DE102010015107B4

DE102010015107B4 - Coolant circuit for an internal combustion engine of a motor vehicle

Info

Publication number: DE102010015107B4
Application number: DE201010015107
Authority: DE
Inventors: Stefan Rank; Friedhelm Maede; Dr. Adam Stephan
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2010-04-16
Filing date: 2010-04-16
Publication date: 2014-01-02
Anticipated expiration: 2030-04-17
Also published as: DE102010015107A1

Abstract

Kühlmittelkreislauf (1) für eine Brennkraftmaschine (2) eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen Hauptkreislauf (3) mit einem Hauptwärmetauscher-Vorlauf (6) und einem Hauptwärmetauscher-Rücklauf (7) zur strömungstechnischen Verbindung eines Hauptwärmetauschers (5) mit der Brennkraftmaschine (2), einen Heizkreislauf (4) mit einem Heizungswärmetauscher-Vorlauf (9) und einem Heizungswärmetauscher-Rücklauf (10) zur strömungstechnischen Verbindung eines Heizungswärmetauschers (8) mit der Brennkraftmaschine (2), wobei der Heizkreislauf (4) und der Hauptkreislauf (3) einen gemeinsamen Abschnitt (17) aufweisen, so dass Kühlmittel in Abhängigkeit eines Stellelements (19, 24) und/oder eines ersten Sperrventils (20) zwischen Hauptkreislauf (3) und Heizkreislauf (4) überströmen kann, sowie eine Brennkraftmaschine (2) mit mindestens einem Zylinderkopf (11), einem Zylinderkurbelgehäuse (12), und mindestens einem abgasführenden Bauteil (13, 14), die mit Kühlmittel aus dem Kühlmittelkreislauf (1) beaufschlagbar und zu diesem Zweck strömungstechnisch miteinander verbunden sind, wobei eine Hauptkühlmittelpumpe (15) in dem Hauptkreislauf (3) und eine Sekundärkühlmittelpumpe (16) in dem Heizkreislauf (4) angeordnet sind, wobei der Heizungswärmetauscher-Rücklauf (10) an mindestens einem der abgasführenden Bauteile (13, 14) angeschlossen ist, so dass die Sekundärkühlmittelpumpe (16) während einer Nachlaufphase nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine (2), in Abhängigkeit einer von einem Temperatursensor (23) erfassten Ist-Kühlmitteltemperatur, eine Kühlmittelzirkulation zumindest durch den Heizkreislauf (4) erzeugen kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (19, 24) und/oder das erste Sperrventil (20) während der Nachlaufphase eine Kühlmittelzirkulation durch den Heizkreislauf (4) und den Hauptkreislauf (3) einstellt.Coolant circuit (1) for an internal combustion engine (2) of a motor vehicle, comprising a main circuit (3) with a main heat exchanger flow (6) and a main heat exchanger return (7) for the fluidic connection of a main heat exchanger (5) to the internal combustion engine (2), a heating circuit (4) with a heating heat exchanger flow (9) and a heating heat exchanger return (10) for the fluidic connection of a heating heat exchanger (8) with the internal combustion engine (2), the heating circuit (4) and the main circuit (3) having a common Section (17) so that coolant can flow over between the main circuit (3) and heating circuit (4) as a function of an adjusting element (19, 24) and / or a first shut-off valve (20), as well as an internal combustion engine (2) with at least one cylinder head (11), a cylinder crankcase (12), and at least one exhaust-gas-carrying component (13, 14), which is supplied with coolant from the coolant circuit (1) bumpable and are fluidically connected to one another for this purpose, a main coolant pump (15) being arranged in the main circuit (3) and a secondary coolant pump (16) in the heating circuit (4), the heating heat exchanger return (10) being connected to at least one of the exhaust gas-carrying Components (13, 14) is connected, so that the secondary coolant pump (16) during a follow-up phase after the engine (2) has been switched off, depending on an actual coolant temperature detected by a temperature sensor (23), a coolant circulation at least through the heating circuit (4 ), characterized in that the adjusting element (19, 24) and / or the first shut-off valve (20) sets a coolant circulation through the heating circuit (4) and the main circuit (3) during the run-on phase.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein mehrere Teilkreisläufe aufweisender Kühlmittelkreislauf mit der Möglichkeit einer Nachlaufkühlung bei abgeschalteter Brennkraftmaschine.The present invention relates to a coolant circuit for an internal combustion engine of a motor vehicle, in particular a multi-circuit circuits having coolant circuit with the possibility of a follow-up cooling when the engine is switched off.

Derartige Kühlmittelkreisläufe werden im Kraftfahrzeugbau zur Abfuhr von beim Betrieb der Brennkraftmaschine entstehender Abwärme, beziehungsweise zur gezielten Temperierung weiterer Fahrzeugkomponenten mit eben dieser, genutzt. Außerdem sollen diverse Komponenten der Brennkraftmaschine nach dem Abstellen derselben vor einer Schädigung durch einen Hitzestau geschützt werden.Such coolant circuits are used in the automotive industry to dissipate waste heat arising during operation of the internal combustion engine, or for targeted temperature control of further vehicle components with precisely this. In addition, various components of the internal combustion engine are to be protected after the parking of the same from damage by heat accumulation.

Die gattungsbildende DE 28 48 417 A1 zeigt dazu ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und einer Innenraumheizung mit einem über einen Flüssigkeitskreislauf mit der Brennkraftmaschine verbundenen Wärmetauscher und einem Gebläse, wobei im Flüssigkeitskreislauf des Wärmetauschers eine elektrisch betriebene Umwälzpumpe angeordnet ist, die während des Stillstandes der Brennkraftmaschine einschaltbar ist. Die elektrische Umwälzpumpe wird bevorzugt dann eingeschaltet, wenn die Brennkraftmaschine abgeschaltet ist und/oder die Innenraumheizung des Kraftfahrzeugs in Betrieb ist und/oder das Gebläse eingeschaltet ist.The generic DE 28 48 417 A1 to a motor vehicle with an internal combustion engine and an interior heating with a connected via a fluid circuit with the engine heat exchanger and a fan, wherein in the fluid circuit of the heat exchanger, an electrically operated circulation pump is arranged, which is switched on during the standstill of the internal combustion engine. The electric circulation pump is preferably switched on when the internal combustion engine is switched off and / or the interior heating of the motor vehicle is in operation and / or the fan is switched on.

Die DE 199 14 999 A1 beschreibt eine Kühleinrichtung für einen Motor in einem Fahrzeug, mit einer ersten Pumpe, die bei laufendem Motor einen Umlauf von Kühlflüssigkeit durch einen ersten, mindestens den Motor für dessen Kühlung und einen Kühler zur Abgabe von Wärme der Kühlflüssigkeit umfassenden, Kühlkreis und einen zweiten, mindestens den Motor und einen Wärmetauscher zur Abgabe von Wärme der Kühlflüssigkeit für Heizaufgaben im Fahrzeug umfassenden, Kühlkreis bewirkt. Eine zweite Pumpe bewirkt bei stillgesetztem Motor einen Kühlflüssigkeitsumlauf durch den zweiten Kühlkreis und eine Heizung für die Kühlflüssigkeit. Der zweite Kühlkreis umfasst dazu Mittel, die so angeordnet und ausgeführt sind, dass bei aktiver erster Pumpe die Kühlflüssigkeit dieser ersten Pumpe zugeleitet und bei aktiver zweiter Pumpe an dieser ersten Pumpe vorbeigeleitet wird. Die erste Pumpe ist in der Regel dann aktiv, wenn der Motor läuft und die zweite Pumpe wird dann aktiv, wenn der Motor stillgesetzt wird.The DE 199 14 999 A1 describes a cooling device for an engine in a vehicle, comprising a first pump, the motor with a circulation of cooling fluid through a first, at least the motor for cooling thereof and a radiator for dissipating heat of the cooling liquid comprising a cooling circuit and a second, at least causes the engine and a heat exchanger for dissipating heat of the cooling liquid for heating tasks in the vehicle comprehensive, cooling circuit. A second pump causes a coolant circulation through the second cooling circuit and a heater for the cooling liquid with the engine stopped. For this purpose, the second cooling circuit comprises means which are arranged and designed such that, when the first pump is active, the cooling fluid is supplied to this first pump and, with the second pump active, is guided past this first pump. The first pump is usually active when the engine is running and the second pump is active when the engine is stopped.

Die DE 90 13 459 U1 offenbart ein Kühlsystem für Brennkraftmaschinen mit einem über deren Verbrennungszylinder geführten Kühlflüssigkeitskreislauf, der eine Förderpumpe, einen Kühler und mindestens einen Wärmetauscher für eine Heizvorrichtung enthält, und mit mindestens einem im Kühlflüssigkeitskreislauf angeordneten 3/2-Wegeventil zum wechselweisen Sperren und Freigeben des Kühlflüssigkeitsflusses durch den Wärmetauscher und durch einen Bypass zum Wärmetauscher, wobei im Kühlflüssigkeitskreislauf eine zusätzliche elektrisch angetriebene Kühlflüssigkeitspumpe eingeschaltet ist. Die als Zusatzpumpe ausgebildete Kühlflüssigkeitspumpe und das 3/2-Wegeventil sind zu einer Baueinheit zusammengefasst und die Zusatzpumpe wird mittels einer Nachlaufschaltung bezogen auf den Abstellzeitpunkt der Brennkraftmaschine zeitverzögert abgeschaltet.The DE 90 13 459 U1 discloses a cooling system for internal combustion engines having a cooling liquid circuit routed through the combustion cylinder thereof, which includes a feed pump, a radiator and at least one heat exchanger for a heater, and at least one 3/2-way valve arranged in the cooling liquid circuit for alternately blocking and releasing the flow of the cooling liquid through the heat exchanger and by a bypass to the heat exchanger, wherein in the cooling liquid circuit, an additional electrically driven cooling liquid pump is turned on. The coolant pump designed as an auxiliary pump and the 3/2-way valve are combined to form a structural unit and the auxiliary pump is switched off with a time delay by means of a follower circuit based on the stop time of the internal combustion engine.

Die gattungsbildende DE 100 47 810 A1 offenbart einen Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen Hauptkreislauf mit einem Hauptwärmetauscher-Vorlauf und einem Hauptwärmetauscher-Rücklauf zur strömungstechnischen Verbindung eines Hauptwärmetauschers mit der Brennkraftmaschine, einen Heizkreislauf mit einem Heizungswärmetauscher-Vorlauf und einem Heizungswärmetauscher-Rücklauf zur strömungstechnischen Verbindung eines Heizungswärmetauschers mit der Brennkraftmaschine, wobei der Heizkreislauf und der Hauptkreislauf einen gemeinsamen Abschnitt aufweisen, so dass Kühlmittel in Abhängigkeit eines Stellelements zwischen Hauptkreislauf und Heizkreislauf überströmen kann, sowie eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, einem Zylinderkurbelgehäuse, und mindestens einem abgasführenden Bauteil, die mit Kühlmittel aus dem Kühlmittelkreislauf beaufschlagbar und zu diesem Zweck strömungstechnisch miteinander verbunden sind, wobei eine Hauptkühlmittelpumpe in dem Hauptkreislauf und eine Sekundärkühlmittelpumpe in dem Heizkreislauf angeordnet sind, und wobei der Heizungswärmetauscher-Rücklauf an mindestens einem der abgasführenden Bauteile angeschlossen ist, so dass die Sekundärkühlmittelpumpe während einer Nachlaufphase nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine, in Abhängigkeit einer von einem Temperatursensor erfassten Ist-Kühlmitteltemperatur, eine Kühlmittelzirkulation zumindest durch den Heizkreislauf erzeugen kann.The generic DE 100 47 810 A1 discloses a coolant circuit for an internal combustion engine of a motor vehicle, comprising a main circuit with a main heat exchanger flow and a main heat exchanger return for fluidic connection of a main heat exchanger with the internal combustion engine, a heating circuit with a heater core and a heat exchanger return to the fluidic connection of a heater core with the Internal combustion engine, wherein the heating circuit and the main circuit have a common portion, so that coolant can flow depending on an actuating element between the main circuit and the heating circuit, and an internal combustion engine with at least one cylinder head, a cylinder crankcase, and at least one exhaust gas-carrying component, with coolant from the coolant circuit be acted upon and fluidly connected to each other for this purpose, wherein a main coolant pump in the main circuit and a secondary coolant pump are arranged in the heating circuit, and wherein the heater core return is connected to at least one of the exhaust gas-carrying components, so that the secondary coolant pump during a follow-up phase after switching off the internal combustion engine, depending on a detected by a temperature sensor actual coolant temperature , Can produce a coolant circulation at least through the heating circuit.

Weiterhin sei in diesem Zusammenhang auch auf die DE 103 18 744 A1 , die DE 10 2008 007 766 A1 und die DE 10 2007 027 719 A1 verwiesen.Furthermore, in this context, on the DE 103 18 744 A1 , the DE 10 2008 007 766 A1 and the DE 10 2007 027 719 A1 directed.

Nachteilig an dem gezeigten Stand der Technik ist die geringe Flexibilität in Bezug auf die Nutzung der verschiedenen zur Verfügung stehenden Teilkreisläufe und der darin eingebundenen Wärmetauscher zur Wärmeabfuhr nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine.A disadvantage of the prior art shown is the low flexibility with respect to the use of the various available subcircuits and the heat exchangers incorporated therein for heat dissipation after switching off the internal combustion engine.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher einen Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, bei der verschiedene Teilkreisläufe flexibel für eine Nachlaufkühlung der Brennkraftmaschine nutzbar sind.The object of the present invention is therefore to provide a coolant circuit for an internal combustion engine of a motor vehicle, in which different partial circuits can be used flexibly for a follow-up cooling of the internal combustion engine.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of patent claim 1.

Ein Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, weist einen Hauptkreislauf mit einem Hauptwärmetauscher-Vorlauf und eifern Hauptwärmetauscher-Rücklauf zur strömungstechnischen Verbindung eines Hauptwärmetauschers mit der Brennkraftmaschine, einen Heizkreislauf mit einem Heizungswärmetauscher-Vorlauf und einem Heizungswärmetauscher-Rücklauf zur strömungstechnischen Verbindung eines Heizungswärmetauschers mit der Brennkraftmaschine auf, wobei der Heizkreislauf und der Hauptkreislauf einen gemeinsamen Abschnitt aufweisen, so dass Kühlmittel in Abhängigkeit eines Stellelements und/oder eines ersten Sperrventils zwischen Hauptkreislauf und Heizkreislauf überströmen kann, sowie eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, einem Zylinderkurbelgehäuse, und mindestens einem abgasführenden Bauteil, die mit Kühlmittel aus dem Kühlmittelkreislauf beaufschlagbar und zu diesem Zweck strömungstechnisch miteinander verbunden sind, wobei eine Hauptkühlmittelpumpe in dem Hauptkreislauf und eine Sekundärkühlmittelpumpe in dem Heizkreislauf angeordnet sind, und wobei der Heizungswärmetauscher-Rücklauf an mindestens einem der abgasführenden Bauteile angeschlossen ist, so dass die Sekundärkühlmittelpumpe während einer Nachlaufphase nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine, in Abhängigkeit einer von einem Temperatursensor erfassten Ist-Kühlmitteltemperatur, eine Kühlmittelzirkulation zumindest durch den Heizkreislauf erzeugen kann. Das Stellelement und/oder das erste Sperrventil stellt während der Nachlaufphase eine Kühlmittelzirkulation durch den Heizkreislauf und den Hauptkreislauf ein.A coolant circuit for an internal combustion engine of a motor vehicle, has a main circuit with a main heat exchanger flow and eifern main heat exchanger return to the fluidic connection of a main heat exchanger with the internal combustion engine, a heating circuit with a heater core and a heat exchanger return to the fluidic connection of a heat exchanger with the internal combustion engine on, wherein the heating circuit and the main circuit have a common portion, so that coolant can flow depending on an actuating element and / or a first shut-off valve between the main circuit and the heating circuit, and an internal combustion engine with at least one cylinder head, a cylinder crankcase, and at least one exhaust gas-carrying component, which can be acted upon with coolant from the coolant circuit and fluidly connected to one another for this purpose, wherein a Main coolant pump in the main circuit and a secondary coolant pump are arranged in the heating circuit, and wherein the heater core return is connected to at least one of the exhaust gas-carrying components, so that the secondary coolant pump during a follow-up phase after switching off the internal combustion engine, depending on a detected by a temperature sensor actual Coolant temperature, a coolant circulation can generate at least through the heating circuit. The control element and / or the first check valve adjusts a coolant circulation through the heating circuit and the main circuit during the follow-up phase.

Indem mindestens eins der abgasführenden Bauteile in den Heizkreislauf eingebunden ist und eine Kühlmittelzirkulation im Heizkreislauf auch nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine durch die Sekundärkühlmittelpumpe in Abhängigkeit einer von einem Temperatursensor erfassten Ist-Kühlmitteltemperatur erzeugt werden kann, lässt sich das entsprechende abgasführende Bauteil während einer Nachlaufphase kontrolliert abkühlen. Dadurch kann ein Hitzestau in den Bauteilen vermieden werden, der ansonsten zu Beschädigungen führen könnte. Da Heizkreislauf und Hauptkreislauf über einen gemeinsamen Abschnitt verfügen, kann Kühlmittel zwischen beiden in Abhängigkeit eines Stellelements und/oder eines ersten Sperrventils überströmen. Bei Bedarf kann somit zusätzlich zum Heizungswärmetauscher des Heizkreislaufs, der Hauptwärmetauscher des Hauptkreislaufes für die Nachlaufkühlung der Brennkraftmaschine benutzt werden, wobei die Kühlmittelzirkulation in beiden Kreisläufen von der Sekundärkühlmittelpumpe im Heizkreislauf erzeugt wird. Durch eine permanente Nachjustierung des Stellelements kann die Abkühlung der Brennkraftmaschine gesteuert, insbesondere verlangsamt, werden. Dies erweist sich als besonders vorteilhaft bei einem erneuten Start des Motors nach einer gewissen Abstellzeit. Weiterhin kann der Kühlmittelfluss durch den Heizungswärmetauscher in der Nachlaufphase auch für eine Beheizung des Fahrgastraumes genutzt werden, wenn Umgebungsluft über den Heizungswärmetauscher in den Fahrgastraum gefördert wird. Die Brennkraftmaschine kann darüber hinaus weitere Bauteile aufweisen, wie zum Beispiel zwei Zylinderköpfe in V-Anordnung oder drei Zylinderköpfe in W-Anordnung, sowie diverse Nebenaggregate. Diese können über weitere Teilkreisläufe in den erfindungsgemäßen Kühlmittelkreislauf eingebunden werden. Eine besonders effiziente Nachlaufkühlung der Brennkraftmaschine wird durch die gleichzeitige Nutzung des Hauptwärmetauschers im Hauptkreislauf und des Heizungswärmetauschers im Heizkreislauf erzielt.By at least one of the exhaust gas-carrying components is integrated into the heating circuit and a coolant circulation in the heating circuit can be generated even after stopping the engine by the secondary coolant pump in response to a detected by a temperature sensor actual coolant temperature, the corresponding exhaust gas leading component can cool controlled during a follow-up phase , As a result, heat build-up in the components can be avoided, which could otherwise lead to damage. Since heating circuit and main circuit have a common section, coolant can flow between them in response to an actuating element and / or a first check valve. If required, in addition to the heating heat exchanger of the heating circuit, the main heat exchanger of the main circuit can be used for the aftercooling of the internal combustion engine, wherein the coolant circulation is generated in both circuits by the secondary coolant pump in the heating circuit. By a permanent readjustment of the control element, the cooling of the internal combustion engine can be controlled, in particular slowed down. This proves to be particularly advantageous in a restart of the engine after a certain shutdown time. Furthermore, the coolant flow through the heating heat exchanger in the follow-up phase can also be used for heating the passenger compartment when ambient air is conveyed into the passenger compartment via the heater core. The internal combustion engine may also have other components, such as two cylinder heads in V-arrangement or three cylinder heads in W arrangement, as well as various ancillaries. These can be integrated into the coolant circuit according to the invention via further partial circuits. A particularly efficient follow-up cooling of the internal combustion engine is achieved by the simultaneous use of the main heat exchanger in the main circuit and the heating heat exchanger in the heating circuit.

In einer bevorzugten Ausführung ermittelt der Temperatursensor die Ist-Kühlmitteltemperatur des im Zylinderkopf befindlichen Kühlmittels. Der Temperatursensor ist vorzugsweise im Zylinderkopf angeordnet und übermittelt seine Daten zur Auswertung an ein Steuergerät, welches daraufhin das Stellelement und/oder das erste Sperrventil und/oder die Sekundärkühlmittelpumpe ansteuert.In a preferred embodiment, the temperature sensor determines the actual coolant temperature of the coolant located in the cylinder head. The temperature sensor is preferably arranged in the cylinder head and transmits its data for evaluation to a control unit, which then actuates the control element and / or the first check valve and / or the secondary coolant pump.

In einer bevorzugten Ausführung ist die Hauptkühlmittelpumpe im Hauptwärmetauscher-Rücklauf angeordnet, wobei der Hauptwärmetauscher-Rücklauf durch das Stellelement oder ein weiteres Stellelement absperrbar ist. Indem das erste oder ein weiteres Stellelement den Hauptwärmetauscher-Rücklauf vorzugsweise stromab der Hauptkühlmittelpumpe versperrt, kann eine Rückzirkulation des Kühlmittels aus dem Hauptwärmetauscher in die Brennkraftmaschine unterbunden werden.In a preferred embodiment, the main coolant pump is arranged in the main heat exchanger return, wherein the main heat exchanger return is shut off by the actuator or another actuator. By the first or another actuator blocking the main heat exchanger return preferably downstream of the main coolant pump, a recirculation of the coolant from the main heat exchanger into the internal combustion engine can be prevented.

In einer bevorzugten Ausführung ist die Sekundärkühlmittelpumpe im Heizungswärmetauscher-Vorlauf angeordnet, wobei der Heizkreislauf von einem ersten Sperrventil absperrbar ist. Das erste Sperrventil ist vorzugsweise stromauf der Sekundärkühlmittelpumpe angeordnet und versperrt den Heizkreislauf, wenn kein Kühlmittel am Heizungswärmetauscher benötigt wird, beispielsweise bei einer ausbleibenden Heizleistungsanforderung. Der Heizkreislauf ist indes geöffnet, wenn das mindestens eine abgasführende Bauteil und/oder der Zylinderkopf Kühlmittel benötigen. Wird in diesem Fall dennoch keine Heizleistung für den Fahrgastraum angefordert, so wird die Durchströmung des Heizungswärmetauschers mit Umgebungsluft unterlassen.In a preferred embodiment, the secondary coolant pump is arranged in the heating heat exchanger flow, wherein the heating circuit can be shut off by a first shut-off valve. The first check valve is preferably located upstream of the secondary coolant pump and blocks the heating circuit when no coolant is needed on the heater core, for example, a lack of heating power requirement. The heating circuit is, however, open when the at least one exhaust gas-carrying component and / or the cylinder head require coolant. If, in this case, no heating power is requested for the passenger compartment, the flow through the heating heat exchanger with ambient air is omitted.

In einer bevorzugten Ausführung sind die abgasführenden Bauteile als integrierter Abgaskrümmer und/oder Abgasturbolader ausgebildet. Ein integrierter Abgaskrümmer ist an dem Zylinderkopf angeformt und besitzt in der Regel eine doppelte Aussenwandung, wobei der dadurch gebildete Hohlraum mit Kühlmittel befüllbar ist. Der Abgasturbolader ist zumeist dem Abgaskrümmer nachgeschaltet und an diesen angeflanscht. Dieser kann ebenso zur Kühlung der Wellenlager mit Kühlmittel beaufschlagt werden, wobei vorzugsweise keine interne strömungstechnische Verbindung zum Austausch von Kühlmittel zwischen Abgaskrümmer und Abgasturbolader besteht. In a preferred embodiment, the exhaust gas-carrying components are formed as an integrated exhaust manifold and / or exhaust gas turbocharger. An integrated exhaust manifold is formed on the cylinder head and usually has a double outer wall, wherein the cavity formed thereby can be filled with coolant. The turbocharger is usually downstream of the exhaust manifold and flanged to this. This can also be acted upon for cooling the shaft bearing with coolant, wherein preferably there is no internal fluidic connection for the exchange of coolant between the exhaust manifold and turbocharger.

In einer bevorzugten Ausführung teilt sich der Heizungswärmetauscher-Rücklauf an einer Verzweigungsstelle in einen ersten Teilrücklauf, in den der Abgaskrümmer und der Zylinderkopf eingebunden sind, und einen zweiten Teilrücklauf, in den der Abgasturbolader eingebunden ist, auf, wobei der zweite Teilrücklauf unter Umgehung der Brennkraftmaschine in den Hauptkreislauf mündet. Der Abgasturbolader und der integrierte Abgaskrümmer sind somit in zwei separaten Teilkreisläufen mit zugehöriger Verschlauchung angeordnet, wodurch keine interne Verbindung zum Zwecke des Kühlmittelaustauschs vorgesehen werden muss.In a preferred embodiment, the heater core return partitions at a branch point into a first partial return, in which the exhaust manifold and the cylinder head are integrated, and a second partial return, in which the exhaust gas turbocharger is integrated, wherein the second partial return, bypassing the internal combustion engine flows into the main circuit. The exhaust gas turbocharger and the integrated exhaust manifold are thus arranged in two separate sub-circuits with associated tubing, whereby no internal connection for the purpose of coolant exchange must be provided.

In einer bevorzugten Ausführung sind das Stellelement und das weitere Stellelement in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet und bilden zusammen einen Drehschieber, wobei das Stellelement und das weitere Stellelement hohl sind und jeweils mehrere radiale Öffnungen aufweisen, die bei einer Drehung des ersten und/oder des zweiten Stellelements mit entsprechend korrespondierenden Öffnungen im Gehäuse zur Bildung eines Strömungswegs für das Kühlmittel überschnitten werden können und wobei die als Kreiselpumpe ausgebildete Hauptkühlmittelpumpe das Kühlmittel axial aus dem Stellelement ansaugt und radial zu dem weiteren Stellelement fördert. Eine solche Drehschieberanordnung erlaubt eine weitestgehend flexible Verteilung von Kühlmittel auf die angeschlossenen Teilkreisläufe, wobei vorzugsweise nur das Stellelement angetrieben ist und sich das weitere Stellelement in Abhängigkeit vom Stellelement verdrehen lässt. Die Integration der Hauptkühlmittelpumpe in das Drehschiebergehäuse erlaubt eine besonders kompakte Bauweise.In a preferred embodiment, the control element and the further control element are arranged in a common housing and together form a rotary valve, wherein the control element and the further control element are hollow and each having a plurality of radial openings, which upon rotation of the first and / or the second control element can be overlapped with correspondingly corresponding openings in the housing to form a flow path for the coolant and wherein the centrifugal pump designed as the main coolant pump sucks the coolant axially from the actuator and promotes radially to the other actuator. Such a rotary valve arrangement allows a largely flexible distribution of coolant to the connected subcircuits, wherein preferably only the actuating element is driven and can be rotated depending on the actuating element, the further actuating element. The integration of the main coolant pump in the rotary valve housing allows a particularly compact design.

In einer bevorzugten Ausführung bilden der Hauptwärmetauscher-Vorlauf und der Heizungswärmetauscher-Vorlauf den gemeinsamen Abschnitt aus, wobei der gemeinsame Abschnitt und der Hauptwärmetauscher-Rücklauf jeweils an dem Zylinderkurbelgehäuse angeschlossen sind.In a preferred embodiment, the main heat exchanger feed and the heater core feed the common portion, with the common portion and the main heat exchanger return respectively connected to the cylinder crankcase.

In einer bevorzugten Ausführung weist der Hauptwärmetauscher-Vorlauf einen Abzweig auf, der in das Stellelement mündet, wobei der Hauptwärmetauscher-Rücklauf und der Abzweig durch das Stellelement strömungstechnisch verbindbar sind, und dass der zweite Teilrücklauf des Heizungswärmetauscher-Rücklaufs saugseitig an die Hauptkühlmittelpumpe mündet. Während der Nachlaufphase sperrt das weitere Stellelement den Hauptwärmetauscher-Rücklauf stromab der Hauptkühlmittelpumpe, das Stellelement öffnet einen Strömungsweg vom zweiten Teilrücklauf zum Hauptwärmetauscher-Rücklauf, so dass der Hauptwärmetauscher vom Hauptwärmetauscher-Rücklauf in Richtung Hauptwärmetauscher-Vorlauf durchströmt wird, und das erste Sperrventil öffnet den Heizungswärmetauscher-Vorlauf.In a preferred embodiment, the main heat exchanger flow has a branch, which opens into the control element, wherein the main heat exchanger return and the branch are fluidically connectable by the actuator, and that the second partial return of the heater core return flows on the suction side of the main coolant pump. During the follow-up phase, the further actuator locks the main heat exchanger return downstream of the main coolant pump, the actuator opens a flow path from the second partial return to the main heat exchanger return, so that the main heat exchanger is flowed through from the main heat exchanger return towards the main heat exchanger flow, and the first check valve opens the Heating heat exchanger supply line.

In einer bevorzugten Ausführung ist das Stellelement als Thermostatventil ausgebildet und der Hauptwärmetauscher-Vorlauf weist einen Abzweig auf, der in das Thermostatventil mündet, wobei der Hauptwärmetauscher-Rücklauf und der Abzweig durch das Thermostatventil strömungstechnisch verbindbar sind, und wobei der zweite Teilrücklauf des Heizungswärmetauscher-Rücklaufs saugseitig an die Hauptkühlmittelpumpe mündet. Durch ein derartiges Thermostatventil lässt sich ein erfindungemäßer Kühlmittelkreislauf besonders kostengünstig bereitstellen.In a preferred embodiment, the actuator is designed as a thermostatic valve and the main heat exchanger flow has a branch, which opens into the thermostatic valve, wherein the main heat exchanger return and the branch are fluidically connected through the thermostatic valve, and wherein the second partial return of the heating heat exchanger return the suction side opens to the main coolant pump. Such a thermostatic valve makes it possible to provide a coolant circuit according to the invention in a particularly cost-effective manner.

In einer bevorzugten Ausführung bilden der Hauptwärmetauscher-Rücklauf und der Heizungswärmetauscher-Vorlauf den gemeinsamen Abschnitt aus, wobei der gemeinsame Abschnitt und der Hauptwärmetauscher-Vorlauf jeweils an dem Zylinderkurbelgehäuse angeschlossen sind.In a preferred embodiment, the main heat exchanger return and the heater core supply form the common section with the common section and the main heat exchanger header respectively connected to the cylinder crankcase.

In einer bevorzugten Ausführung zweigt stromauf der Sekundärkühlmittelpumpe ein weiterer Abzweig aus dem Heizungswärmetauscher-Vorlauf zum Zylinderkopf ab, wobei der weitere Abzweig von einem zweiten Sperrventil absperrbar ist. Während der Nachlaufphase öffnet das Thermostatventil einen Strömungsweg vom zweiten Teilrücklauf zum Hauptwärmetauscher-Rücklauf, das erste Sperrventil öffnet den Heizungswärmetauscher-Vorlauf und das zweite Sperrventil sperrt den weiteren Abzweig. Das zweite Sperrventil im weiteren Abzweig verhindert, dass die Sekundärkühlmittelpumpe Kühlmittel aus dem Zylinderkopf ansaugt bzw. der Heizungswärmetauscher ungewollt durchströmt wird.In a preferred embodiment, another branch branches off from the heating heat exchanger feed line to the cylinder head upstream of the secondary coolant pump, wherein the further branch can be shut off by a second shut-off valve. During the follow-up phase, the thermostatic valve opens a flow path from the second partial return to the main heat exchanger return, the first check valve opens the heater core and the second check valve blocks the other branch. The second shut-off valve in the further branch prevents the secondary coolant pump from sucking in coolant from the cylinder head or the heating heat exchanger from flowing through unintentionally.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment with reference to the drawings.

Darin zeigen:Show:

1 in schematischer Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kühlmittelkreislaufs; 1 a schematic view of a first embodiment of a coolant circuit according to the invention;

2 in schematischer Ansicht ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kühlmittelkreislaufs. 2 in a schematic view of a second embodiment of a coolant circuit according to the invention.

Gemäß 1 hat ein Kühlmittelkreislauf 1 für eine Brennkraftmaschine 2 eines Kraftfahrzeugs mehrere Teilkreisläufe, wobei vorliegend nur ein Hauptkreislauf 3 und ein Heizkreislauf 4 dargestellt sind. Die Brennkraftmaschine 2 besteht im Wesentlichen aus einem Zylinderkurbelgehäuse 12, welches die Hubräume der Arbeitszylinder beinhaltet, einem Zylinderkopf 11, welcher unter anderem die zur Gemischzufuhr und -abfuhr für die Hubräume benötigten Vorrichtungen beinhaltet, einen in den Zylinderkopf 11 integrierten Abgaskrümmer 13, durch den die heißen Verbrennungsabgase entweichen können, sowie einen dem Abgaskrümmer 13 nachgelagerten Abgasturbolader 14, der die verbliebene Abgasenergie zur Verdichtung von Frischgas nutzt. Der Zylinderkopf 11, der Abgaskrümmer 13, der Abgasturbolader 14 und das Zylinderkurbelgehäuse 12 sind jeweils mit Kühlmittel beauschlagbar, wobei für den Zylinderkopf 11, den Abgaskrümmer 13 und das Zylinderkurbelgehäuse 12 durch interne strömungstechnische Verbindungen untereinander ein Kühlmittelaustausch möglich ist. Im Zylinderkopf 11 befindet sich ein Temperatursensor 23, der die Ist-Kühlmitteltemperatur im Zylinderkopf 11 erfasst und an ein nicht dargestelltes Steuergerät zur Weiterverarbeitung übermittelt. Der Hauptkreislauf 3 enthält einen Hauptwärmetauscher 5, der über einen Hauptwärmetauscher-Vorlauf 6 und über einen Hauptwärmetauscher-Rücklauf 7 an das Zylinderkurbelgehäuse 12 angeschlossen ist. In dem Hauptwärmetauscher-Rücklauf 7 ist zudem eine Hauptkühlmittelpumpe 15 angeordnet, die vorzugsweise als von der Brennkraftmaschine angetriebene Kreiselpumpe mit axialer Saugseite und radialer Druckseite ausgebildet ist. Der Heizkreislauf 4 weist einen Heizungswärmetauscher 8 auf, der von Luft für den Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs durchströmbar ist, so dass ein Wärmeaustausch zwischen Kühlmittel und dieser Luft statt finden kann. Der Heizungswärmetauscher 8 ist über einen Heizungswärmetauscher-Vorlauf 9 an das Zylinderkurbelgehäuse 12 angeschlossen. In dem Heizungswärmetauscher-Vorlauf 9 befindet sich ferner eine Sekundärkühlmittelpumpe 16, die vorzugsweise elektrisch betrieben ist und eine Kühlmittelzirkulation im Heizkreislauf 4 erzeugen kann. Der Heizkreislauf 4 kann wahlweise durch ein Sperrventil 20 im Heizungswärmetauscher-Vorlauf 9 stromauf der Sekundärkühlmittelpumpe 16 unterbrochen werden. Der Heizungswärmetauscher-Rücklauf 10 teilt sich indes an einer Verzweigungsstelle 22 auf einen ersten Teilrücklauf 10a und einen zweiten Teilrücklauf 10b auf. Der erste Teilrücklauf 10a mündet in den Abgaskrümmer 13 und weist ein Rückschlagventil 21 auf, das eine mögliche Rückströmung vom Abgaskrümmer 13 zum Heizungswärmetauscher 8 unterbindet. Der Abgasturbolader 14 ist in den zweiten Teilrücklauf 10b eingebunden. Der Heizungswärmetauscher-Vorlauf 9 und der Hauptwärmetauscher-Vorlauf 6 besitzen ausgehend von einem gemeinsamen Anschluss am Zylinderkurbelgehäuse 12 einen gemeinsamen Abschnitt 17. Der Anschluss für den gemeinsamen Abschnitt 17 am Zylinderkurbelgehäuse 12 ist dabei so angeordnet, dass Kühlmittel aus dem Heizungswärmetauscher-Rücklauf 10 den Zylinderkopf 11 durchströmen und in den gemeinsamen Abschnitt 17 einströmen kann, ohne sich mit dem Kühlmittel im Zylinderkurbelgehäuse 12 merklich zu vermischen. Dies wird vorzugsweise erreicht, indem der Anschluss des Hauptwärmetauscher-Vorlaufs 6 nahe des Zylinderkopfes 11 angeordnet ist. Zur Steuerung und Regelung des Kühlmittelkreislaufs 1 sind ein Stellelement 19 und ein weiteres Stellelement 18 vorgesehen, die zusammen einen Drehschieber bilden. Die beiden Stellelemente 18 und 19 sind dazu in einem nicht dargestellten Gehäuse gelagert und in Abhängigkeit voneinander drehbar, wobei die Stellelemente 18 und 19 jeweils als Hohlkörper ausgebildet sind und Öffnungen haben, durch die Kühlmittel in das jeweilige Stellelement 18 und/oder 19 ein- und ausströmen kann. Durch Drehung des entsprechenden Stellelements 18 und/oder 19 können deren Öffnungen mit korrespondierenden Anschlussöffnungen im Gehäuse des Drehschiebers, an denen die Verschlauchungen des Kühlmittelkreislaufs 1 angeschlossen sind, in variable Überschneidung gebracht werden und so definierte Strömungswege durch den Drehschieber bilden. Dazu sind die Stellelemente 18 und 19 röhrenförmig mit Öffnungen in der Mantelfläche ausgebildet. Das Stellelement 19 ist saugseitig axial fluchtend zu der Hauptkühlmittelpumpe 15 angeordnet, während das weitere Stellelement 18 druckseitig radial an der Hauptkühlmittelpumpe 15 angeordnet ist. Das weitere Stellelement 18 dient der Sperrung des Hauptwärmetauscher-Rücklaufs 7 im Bedarfsfall. Das Stellelement 19 ist ebenfalls in den Hauptwärmetauscher-Rücklauf 7 eingebunden und wird zudem von einem Abzweig 6a des Hauptwärmetauscher-Vorlaufs 6 kontaktiert. In den Bereich zwischen Hauptkühlmittelpumpe 15 und Stellelement 19 mündet der zweite Teilrücklauf 10b des Heizungswärmetauscher-Rücklaufs 10. Der Kühlmittelkreislauf 1 kann durch nicht dargestellte Mittel zur Entlüftung, vorzugsweise in einen geodätisch hoch gelagerten Ausgleichsbehälter entlüften. Der aus dem Stellelement 19 und dem weiteren Stellelement 18 gebildete Drehschieber wird bevorzugt so geschalten, dass nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine 2 eine gezielte Abkühlung des Abgasturboladers 14, des integrierten Abgaskrümmers 13 und des Zylinderkopfes 11 erfolgt, deren Temperaturen indirekt über den Temperatursensor 23 ermittelt werden. Dazu sperrt das weitere Stellelement 18 den Hauptwärmetauscher-Rücklauf 7 stromab der Hauptkühlmittelpumpe 15 und das Stellelement 19 schaltet einen Strömungspfad für das Kühlmittel vom zweiten Teilrücklauf 10b zum Hauptwärmetauscher 5. Der dem ersten Abzweig 6a zugeordnete Anschluss am Stellelement 19 bleibt verschlossen. Das erste Sperrventil 20 öffnet den Heizungswärmetauscher-Vorlauf 9 und die elektrisch betriebene Sekundärkühlmittelpumpe 16 fördert das Kühlmittel. Der Hauptwärmetauscher 5 wird dabei vom Hauptwärmetauscher-Rücklauf 7 zum Hauptwärmetauscher-Vorlauf 6 durchströmt. Ausgehend von der Sekundärkühlmittelpumpe 16 strömt das Kühlmittel somit über den Heizungswärmetauscher 8 zum ersten Teilrücklauf 10a mit dem integrierten Abgaskrümmer 13 und zum zweiten Teilrücklauf 10b mit dem Abgasturbolader 14. Aus dem integrierten Abgaskrümmer 13 strömt das Kühlmittel über den Zylinderkopf 11 in den gemeinsamen Abschnitt 17. Aus dem zweiten Teilrücklauf 10b strömt das Kühlmittel über das Stellelement 19 in den Hauptwärmetauscher 5, bis es am gemeinsamen Abschnitt 17 mit dem Kühlmittel aus dem ersten Teilrücklauf 10a zusammentrifft und von da aus über den Heizungswärmetauscher-Vorlauf 9 wieder zur Sekundärkühlmittelpumpe 16 gelangt. Diese Nachlaufphase wird vorzugsweise so lange aufrecht erhalten, bis eine kritische Kühlmitteltemperatur unterschritten ist. Bis dahin kann durch eine Verstellung des Stellelements 19 und des weiteren Stellelements 18 eine kontinuierliche Anpassung, insbesondere eine stete Reduktion, des Kühlmitteldurchflusses durch den Heizkreislauf 4 bzw. den Hauptkreislauf 3 erfolgen. Die beiden Stellelemente 18 und 19 können darüber hinaus zur Einstellung unterschiedlicher Kühlmitteltemperaturen in Zylinderkopf 11 und Zylinderkurbelgehäuse 12 verwendet werden, indem die Kühlmittelströmungen innerhalb der Brennkraftmaschine 2 durch gezieltes Schalten der Vor- und Rückläufe 6, 7 und/oder 10 beeinflusst werden.According to 1 has a coolant circuit 1 for an internal combustion engine 2 a motor vehicle, several partial circuits, wherein in the present case only one main circuit 3 and a heating circuit 4 are shown. The internal combustion engine 2 consists essentially of a cylinder crankcase 12 , which includes the displacement of the working cylinder, a cylinder head 11 , which includes, inter alia, required for the mixture supply and removal for the displacement devices, one in the cylinder head 11 integrated exhaust manifold 13 , through which the hot combustion exhaust gases can escape, as well as the exhaust manifold 13 downstream exhaust gas turbocharger 14 , which uses the remaining exhaust gas energy for the compression of fresh gas. The cylinder head 11 , the exhaust manifold 13 , the exhaust gas turbocharger 14 and the cylinder crankcase 12 are beauschlagbar each with coolant, wherein for the cylinder head 11 , the exhaust manifold 13 and the cylinder crankcase 12 by internal fluidic connections with each other a coolant exchange is possible. In the cylinder head 11 there is a temperature sensor 23 , which is the actual coolant temperature in the cylinder head 11 recorded and transmitted to an unillustrated control unit for further processing. The main circuit 3 contains a main heat exchanger 5 , which has a main heat exchanger lead 6 and via a main heat exchanger return 7 to the cylinder crankcase 12 connected. In the main heat exchanger return 7 is also a main coolant pump 15 arranged, which is preferably designed as a driven by the internal combustion engine centrifugal pump with axial suction side and radial pressure side. The heating circuit 4 has a heating heat exchanger 8th on, which can be traversed by air for the passenger compartment of the motor vehicle, so that a heat exchange between the coolant and this air can take place. The heating heat exchanger 8th is via a heating heat exchanger flow 9 to the cylinder crankcase 12 connected. In the heater core 9 there is also a secondary coolant pump 16 , which is preferably electrically operated and a coolant circulation in the heating circuit 4 can generate. The heating circuit 4 can optionally by a check valve 20 in the heating heat exchanger flow 9 upstream of the secondary coolant pump 16 to be interrupted. The heating heat exchanger return 10 meanwhile shares at a branching point 22 on a first partial return 10a and a second partial return 10b on. The first partial return 10a flows into the exhaust manifold 13 and has a check valve 21 on, that is a possible backflow from the exhaust manifold 13 to the heating heat exchanger 8th in derogation. The turbocharger 14 is in the second partial return 10b involved. The heating heat exchanger flow 9 and the main heat exchanger feed 6 have starting from a common connection to the cylinder crankcase 12 a common section 17 , The connection for the common section 17 on the cylinder crankcase 12 is arranged so that coolant from the heater core return 10 the cylinder head 11 flow through and into the common section 17 can flow without dealing with the coolant in the cylinder crankcase 12 noticeably to mix. This is preferably achieved by the connection of the main heat exchanger flow 6 near the cylinder head 11 is arranged. For controlling and regulating the coolant circuit 1 are an actuating element 19 and another actuator 18 provided, which together form a rotary valve. The two control elements 18 and 19 are stored in a housing, not shown, and rotatable in dependence on each other, wherein the adjusting elements 18 and 19 are each formed as a hollow body and have openings through the coolant in the respective control element 18 and or 19 can flow in and out. By rotation of the corresponding actuating element 18 and or 19 can their openings with corresponding connection openings in the housing of the rotary valve, where the hoses of the coolant circuit 1 are connected, are brought into variable overlap and thus defined flow paths through the rotary valve form. These are the control elements 18 and 19 tubular formed with openings in the lateral surface. The actuator 19 is axially aligned on the suction side with the main coolant pump 15 arranged while the other actuator 18 radially on the pressure side of the main coolant pump 15 is arranged. The additional control element 18 serves to block the main heat exchanger return 7 if necessary. The actuator 19 is also in the main heat exchanger return 7 integrated and is also from a branch 6a of the main heat exchanger flow 6 contacted. In the area between the main coolant pump 15 and actuator 19 opens the second partial return 10b of the heater core return 10 , The coolant circuit 1 can vent by not shown means for venting, preferably in a geodetically high-mounted surge tank. The from the actuator 19 and the other actuator 18 formed rotary valve is preferably switched so that after switching off the internal combustion engine 2 a targeted cooling of the exhaust gas turbocharger 14 , the integrated exhaust manifold 13 and the cylinder head 11 whose temperatures are indirectly via the temperature sensor 23 be determined. For this purpose locks the other actuator 18 the main heat exchanger return 7 downstream of the main coolant pump 15 and the actuator 19 Switches a flow path for the coolant from the second partial return 10b to the main heat exchanger 5 , The the first branch 6a assigned connection on the control element 19 remains closed. The first check valve 20 opens the heater core 9 and the electrically operated secondary coolant pump 16 promotes the coolant. The main heat exchanger 5 is doing from the main heat exchanger return 7 to the main heat exchanger flow 6 flows through. Starting from the secondary coolant pump 16 Thus, the coolant flows over the heater core 8th to the first partial return 10a with the integrated exhaust manifold 13 and the second partial return 10b with the turbocharger 14 , From the integrated exhaust manifold 13 the coolant flows over the cylinder head 11 in the common section 17 , From the second partial return 10b the coolant flows over the actuator 19 in the main heat exchanger 5 until it's on the common section 17 with the coolant from the first partial return 10a meets and from there via the heating heat exchanger flow 9 again to the secondary coolant pump 16 arrives. This follow-up phase is preferably maintained until a critical coolant temperature has fallen below. Until then, by an adjustment of the control element 19 and the further control element 18 a continuous adjustment, in particular a constant reduction, of the coolant flow through the heating circuit 4 or the main circuit 3 respectively. The two control elements 18 and 19 In addition, you can set different coolant temperatures in the cylinder head 11 and cylinder crankcase 12 be used by the coolant flows inside the internal combustion engine 2 through targeted switching of the forward and reverse flows 6 . 7 and or 10 to be influenced.

Gemäß 2 hat ein Kühlmittelkreislauf 1 für eine Brennkraftmaschine 2 eines Kraftfahrzeugs mehrere Teilkreisläufe, wobei vorliegend nur ein Hauptkreislauf 3 und ein Heizkreislauf 4 dargestellt sind. Die Brennkraftmaschine 2 besteht im Wesentlichen aus einem Zylinderkurbelgehäuse 12, welches die Hubräume der Arbeitszylinder beinhaltet, einem Zylinderkopf 11, welcher unter anderem die zur Gemischzufuhr und -abfuhr für die Hubräume benötigten Vorrichtungen beinhaltet, einen in den Zylinderkopf 11 integrierten Abgaskrümmer 13, durch den die heißen Verbrennungsabgase entweichen können, sowie einen dem Abgaskrümmer 13 nachgelagerten Abgasturbolader 14, der die verbliebene Abgasenergie zur Verdichtung von Frischgas nutzt. Der Zylinderkopf 11, der Abgaskrümmer 13, der Abgasturbolader 14 und das Zylinderkurbelgehäuse 12 sind jeweils mit Kühlmittel beauschlagbar, wobei für den Zylinderkopf 11, den Abgaskrümmer 13 und das Zylinderkurbelgehäuse 12 durch interne strömungstechnische Verbindungen untereinander ein Kühlmittelaustausch möglich ist. Im Zylinderkopf 11 befindet sich ein Temperatursensor 23, der die Ist-Kühlmitteltemperatur im Zylinderkopf 11 erfasst und an ein nicht dargestelltes Steuergerät zur Weiterverarbeitung übermittelt. Der Hauptkreislauf 3 enthält einen Hauptwärmetauscher 5, der über einen Hauptwärmetauscher-Vorlauf 6 und über einen Hauptwärmetauscher-Rücklauf 7 an das Zylinderkurbelgehäuse 12 angeschlossen ist. In dem Hauptwärmetauscher-Rücklauf 7 ist zudem eine Hauptkühlmittelpumpe 15 angeordnet, die vorzugsweise als von der Brennkraftmaschine angetriebene Kreiselpumpe mit axialer Saugseite und radialer Druckseite ausgebildet ist. Der Heizkreislauf 4 weist einen Heizungswärmetauscher 8 auf, der von Luft für den Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs durchströmbar ist, so dass ein Wärmeaustausch zwischen Kühlmittel und dieser Luft statt finden kann. Der Heizungswärmetauscher 8 ist über einen Heizungswärmetauscher-Vorlauf 9 an das Zylinderkurbelgehäuse 12 angeschlossen. In dem Heizungswärmetauscher-Vorlauf 9 befindet sich ferner eine Sekundärkühlmittelpumpe 16, die vorzugsweise elektrisch betrieben ist und eine Kühlmittelzirkulation im Heizkreislauf 4 erzeugen kann. Der Heizkreislauf 4 kann wahlweise durch ein Sperrventil 20 im Heizungswärmetauscher-Vorlauf 9 stromauf der Sekundärkühlmittelpumpe 16 unterbrochen werden. Von dem Heizungswärmetauscher-Vorlauf 9 geht zwischen Sekundärkühlmittelpumpe 16 und erstem Sperrventil 20 ein weiterer Abzweig 9a zum Zylinderkopf 11 ab, der durch ein zweites Sperrventil absperrbar ist. Der Heizungswärmetauscher-Rücklauf 10 teilt sich indes an einer Verzweigungsstelle 22 auf einen ersten Teilrücklauf 10a und einen zweiten Teilrücklauf 10b auf. Der erste Teilrücklauf 10a mündet in den Abgaskrümmer 13 und weist ein Rückschlagventil 21 auf, das eine mögliche Rückströmung vom Abgaskrümmer 13 zum Heizungswärmetauscher 8 unterbindet. Der Abgasturbolader 14 ist in den zweiten Teilrücklauf 10b eingebunden, der saugseitig an die Hauptkühlmittelpumpe 15 mündet. Der Heizungswärmetauscher-Vorlauf 9 und der Hauptwärmetauscher-Rücklauf 7 besitzen ausgehend vom Zylinderkurbelgehäuse 12 einen gemeinsamen Abschnitt 17. Der Kühlmittelkreislauf 1 kann durch nicht dargestellte Mittel zur Entlüftung, vorzugsweise in einen geodätisch hoch gelagerten Ausgleichsbehälter entlüften. Zur Steuerung und Regelung des Kühlmittelkreislaufs 1 ist ein Thermostatventil 24 mit drei Anschlussstellen vorgesehen, wodurch nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine 2 eine gezielte Abkühlung des Abgasturboladers 14, des integrierten Abgaskrümmers 13 und des Zylinderkopfes 11 erfolgt, deren Temperaturen indirekt über den Temperatursensor 23 ermittelt werden. An das Thermostatventil 24 mündet hierbei der erste Abzweig 6a des Hauptwärmetauscher-Vorlaufs 6 und es bestimmt mit den beiden verbliebenen Anschlüssen die Durchlässigkeit des Hauptwärmetauscher-Rücklaufs 7 stromauf der Hauptkühlmittelpumpe 15. Während der Nachlaufphase öffnet das Thermostatventil 24 einen Strömungsweg vom zweiten Teilrücklauf 10b zum Hauptwärmetauscher-Rücklauf 7 und sperrt zugleich den Anschluss des ersten Abzweigs 6a. Das erste Sperrventil 20 öffnet den Heizungswärmetauscher-Vorlauf 9 und das zweite Sperrventil 25 sperrt den weiteren Abzweig 9a. Die elektrisch betriebene Sekundärkühlmittelpumpe 16 fördert das Kühlmittel. Ausgehend von der Sekundärkühlmittelpumpe 16 strömt das Kühlmittel somit über den Heizungswärmetauscher 8 zum ersten Teilrücklauf 10a mit dem integrierten Abgaskrümmer 13 und zum zweiten Teilrücklauf 10b mit dem Abgasturbolader 14. Aus dem integrierten Abgaskrümmer 13 strömt das Kühlmittel über den Zylinderkopf 11 in den Hauptwärmetauscher-Vorlauf 6, den Hauptwärmetauscher 5 und den Hauptwärmetauscher-Rücklauf 7 in Richtung des gemeinsamen Abschnitts 17. Aus dem zweiten Teilrücklauf 10b strömt das Kühlmittel indes über das Thermostatventil 24 in den gemeinsamen Abschnitt 17 in Richtung des Hauptwärmetauschers 5, bis es mit dem Kühlmittel aus dem Hauptwärmetauscher zusammentrifft und von da aus über den Heizungswärmetauscher-Vorlauf 9 wieder zur Sekundärkühlmittelpumpe 16 gelangt. Diese Nachlaufphase wird vorzugsweise so lange aufrecht erhalten, bis eine kritische Kühlmitteltemperatur unterschritten ist. Bis dahin kann durch das Thermostatventils 24 eine kontinuierliche temperaturabhängige Anpassung, insbesondere eine Reduktion, des Kühlmitteldurchflusses durch den Heizkreislauf 4 bzw. den Hauptkreislauf 3 erfolgen.According to 2 has a coolant circuit 1 for an internal combustion engine 2 a motor vehicle, several partial circuits, wherein in the present case only one main circuit 3 and a heating circuit 4 are shown. The internal combustion engine 2 consists essentially of a cylinder crankcase 12 , which includes the displacement of the working cylinder, a cylinder head 11 , which includes, inter alia, required for the mixture supply and removal for the displacement devices, one in the cylinder head 11 integrated exhaust manifold 13 , through which the hot combustion exhaust gases can escape, as well as the exhaust manifold 13 downstream exhaust gas turbocharger 14 , which uses the remaining exhaust gas energy for the compression of fresh gas. The cylinder head 11 , the exhaust manifold 13 , the exhaust gas turbocharger 14 and the cylinder crankcase 12 are beauschlagbar each with coolant, wherein for the cylinder head 11 , the exhaust manifold 13 and the cylinder crankcase 12 by internal fluidic connections with each other a coolant exchange is possible. In the cylinder head 11 there is a temperature sensor 23 , which is the actual coolant temperature in the cylinder head 11 recorded and transmitted to an unillustrated control unit for further processing. The main circuit 3 contains a main heat exchanger 5 , which has a main heat exchanger lead 6 and via a main heat exchanger return 7 to the cylinder crankcase 12 connected. In the main heat exchanger return 7 is also a main coolant pump 15 arranged, which is preferably designed as a driven by the internal combustion engine centrifugal pump with axial suction side and radial pressure side. The heating circuit 4 has a heating heat exchanger 8th on, which can be traversed by air for the passenger compartment of the motor vehicle, so that a heat exchange between the coolant and this air can take place. The heating heat exchanger 8th is via a heating heat exchanger flow 9 to the cylinder crankcase 12 connected. In the heater core 9 there is also a secondary coolant pump 16 , which is preferably electrically operated and a coolant circulation in the heating circuit 4 can generate. The heating circuit 4 can optionally by a check valve 20 in the heating heat exchanger flow 9 upstream of the secondary coolant pump 16 to be interrupted. From the heater core 9 goes between secondary coolant pump 16 and first shut-off valve 20 another branch 9a to the cylinder head 11 from, which can be shut off by a second shut-off valve. The heating heat exchanger return 10 meanwhile shares at a branching point 22 on a first partial return 10a and a second partial return 10b on. The first partial return 10a flows into the exhaust manifold 13 and has a check valve 21 on, that is a possible backflow from the exhaust manifold 13 to the heating heat exchanger 8th in derogation. The turbocharger 14 is in the second partial return 10b integrated, the suction side of the main coolant pump 15 empties. The heating heat exchanger flow 9 and the main heat exchanger return 7 possess starting from the cylinder crankcase 12 a common section 17 , The coolant circuit 1 can vent by not shown means for venting, preferably in a geodetically high-mounted surge tank. For controlling and regulating the coolant circuit 1 is a thermostatic valve 24 provided with three connection points, whereby after switching off the internal combustion engine 2 a targeted cooling of the exhaust gas turbocharger 14 , the integrated exhaust manifold 13 and the cylinder head 11 whose temperatures are indirectly via the temperature sensor 23 be determined. To the thermostatic valve 24 this leads to the first branch 6a of the main heat exchanger flow 6 and it determines with the two remaining connections the permeability of the main heat exchanger return 7 upstream of the main coolant pump 15 , During the follow-up phase, the thermostatic valve opens 24 a flow path from the second partial return 10b to the main heat exchanger return 7 and at the same time blocks the connection of the first branch 6a , The first check valve 20 opens the heater core 9 and the second shut-off valve 25 locks the other branch 9a , The electrically operated secondary coolant pump 16 promotes the coolant. Starting from the secondary coolant pump 16 Thus, the coolant flows over the heater core 8th to the first partial return 10a with the integrated exhaust manifold 13 and the second partial return 10b with the turbocharger 14 , From the integrated exhaust manifold 13 the coolant flows over the cylinder head 11 in the main heat exchanger flow 6 , the main heat exchanger 5 and the main heat exchanger return 7 in the direction of the common section 17 , From the second partial return 10b Meanwhile, the coolant flows through the thermostatic valve 24 in the common section 17 in the direction of the main heat exchanger 5 until it comes into contact with the coolant from the main heat exchanger and from there via the heater core 9 again to the secondary coolant pump 16 arrives. This follow-up phase is preferably maintained until a critical coolant temperature has fallen below. Until then, by the thermostatic valve 24 a continuous temperature-dependent adaptation, in particular a reduction, of the coolant flow through the heating circuit 4 or the main circuit 3 respectively.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: KühlmittelkreislaufCoolant circuit
22: BrennkraftmaschineInternal combustion engine
33: HauptkreislaufMain circuit
44: Heizkreislaufheating circuit
55: HauptwärmetauscherMain heat exchanger
66: Hauptwärmetauscher-VorlaufMain heat exchanger Lead
6a6a: Abzweigjunction
77: Hauptwärmetauscher-RücklaufMain heat exchanger return
88th: HeizungswärmetauscherHeater core
99: Heizungswärmetauscher-VorlaufHeating heat exchanger Lead
9a9a: (weiterer) Abzweig(further) branch
1010: Heizungswärmetauscher-RücklaufHeater core return
10a10a: erster Teilrücklauffirst partial return
10b10b: zweiter Teilrücklaufsecond partial return
1111: Zylinderkopfcylinder head
1212: Zylinderkurbelgehäusecylinder crankcase
1313: Abgaskrümmerexhaust manifold
1414: Abgasturboladerturbocharger
1515: HauptkühlmittelpumpeMain coolant pump
1616: SekundärkühlmittelpumpeSecondary coolant pump
1717: gemeinsamer Abschnittcommon section
1818: Stellelementactuator
1919: (weiteres) Stellelement(further) control element
2020: erstes Sperrventilfirst shut-off valve
2121: Rückschlagventilcheck valve
2222: Verzweigungsstellebranching point
2323: Temperatursensortemperature sensor
2424: Thermostatventilthermostatic valve
2525: zweites Sperrventilsecond shut-off valve

Claims

Coolant circuit ( 1 ) for an internal combustion engine ( 2 ) of a motor vehicle, comprising a main circuit ( 3 ) with a main heat exchanger flow ( 6 ) and a main heat exchanger return ( 7 ) for the fluidic connection of a main heat exchanger ( 5 ) with the internal combustion engine ( 2 ), a heating circuit ( 4 ) with a heating heat exchanger flow ( 9 ) and a heating heat exchanger return ( 10 ) for the fluidic connection of a heating heat exchanger ( 8th ) with the internal combustion engine ( 2 ), whereby the heating circuit ( 4 ) and the main circuit ( 3 ) a common section ( 17 ), so that coolant in dependence of an actuating element ( 19 . 24 ) and / or a first shut-off valve ( 20 ) between the main circuit ( 3 ) and heating circuit ( 4 ), and an internal combustion engine ( 2 ) with at least one cylinder head ( 11 ), a cylinder crankcase ( 12 ), and at least one exhaust gas-carrying component ( 13 . 14 ), which are supplied with coolant from the coolant circuit ( 1 ) and fluidly connected to one another for this purpose, wherein a main coolant pump ( 15 ) in the main circuit ( 3 ) and a secondary coolant pump ( 16 ) in the heating circuit ( 4 ), wherein the heating heat exchanger return ( 10 ) on at least one of the exhaust gas-carrying components ( 13 . 14 ), so that the secondary coolant pump ( 16 ) during a follow-up phase after stopping the internal combustion engine ( 2 ), depending on a temperature sensor ( 23 ) detected actual coolant temperature, a coolant circulation at least through the heating circuit ( 4 ), characterized in that the actuating element ( 19 . 24 ) and / or the first check valve ( 20 ) during the follow-up phase a coolant circulation through the heating circuit ( 4 ) and the main circuit ( 3 ).

Coolant circuit according to claim 1, characterized in that the temperature sensor ( 23 ) the actual coolant temperature of the cylinder head ( 11 ) determined coolant.

Coolant circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the main coolant pump ( 15 ) in the main heat exchanger return ( 7 ), wherein the main heat exchanger return ( 7 ) by the actuator ( 24 ) or another actuator ( 18 ) can be shut off.

Coolant circuit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Secondary coolant pump ( 16 ) in the heating heat exchanger flow ( 9 ), wherein the heating circuit ( 4 ) from a first check valve ( 20 ) can be shut off.

Coolant circuit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the exhaust gas-carrying components ( 13 . 14 ) as integrated exhaust manifold ( 13 ) and / or exhaust gas turbocharger ( 14 ) are formed.

Coolant circuit according to one of claims 1 to 5, characterized in that the heating heat exchanger return ( 10 ) at a branching point ( 22 ) into a first partial return ( 10a ) into which the exhaust manifold ( 13 ) and the cylinder head ( 11 ) and a second partial return ( 10b ), in which the exhaust gas turbocharger ( 14 ), the second partial return ( 10b ) bypassing the internal combustion engine ( 2 ) into the main circuit ( 3 ) opens.

Coolant circuit according to one of claims 1 to 6, characterized in that the actuating element ( 19 ) and the further control element ( 18 ) are arranged in a common housing and together form a rotary valve, wherein the actuating element ( 19 ) and the further control element ( 18 ) are hollow and each having a plurality of radial openings which can be overlapped upon rotation of the first and / or the second adjusting element with correspondingly corresponding openings in the housing to form a flow path for the coolant and wherein the centrifugal pump designed as the main coolant pump ( 15 ) the coolant axially from the actuator ( 19 ) and radially to the other actuator ( 18 ) promotes.

Coolant circuit according to claim 7, characterized in that the main heat exchanger flow ( 6 ) and the heating heat exchanger flow ( 9 ) the common section ( 17 ), the common section ( 17 ) and the main heat exchanger return ( 7 ) each on the cylinder crankcase ( 12 ) are connected.

Coolant circuit according to claim 7 or 8, characterized in that the main heat exchanger flow ( 6 ) a branch ( 6a ), which in the actuator ( 19 ), the main heat exchanger return ( 7 ) and the branch ( 6a ) by the actuator ( 19 ) are fluidically connectable, and that the second partial return ( 10b ) of the heating heat exchanger return ( 10 ) on the suction side to the main coolant pump ( 15 ) opens.

Coolant circuit according to one of claims 7 to 9, characterized in that during the follow-up phase, the further control element ( 18 ) the main heat exchanger return ( 7 ) downstream of the main coolant pump ( 15 ) locks, the actuator ( 19 ) a flow path from the second partial return ( 10b ) to the main heat exchanger return ( 7 ) opens so that the main heat exchanger ( 5 ) from the main heat exchanger return ( 7 ) in the direction of the main heat exchanger flow ( 6 ) is flowed through, and the first check valve, the heater core ( 9 ) opens.

Coolant circuit according to one of claims 1 to 6, characterized in that the actuating element ( 24 ) is designed as a thermostatic valve and that the main heat exchanger flow ( 6 ) a branch ( 6a ), which is in the thermostatic valve ( 24 ), the main heat exchanger return ( 7 ) and the branch ( 6a ) through the thermostatic valve ( 24 ) are fluidically connectable, and that the second partial return ( 10b ) of the heating heat exchanger return ( 10 ) on the suction side to the main coolant pump ( 15 ) opens.

Coolant circuit according to claim 11, characterized in that the main heat exchanger return ( 7 ) and the heating heat exchanger flow ( 9 ) the common section ( 17 ), the common section ( 17 ) and the main heat exchanger flow ( 6 ) each on the cylinder crankcase ( 12 ) are connected.

Coolant circuit according to claim 11 or 12, characterized in that upstream of the secondary coolant pump ( 16 ) another branch ( 9a ) from the heating heat exchanger flow ( 9 ) to the cylinder head ( 11 ) branches off, wherein the further branch ( 9a ) of a second check valve ( 25 ) can be shut off.

Coolant circuit according to one of claims 11 to 13, characterized in that during the follow-up phase, the thermostatic valve ( 24 ) a flow path from the second partial return ( 10b ) to the main heat exchanger return ( 7 ) opens, the first check valve ( 20 ) the heating heat exchanger flow ( 9 ) opens and the second shut-off valve ( 25 ) the further branch ( 9a ) locks.