupling area 45 of the subsection 5 , the cylinder head 4th as well as the bypass 18th includes. The coolant flows through the inlet 34 in the auxiliary coolant path 33 , so in the cylinder head 4th a.

Der Zusatzkühlmittelpfad 33 ist alternativ als separater Pfad im Zylinderkopf 4 ausgebildet oder wird durch den vorhandenen Kühlwassermantel mittels einer gezielt gebildeten Längsströmung im Zylinderkopf 4 ausgestaltet.The auxiliary coolant path 33 is alternatively as a separate path in the cylinder head 4th formed or is formed by the existing cooling water jacket by means of a specifically formed longitudinal flow in the cylinder head 4th designed.

Es tritt aus dem Zylinderkopf 4 über den Auslass 35 des Zusatzkühlmittelpfads 33 aus. Im Sinne der Erfindung ist es weiterhin denkbar, mittels einer gezielt gebildeten Längsströmung entlang der Abgasauslassseite im Zylinderkopf 4 eine erhöhte Wärmeaufnahme des Kühlmittels zu bewirken, so dass die Heizleistung der Wärmeübertrager 6, 24, 27 und 28 gesteigert wird.It comes out of the cylinder head 4th through the outlet 35 of the additional coolant path 33 out. In the sense of the invention, it is also conceivable, by means of a specifically formed longitudinal flow along the exhaust gas outlet side in the cylinder head 4th cause an increased heat absorption of the coolant, so that the heat output of the heat exchanger 6 , 24th , 27 and 28 is increased.

Die Zusatzpumpe 23 fördert das Kühlmittel bei entsprechender Schaltstellung der Bypassschalteinrichtung 22 parallel durch die beiden Bypassleitungen 20, 26. Somit erfolgt zum einen eine Beaufschlagung des Luft-Kühlmittel-Wärmeübertragers 24. Zum anderen erfolgt eine Beaufschlagung wenigstens des Motorölwärmeübertragers 6 mit Kühlmittel. Je nach Heizungsbedarf wird mittels der Bypassschalteinrichtung 22 die Bypassleitung 26 mitaktiviert oder deaktiviert. Wird die Heizung nicht benötigt, dann strömt das Kühlmittel zum Nebenabschnitt 5 nur über die Bypassleitung 20. Demnach erfolgt keine Wärmeabgabe an den Wärmeübertrager 24. Durch entsprechende Betätigung der Schaltventile 31, 32 ist auch hier eine parallele Beaufschlagung des wenigstens einen zusätzlichen Wärmeübertragers 27, 28 möglich. Über die Leitungsabschnitte 40, 39 gelangt das Kühlmittel wieder zurück zum Zylinderkopf 4.The auxiliary pump 23 promotes the coolant when the bypass switching device is in the appropriate switch position 22 in parallel through the two bypass lines 20 , 26 . Thus, on the one hand, the air-coolant heat exchanger is acted upon 24th . On the other hand, at least the engine oil heat exchanger is acted upon 6 with coolant. Depending on the heating requirement, the bypass switching device 22 the bypass line 26 activated or deactivated. If the heater is not required, the coolant flows to the secondary section 5 only via the bypass line 20 . Accordingly, no heat is given off to the heat exchanger 24th . By operating the switching valves accordingly 31 , 32 is also a parallel action on the at least one additional heat exchanger 27 , 28 possible. About the line sections 40 , 39 the coolant comes back to the cylinder head 4th .

Während dieses Kaltstartbetriebs sind innerhalb des Nebenabschnitts 5, der Leitungsabschnitt 37 und innerhalb des Kühlkreises 3 bzw. innerhalb des Zylinderkopfs 4 der Kühlmitteleinlasspfad 9 und der Kühlmittelauslasspfad 10 deaktiviert, also im Wesentlichen nicht durchströmt. Optional können hierzu entsprechende Sperreinrichtungen 41 einer Vorlaufleitung 43 des Kühlkreises 3 bzw. in einer Rücklaufleitung 42 des Kühlkreises 3 angeordnet sein. Durch die vorgeschlagene Konfiguration kann das Kühlmittel im kleinen Kühlkreis in relativer kurzer Zeit hinreichend weit erwärmt werden, wodurch das Motoröl vergleichsweise rasch seine Betriebstemperatur erreichen kann, was den Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine 1 während des Kaltstarts reduziert.During this cold start operation are within the sub-section 5 , the line section 37 and inside the cooling circuit 3rd or within the cylinder head 4th the coolant inlet path 9 and the coolant outlet path 10th deactivated, i.e. essentially not flowed through. Corresponding locking devices can optionally be used for this 41 a flow line 43 of the cooling circuit 3rd or in a return line 42 of the cooling circuit 3rd be arranged. The proposed configuration allows the coolant in the small cooling circuit to be sufficiently heated in a relatively short time, as a result of which the engine oil can reach its operating temperature comparatively quickly, which increases the fuel consumption of the internal combustion engine 1 reduced during cold start.

Claims

Cooling system for an internal combustion engine (1) of a motor vehicle, - With a cooling circuit (3) having a through a cylinder head (4) of the internal combustion engine (1) passed through main section (44) and a secondary section (5), in which a heat exchanger (6) is integrated, which is also in an engine oil circuit (7) is involved, - The cylinder head (4) for the main section (44) has a coolant inlet path (9) and a coolant outlet path (10), the coolant inlet path (9) being in the region of fresh air inlet ducts (11) which lead to cylinders (4) in the cylinder head (4) 12) of the internal combustion engine (1) extends, and the coolant outlet path (10) extends in the region of exhaust gas outlet channels (15) which are formed in the cylinder head (4) and lead away from the cylinders (12), a bypass (18) is provided which connects the coolant outlet path (10) to the coolant inlet path (9) via at least one coupling area (45) of the secondary section (5) which has the heat exchanger (6), - A bypass switching device (22) is provided, with which the bypass (18) can be activated and deactivated, and - wherein the coolant inlet path (9) has a coolant inlet (13) connected to the main section (44), and has a coolant outlet (14), which is remote from the coolant inlet (13) and is connected to the secondary section (5), and - wherein the coolant outlet path (10) has a coolant inlet (19) which connects the coolant outlet path (10) to the secondary section (5), and - That during a warm operation of the internal combustion engine, in which the cooling circuit (3) is active and the bypass (18) is active or inactive, coolant is guided from the coolant inlet path (9) through the secondary section (5), and - That during a cold start of the internal combustion engine (1), in which the cooling circuit (3) is inactive and the bypass (18) is active, coolant is guided from the coolant outlet path (10) through the coupling section (45) to the coolant inlet path (9).

Cooling system after Claim 1 , characterized in that a thermostatic valve (8) for activating and deactivating the cooling circuit (3) is provided.

Cooling system after Claim 2 , characterized in that the bypass switching device (22) is integrated in the thermostatic valve (8).

Cooling system according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the bypass (18) contains an additional coolant pump (23) which can be activated for a cold start of the internal combustion engine (1).

Cooling system according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that a heat exchanger (24) is integrated in the bypass (18) and is integrated in an air path (25) for supplying a room with fresh air and / or recirculated air.

Cooling system according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the coolant outlet path (10) is connected on the outlet side to the main section (44) of the cooling circuit (3).

Cooling system according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that the cylinder head (4) has a plurality of coolant connection paths (17) which lead from the coolant inlet path (9) to the coolant outlet path (10).

Cooling system according to one of the Claims 1 to 7 , characterized in that the cylinder head (4) contains an additional coolant path (33) which is arranged in addition to the coolant outlet path (10) in the region of the exhaust gas outlet channels (15) and which is integrated in the secondary section (5) of the cooling circuit (3).

Cooling system after Claim 8 , characterized in that the coolant outlet path (10) is connected to the additional coolant path (33), while the coolant inlet path (9) is connected to the additional coolant path (33).

Cooling system after Claim 9 , characterized in that during the cold start of the internal combustion engine (1), in which the cooling circuit (3) is inactive and the bypass (18) is active, coolant through the coupling part (45) of the secondary section (5) and through the additional coolant path (33 ) is performed.

Cooling system according to one of the Claims 1 to 10th , characterized in that the secondary section (5) parallel to the engine oil heat exchanger (6) contains at least one further heat exchanger (27, 28) which can be activated and deactivated by means of a switching valve (31, 32) arranged in the secondary section (5).

Cooling system after Claim 11 , characterized in that the at least one further heat exchanger (27, 28) is integrated in a transmission oil circuit or a clutch oil circuit.

Cooling system according to one of the Claims 5 to 12th , characterized in that a bypass line (26) leading to the heat exchanger (24) integrated in the bypass (18) is deactivated during the cold start or a warm-up phase of the internal combustion engine by means of the bypass switching device (22), so that the heat exchanger (24) is uncoupled .

Cooling system according to one of the Claims 2 to 13 , characterized in that the thermostatic valve (8) can be designed to activate and deactivate the main section (44) and / or the secondary section (5).

Cooling system according to one of the Claims 5 to 14 , characterized in that the space is a vehicle interior.

Cooling system according to one of the Claims 9 to 15 , characterized in that the coolant outlet path (10) is connected on the inlet side to the additional coolant path (33), while the coolant inlet path (9) is connected on the outlet side to the additional coolant path (33).