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Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, der einen Zylinderblockkühlmittelmantel und einen Zylinderkopfkühlmittelmantel aufweist, wobei ein Abgassammler an dem Zylinderkopf angeordnet ist.
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Die
EP 0 038 556 B1 zum Beispiel beschreibt ein Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine. Mit einer ersten Pumpe wird Kühlmittel durch einen Zylinderkopfkühlmantel gefördert. Eine zweite Pumpe fördert Kühlmittel durch den Zylinderblockkühlmittelmantel. Beide Kühlmäntel weisen innerhalb der Brennkraftmaschine keine Verbindung auf, münden ausgangsseitig aber in einem Hauptumlaufleitungssystem. Von diesem zweigt ein Kühlerbypaßleitungssystem ab, welches zum Zylinderkopfeinlaß des Kopfkühlmantels und zum Zylinderblockeinlaß des Zylinderblockkühlmittelmantels führt. Mittels eines Steuerventils wird eine Kühlmittelströmung zum Kühler verhindert, und eine Kühlmittelströmung durch das Kühlerbypaßleitungssystem erlaubt. Mittels eines zweiten Steuerventils wird eine Kühlmittelströmung durch den Zylinderblockkühlmittelmantel unterbrochen.
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Bekannter Weise ist es zweckmäßig, den Motorblock und den Zylinderkopf des Verbrennungsmotors jeweils getrennt voneinander mit einem Kühlmittel eines Kühlmittelkreislaufs durchströmen zu lassen. Auf diese Weise können der Zylinderkopf, der thermisch vor allem mit der Brennraumwand und der Abgasführung gekoppelt ist und der Motorblock, der thermisch vor allem mit den Reibstellen gekoppelt ist, unterschiedlich gekühlt werden. Durch dieses so genannte „Split-Cooling-System” (getrennter Kühlmittelkreislauf) soll erreicht werden, dass in der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors der Zylinderkopf gekühlt wird, wobei der Motorblock zunächst noch nicht gekühlt werden soll (no-flow-Strategie), so dass der Motorblock schneller auf die erforderliche Betriebstemperatur geführt werden kann.
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So offenbart z. B. die auf die Anmelderin zurückgehende
EP 1 900 919 A1 einen getrennten Kühlmittelkreislauf eines Verbrennungsmotors, wobei ein Zylinderkopfkühlmittelmantel und ein Motorblockkühlmittelmantel vorgesehen ist, wobei der getrennte Kühlmittelkreislauf eine Pumpe, einen Kühler, ein Thermostat und eine Heizung aufweist, und wobei in dem getrennten Kühlmittelkreislauf ein Kühlmittel zirkuliert. Das Thermostat ist derart angeordnet, dass dieses die Strömung des Kühlmittels sowohl durch den Motorblockkühlmittelmantel als auch durch den Kühler steuert, wenn das Kühlmittel eine vorgegebene Temperatur übersteigt.
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Mit diesen Maßnahmen (Split cooling) können in der Warmlaufphase Reibungs-Verluste reduziert werden. Es ist aber auch bekannt, das Motoröl aufzuwärmen, das Kühlmittel aufzuwärmen, oder die Laufbuchsenoberflächen der Kolben schneller aufzuwärmen.
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Es wird angestrebt, die Unterbindung der Kühlmittelströmung durch den Zylinderblockkühlmittelmantel (die so genannte „No-Flow Strategie” für den Zylinderblockkühlmittelmantel”) so lange wie möglich aufrecht zu erhalten, um Reibungsverluste während der Warmlaufphase, insbesondere nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors, zu reduzieren. Bekannt ist zum Beispiel, eine interne Verbindung zwischen dem Zylinderblockkühlmittelmantel und dem Zylinderkopfkühlmittelmantel herzustellen, so dass während der NULL-Strömung im Zylinderblockkühlmittelmantel entstehender Kühlmitteldampf in den Kopfkühlmittelmantel, vorzugsweise in den einlaßseitigen Kopfkühlmittelmantel, geleitet werden kann. Durch die Ableitung der heißen Gase bzw. des heißen Dampfes (diese sammeln sich naturgemäß an einem oberen Bereich) kann die No-Flow Strategie für den Zylinderblockkühlmittelmantel länger aufrechterhalten werden, da diese Bereiche, in denen sich ansonsten heiße Dämpfe ansammeln, von Kühlmittel durchflossen werden können, so dass thermische Schäden in diesen Bereichen vorteilhaft vermieden sind.
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Bei der No-Flow-Strategie für den Zylinderblockkühlmittelmantel bzw. bei dem Split-Cooling Konzept kann es passieren, dass zu wenig Wärme z. B. zu einer Kabinenheizung gelangt, um die Kabine aufzuwärmen oder um z. B. Scheiben zu entfrosten.
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Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor der eingangs genannten Art mit einfachen Mittel zu verbessern, bei welchem trotz der NO-Flow Strategie für den Zylinderblockkühlmittelmantel ein ausreichender Wärmestrom z. B. für eine Kabinenheizung angestrebt wird.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei der Abgassammler, bevorzugt ein in dem Zylinderkopf integrierter Abgassammler bzw. Abgaskrümmer, einen von dem Zylinderblockkühlmittelmantel getrennten Kühlkreislauf aufweist, welcher mit einer gemeinsamen Pumpe verbunden ist.
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Mit der Erfindung kann so die No-Flow Strategie des Zylinderblockkühlmittelmantels, insbesondere nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors, so lange wie möglich aufrechterhalten werden, da der Abgassammler quasi mit einem externen, von dem eigentlichen Motorkühlkreislauf getrennten, Kühlmittelkreislauf versehen ist. So kann die Wärme der Abgase in dem Abgassammler von dem in dem Kühlmittelkreislauf zirkulierenden Kühlmittel aufgenommen werden, und beispielsweise einer Kabinenheizung zugeführt werden, ohne dass die No-Flow Strategie des Zylinderblockkühlmittelmantels aufgegeben werden muß, wobei vorteilhaft eine schnellere Aufwärmung von Reibflächen und von Betriebsmedien, wie z. B. von Schmieröl erreicht wird.
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Wie bereits gesagt, ist bevorzugt vorgesehen, den Abgassammler in dem Zylinderkopf zu integrieren, also einstückig mit diesem herzustellen. Dabei werden die Abgasleitungen jedes Zylinders (ein vier Zylinder Motor hat üblicherweise auch für jeden Zylinder eine Abgasleitung) in dem Abgassammler zusammengeführt und münden einer gemeinsamen Abgasleitung, welche zum Abgasstrang fährt, in welchem Abgasnachbehandlungseinrichtungen, wie z. B. ein Katalysator angeordnet ist. So reduziert sich die wirksame Oberfläche, wodurch es möglich ist, den beispielhaften Katalysator schneller auf seine Betriebstemperatur zu führen.
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Zweckmäßig im Sinne der Erfindung ist, wenn der Abgassammler bzw. sein Kühlmittelmantel über einen Bypaß mit der gemeinsamen Pumpe in Verbindung steht. Der Kühlmittelkreislauf des Abgassammlers weist zusätzlich zu dem Bypaß noch eine Verbindungsleitung von dem Kühlmittelmantel des Abgassammlers zum Beispiel zu einer Kabinenheizung und eine von dieser zu der Pumpe führende Rückleitung auf.
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Der Bypaß kann in dem Verbrennungsmotor eingebracht sein, und sich von der Pumpe sowohl durch den Motorblock als auch durch den Zylinderkopf in Richtung zum Kühlmittelmantel des Abgassammlers erstrecken. Insofern kann der Bypaß vorteilhaft zum einen als in den Komponenten eingegossener Kanal oder zum anderen als gebohrter Kanal, also als Kühlmittelkanal ausgeführt sein. In bevorzugter Ausgestaltung ist der Bypaß als Kühlmittelkanal also zwischen der Kühlmittelpumpe und dem Zylinderkopf in dem Zylinderblock integriert. In weiter bevorzugter Ausführung ist der Bypaß bzw. sind die entsprechenden Kühlmittelkanäle im Frontcover, im Zylinderblock durch die Zylinderkopfdichtung in den (auslaßseitigen) Zylinderkopf geführt, wobei der Abgassammler in dem Zylinderkopf (auslaßseitig) integriert ist.
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Denkbar ist aber auch eine Ausgestaltung, bei welcher der Bypaß außerhalb des Verbrennungsmotors als externe Leitung ausgeführt ist, welche mit dem Kühlmittelmantel des Abgassammlers in Verbindung steht. Natürlich kann auch eine separate Pumpe vorgesehen sein, welche die Kühlmittelströmung durch den Abgassammler zur Kabinenheizung und zurück zur (separaten) Pumpe bewirkt. Möglich ist, die separate Kühlmittelpumpe nur für die Dauer der Warmlaufphase bzw. einer Teilphase der Warmlaufphase zu aktivieren. Die (separate) Pumpe kann auch unterstützend zur Hauptkühlmittelpumpe wirken.
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Mit der Erfindung wird so ein, in den Zylinderkopf integrierter Abgassammler bzw. Abgaskrümmer zur Verfügung welcher über einen separaten Kühlmittelmantel verfügt, der zumindest in der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors keinen Kontakt zu dem Zylinderblockkühlmittelmantel aufweist. Insbesondere kann mit der Erfindung die „No-Flow-Strategie” des Zylinderblockkühlmittelmantels besonders lange aufrechterhalten werden, auch wenn Fahrzeuginsassen beispielsweise die Kabinenheizung anfordern. Denn durch den (zusätzlichen) Wärmeeintrag über die Abgase in das Kühlmittel, kann so die Kabinenheizung ihre Funktion übernehmen, ohne den eigentlichen Kühlkreislauf des Zylinderblockkühlmittelmantels zu belasten. Natürlich kann der Zylinderkopf an seiner Einlaßseite einen zu seiner Auslaßseite (hier ist der integrierte Abgassammler angeordnet) getrennten Kühlmittelkreislauf aufweisen (Split-Cooling). Natürlich steht auch dieser einlaßseitige Kühlmittelmantel des Zylinderkopfes nicht in Kontakt mit dem Kühlmittelmantel des Abgassammlers. Günstig ist dabei zudem, dass der Zylinderblockkühlmittelmantel über entsprechende Einrichtungen mit dem einlaßseitigen Zylinderkopfkühlmittelmantel in Verbindung steht, so dass die sich während der NULL-Strömung des Kühlmittels in dem Zylinderblockkühlmittelmantel (No-Flow Strategie) bildenden heißen Kühlmitteldämpfe durch Bohrungen bzw. Entgasungsbohrungen in der Zylinderkopfdichtung in den einlaßseitigen Zylinderkopfkühlmittelmantel abgeleitet werden können. Die No-Flow Strategie ist im Sinne der Erfindung nur auf den Zylinderblockkühlmittelmantel beschränkt. Dies bedeutet, dass eine Kühlmittelströmung nur im Zylinderblockkühlmittelmantel nahezu vollständig (also bis auf geringe Leckagemengen) unterbunden ist, wobei im Zylinderkopf, insbesondere aber in seinem auslaßseitigen Kühlmittelmantel auch in der Warmlaufphase, insbesondere in einer ersten Warmlaufphase permanent Kühlmittel strömt.
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Wenn die Warmlaufphase des Verbrennungsmotors beendet ist, kann der separate Kühlkreislauf des Abgassammlers mit dem Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors, also mit dem einlaßseitigen Zylinderkopfkühlmittelmantel und dem Zylinderblockkühlmittelmantel zusammengeschaltet werden.
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Mit der Erfindung wird also auch eine Kühlstrategie für einen Verbrennungsmotor, bzw. ein Verfahren zur Kühlmittelsteuerung während der Warmlaufphase bzw. während einer ersten Teilphase der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors zur Verfügung gestellt, bei dem ein Kühlmittelstrom ausgehend von einer mit dem Zylinderblockkühlmittelmantel gemeinsamen Pumpe den Zylinderblockkühlmittelmantel umgehend und in der Warmlaufphase kontaktfrei zu diesem durch einen separaten Bypaß zum Abgassammler geführt wird. Durch dieses vorteilhafte Vorgehen wird in der Auslaßseite des Zylinderkopfes bzw. in dem auslaßseitigen Kühlmittelmantel eine permanente Kühlmittelströmung erreicht, während in dem Zylinderblockkühlmittelmantel durch schließen des Zylinderblockthermostaten die No-Flow Strategie aufrechterhalten werden kann, auch wenn ein Fahrzeuginsasse z. B. die Kabinenheizung anfordert.
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Zweckmäßig ist, wenn das Thermostat zwischen einem Kühlmittelpumpenaustritt und dem Zylinderblockkühlmittelmanteleintritt angeordnet ist. So kann vorteilhaft gewährleistet werden, dass das Kühlmittel in dem Zylinderblockkühlmittelmantel eine NULL-Strömung (bis auf geringe Leckagemengen) aufweist. In bevorzugter Ausgestaltung ist das Thermostat in dem Zylinderblock integriert.
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Günstig ist, wenn das Thermostat so angeordnet ist, dass dieses über die Temperatur des Kühlmittels im Zylinderblockkühlmittelmantel gesteuert wird, also vorteilhaft nicht über die Temperatur des Kühlmittels gesteuert wird, welches sich nicht in dem Zylinderblock befindet.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:
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1 eine Prinzipskizze eines Verbrennungsmotors mit einem zum Kühlmittelkreislauf des Verbrennungsmotors getrennten Kühlmittelkreislauf eines in dem Zylinderkopf integrierten Abgassammlers,
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2 einen prinzipiellen Abgassammlerkühlmittelkreislauf,
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3 eine Prinzipskizze zu der Ausgestaltung nach 2 und
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4 eine perspektivische Ansicht eines Verbrennungsmotors mit getrennten Kühlkreisen.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 zeigt einen Verbrennungsmotor 1 mit einem Motorblock 2 und einem Zylinderkopf 3. in dem Motorblock ist in bekannter Weise zumindest ein Kolben 4 angeordnet, welcher sich in einer Laufbuchse 6 bewegt. Der Kolben 4 ist über einen Pleuel 7 mit einer Kurbelwelle 8 verbunden.
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Bei der in der 1 gewählten Ansicht ist die Auslaßseite 9 und die Einlaßseite 10 des Zylinderkopfes 3 gezeigt. In dem Zylinderkopf 3 ist ein Abgassammler 11 integriert. Der Abgassammler 11 führt Abgase des Verbrennungsmotors 1 zusammen und weiter in einen Abgasstrang in welchem zum Beispiel ein Abgasturbolader angeordnet ist, von dem in 1 lediglich sein Turbinengehäuse 12 mit darin angeordneter Turbine 13 erkennbar ist. Der weitere Verlauf des Abgasstranges mit seinen Abgasnachbehandlungseinrichtungen ist nicht dargestellt.
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Der Verbrennungsmotor 1 weist einen Zylinderblockkühlmittelmantel 14 und einen in 1 angedeuteten, einlaßseitigen Zylinderkopfkühlmittelmantel 15 auf. Der in dem Zylinderkopf 3 integrierte Abgassammler 11 weist einen auslaßseitigen Zylinderkopfkühlmittelmantel 26 bzw. einen Abgassammlerkühlkreislauf 16 auf, der in 2 detailliert dargestellt ist.
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Der Zylinderblockkühlmittelmantel 14 steht mit einer Pumpe 17 in Verbindung. In der entsprechenden Verbindungsleitung 18 ist ein Thermostat 19 in der Ausgestaltung als Zylinderblockthermostat 19 angeordnet. Der Zylinderblockkühlmittelmantel 14 steht beispielsweise mit dem einlaßseitigen Zylinderkopfkühlmittelmantel 15 in Verbindung (Bohrungen bzw. Entgasungsbohrungen in der Zylinderkopfdichtung 21), was in 2 erkennbar ist.
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In einer Warmlaufphase des Verbrennungsmotors 1, also zum Beispiel nach dessen Kaltstart ist das Thermostat 19 geschlossen, so dass in dem Motorblock 2 bzw. in dem Zylinderblockkühlmittelmantel 14 eine Kühlmittel NULL-Strömung (bis auf geringe Leckagemengen) anliegt. Die sich dadurch bildenden heißen Kühlmitteldämpfe können über die Verbindung des Zylinderblockkühlmittelmantels 14 zum einlaßseitigen Zylinderkopfkühlmittelmantel 15 abgeleitet werden. Dadurch kann die No-Flow-Strategie des Zylinderblockkühlmittelmantels 14, ohne thermische Schäden befürchten zu müssen besonders lange aufrechterhalten werden.
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Würde ein Fahrzeuginsasse nun in der Warmlaufphase beispielsweise eine Kabinenheizung anfordern, müßte die No-Flow-Strategie des Zylinderblockkühlmittelmantels aufgegeben werden, obwohl die Warmlaufphase noch nicht beendet ist. Denn der Wärmefluß zur Kabinenheizung reicht bei dem Split-Cooling-Konzept oft nicht aus.
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Hier setzt die Erfindung an. Mit der Erfindung kann die No-Flow Strategie des Zylinderblockkühlmittelmantels 14 in der Warmlaufphase aufrechterhalten bleiben, wenn z. B. die Kabinenheizung angefordert wird.
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Hierzu ist vorteilhaft der, zumindest in der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors 1 von dem Kühlmittelkreislauf des Verbrennungsmotors 1 separate Abgassammlerkühlkreislauf 16 vorgesehen. Dieser steht mit der Pumpe 17 über einen Bypaß 22 in Verbindung. Ein weiterer Bestandteil des Abgassammlerkühlkreislaufs 16, insbesondere zu und von einer Kabinenheizung 23 ist in 2 dargestellt.
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Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Bypaß 22 über einen Verbindungsabschnitt 25 mit der Pumpe 17 verbunden. Der Verbindungsabschnitt 25 führt zu einem Kanal 24, welcher durch den Motorblock 2, die Zylinderkopfdichtung 21 und den Zylinderkopf 3 geführt in dem Abgassammlerkühlkreislauf 16 bzw. in dem Kühlmittelmantel des Abgassammlers 11 mündet. Der Kanal 24 kann in den Komponenten eingegossen oder gebohrt sein. Beispielhaft weist die Pumpe 17, bzw. die Kühlmittelpumpe 17 zwei Ausgänge auf, von denen einer mit dem Verbindungsabschnitt 25 und der andere mit dem Thermostaten 19 in Verbindung steht.
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In 2 ist das Split-Cooling Konzept des Verbrennungsmotors 1, mit einem einlaßseitigen Zylinderkopfkühlmittelmantel 15, dem auslaßseitigen Zylinderkopfkühlmittelmantel 26 mit dem integriertem Abgassammler 11 und dem Zylinderblockkühlmittelmantel 14 erkennbar.
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Ausgehend von der Pumpe 17 ist der Verbindungsabschnitt 25 zum Verbrennungsmotor 1 geführt. Von diesem zweigt ein Verbindungskanal 27 zum Zylinderblockthermostaten 19 ab. Insofern ist dieses Ausführungsbeispiel unterschiedlich zu 1, welche zwei Pumpenausgänge aufweist. Bei dem Ausführungsbeispiel zu 3, welche die Situation gemäß 2 zeigt, teilt sich der Volumenstrom vor dem Thermostat 19, wenn der Thermostat 19 geöffnet ist. Bei geschlossenem Thermostat 19 (in der Warmlaufphase, bzw. in einer Teilphase der Warmlaufphase) strömt der gesamte Volumenstrom noch oben, den Zylinderblockkühlmittelmantel 14 umgehend durch den Bypaß 22 in den Zylinderkopf 3 auf der Auslaßseite 9 des im Zylinderkopf 3 integrierten Abgaskrümmers 11. Möglich ist, die zunächst in der Warmlaufphase getrennten Kühlkreisläufe nach Beendigung der Warmlaufphase zusammen zu schalten. Der Kanal 24 führt zum Zylinderkopf 3 bzw. zum in diesem integrierten Abgassammler 11. Der Zylinderblockkühlmittelmantel 14 steht mit dem einlaßseitigen Zylinderkopfkühlmittelmantel 15 über Bohrungen in der Zylinderkopfdichtung 21 in Verbindung, was mittels der Pfeile 28 angedeutet ist, so dass während der NULL-Strömung im Zylinderblockkühlmittelmantel 14 Kühlmitteldämpfe in den einlaßseitigen Zylinderkopfkühlmittelmantel 15 gelangen können.
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In der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors 1 ist der Zylinderblockthermostat 19 geschlossen (No-Flow-Strategie des Zylinderblockkühlmittelmantels). Das Kühlmittel strömt von der Pumpe 17 gefördert direkt in den auslaßseitigen Zylinderkopfkühlmittelmantel 26 bzw. in den Kühlmittelmantel des integrierten Abgassammlers 11. Aus diesem tritt das erwärmte Kühlmittel aus (Pfeil 29) und in die Kabinenheizungsleitung 31 ein und wird zu der Kabinenheizung 23 geleitet. Von der Kabinenheizung 23 strömt das Kühlmittel zurück zur Pumpe 17.
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Wie in 2 beispielhaft dargestellt, dargestellt mündet der einlaßseitige Kühlmittelmantel 15 des Zylinderkopfes 3 in der Kabinenheizungsleitung 31.
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Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung kann Abgaswärme durch das in dem integrierten Abgassammler 11 bzw. in dem auslaßseitigen Zylinderkopfkühlmittelmantel 26 strömende Kühlmittel aufgenommen und zur Kabinenheizung 23 transportiert werden (zusätzlicher Wärmeeintrag über Abgase), ohne, dass die No-Flow Strategie des Zylinderblockkühlmittelmantels 14 aufgegeben werden müßte, so dass der negative Effekt des Split-Cooling-Konzeptes hinsichtlich der reduzierten Heizleistung im Fahrgastraum mit der Erfindung, wenn nicht vollständig, zumindest teilweise kompensiert werden kann.
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Günstig ist, dass zumindest die Zylinderkopf-Auslaßseite 9 mit dem integrierten Abgassammler 11 (in der Zeichnungsebene hinten) bzw. Abgaskrümmer bei Motorbetrieb, auch in der Warmlaufphase permanent von Kühlmittel durchströmt ist. Der Zylinderblockkühlmittelmantel 14 steht über Bohrungen in der Zylinderkopfdichtung 21 auf der Einlaßseite 10 des Zylinderkopfes 3 (in der Zeichnungsebene vorne) in Verbindung. Dieser Kühlbereich, also der einlaßseitige Zylinderkopfkühlmittelmantel 15 wird über den im Zylinderblock befindlichen Split-Cooling-Thermostaten bei Bedarf durchströmt.
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In 2 ist ein Auslaßgehäuse nicht dargestellt. Dieses ist am Zylinderkopf 3 angeordnet, und vereinigt mehrere Komponenten in sich. Zum einen ist dieses geeignet, die Kühlmittelströme aus der Zylinderkopfeinlaßseite 10 und der Zylinderkopfauslaßseite 9 aufzunehmen. Weiter kann eine Entlüftung zu einem Kühlmittelausgleichbehälter angeschlossen sein, wobei auch Anschlüsse zu einem Ölwärmetauscher, zum Hauptkühler und zum Pumpeneinlauf vorgesehen sein können. Zudem kann ein Temperatursensor vorgesehen werden.
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Bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kühlstrategie nach der Erfindung perspektivisch beispielhaft für einen Drei-Zylinder-Motor dargestellt.
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Die Kühlmittelpumpe 17 ist in der Abdeckhaube (front cover) 32 aufgenommen, bzw. wird von dieser abgedeckt. Die Kühlmittelpumpe 17 fördert einen Kühlmittelstrom zu dem Thermostaten 19, welcher z. B. in einem Thermostatgehäuse 33 aufgenommen ist, und einen Kühlmittelzweig zum Zylinderblockkühlmittelmantel 14 und zum Bypaß 22 kontrolliert, wobei der Bypaß 22 immer geöffnet ist, so dass der Kühlmittelmantel 26 permanent von Kühlmittel durchströmt ist. Das Thermostat 19 ist zwischen einem Pumpenaustritt und einem Zylinderblockkühlmittelmanteleintritt angeordnet und mit seinem Gehäuse 33 bevorzugt in den Zylinderblock 2 integriert. Dabei ist das Thermostat 19 günstiger Weise so angeordnet, dass dieses von der Temperatur des Kühlmittels in dem Zylinderblockkühlmittelmantel 14 gesteuert wird, also eine Kühlmittelströmung in den bzw. in dem Zylinderblockkühlmittelmantel 14 zuläßt, wenn die Kühlmitteltemperatur in dem Zylinderblockkühlmittelmantel 14 den erforderlichen Betrag aufweist.
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In der Warmlaufphase sperrt das Thermostat 19 den Zylinderblockkühlmittelmantel 14, so dass die No-Flow Strategie durchgeführt wird, welche im Sinne der Erfindung aber eine NULL-Kühlmittelströmung (bis auf geringe Leckagemengen) nur für den Zylinderblockkühlmittelmantel 14 bedeutet.
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Der Bypaß 22 bzw. die Kühlmittelkanäle 22, welche durch den Zylinderblock 2, die Zylinderkopfdichtung 21 und den Zylinderkopf 3 in den auslaßseitigen Zylinderkopfkühlmittelmantel 26 geführt sind, sind immer geöffnet, werden durch das Thermostat 19 also nicht gesteuert. Die Kühlmittelströmung (Pfeile 34) durch den im Zylinderkopf 3 integrierten Abgassammler 11 (Oberschale/Unterschale) bzw. durch die Auslaßseite 9 des Zylinderkopfes 3 gelangt so z. B. in ein Auslaßgehäuse 36, welches mit der Kabinenheizungsleitung 31 in Verbindung stehen kann.
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Wesentlich ist, dass während der No-Flow Strategie des Zylinderblockkühlmittelmantels 14 in der Warmlaufphase keine Kühlmittelströmung in dem Zylinderblockkühlmittelmantel 14 anliegt, wohingegen der Abgassammlerkühlkreislauf 16 zumindest in der Warmlaufphase permanent durchströmt wird, so dass durch Wärmezufuhr aus den Abgasen die Kabinenheizung 23 betrieben werden kann (zusätzlicher Wärmeeintrag aus den Abgasen in das Kühlmittel zur Kabinenheizung 23), ohne die No-Flow Strategie des Zylinderblockkühlmittelmantels 14 zu unterbrechen.
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Der Zylinderkopf 3 weist zusätzlich zu dem gekühlten Abgassammler 11 noch den einlaßseitigen Kühlmittelmantel 15 auf. Beispielhaft ist der einlaßseitige Kühlmittelmantel 10 von dem Kühlmittelmantel des Abgassammlers 11 bzw. der Auslaßseite 9 mittels einer Trennwand 37 getrennt.
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Ist die Warmlaufphase, oder zumindest eine Teilphase der Warmlaufphase, bevorzugt die Teilphase, bei welcher die No-Flow Strategie des Zylinderblockkühlmittelmantels 14 aufgegeben werden kann, beendet, weil die Kühlmitteltemperatur im Motorblock 2 einen vorgegebenen Wert erreicht hat, strömt Kühlmittel zusätzlich durch das Thermostat 19 in den Zylinderblockkühlmittelmantel 14 und durch entsprechende Bohrungen in den einlaßseitigen Kühlmittelmantel 15 des Zylinderkopfes 3, von wo aus das Kühlmittel beispielhaft in das Auslaßgehäuse 36 gelangt und sich mit dem auslaßseitigen Kühlmittelstrom vermischt. Dies ist mittels der Pfeile 38 dargestellt. Natürlich kann auf ein Auslaßgehäuse auch verzichtet werden, wobei eine Vermischung dann gemäß 2 in der Kabinenheizleitung 31 erfolgen kann.
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Mit der Erfindung kann so eine Kühlstrategie, bzw. ein Verfahren zum separierten Durchströmen bestimmter Kühlbereiche zur Verfügung gestellt werden, bei welchem der Motorblock 2 (No-Flow Strategie) in der Warmlaufphase nicht durchströmt wird, wobei die Auslaßseite 9 des Zylinderkopfes 3, insbesondere der darin integrierte Abgassammler 11, permanent durchströmt wird, so dass das strömende Kühlmittel Abgaswärme aufnehmen und zur Kabinenheizung 23 transportieren kann.
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Auf die Darstellung und Beschreibung weiterer Komponenten eines Kühlkreislaufes wird verzichtet. Wesentlich ist, dass der Abgassammlerkühlkreislauf 16 durch den separaten, eigenständigen Bypaß 22 getrennt vom Motorblock 2 permanent durchströmt wird, wobei eine Zusammenschaltung nach der Warmlaufphase erfolgen kann. Natürlich liegt es im Sinne der Erfindung diese auf einen Zylinderkopf anzuwenden, ohne dass in dessen Auslaßseite ein Abgassammler integriert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbrennungsmotor
- 2
- Motorblock/Zylinderblock
- 3
- Zylinderkopf
- 4
- Kolben
- 5
-
- 6
- Laufbuchse
- 7
- Pleuel
- 8
- Kurbelwelle
- 9
- Auslaßseite von 3
- 10
- Einlaßseite von 3
- 11
- Abgassammler (integriert in 9)
- 12
- Turbinengehäuse
- 13
- Turbine
- 14
- Zylinderblockkühlmittelmantel
- 15
- einlaßseitiger Zylinderkopfkühlmittelmantel
- 16
- Abgassammlerkühlkreislauf
- 17
- Pumpe bzw. Kühlmittelpumpe
- 18
- Verbindungsleitung
- 19
- Thermostat bzw. Zylinderblockthermostat
- 20
-
- 21
- Zylinderkopfdichtung
- 22
- Bypaß
- 23
- Kabinenheizung
- 24
- Kanal
- 25
- Verbindungsabschnitt
- 26
- auslaßseitiger Zylinderkopfkühlmittelmantel
- 27
- Verbindungskanal
- 28
- Pfeile für Bohrungen in 21
- 29
- Pfeil für Austritt aus 26
- 30
-
- 31
- Kabinenheizungsleitung
- 32
- Abdeckhaube
- 33
- Thermostatgehäuse
- 34
- Pfeile Kühlmittelströmung von 19 durch 22 zu 26 und in 11 sowie 9
- 35
-
- 36
- Auslaßgehäuse
- 37
- Trennwand in 3
- 38
- Kühlmittelströmung durch 19 und 14 zu 15
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0038556 B1 [0002]
- EP 1900919 A1 [0004]
