Die Erfindung betrifft ein Kurbelgehäuse für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie eine Verbrennungskraftmaschine mit einem solchen Kurbelgehäuse.The invention relates to a crankcase for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and an internal combustion engine with such a crankcase.
Ein solches Kurbelgehäuse sowie eine Verbrennungskraftmaschine mit einem solchen Kurbelgehäuse sind der DE 102 12 672 A1 als bekannt zu entnehmen. Das Kurbelgehäuse weist dabei einen von Kühlmittel durchströmbaren, ersten Kühlmittelraum sowie wenigstens einen von dem Kühlmittel durchströmbaren, vom ersten Kühlmittelraum fluidisch getrennten, zweiten Kühlmittelraum auf. Über die Kühlmittelräume können zwei voneinander unterschiedliche Teilbereiche des Kurbelgehäuses mit dem Kühlmittel versorgt und infolge eines jeweiligen Wärmeübergangs von dem Teilbereich an das Kühlmittel gekühlt werden.Such a crankcase and an internal combustion engine with such a crankcase are the DE 102 12 672 A1 to be known as known. In this case, the crankcase has a first coolant space, through which coolant can flow, and at least one second coolant chamber, which can be flowed through by the coolant and is fluidically separated from the first coolant chamber. By means of the coolant chambers, two different partial regions of the crankcase can be supplied with the coolant and cooled as a result of a respective heat transfer from the partial region to the coolant.
Darüber hinaus ist der DE 101 55 337 A1 ein Kühlkreislauf einer einen Zylinderkopf und ein Kurbelgehäuse aufweisenden Brennkraftmaschine als bekannt zu entnehmen. Dabei kann Kühlmittel von dem Kurbelgehäuse in den Zylinderkopf überströmen.In addition, the DE 101 55 337 A1 to take a cooling circuit of a cylinder head and a crankcase having internal combustion engine as known. In this case, coolant can flow from the crankcase into the cylinder head.
Schließlich offenbart die DE 101 02 644 C1 ein Kurbelgehäuse für eine flüssigkeitsgekühlte Hubkolben-Brennkraftmaschine. in dem Kurbelgehäuse ist ein für alle Zylinder gemeinsamer Kühlraum angeordnet. In dem Kühlraum ist mindestens ein strömungsbeeinflussendes Element vorgesehen. Das strömungsbeeinflussende Element erstreckt sich über mindestens die halbe Länge des Kühlraums und teilt den Kühlraum zumindest in einem Teilbereich in einen oberen Kühlraum und einen unteren Kühlraum auf. Dabei sind der obere Kühlraum und der untere Kühlraum durch Öffnungen in dem strömungsbeeinflussenden Element miteinander verbunden, wobei Kühlmittel in den Kühlraum durch den oberen Kühlraum eingeführt wird.Finally, the reveals DE 101 02 644 C1 a crankcase for a liquid-cooled reciprocating internal combustion engine. in the crankcase a common cooling chamber for all cylinders is arranged. At least one flow-influencing element is provided in the cooling space. The flow-influencing element extends over at least half the length of the cooling space and divides the cooling space at least in a partial area into an upper cooling space and a lower cooling space. In this case, the upper cooling space and the lower cooling space are connected to each other through openings in the flow-influencing element, wherein coolant is introduced into the cooling space through the upper cooling space.
Die Herstellung eines Kurbelgehäuses mit wenigstens zwei fluidisch vollständig voneinander getrennten Kühlmittelräumen hat sich als aufwändig und somit kostenintensiv erwiesen.The production of a crankcase with at least two fluidically completely separate coolant spaces has proven to be costly and therefore expensive.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kurbelgehäuse für eine Verbrennungskraftmaschine sowie eine Verbrennungskraftmaschine mit einem solchen Kurbelgehäuse der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine einfache und kostengünstige Herstellung des Kurbelgehäuses realisierbar ist.It is therefore an object of the present invention, a crankcase for an internal combustion engine and an internal combustion engine with such a crankcase of the type mentioned in such a way that a simple and cost-effective production of the crankcase can be realized.
Diese Aufgabe wird durch ein Kurbelgehäuse für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Verbrennungskraftmaschine mit einem solchen Kurbelgehäuse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a crankcase for an internal combustion engine of a motor vehicle having the features of patent claim 1 and by an internal combustion engine with such a crankcase having the features of patent claim 4. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.
Um ein Kurbelgehäuse für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, welches besonders einfach und auf besonders kostengünstige Weise herstellbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kühlmittelräume mittels wenigstens einer Zwischenwandung fluidisch voneinander getrennt sind, wobei die Zwischenwandung einstückig mit dem Kurbelgehäuse ausgebildet ist. Infolge der einstückigen Ausgestaltung weist das Kurbelgehäuse eine nur sehr geringe Teileanzahl auf, was mit einer besonders zeit- und somit kostengünstigen Herstellung einhergeht. Insbesondere kann ein Montageaufwand gering gehalten werden.In order to provide a crankcase for an internal combustion engine of a motor vehicle specified in the preamble of claim 1, which is particularly simple and inexpensive to produce, it is inventively provided that the coolant spaces are fluidly separated from each other by means of at least one intermediate wall, wherein the intermediate wall is formed integrally with the crankcase. As a result of the one-piece design, the crankcase on only a very small number of parts, which is associated with a particularly time-consuming and thus cost-effective production. In particular, an assembly effort can be kept low.
Zur Realisierung einer besonders einfachen und kostengünstigen Herstellung des Kurbelgehäuses ist bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Kurbelgehäuse mittels eines Sandgießverfahrens hergestellt ist. Das Sandgießverfahren ermöglicht auch die Darstellung geringer Wanddicken sowie komplexer Geometrien, insbesondere der Kühlmittelräume, so dass das die Kühlmittelräume durchströmende Kühlmittel besonders gut geführt werden kann. Dies kommt auch der Kühlung von jeweiligen Teilbereichen des Kurbelgehäuses durch das die den jeweiligen Teilbereichen zugeordneten Kühlmittelräume durchströmende Kühlmittel zugute.To realize a particularly simple and cost-effective production of the crankcase is provided in a further embodiment of the invention that the crankcase is made by means of a Sandgießverfahrens. The Sandgießverfahren also allows the presentation of thin wall thicknesses and complex geometries, in particular the coolant spaces, so that the refrigerant flowing through the coolant can be performed very well. This is also beneficial for the cooling of respective partial regions of the crankcase through which the coolant flowing through the respective partial regions is flowed through.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn einer der Kühlmittelräume, insbesondere der in Hochrichtung des Kurbelgehäuses oberer der Kühlmittelräume, wenigstens eine Durchströmöffnung aufweist, über welche das Kühlmittel von dem die Durchströmöffnung aufweisenden Kühlmittelraum in wenigstens einen dritten Kühlmittelraum eines mit dem Kurbelgehäuse verbindbaren Zylinderkopfes der Verbrennungskraftmaschine führbar ist. Dadurch kann auf einen zusätzlichen und separaten Kühlmitteleingang des Zylinderkopfes, über welchen dem Zylinderkopf das Kühlmittel zugeführt wird, verzichtet werden. Somit sind besonders geringe Herstellkosten für die gesamte Verbrennungskraftmaschine realisierbar.It has proven to be particularly advantageous if one of the coolant spaces, in particular the upper of the coolant spaces in the vertical direction of the coolant spaces, has at least one flow opening via which the coolant flows from the coolant space having the flow opening into at least one third coolant space of a cylinder head which can be connected to the crankcase Internal combustion engine is feasible. As a result, it is possible to dispense with an additional and separate coolant inlet of the cylinder head, via which the coolant is supplied to the cylinder head. Thus, particularly low production costs for the entire internal combustion engine can be realized.
Zur Realisierung der fluidisch voneinander getrennten Kühlmittelräume des Kurbelgehäuses ist vorzugsweise vorgesehen, dass der in Hochrichtung des Kurbelgehäuses untere der Kühlmittelräume in Closed-Deck-Bauweise ausgebildet ist und mittels der wenigstens einen Zwischenwandung vollständig vom oberen der Kühlmittelräume fluidisch getrennt ist. Die den unteren Kühlmittelraum vom oberen Kühlmittelraum in Hochrichtung nach oben fluidisch vollständig abtrennende Zwischenwandung ist dabei gegenüber einer Verbindungsfläche, über die das Kurbelgehäuse mit dem Zylinderkopf verbindbar ist, in Hochrichtung nach unten zurückversetzt, so dass die Zwischenwandung einen Boden des oberen Kühlmittelraums bildet. Mit anderen Worten ist der obere Kühlmittelraum in Hochrichtung nach unten durch die Zwischenwandung begrenzt und vollständig vom unteren Kühlmittelraum fluidisch getrennt.To realize the fluidically separated coolant chambers of the crankcase, it is preferably provided that the lower of the coolant chambers in the vertical direction of the crankcase is constructed in a closed-deck construction and is completely fluidly separated from the upper of the coolant chambers by means of the at least one intermediate wall is. The intermediate wall which fluidly completely separates the lower coolant chamber from the upper coolant space in the vertical direction upwards is set back down in the vertical direction with respect to a connecting surface, via which the crankcase can be connected to the cylinder head, so that the intermediate wall forms a bottom of the upper coolant chamber. In other words, the upper coolant space is limited in the vertical direction down through the intermediate wall and completely separated from the lower coolant space fluidly.
Vorzugsweise ist der obere Kühlmittelraum in Open-Deck-Bauweise ausgebildet, wobei aufgrund der Zurückversetzung der Zwischenwandung in Hochrichtung nach unten hin zu einer Drehachse einer an dem Kurbelgehäuse zu lagernden Kurbelwelle ein höhenreduziertes Open-Deck geschaffen ist.Preferably, the upper coolant chamber is designed in open-deck construction, wherein due to the rearward displacement of the intermediate wall in the vertical direction down to a rotational axis of the crankshaft to be stored on the crankcase, a height-reduced open deck is provided.
Zur Erfindung gehört auch eine Verbrennungskraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Kurbelgehäuse, so dass die Verbrennungskraftmaschine besonders einfach und kostengünstig herstellbar ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kurbelgehäuses sind als vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine anzusehen und umgekehrt. Dadurch, dass die Zwischenwandung einstückig mit dem Kurbelgehäuse ausgebildet ist, kann insbesondere ein Montageaufwand der Verbrennungskraftmaschine gering gehalten werden.The invention also includes an internal combustion engine with a crankcase according to the invention, so that the internal combustion engine is particularly simple and inexpensive to produce. Advantageous embodiments of the crankcase according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the internal combustion engine according to the invention and vice versa. Characterized in that the intermediate wall is formed integrally with the crankcase, in particular an assembly cost of the internal combustion engine can be kept low.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Verbrennungskraftmaschine einen mit dem Kurbelgehäuse verbundenen Zylinderkopf umfasst und einen von dem Kühlmittel mit einem Massenstrom durchströmbaren Kühlkreislauf aufweist, welchem die Kühlmittelräume des Kurbelgehäuses und wenigstens ein von dem Kühlmittel durchströmbarer, dritter Kühlmittelraum des Zylinderkopfes zugeordnet sind. Dabei ist eine Ventileinrichtung zum Beeinflussen eines Strömungswegs des Kühlmittels durch die Kühlmittelräume vorgesehen. Die Ventileinrichtung ist dabei zwischen wenigstens drei Schaltstellungen schaltbar, wobei in einer ersten der Schaltstellungen ein Durchströmen der Kühlmittelräume verhindert ist. Mit anderen Worten werden die Kühlmittelräume in der ersten Schaltstellung nicht von dem Kühlmittel durchströmt.It has proven to be particularly advantageous if the internal combustion engine comprises a cylinder head connected to the crankcase and has a cooling circuit through which the coolant flows with a mass flow, to which the coolant chambers of the crankcase and at least one third coolant chamber of the cylinder head which can be flowed through by the coolant are assigned. In this case, a valve device is provided for influencing a flow path of the coolant through the coolant spaces. The valve device is switchable between at least three switching positions, wherein in a first of the switching positions, a flow through the coolant spaces is prevented. In other words, the coolant spaces are not flowed through by the coolant in the first switching position.
In einer zweiten der Schaltstellungen ist einer der Kühlmittelräume von einem zumindest überwiegenden Teil des Massenstroms des Kühlmittels durchströmbar, während die anderen Kühlmittelräume nicht oder von einem nur sehr geringen Teil, d. h. von weit weniger als der Hälfte des Massenstroms des Kühlmittels durchströmbar sind. Mit anderen Worten ist in der ersten Schaltstellung lediglich einer der Kühlmittelräume von dem zumindest überwiegenden Teil des Massenstroms durchströmbar.In a second of the switch positions, one of the coolant spaces can be flowed through by an at least predominant part of the mass flow of the coolant, while the other coolant spaces are not or only a very small part, ie. H. be traversed by far less than half of the mass flow of the coolant. In other words, in the first switching position only one of the coolant spaces can be flowed through by the at least predominant part of the mass flow.
In der dritten Schaltstellung sind zwei der Kühlmittelräume zumindest von dem überwiegenden Teil des Massenstroms durchströmbar, während der andere Kühlmittelraum nicht oder nur von einem sehr geringen Teil, d. h. von wesentliche weniger als der Hälfte des Massenstroms des Kühlmittels durchströmbar ist. Dies bedeutet, dass lediglich die zwei der Kühlmittelräume zumindest von dem überwiegenden Teil des Massenstroms des Kühlmittels durchströmbar sind.In the third switching position, two of the coolant spaces can be flowed through at least by the majority of the mass flow, while the other coolant space is not or only a very small part, ie. H. of substantially less than half of the mass flow of the coolant can be flowed through. This means that only the two of the coolant spaces can be flowed through by at least the majority of the mass flow of the coolant.
Durch diese Schaltbarkeit der Ventileinrichtung ist eine bedarfsgerechte Kühlung von unterschiedlichen Teilbereichen der Verbrennungskraftmaschine möglich. Insbesondere ist es durch die bedarfsgerechte und variable Schaltbarkeit der Ventileinrichtung möglich, Wärme von Wärmequellen der Verbrennungskraftmaschine abzuführen und zu Wärmesenken mittels des Kühlmittels zu transportieren. Dadurch können die Wärmequellen bedarfsgerecht, d. h. je nach Betriebszustand und insbesondere je nach Temperatur der Verbrennungskraftmaschine gekühlt und die Wärmesenken erwärmt werden. In Folge der Kühlung der Wärmequellen durch das Kühlmittel wird das Kühlmittel erwärmt. Im Anschluss daran kann das Kühlmittel zu den Wärmesenken geführt werden, wobei die Wärmesenken infolge eines Wärmeübergangs von dem erwärmten Kühlmittel an die Wärmesenken erwärmt werden können.By this switchability of the valve device a demand-based cooling of different sections of the internal combustion engine is possible. In particular, it is possible by the need-based and variable switchability of the valve device to dissipate heat from heat sources of the internal combustion engine and to transport heat sinks by means of the coolant. This allows the heat sources to meet demand, d. H. cooled depending on the operating condition and in particular depending on the temperature of the internal combustion engine and the heat sinks are heated. As a result of the cooling of the heat sources by the coolant, the coolant is heated. Subsequently, the coolant may be led to the heat sinks, wherein the heat sinks may be heated due to a heat transfer from the heated coolant to the heat sinks.
In der ersten Schaltstellung kann die Kühlung der Verbrennungskraftmaschine sowie entsprechender Komponenten dieser unterbunden werden, so dass eine besonders schnelle Erwärmung der Verbrennungskraftmaschine insbesondere zeitlich nach einem Kaltstart und während einer Warmlaufphase dieser realisierbar ist. Hierdurch kann die innere Reibleistung gering gehalten werden.In the first switching position, the cooling of the internal combustion engine and corresponding components of these can be prevented, so that a particularly rapid heating of the internal combustion engine, in particular after a cold start and during a warm-up phase of this is feasible. As a result, the internal friction loss can be kept low.
Durch das bedarfsgerechte Schalten der Ventileinrichtung und somit durch das bedarfsgerechte Führen des Kühlmittels kann insbesondere wenigstens eine Betriebsflüssigkeit der Verbrennungskraftmaschine wie beispielsweise ein Schmieröl erwärmt werden, so dass bereits kurz nach dem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine eine Viskosität des Schmiermittels gering gehalten werden kann. Hierdurch können die innere Reibung sowie der Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden. Darüber hinaus ist es möglich, die von entsprechenden Wärmequellen der Verbrennungskraftmaschine abgeführte Wärme dem Innenraum des Kraftwagens zuzuführen, so dass der Innenraum auch bei einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine bereits sehr kurze Zeit nach dem Kaltstart erwärmt werden kann. Dadurch ist ein sehr hoher Fahrkomfort für Fahrzeuginsassen des Kraftwagens realisierbar.By the demand-driven switching of the valve device and thus by the need-based guidance of the coolant, in particular at least one operating fluid of the internal combustion engine such as a lubricating oil can be heated so that a viscosity of the lubricant can be kept low shortly after the cold start of the internal combustion engine. As a result, the internal friction and the fuel consumption of the internal combustion engine can be kept particularly low. Moreover, it is possible to supply the heat dissipated by corresponding heat sources of the internal combustion engine to the interior of the motor vehicle, so that the interior can be heated even after a cold start of the internal combustion engine for a very short time after the cold start. This is one very high ride comfort for vehicle occupants of the motor vehicle feasible.
Darüber hinaus ist es möglich, Längen von Leitungselementen und Kanälen zum Führen des Kühlmittels gering zu halten. Dies kommt den geringen Kosten zugute. Die entsprechende Integration der Kühlmittelräume in die Verbrennungskraftmaschine hält ihre Teileanzahl in einem geringen Rahmen, so dass die Verbrennungskraftmaschine besonders einfach und kostengünstig herzustellen ist.In addition, it is possible to keep lengths of pipe members and channels for guiding the coolant low. This benefits the low cost. The corresponding integration of the coolant spaces in the internal combustion engine keeps their number of parts in a small frame, so that the internal combustion engine is particularly simple and inexpensive to manufacture.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn in der zweiten Schaltstellung einer der Kühlmittelräume des Kurbelgehäuses als der eine Kühlmittelraum von dem zumindest überwiegenden Teil des Massenstroms durchströmbar ist. So ist es möglich, das Kurbelgehäuse in dem diesem einen Kühlmittelraum des Kurbelgehäuses zugeordneten Teilbereich effektiv zu kühlen und vor thermischen Beschädigungen zu schützen. Gleichzeitig kann eine Beeinflussung einer Temperatur des Kühlmittels infolge eines Durchströmens des Kühlmittels durch das Kurbelgehäuse gering gehalten werden, so dass anderweitige Komponenten der Verbrennungskraftmaschine bedarfsgerecht temperiert, d. h. gekühlt oder erwärmt werden können.It has proven to be particularly advantageous if, in the second switching position, one of the coolant spaces of the crankcase can be flowed through as the one coolant space of the at least predominant part of the mass flow. Thus, it is possible to effectively cool the crankcase in the part region assigned to this one coolant chamber of the crankcase and to protect it from thermal damage. At the same time, influencing a temperature of the coolant as a result of a flow through the coolant through the crankcase can be kept low, so that other components of the internal combustion engine are temperature-controlled as required, ie. H. can be cooled or heated.
In weiterer besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind in der dritten Schaltstellung einer der Kühlmittelräume des Kurbelgehäuses und der dritte Kühlmittelraum des Zylinderkopfes als die zwei Kühlmittelräume zumindest von dem überwiegenden Teil des Massenstroms durchströmbar. Hierdurch ist eine besonders vorteilhafte Temperierung der Verbrennungskraftmaschine sowie der ihr zugeordneten Komponenten möglich. Insbesondere können dadurch die entsprechenden, dem einen Kühlmittelraum des Kurbelgehäuses sowie dem dritten Kühlmittelraum zugeordneten und temperaturkritischen Bereiche in der dritten Schaltstellung gekühlt und dennoch eine Beeinflussung der Temperatur des Kühlmittels infolge seines Strömens durch das Kurbelgehäuse gering gehalten werden.In a further particularly advantageous embodiment of the invention, in the third switching position, one of the coolant chambers of the crankcase and the third coolant chamber of the cylinder head can be flowed through as the two coolant chambers at least of the predominant part of the mass flow. As a result, a particularly advantageous temperature of the internal combustion engine and its associated components is possible. In particular, thereby the corresponding, the one coolant chamber of the crankcase and the third coolant chamber associated and temperature-critical areas are cooled in the third switching position and yet an influence on the temperature of the coolant due to its flow through the crankcase can be kept low.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Ventileinrichtung in eine vierte Schaltstellung schaltbar, in welcher die drei Kühlmittelräume zumindest von dem überwiegenden Teil des Massenstroms durchströmbar sind. In der vierten Schaltstellung kann somit eine besonders große Wärmemenge von dem Kurbelgehäuse und dem Zylinderkopf abgeführt werden, so dass diese effizient und effektiv vor thermischen Beschädigungen insbesondere bei einer sehr hohen Last der Verbrennungskraftmaschine geschützt werden können.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the valve device is switchable into a fourth switching position, in which the three coolant spaces are at least permeable by the majority of the mass flow. In the fourth shift position, therefore, a particularly large amount of heat can be dissipated from the crankcase and the cylinder head, so that they can be efficiently and effectively protected against thermal damage, especially at a very high load of the internal combustion engine.
Zur Realisierung der bedarfsgerechten Durchströmung der Kühlmittelräume auf besonders einfache Weise ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass jedem der Kühlmittelräume zumindest ein Ausgang zugeordnet ist, über welchen von dem entsprechend zugeordneten Kühlmittelraum das Kühlmittel abführbar ist. Dabei sind in der ersten Schaltstellung die Ausgänge fluidisch versperrt, so dass sich etwaig in den Kühlmittelräumen befindendes Kühlmittel nicht aus diesen über die Ausgänge ausströmen kann. In der zweiten Schaltstellung ist ein erster der Ausgänge fluidisch freigegeben, während die anderen Ausgänge fluidisch versperrt sind. In der dritten Schaltstellung sind zwei der Ausgänge fluidisch freigegeben, während der andere Ausgang fluidisch versperrt ist.To realize the demand-oriented flow through the coolant chambers in a particularly simple manner, it is provided in a further embodiment of the invention that each of the coolant spaces is assigned at least one output, via which of the correspondingly assigned coolant space, the coolant is discharged. In this case, the outputs are fluidly blocked in the first switching position, so that any coolant located in the coolant can not flow out of these via the outputs. In the second switching position, a first of the outputs is fluidically enabled, while the other outputs are fluidly blocked. In the third switching position, two of the outputs are fluidically enabled, while the other output is fluidly blocked.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn in der vierten Schaltstellung die drei Ausgänge fluidisch freigegeben sind und somit eine besonders vorteilhafte Durchströmung des Kurbelgehäuses und des Zylinderkopfes von Kühlmittel realisierbar ist. Ferner kann dadurch die Schaltbarkeit der Ventileinrichtung auf besonders einfache Weise dargestellt werden.It has been found to be particularly advantageous if the three outputs are fluidly released in the fourth switching position and thus a particularly advantageous flow through the crankcase and the cylinder head of coolant can be realized. Furthermore, the switchability of the valve device can be represented in a particularly simple manner.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.
Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:
1 eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit drei Kühlmittelräumen und einer Ventileinrichtung zum Beeinflussen eines Strömungswegs von Kühlmittel durch die Kühlmittelräume, wobei die Ventileinrichtung in unterschiedliche Schaltstellungen schaltbar ist; 1 a schematic representation of an internal combustion engine for a motor vehicle, in particular a passenger car, with three coolant spaces and a valve device for influencing a flow path of coolant through the coolant spaces, wherein the valve means is switchable in different switching positions;
2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Verbrennungskraftmaschine gemäß 1; 2 a schematic representation of another embodiment of the internal combustion engine according to 1 ;
3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Verbrennungskraftmaschine gemäß 1 und 2; 3 a schematic representation of another embodiment of the internal combustion engine according to 1 and 2 ;
4 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer Ausführungsform eines Kurbelgehäuses der Verbrennungskraftmaschine; 4 a schematic longitudinal sectional view of an embodiment of a crankcase of the internal combustion engine;
5 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht des Kurbelgehäuses; und 5 a detail of another schematic sectional view of the crankcase; and
6 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht des Kurbelgehäuses. 6 a detail of another schematic sectional view of the crankcase.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine 10 für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen. Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst ein Kurbelgehäuse 12 mit einem ersten Kühlmittelraum 14 und einem zweiten Kühlmittelraum 16. Die Kühlmittelräume 14, 16 sind fluidisch voneinander getrennt und dienen zum Versorgen von voneinander unterschiedlichen Bereichen mit einem Kühlmittel in Form einer Kühlflüssigkeit. 1 shows a schematic representation of a trained as a reciprocating internal combustion engine internal combustion engine 10 for a motor vehicle, in particular a passenger car. The internal combustion engine 10 includes a crankcase 12 with a first coolant space 14 and a second coolant space 16 , The coolant rooms 14 . 16 are fluidly separated from each other and serve to supply different areas with a coolant in the form of a cooling liquid.
Wie in 1 sehr schematisch dargestellt ist, weist das Kurbelgehäuse 12 auch wenigstens einen Brennraum in Form eines Zylinders 18 auf. Der Kühlmittelraum 14 dient dabei zum Kühlen eines sogenannten Zylinderrohrs 20 des Zylinders 18, während der Kühlmittelraum 16 zum Kühlen eines Zylinderstegbereichs 22 des Zylinders 18 dient. In Hochrichtung der Verbrennungskraftmaschine 10 befindet sich dabei der Zylinderstegbereich 22 oberhalb des Zylinderrohrs 20, so dass es sich bei dem Kühlmittelraum 16 um einen oberen Kühlmittelraum und bei dem Kühlmittelraum 14 um einen unteren Kühlmittelraum des Kurbelgehäuses 12 handelt. Das Kurbelgehäuse 12 kann auch eine Mehrzahl von Brennräumen in Form von Zylindern wie den Zylinder 18 umfassen, so dass mittels des Kühlmittelraums 14 das jeweilige Zylinderrohr 20 und mittels des Kühlmittelraums 16 der jeweilige Zylinderstegbereich 22 der Zylinder zu kühlen sind.As in 1 is shown very schematically, the crankcase 12 also at least one combustion chamber in the form of a cylinder 18 on. The coolant space 14 serves for cooling a so-called cylinder tube 20 of the cylinder 18 while the coolant space 16 for cooling a cylinder land area 22 of the cylinder 18 serves. In the vertical direction of the internal combustion engine 10 is the cylinder land area 22 above the cylinder tube 20 so that it is at the coolant space 16 around an upper coolant space and in the coolant space 14 around a lower coolant space of the crankcase 12 is. The crankcase 12 can also have a plurality of combustion chambers in the form of cylinders such as the cylinder 18 include, so that by means of the coolant space 14 the respective cylinder tube 20 and by means of the coolant space 16 the respective cylinder land area 22 the cylinders are to be cooled.
Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst ferner einen Zylinderkopf 24, welcher mit dem Kurbelgehäuse 12 verbunden ist. Der Zylinderkopf 24 weist einen dritten Kühlmittelraum 26 auf. Wie in 1 durch Richtungspfeile 28 angedeutet ist, sind die Kühlmittelräume 16, 26 fluidisch miteinander verbunden, so dass Kühlmittel vom Kühlmittelraum 16 zum Kühlmittelraum 26 überströmen kann.The internal combustion engine 10 further comprises a cylinder head 24 , which with the crankcase 12 connected is. The cylinder head 24 has a third coolant space 26 on. As in 1 by directional arrows 28 is indicated, are the coolant spaces 16 . 26 fluidly interconnected so that coolant from the coolant space 16 to the coolant space 26 can overflow.
Es ist ein Kühlkreislauf 30 vorgesehen, welcher von dem Kühlmittel mit einem Massenstrom durchströmbar ist. Die Kühlmittelräume 14, 16, 26 sind dabei dem Kühlkreislauf 30 zugeordnet. Vorliegend weisen die Kühlmittelräume 14, 16 des Kurbelgehäuses 12 jeweils einen Kühlmitteleingang 32, 34 auf, wobei dem Kühlmittelraum 14 Kühlmittel über den Kühlmitteleingang 32 und dem Kühlmittelraum 16 Kühlmittel über den Kühlmitteleingang 34 zuführbar ist. Die Kühlmitteleingänge 32, 34 sind dabei voneinander separat und – wie in 1 veranschaulicht ist – separat nach außen an eine Umgebung des Kurbelgehäuses 12 geführt. Alternativ dazu ist es möglich, dass die Kühlmitteleingänge 32, 34 innerhalb des Kurbelgehäuses 12 von einem den Kühlmitteleingängen 32, 34 gemeinsamen Kanal abzweigen, wobei dieser Kanal nach außen an die Umgebung mündet. Dieser Kanal kann von dem Kühlmittel durchströmt werden, wobei das Kühlmittel dann über die jeweiligen Kühlmitteleingänge 32, 34 zu dem Kühlmittelraum 14 und/oder zu dem Kühlmittelraum 16 strömen kann.It is a cooling circuit 30 provided, which is flowed through by the coolant with a mass flow. The coolant rooms 14 . 16 . 26 are doing the cooling circuit 30 assigned. In the present case have the coolant spaces 14 . 16 of the crankcase 12 one coolant inlet each 32 . 34 on, with the coolant space 14 Coolant over the coolant inlet 32 and the coolant space 16 Coolant over the coolant inlet 34 can be fed. The coolant inputs 32 . 34 are separated from each other and - as in 1 is illustrated - separately to the outside to an environment of the crankcase 12 guided. Alternatively, it is possible that the coolant inputs 32 . 34 inside the crankcase 12 from one of the coolant inputs 32 . 34 Branch off common channel, this channel opens to the outside to the environment. This channel can be traversed by the coolant, wherein the coolant then via the respective coolant inputs 32 . 34 to the coolant space 14 and / or to the coolant space 16 can flow.
Wie aus 1 ferner erkennbar ist, ist jedem der Kühlmittelräume 14, 16, 26 zumindest ein Kühlmittelausgang 36, 38, 40 zugeordnet. Über den Kühlmittelausgang 36 kann das Kühlmittel aus dem Kühlmittelraum 14 ausströmen. Über den Kühlmittelausgang 38 kann das Kühlmittel aus dem Kühlmittelraum 16 ausströmen, und über den Kühlmittelausgang 40 kann das Kühlmittel aus dem Kühlmittelraum 26 ausströmen.How out 1 It can also be seen that each of the coolant spaces 14 . 16 . 26 at least one coolant outlet 36 . 38 . 40 assigned. Via the coolant outlet 36 can the coolant from the coolant space 14 flow out. Via the coolant outlet 38 can the coolant from the coolant space 16 outflow, and over the coolant outlet 40 can the coolant from the coolant space 26 flow out.
Vorliegend sind auch die Kühlmittelausgänge 36, 38 des Kurbelgehäuses 12 voneinander separat nach außen geführt. Im Gegensatz dazu kann vorgesehen sein, dass die Kühlmittelausgänge 36, 38 innerhalb des Kurbelgehäuses 12 zu einem gemeinsamen Ausgangskanal zusammengeführt sind, wobei der Ausgangskanal dann nach außen an die Umgebung des Kurbelgehäuses 12 mündet.In the present case are also the coolant outlets 36 . 38 of the crankcase 12 separated from each other to the outside. In contrast, it can be provided that the coolant outlets 36 . 38 inside the crankcase 12 are merged to a common output channel, wherein the output channel then to the outside of the environment of the crankcase 12 empties.
Im Falle einer Steuerung eines Zustroms des Kühlmittels zu den beiden getrennten Kühlmittelräumen 14, 16 des Kurbelgehäuses 12 sind die Kühlmitteleingänge 32, 34 – wie in 1 veranschaulicht ist – vorteilhafterweise einzeln und voneinander separat nach außen geführt, damit eine entsprechende Einrichtung zum Steuern und/oder Regeln des Zuflusses wie beispielsweise eine Ventileinrichtung außerhalb des Kurbelgehäuses 12 angeordnet werden kann. Im Falle einer Steuerung und/oder Regelung eines Abflusses des Kühlmittels aus den Kühlmittelräumen 14, 16 sind die Kühlmittelausgänge 36, 38 des Kurbelgehäuses 12 – wie in 1 veranschaulicht ist – vorteilhafterweise einzeln und separat voneinander nach außen geführt, damit eine entsprechende Einrichtung zum Steuern und/oder Regeln des Abflusses wie beispielsweise ein Ventileinrichtung außerhalb des Kurbelgehäuses 12 angeordnet werden kann, wie es vorliegend vorgesehen ist.In the case of controlling an inflow of the coolant to the two separate coolant spaces 14 . 16 of the crankcase 12 are the coolant inputs 32 . 34 - as in 1 is illustrated - advantageously individually and separated from each other to the outside, so that a corresponding means for controlling and / or regulating the inflow such as a valve device outside the crankcase 12 can be arranged. In the case of a control and / or regulation of an outflow of the coolant from the coolant spaces 14 . 16 are the coolant outlets 36 . 38 of the crankcase 12 - as in 1 is illustrated - advantageously individually and separately out to the outside, so that a corresponding means for controlling and / or regulating the drain, such as a valve device outside the crankcase 12 can be arranged, as provided herein.
Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst auch eine Ventileinrichtung 42 mit einem Ventilelement 44 zum Beeinflussen eines Strömungswegs des Kühlmittels durch die Kühlmittelräume 16, 26. Das Ventilelement 44 steuert und/oder regelt die Durchströmung der Kühlmittelräume 16, 26 mit dem Kühlmittel, wobei das Ventilelement 44 vorliegend in Strömungsrichtung des Kühlmittels stromab der Kühlmittelräume 16, 26 angeordnet ist. Dies bedeutet, dass insbesondere der Abfluss des Kühlmittels aus den Kühlmittelräumen 16, 26 über den jeweiligen Kühlmittelausgang 38, 40 geregelt und/oder gesteuert wird. Dabei können die voneinander separaten Kühlmitteleingänge 32, 34 – wie geschildert – auch innerhalb des Kurbelgehäuses 12 angeordnet sein und von dem den Kühlmitteleingängen 32, 34 gemeinsamen Kanal abzweigen.The internal combustion engine 10 also includes a valve device 42 with a valve element 44 for influencing a flow path of the coolant through the coolant spaces 16 . 26 , The valve element 44 controls and / or regulates the flow through the coolant spaces 16 . 26 with the coolant, the valve element 44 in the present case in the flow direction of the coolant downstream of the coolant spaces 16 . 26 is arranged. This means that in particular the outflow of the coolant from the coolant spaces 16 . 26 over the respective Coolant outlet 38 . 40 is regulated and / or controlled. In this case, the separate coolant inputs can 32 . 34 - As described - even within the crankcase 12 be arranged and from the coolant inputs 32 . 34 branch off the common channel.
Die Ventileinrichtung 42 umfasst auch ein Ventilelement 54, mittels welchem die Durchströmung des Kühlmittelraums 14 von Kühlmittel steuerbar und/oder regelbar ist. Das Ventilelement 54 ist vorliegend stromab des Kühlmittelraums 14 angeordnet. Dies bedeutet, dass insbesondere der Abfluss des Kühlmittels aus dem Kühlmittelraum 14 geregelt und/oder gesteuert wird. Bei dem Ventilelement 54 kann es sich beispielsweise um einen Drehschieber handeln.The valve device 42 also includes a valve element 54 , by means of which the flow through the coolant space 14 Controlled by coolant and / or regulated. The valve element 54 is present downstream of the coolant space 14 arranged. This means that in particular the outflow of the coolant from the coolant space 14 is regulated and / or controlled. In the valve element 54 it may, for example, be a rotary valve.
Mittels der Ventileinrichtung 42 ist nun ein besonders vorteilhaftes Wärmemanagement der Verbrennungskraftmaschine 10 realisierbar, da Strömungswege des Kühlmittels durch die einzelnen Kühlmittelräume 14, 16, 26 besonders vorteilhaft und bedarfsgerecht einstellbar sind. Dies bedeutet, dass die Strömung des Kühlmittels durch den Kühlkreislauf 30 mittels der Ventileinrichtung 42 bedarfsgerecht und insbesondere in Abhängigkeit von jeweiligen Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine 10, insbesondere in Abhängigkeit von einer Temperatur der Verbrennungskraftmaschine 10 und ihrer Komponenten, einstellbar ist. Insbesondere ist es möglich, die Verbrennungskraftmaschine 10 selbst besonders schnell aufzuheizen sowie das Kühlmittel zur Aufheizung von Betriebsflüssigkeiten wie Schmiermitteln der Verbrennungskraftmaschine 10 und auch zum Kühlen von entsprechenden Komponenten der Verbrennungskraftmaschine 10 zu nutzen. Mit anderen Worten ist es möglich, die Verbrennungskraftmaschine 10 mittels des Kühlmittels bedarfsgerecht zu kühlen sowie Wärme mittels des Kühlmittels bedarfsgerecht an entsprechende, schnell aufzuheizende Komponenten zu verteilen. Hierzu wird Wärme von zu kühlenden Wärmequellen zu aufzuwärmenden Wärmesenken mittels des Kühlmittels transportiert.By means of the valve device 42 is now a particularly advantageous thermal management of the internal combustion engine 10 feasible, since flow paths of the coolant through the individual coolant spaces 14 . 16 . 26 are particularly advantageous and needs adjustable. This means that the flow of the coolant through the cooling circuit 30 by means of the valve device 42 as required and in particular depending on the respective operating conditions of the internal combustion engine 10 , in particular in dependence on a temperature of the internal combustion engine 10 and its components, is adjustable. In particular, it is possible to use the internal combustion engine 10 itself particularly fast to heat and the coolant for heating of operating fluids such as lubricants of the internal combustion engine 10 and also for cooling of respective components of the internal combustion engine 10 to use. In other words, it is possible to use the internal combustion engine 10 to cool as needed by means of the coolant and to distribute heat by means of the coolant as needed to appropriate components to be heated quickly. For this purpose, heat to be cooled from heat sources to be heat-heated heat sinks transported by means of the coolant.
Dadurch können die Reibleistung, der Kraftstoffverbrauch sowie der Verschleiß der Verbrennungskraftmaschine 10 besonders gering gehalten werden. Darüber hinaus ist durch die Realisierbarkeit eines solchen, besonders vorteilhaften Wärmemanagements die Darstellung eines sehr hohen Fahrkomforts für Insassen des Kraftwagens darstellbar, da durch die entsprechende, bedarfsgerechte Verteilung der Wärme über das Kühlmittel der Innenraum des Kraftwagens sehr schnell, d. h. auch bei einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine 10 sehr kurze Zeit nach dem Kaltstart beheizt werden kann.As a result, the friction, the fuel consumption and the wear of the internal combustion engine 10 be kept particularly low. In addition, by the feasibility of such, particularly advantageous thermal management, the representation of a very high ride comfort for occupants of the motor vehicle can be represented because by the corresponding, needs-based distribution of heat through the coolant, the interior of the motor vehicle very quickly, ie even at a cold start of the internal combustion engine 10 can be heated for a very short time after the cold start.
Der Kühlkreislauf 30 umfasst auch eine Kühlmittelpumpe 46, mittels welcher das Kühlmittel durch den Kühlkreislauf 30 förderbar ist. Der Kühlmittelausgang 38 ist über eine entsprechende Leitungselement 48 des Kühlkreislaufs 30 mit einem Anschluss 50 des Ventilelements 44 fluidisch verbunden. Der Kühlmittelausgang 36 des Kühlmittelraums 14 ist über ein entsprechendes Leitungselement 52 fluidisch mit dem Leitungselement 48 verbunden bzw. verbindbar. In dem Leitungselement 52 ist das schaltbare, d. h. steuer- und/oder regelbare Ventilelement 54 angeordnet, mittels welchem das Leitungselement 52 und somit der Kühlmittelausgang 36 fluidisch versperrbar und fluidisch freigebbar sind. Auch das Ventilelement 44 ist schaltbar, d. h. steuer- oder regelbarThe cooling circuit 30 also includes a coolant pump 46 , by means of which the coolant through the cooling circuit 30 is eligible. The coolant outlet 38 is via an appropriate line element 48 of the cooling circuit 30 with a connection 50 of the valve element 44 fluidly connected. The coolant outlet 36 of the coolant space 14 is via a corresponding line element 52 fluidic with the conduit element 48 connected or connectable. In the conduit element 52 is the switchable, ie controllable and / or controllable valve element 54 arranged, by means of which the conduit element 52 and thus the coolant outlet 36 fluidic lockable and fluidic releasable. Also the valve element 44 is switchable, ie controllable or controllable
Der Kühlmittelausgang 40 ist über Leitungselemente 55, 57, 108 fluidisch mit einem weiteren Anschluss 56 des Ventilelements 44 verbunden. Das Leitungselement 108 ist dabei mit dem Kühlmittelausgang 40 fluidisch verbunden ist, wobei das Leitungselement 57 fluidisch mit dem Leitungselement 108 verbunden ist und von diesem abzweigt. Das Leitungselement 55 ist wiederum fluidisch mit dem Leitungselement 57 verbunden. Die Kühlmittelpumpe 46 ist über ein Leitungselement 58 mit einem weiteren Anschluss 60 des Ventilelements 44 fluidisch verbunden. Mit einem weiteren Anschluss 62 des Ventilelements 44 ist ein weiteres Leitungselement 64 fluidisch verbunden.The coolant outlet 40 is via conduit elements 55 . 57 . 108 fluidic with another connection 56 of the valve element 44 connected. The pipe element 108 is with the coolant outlet 40 is fluidically connected, wherein the conduit element 57 fluidic with the conduit element 108 is connected and branches off from this. The pipe element 55 is again fluidic with the conduit element 57 connected. The coolant pump 46 is over a pipe element 58 with another connection 60 of the valve element 44 fluidly connected. With another connection 62 of the valve element 44 is another conduit element 64 fluidly connected.
Die Ventileinrichtung 42 weist nun eine erste Schaltstellung auf, in welcher ein Durchströmen der Kühlmittelräume 14, 16, 26 verhindert ist. Mit anderen Worten können die Kühlmittelräume 14, 16, 26 in der ersten Schaltstellung nicht mit Kühlmittel durchströmt werden. Hierzu befinden sich zumindest die Ventilelemente 44, 54 in einer jeweiligen Schließstellung, so dass sich etwaig in den Kühlmittelräumen 14, 16, 26 befindendes Kühlmittel nicht aus diesen ausströmen kann, und so dass die Kühlmittelräume 14, 16, 26 in der ersten Schaltstellung nicht von dem Kühlmittel durchströmt werden können. Durch die Schließstellung des Ventilelements 54 ist das Leitungselement 52 fluidisch versperrt.The valve device 42 now has a first switching position, in which a flow through the coolant spaces 14 . 16 . 26 is prevented. In other words, the coolant spaces 14 . 16 . 26 in the first switching position are not flowed through with coolant. For this purpose, at least the valve elements are located 44 . 54 in a respective closed position, so that possibly in the coolant spaces 14 . 16 . 26 Coolant can not flow out of these, and so that the coolant spaces 14 . 16 . 26 in the first switching position can not be flowed through by the coolant. By the closed position of the valve element 54 is the conduit element 52 fluidly blocked.
Ferner befindet sich ein Ventilelement 66 eines Thermostaten 68 in seiner Schließstellung, so dass das Kühlmittel weder ein mit dem Ventilelement 66 fluidisch verbundenes Leitungselement 70 noch ein mit dem Ventilelement 66 fluidisch verbundenes Leitungselement 72 durchströmen kann. Auch ein Ventilelement 73, welches auch als Heizungsventil bezeichnet wird, befindet sich in seiner Schließstellung, so dass mit dem Ventilelement 73 fluidisch verbundene Leitungselemente 74, 76 nicht von dem Kühlmittel durchströmt werden können.Furthermore, there is a valve element 66 a thermostat 68 in its closed position, so that the coolant neither with the valve element 66 fluidically connected line element 70 another with the valve element 66 fluidically connected line element 72 can flow through. Also a valve element 73 , which is also referred to as a heater valve, is in its closed position, so that with the valve element 73 fluidically connected line elements 74 . 76 can not be flowed through by the coolant.
Eine beispielsweise elektrisch antreibbare Heizpumpe 78 zum Fördern des Kühlmittels ist deaktiviert. Die beispielsweise ebenso elektrisch antreibbare Kühlmittelpumpe 46 kann schaltbar sein, so dass sie in der ersten Schaltstellung beispielsweise deaktiviert ist. Bei der Kühlmittelpumpe 46 kann es sich auch um eine permanent angetriebene Kühlmittelpumpe handeln, welche beispielsweise mechanisch, insbesondere über einen Riementrieb, angetrieben wird und in der ersten Schaltstellung das Kühlmittel gegen die Ventilelemente 44, 54, 66, 72 fördert, ohne einen Kühlmittelstrom bzw. einen Kühlmittelfluss zu erzeugen. Dies bedeutet, dass die Verbrennungskraftmaschine 10 sowie ihre Komponenten in der ersten Schaltstellung nicht gekühlt werden, wodurch sich die Verbrennungskraftmaschine 10 insbesondere während einer Warmlaufphase zeitlich nach einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine 10 besonders schnell aufheizt. Dadurch kann die innere Reibung besonders gering gehalten werden. Eine solche erste Schaltstellung, bei welcher keiner der Kühlmittelräume 14, 16, 36 durchströmt wird, ist auch bei einer anhand von 3 im Folgenden erläuterten Ausführungsform der Verbrennungskraftmaschine 10 möglich.An example electrically driven heating pump 78 for conveying the coolant disabled. The example also electrically driven coolant pump 46 can be switchable, so that it is disabled in the first switching position, for example. At the coolant pump 46 it may also be a permanently driven coolant pump, which is for example mechanically, in particular via a belt drive, driven and in the first switching position the coolant against the valve elements 44 . 54 . 66 . 72 promotes without generating a coolant flow or a coolant flow. This means that the internal combustion engine 10 and their components are not cooled in the first switching position, whereby the internal combustion engine 10 in particular during a warm-up phase after a cold start of the internal combustion engine 10 heats up very quickly. As a result, the internal friction can be kept very low. Such a first switching position, in which none of the coolant spaces 14 . 16 . 36 is flowed through, is also in a by means of 3 in the following explained embodiment of the internal combustion engine 10 possible.
In einer zweiten Schaltstellung der Ventileinrichtung 42 ist von den Kühlmittelräumen 14, 16, 26 lediglich der Kühlmittelraum 16 von einem zumindest überwiegenden Teil des Massenstroms des Kühlmittels durchströmbar. In der zweiten Schaltstellung ist der Kühlmittelausgang 38 vom Ventilelement 44 fluidisch freigegeben, während die Kühlmittelausgänge 36, 40 mittels der Ventilelemente 44, 54 fluidisch versperrt sind. Somit kommt es zu einer durch einen Richtungspfeil 79 angedeuteten Durchströmung des Ventilelements 44, so dass das Ventilelement 44 von Kühlmittel von einem am Anschluss 50 fluidisch angeschlossenen Leitungselement 82 hin zum Leitungselement 64 durchströmt wird.In a second switching position of the valve device 42 is from the coolant spaces 14 . 16 . 26 only the coolant space 16 can be flowed through by an at least predominant part of the mass flow of the coolant. In the second switching position is the coolant outlet 38 from the valve element 44 fluidly released while the coolant outlets 36 . 40 by means of the valve elements 44 . 54 are fluidly blocked. Thus, it comes to a through a directional arrow 79 indicated flow through the valve element 44 so that the valve element 44 of coolant from one at the port 50 fluidically connected line element 82 towards the line element 64 is flowed through.
Die anderen Kühlmittelräume 14, 26 werden nicht oder – insbesondere was den Kühlmittelraum 26 angeht – nur von einem sehr geringen Teil, d. h. weit weniger als der Hälfte des Massenstroms des Kühlmittels durchströmt. Das den Kühlmittelraum 16 durchströmende Kühlmittel strömt über das Leitungselement 48 zu fluidisch mit dem Leitungselement 48 verbundenen Leitungselementen 80, 82 des Kühlkreislaufs 30. Im Leitungselement 80 sind Wärmetauscher 83, 84 angeordnet, wobei mittels der Wärmetauscher 83, 84 von einem Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine 10 zu einem Ansaugtrakt dieser rückgeführtes Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10 gekühlt wird. Die Wärmetauscher 83, 84 sind somit Abgasrückführkühler (AGR-Kühler), wobei der Wärmetauscher 83 einer Niederdruck-Abgasrückführung zugeordnet ist, während der Wärmetauscher 84 einer Hochdruck-Abgasrückführung zugeordnet ist. Im Leitungselement 82 sind Abgasturbolader 86, 88 angeordnet, welche mittels des das Leitungselement 82 durchströmenden Kühlmittels gekühlt werden können. Das Ventilelement 54 ist geschlossen, so dass dadurch das Leitungselement 52 fluidisch versperrt ist. Somit kann das Kühlmittel den Kühlmittelraum 14 nicht durchströmen.The other coolant spaces 14 . 26 are not or - especially what the coolant space 26 is concerned - only a very small part, that flows through far less than half of the mass flow of the coolant. That the coolant space 16 flowing coolant flows over the conduit element 48 too fluid with the conduit element 48 connected line elements 80 . 82 of the cooling circuit 30 , In the pipe element 80 are heat exchangers 83 . 84 arranged, wherein by means of the heat exchanger 83 . 84 from an exhaust tract of the internal combustion engine 10 to an intake tract of this recirculated exhaust gas of the internal combustion engine 10 is cooled. The heat exchangers 83 . 84 are thus exhaust gas recirculation cooler (EGR cooler), wherein the heat exchanger 83 associated with a low-pressure exhaust gas recirculation during the heat exchanger 84 associated with a high-pressure exhaust gas recirculation. In the pipe element 82 are exhaust gas turbochargers 86 . 88 arranged, which by means of the conduit element 82 can be cooled by flowing coolant. The valve element 54 is closed, so that thereby the conduit element 52 is fluidly locked. Thus, the coolant can the coolant space 14 do not flow through.
Das durch das Kühlen des Zylinderstegbereichs 22, des rückzuführenden Abgases und der Abgasturbolader 86, 88 erwärmte Kühlmittel strömt durch das Leitungselement 64 und von diesem zu Wärmetauschern 90, 92. Der Zylinderstegbereich 22, das rückzuführende Abgas und die Abgasturbolader 86, 88 sind somit, zumindest in diesem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine 10, Wärmequellen.This by cooling the cylinder land area 22 , the recirculating exhaust gas and the exhaust gas turbocharger 86 . 88 heated coolant flows through the conduit element 64 and from this to heat exchangers 90 . 92 , The cylinder land area 22 , the recirculating exhaust gas and the turbocharger 86 . 88 are thus, at least in this operating state of the internal combustion engine 10 , Heat sources.
Bei dem Wärmetauscher 90 handelt es sich um einen Getriebeölwärmetauscher, welcher auch von Getriebeöl durchströmbar ist. Mittels des Wärmetauschers 90 kann das Getriebeöl erwärmt werden, da ein Wärmeübergang von dem erwärmten Kühlmittel über den Wärmetauscher 90 an das demgegenüber kältere Getriebeöl stattfinden kann. Das Getriebeöl ist dabei wenigstens einem Getriebe des Kraftwagens zugeordnet. Hierbei kann es sich um ein Vorderachsgetriebe, ein Hinterachsgetriebe oder ein Hauptgetriebe mit schaltbaren Gängen handeln. Das Getriebeöl kann auch allen diesen Getrieben zugeordnet sein. Das Getriebeöl wird dazu genutzt, das entsprechende Getriebe zu schmieren.In the heat exchanger 90 it is a transmission oil heat exchanger, which can also be flowed through by transmission oil. By means of the heat exchanger 90 For example, the transmission oil may be heated as there is heat transfer from the heated coolant via the heat exchanger 90 on the other hand, colder transmission oil can take place. The transmission oil is assigned to at least one transmission of the motor vehicle. This may be a Vorderachsgetriebe, a rear axle or a main transmission with switchable gears. The transmission oil can also be assigned to all these transmissions. The gear oil is used to lubricate the corresponding gear.
Bei dem Wärmetauscher 92 handelt es sich um einen Motorölwärmetauscher, welcher auch von Schmiermittel in Form von Schmieröl der Verbrennungskraftmaschine 10 durchströmbar ist. Mittels des Wärmetauschers 92 kann das Schmieröl der Verbrennungskraftmaschine 10 (Motoröl) erwärmt werden, da ein Wärmeübergang von dem erwärmten Kühlmittel über den Wärmetauscher 92 an das demgegenüber kältere Schmieröl stattfinden kann. Die Wärmetauscher 90, 92 sind somit zumindest in diesem Betriebszustand Wärmesenken.In the heat exchanger 92 it is an engine oil heat exchanger, which also of lubricant in the form of lubricating oil of the internal combustion engine 10 can be flowed through. By means of the heat exchanger 92 can the lubricating oil of the internal combustion engine 10 (Engine oil) are heated, as a heat transfer from the heated coolant through the heat exchanger 92 on the other hand, colder oil can take place. The heat exchangers 90 . 92 are thus at least in this operating state heat sinks.
Durch die zweite Schaltstellung können somit das Getriebeöl und das Schmieröl erwärmt werden, so dass die Reibleistung gering gehalten werden kann. Hierbei stellen der Zylinderstegbereich 22, die Wärmetauscher 83, 84 und die Abgasturbolader 86, 88 Wärmequellen dar, von denen Wärme an das demgegenüber kältere Kühlmittel übergeht. Mittels des Kühlmittels wird die Wärme zu Wärmesenken in Form der Wärmetauscher 90, 92 transportiert, über welche dann das Schmieröl und das Getriebeöl erwärmt werden.By the second switching position thus the transmission oil and the lubricating oil can be heated, so that the friction power can be kept low. Here are the cylinder land area 22 , the heat exchangers 83 . 84 and the turbocharger 86 . 88 Heat sources, from which heat passes to the contrast, colder coolant. By means of the coolant, the heat to heat sinks in the form of heat exchangers 90 . 92 transported, over which then the lubricating oil and the transmission oil are heated.
Von den Wärmetauschern 90, 92 strömt das Kühlmittel dann zu einem Leitungselement 94, über welches das Schmiermittel zurück zur Kühlmittelpumpe 46 strömt. Das Kühlmittel umgeht dabei einen Kühler 96 des Kühlkreislaufs 30, so dass das Kühlmittel den Kühler 96 nicht durchströmt und durch diesen nicht gekühlt wird.From the heat exchangers 90 . 92 the coolant then flows to a conduit element 94 , via which the lubricant is returned to the coolant pump 46 flows. The coolant bypasses a cooler 96 of the cooling circuit 30 so that Coolant the radiator 96 does not flow through and is not cooled by this.
Die Ventileinrichtung 42 und insbesondere das Ventilelement 44 sind auch in eine dritte Schaltstellung schaltbar, in welcher die Kühlmittelpumpe 46 aktiviert ist. In der dritten Schaltstellung ist das Ventilelement 66 geschlossen, so dass die Leitungselemente 70, 72 nicht von Kühlmittel durchströmt werden. Die Durchströmung des Ventilelements 44 von Kühlmittel ist in der dritten Schaltstellung durch einen Richtungspfeil 98 angedeutet. Wie dem Richtungspfeil 98 zu entnehmen ist, kann das Ventilelement 44 über das Leitungselement 82 und das Leitungselement 55 durchströmt werden, welches dann weiter zum Leitungselement 64 strömt.The valve device 42 and in particular the valve element 44 are also switchable to a third switching position, in which the coolant pump 46 is activated. In the third switching position, the valve element 66 closed so that the conduit elements 70 . 72 not be flowed through by coolant. The flow through the valve element 44 of coolant is in the third switching position by a directional arrow 98 indicated. Like the directional arrow 98 it can be seen, the valve element 44 over the pipe element 82 and the conduit element 55 be flowed through, which then continue to the line element 64 flows.
In der dritten Schaltstellung ist das Ventilelement 54 – wie auch der zweiten Schaltstellung – geschlossen, so dass das Leitungselement 52 fluidisch versperrt ist und so dass der Kühlmittelraum 14 nicht von Kühlmittel durchströmbar ist. In der dritten Schaltstellung sind von den Kühlmittelräumen 14, 16, 26 lediglich die Kühlmittelräume 16, 26 zumindest mit dem überwiegenden Teil des Massenstroms durchströmbar, da die Kühlmittelausgänge 38, 40 von dem Ventilelement 44 freigegeben sind. Vorliegend durchströmt der gesamte Massenstrom des Kühlmittels die Kühlmittelräume 16, 26 und nicht den Kühlmittelraum 14.In the third switching position, the valve element 54 - As well as the second switching position - closed, so that the line element 52 is fluidically obstructed and so that the coolant space 14 can not be flowed through by coolant. In the third switching position are of the coolant spaces 14 . 16 . 26 only the coolant rooms 16 . 26 flowed through at least with the majority of the mass flow, since the coolant outlets 38 . 40 from the valve element 44 are released. In the present case, the entire mass flow of the coolant flows through the coolant spaces 16 . 26 and not the coolant space 14 ,
Mit anderen Worten sind in der dritten Schaltstellung der Kühlmittelausgang 38 und der Kühlmittelausgang 40 mittels des Ventilelements 44 freigegeben, so dass Kühlmittel über den Kühlmittelausgang 38 aus dem Kühlmittelraum 16 und über den Kühlmittelausgang 40 aus dem Kühlmittelraum 26 ausströmen kann. Das Kühlmittel aus dem Kühlmittelraum 16 strömt über die Leitungselemente 48, 80, 82 zu den Wärmetauschern 83, 84 und zu den Abgasturboladern 86, 88 und von dort zum Ventilelement 44, während das Kühlmittel aus dem Kühlmittelraum 26 über die Leitungselemente 55, 57, 108 zum Ventilelement 44 strömt.In other words, in the third switching position, the coolant outlet 38 and the coolant outlet 40 by means of the valve element 44 Released, allowing coolant through the coolant outlet 38 from the coolant space 16 and over the coolant outlet 40 from the coolant space 26 can flow out. The coolant from the coolant space 16 flows over the pipe elements 48 . 80 . 82 to the heat exchangers 83 . 84 and to the exhaust gas turbochargers 86 . 88 and from there to the valve element 44 while the coolant from the coolant space 26 over the pipe elements 55 . 57 . 108 to the valve element 44 flows.
Das Kühlmittel strömt dann aus den Leitungselementen 82, 55 über das Ventilelement 44 in das Leitungselement 64 ein, wo sich dann spätestens das Kühlmittel aus dem Leitungselement 55 mit dem Kühlmittel aus dem Leitungselement 82 vermischt.The coolant then flows out of the line elements 82 . 55 over the valve element 44 in the conduit element 64 one, where then at the latest the coolant from the line element 55 with the coolant from the conduit element 82 mixed.
Eine solche dritte Schaltstellung ist auch bei der Verbrennungskraftmaschine 10 gemäß 3 möglich. In der dritten Schaltstellung werden somit der Zylinderstegbereich 22 und der Zylinderkopf 24 gekühlt. Ferner wird das rückgeführte Abgas über die Wärmetauscher 83, 84 gekühlt. Darüber hinaus werden die Abgasturbolader 86, 88 gekühlt. Über die Wärmetauscher 90, 92 wird das Schmieröl und das Getriebeöl erwärmt. Das Heizungsventil (Ventilelement 73) kann in der dritten Schaltstellung geschlossen sein, während die Heizpumpe 78 in der dritten Schaltstellung deaktiviert sein kann.Such a third shift position is also in the internal combustion engine 10 according to 3 possible. In the third switching position thus the cylinder land area 22 and the cylinder head 24 cooled. Further, the recirculated exhaust gas through the heat exchangers 83 . 84 cooled. In addition, the turbocharger 86 . 88 cooled. About the heat exchangers 90 . 92 the lubricating oil and the transmission oil are heated. The heating valve (valve element 73 ) may be closed in the third switching position while the heating pump 78 can be deactivated in the third switching position.
Durch diese vorteilhafte Schaltbarkeit der Ventileinrichtung 42 kann eine bedarfsgerechte Kühlung und Erwärmung der Verbrennungskraftmaschine 10 und ihrer Komponenten sowie Betriebsflüssigkeiten erfolgen. Hierbei folgt auf wenigstens eine Wärmequelle wenigstens eine Wärmesenke, spätestens nachdem das von einer entsprechenden Wärmequelle erwärmte Kühlmittel die Kühlmittelpumpe 46 wieder erreicht hat und von dieser zur darauffolgenden Wärmesenke gefördert wird.Due to this advantageous switchability of the valve device 42 can be a need-based cooling and heating of the internal combustion engine 10 and their components and operating fluids. In this case, at least one heat sink follows at least one heat source, at the latest after the coolant heated by a corresponding heat source has passed the coolant pump 46 has reached again and is promoted by this to the subsequent heat sink.
In einer vierten Schaltstellung der Ventileinrichtung 42 sind die drei Kühlmittelräume 14, 16, 26 zumindest von dem überwiegenden Teil des Massenstroms durchströmbar. In dieser vierten Schaltstellung kann das Ventilelement 44, wie durch Richtungspfeile 100 angedeutet, von dem Kühlmittel durchströmt werden. Mittels des Ventilelements 44 sind die Kühlmittelausgänge 38, 40 freigegeben. In der vierten Schaltstellung ist auch das Ventilelement 54 geöffnet, so dass das Leitungselement 52 und somit der Kühlmittelausgang 36 fluidisch freigegeben sind. Das Kühlmittel kann nun über den Kühlmittelausgang 36 aus dem Kühlmittelraum 14, über den Kühlmittelausgang 38 aus dem Kühlmittelraum 16 und über den Kühlmittelausgang 40 aus dem Kühlmittelraum 26 ausströmen und die Kühlmittelräume 14, 16, 26 durchströmen.In a fourth switching position of the valve device 42 are the three coolant rooms 14 . 16 . 26 flowed through by at least the majority of the mass flow. In this fourth switching position, the valve element 44 as by directional arrows 100 indicated, are flowed through by the coolant. By means of the valve element 44 are the coolant outlets 38 . 40 Approved. In the fourth switching position is also the valve element 54 opened so that the conduit element 52 and thus the coolant outlet 36 are fluidically released. The coolant can now via the coolant outlet 36 from the coolant space 14 , via the coolant outlet 38 from the coolant space 16 and over the coolant outlet 40 from the coolant space 26 outflow and the coolant spaces 14 . 16 . 26 flow through.
Das Kühlmittel strömt in der vierten Schaltstellung über den Kühlmittelausgang 36 in das Leitungselement 52 und von diesem in das Leitungselement 48. Das Kühlmittel aus dem Kühlmittelraum 16 strömt über den Kühlmittelausgang 38 in das Leitungselement 48. Vom Leitungselement 48 strömt das Kühlmittel in die Leitungselemente 80, 82, von dort über das Ventilelement 44 zum Leitungselement 55 und von diesem zum mit dem Leitungselement 55 fluidisch verbundenen Leitungselement 102.The coolant flows in the fourth switching position via the coolant outlet 36 in the conduit element 52 and from this into the conduit element 48 , The coolant from the coolant space 16 flows over the coolant outlet 38 in the conduit element 48 , From the pipe element 48 the coolant flows into the pipe elements 80 . 82 , from there via the valve element 44 to the line element 55 and from this to the conduit element 55 fluidically connected line element 102 ,
Das Kühlmittel aus dem Kühlmittelraum 26 strömt über den Kühlmittelausgang 40 zunächst in das Leitungselement 108, strömt ein kurzes Stück in diesem und zweigt dann in das Leitungselement 57 ab. Vom Leitungselement 57 strömt das Kühlmittel dann in das mit dem Leitungselement 57 fluidisch verbundene Leitungselement 102. Die Ventileinrichtung 42 wird in die vierte Schaltstellung geschaltet, wenn ein Normalbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 vorliegt, in welcher ihre Komponenten ihre Betriebstemperatur aufweisen. Hierbei werden das Zylinderrohr 20, der Zylinderstegbereich 22 sowie der Zylinderkopf 24 gekühlt. Das Ventilelement 66 des Thermostats 68 steuert oder regelt die Temperatur des Kühlmittels anhand einer Durchströmung des Kühlers 96 von dem Kühlmittel. Mit anderen Worten kann das Kühlmittel vom Leitungselement 102 über das Ventilelement 66 in das Leitungselement 70 und/oder 72 einströmen.The coolant from the coolant space 26 flows over the coolant outlet 40 first in the line element 108 , flows a short distance in this and then branches into the line element 57 from. From the pipe element 57 The coolant then flows into the with the conduit element 57 fluidically connected line element 102 , The valve device 42 is switched to the fourth switching position when a normal operation of the internal combustion engine 10 is present, in which their components have their operating temperature. Here are the cylinder tube 20 , the cylinder land area 22 as well as the cylinder head 24 cooled. The valve element 66 of the thermostat 68 controls or regulates the temperature of the coolant based on a flow through the radiator 96 from the coolant. With others Words, the coolant from the conduit element 102 over the valve element 66 in the conduit element 70 and or 72 flow.
Das das Leitungselement 70 durchströmende Kühlmittel kann den Kühler 96 durchströmen, durch welchen das Kühlmittel gekühlt wird. Dem Kühler 96 ist dabei ein Lüfter 104 zugeordnet, mittels welchem der Kühler 96 von Luft angeblasen werden kann. In der Folge kann ein Wärmeübergang von dem den Kühler 96 durchströmenden Kühlmittel über den Kühler 96 an die den Kühler 96 umströmende Luft stattfinden, wodurch das Kühlmittel gekühlt wird. Über ein Leitungselement 106 des Kühlkreislaufs 30 gelangt das mittels des Kühlers 96 gekühlte Kühlmittel zur Kühlmittelpumpe 46, wodurch der Kreislauf geschlossen ist.That the line element 70 flowing coolant can the cooler 96 through which the coolant is cooled. The radiator 96 is a fan 104 assigned, by means of which the radiator 96 can be blown by air. As a result, a heat transfer from the cooler 96 flowing coolant through the radiator 96 to the radiator 96 flow around the air, whereby the coolant is cooled. About a pipe element 106 of the cooling circuit 30 gets through the cooler 96 cooled coolant to the coolant pump 46 , whereby the cycle is closed.
Die Kühlmittelpumpe 46 fördert mittels des Kühlers 96 gekühltes Kühlmittel von dem Leitungselement 106 zum Leitungselement 58. Vom Leitungselement 58 kann das gekühlte Kühlmittel über das Ventilelement 44 in das Leitungselement 64 einströmen, so dass es über das Leitungselement 64 zu den Wärmetauschern 90, 92 strömen kann. Das Kühlmittel dient nun nicht zum Erwärmen, sondern zum Kühlen des Schmieröls und des Getriebeöls, um die Verbrennungskraftmaschine 10 und das bzw. die Getriebe vor thermischen Beschädigungen zu schützen. Das Getriebeöl und das Schmiermittel bzw. die jeweiligen Wärmetauscher 90, 92 sind nur Wärmequellen.The coolant pump 46 promotes by means of the radiator 96 cooled coolant from the conduit element 106 to the line element 58 , From the pipe element 58 can the cooled coolant through the valve element 44 in the conduit element 64 infuse it over the conduit element 64 to the heat exchangers 90 . 92 can flow. The coolant is now not used for heating, but for cooling the lubricating oil and the transmission oil to the internal combustion engine 10 and to protect the transmission (s) from thermal damage. The gear oil and the lubricant or the respective heat exchanger 90 . 92 are only heat sources.
Das Leitungselement 102 dient als Umgehungs- oder Bypass-Leitung bezogen auf die Wärmetauscher 90, 92, da das Kühlmittel aus dem Kühlmittelraum 26 über das Leitungselement 102 an den Wärmetauschern 90, 92 vorbei direkt zum Ventilelement 66 und von dort beispielsweise zum Kühler 96 geleitet werden kann. In der vierten Schaltstellung ist das Ventilelement 73 beispielsweise geschlossen, und die Heizpumpe 78 kann deaktiviert sein. Eine solche vierte Schaltstellung ist auch bei der Verbrennungskraftmaschine gemäß 3 möglich.The pipe element 102 serves as a bypass or bypass line with respect to the heat exchangers 90 . 92 because the coolant from the coolant space 26 over the pipe element 102 at the heat exchangers 90 . 92 passing directly to the valve element 66 and from there, for example, to the radiator 96 can be directed. In the fourth switching position, the valve element 73 for example, closed, and the heating pump 78 can be disabled. Such a fourth shift position is also according to the internal combustion engine 3 possible.
Des Weiteren kann eine fünfte Schaltstellung der Ventileinrichtung 42 vorgesehen sein. Die fünfte Schaltstellung entspricht im Wesentlichen der dritten Schaltstellung, wobei sich die fünfte von der dritten Schaltstellung dahingehend unterscheidet, dass das Ventilelement 54 in der fünften Schaltstellung geöffnet ist. Dadurch können die Kühlmittelräume 14, 16, 26 zumindest von dem überwiegenden Teil des Massenstroms des Kühlmittels durchströmt werden.Furthermore, a fifth switching position of the valve device 42 be provided. The fifth switching position substantially corresponds to the third switching position, wherein the fifth differs from the third switching position in that the valve element 54 is open in the fifth switching position. This allows the coolant spaces 14 . 16 . 26 at least the majority of the mass flow of the coolant flows through it.
Es kann vorgesehen sein, dass das Ventilelement 54 zwischen einer Schließstellung, in der das Leitungselement 52 fluidisch versperrt ist, und einer Offenstellung, in welcher das Leitungselement 52 fluidisch freigegeben ist, verstellbar ist. Ferner ist es möglich, dass das Ventilelement 54 in wenigstens eine Zwischenstellung zwischen seiner Schließstellung und seiner Offenstellung verstellbar ist, wobei ein von dem Kühlmittel durchströmbarer Strömungsquerschnitt des Leitungselements 52 in der Zwischenstellung gegenüber der Schließstellung freigegeben und gegenüber der Offenstellung verengt ist. Mit anderen Worten ist es möglich, den Strömungsquerschnitt des Leitungselements 52 mittels des Ventilelements 54 einzustellen, so dass ein das Leitungselement 52 durchströmbarer Massenstrom des Kühlmittels bedarfsgerecht einstellbar ist.It can be provided that the valve element 54 between a closed position in which the conduit element 52 is fluidically obstructed, and an open position in which the conduit element 52 is fluidically released, is adjustable. Furthermore, it is possible that the valve element 54 in at least one intermediate position between its closed position and its open position is adjustable, wherein a flow-through of the coolant flow cross-section of the conduit element 52 released in the intermediate position relative to the closed position and narrowed relative to the open position. In other words, it is possible, the flow cross section of the conduit element 52 by means of the valve element 54 adjust so that the line element 52 flow-through mass flow of the coolant is adjusted as needed.
In der fünften Schaltstellung kann das Ventilelement 54 entweder vollständig oder nur teilweise geöffnet sein, wobei die Einstellung des Strömungsquerschnitts des Leitungselements 52 vorzugsweise in Abhängigkeit von der Temperatur der Verbrennungskraftmaschine 10 und somit des Kühlmittels durchgeführt wird. Ausgehend von der dritten Schaltstellung wird somit in der fünften Schaltstellung die Kühlung des Zylinderrohrs 20 zugeschaltet, indem das Ventilelement 54, welches auch als Split-Cooling-Ventil bezeichnet wird, gegenüber der dritten Schaltstellung geöffnet wird. Dies bedeutet, dass in der fünften Schaltstellung im Gegensatz zur dritten Schaltstellung der Kühlmittelausgang 36 zumindest teilweise freigeschaltet ist.In the fifth switching position, the valve element 54 either completely or only partially open, wherein the adjustment of the flow cross-section of the conduit element 52 preferably as a function of the temperature of the internal combustion engine 10 and thus the coolant is performed. Starting from the third switching position, the cooling of the cylinder tube is thus in the fifth switching position 20 switched on by the valve element 54 , which is also referred to as a split-cooling valve, is opened relative to the third switching position. This means that in the fifth shift position, in contrast to the third shift position, the coolant outlet 36 is at least partially unlocked.
Die Ventileinrichtung 42 ist auch in eine sechste Schaltstellung schaltbar. In der sechsten Schaltstellung ist die Kühlmittelpumpe 46 aktiviert. Das Ventilelement 66 ist geschlossen, so dass die Leitungselemente 70, 72 nicht von Kühlmittel durchströmt werden können. Das Ventilelement 44 ist, wie durch die Richtungspfeile 100 angedeutet ist, von dem Kühlmittel durchströmbar. Dies bedeutet, dass Kühlmittel vom Leitungselement 82 über das Ventilelement 44 in das Leitungselement 55 und vom Leitungselement 58 über das Ventilelement 44 in das Leitungselement 64 strömen kann. In der sechsten Schaltstellung kann somit das Kühlmittel aus dem Kühlmittelraum 16 über den korrespondierenden Kühlmittelausgang 38 und Kühlmittel aus dem Kühlmittelraum 26 über den korrespondierenden Kühlmittelausgang 40 ausströmen, während das Ventilelement 54 geschlossen ist. Somit kann kein Kühlmittel den Kühlmittelraum 14 durchströmen.The valve device 42 is also switchable to a sixth switch position. In the sixth switching position is the coolant pump 46 activated. The valve element 66 is closed so that the conduit elements 70 . 72 can not be flowed through by coolant. The valve element 44 is like the directional arrows 100 is indicated, can be flowed through by the coolant. This means that coolant from the conduit element 82 over the valve element 44 in the conduit element 55 and of the conduit element 58 over the valve element 44 in the conduit element 64 can flow. In the sixth switching position, therefore, the coolant from the coolant space 16 via the corresponding coolant outlet 38 and coolant from the coolant space 26 via the corresponding coolant outlet 40 flow out while the valve element 54 closed is. Thus, no coolant can the coolant space 14 flow through.
In der sechsten Schaltstellung befindet sich das Ventilelement 73 in einer solchen Stellung, dass das Kühlmittel von dem Leitungselement 108 des Kühlkreislaufs 30 über das Ventilelement 73 in das Leitungselement 74 und von diesem in Leitungselemente 110 strömen kann. Vom Leitungselement 110 kann das Kühlmittel bis zu einem Ventilelement 112 strömen. In der sechsten Schaltstellung ist die Heizpumpe 78 aktiviert, so dass sie zum Fördern des Kühlmittels durch den Kühlkreislauf 30 dient. Das Ventilelement 73 schließt einen Heizkreislauf 114 kurz, so dass keine Beheizung des Innenraums des Kraftwagens erfolgt.In the sixth switching position, the valve element is located 73 in such a position that the coolant from the conduit element 108 of the cooling circuit 30 over the valve element 73 in the conduit element 74 and of this in conduit elements 110 can flow. From the pipe element 110 The coolant can reach up to a valve element 112 stream. In the sixth switching position is the heating pump 78 activated, allowing it to convey the coolant through the cooling circuit 30 serves. The valve element 73 closes a heating circuit 114 short, so that no heating of the interior of the motor vehicle takes place.
Die Heizpumpe 78 fördert das Kühlmittel vom Zylinderkopf 24, von den Wärmetauschern 83, 84 und von den Abgasturboladers 86, 88. Das Fließen des Kühlmittels durch thermisch kritische Komponenten verhindert ein Aufkochen sowie lokal zu hohe thermische Belastungen direkt nach der Deaktivierung der Verbrennungskraftmaschine 10. Dies bedeutet, dass die ersten fünf Schaltstellungen während der aktivierten Verbrennungskraftmaschine 10 in Abhängigkeit von deren Temperatur geschaltet werden, während die sechste Schaltstellung beim Deaktivieren der Verbrennungskraftmaschine 10 eingestellt wird. Durch die sechste Schaltstellung ist somit eine sogenannte Nachlaufkühlung realisierbar. Die fünfte und die sechste Schaltstellung sind auch bei der Verbrennungskraftmaschine 10 gemäß 3 realisierbar.The heating pump 78 conveys the coolant from the cylinder head 24 , from the heat exchangers 83 . 84 and from the turbocharger 86 . 88 , The flow of the coolant through thermally critical components prevents boiling and locally too high thermal loads directly after the deactivation of the internal combustion engine 10 , This means that the first five shift positions during the activated internal combustion engine 10 be switched in response to their temperature, while the sixth switching position when deactivating the internal combustion engine 10 is set. By the sixth switching position thus a so-called follow-up cooling is realized. The fifth and the sixth shift position are also in the internal combustion engine 10 according to 3 realizable.
Insbesondere in der dritten, vierten und fünften Schaltstellung ist auch eine besonders vorteilhafte Beheizung des Innenraums möglich. Hierzu kann das Ventilelement 73 bedarfsgerecht eingestellt und beispielsweise geöffnet werden, so dass mittels des an Wärmequellen erwärmten Kühlmittels der Innenraum aufwärmbar ist. Dabei ist es beispielsweise möglich, dass erwärmtes Kühlmittel vom Leitungselement 108 über das Ventilelement 73 in das Leitungselement 76 strömt und über dieses beispielsweise einem Wärmetauscher 116 zugeführt wird.In particular, in the third, fourth and fifth switching position, a particularly advantageous heating of the interior is possible. For this purpose, the valve element 73 adjusted as needed and opened, for example, so that by means of heated to heat sources coolant the interior can be heated. It is possible, for example, that heated coolant from the line element 108 over the valve element 73 in the conduit element 76 flows and over this example, a heat exchanger 116 is supplied.
Über den Wärmetauscher 116 kann ein Wärmeübergang vom erwärmten Kühlmittel an ein Wischwasser einer Scheibenreinigungsanlage des Kraftwagens erfolgen, so dass dadurch das Wischwasser erwärmt wird. Dem Wärmetauscher 116 ist ein Thermoventil 118 zur Einstellung der Temperatur des Wischwassers zugeordnet. Das Kühlmittel kann über das Ventilelement 73 auch einem Kühler 120 zugeleitet werden, mittels welchem das erwärmte Kühlmittel gekühlt werden kann. Hierzu ist dem Kühler 120 ein Lüfter 122 zugeordnet. Das Kühlmittel kann auch einem Klimatisierungskreis 124 mit Klimaventilen 126, 128 zugeführt werden. Dabei ist der Innenraum mittels des Klimatisierungskreises 124 temperierbar.About the heat exchanger 116 a heat transfer from the heated coolant to a wiper water of a window cleaning system of the motor vehicle can take place, thereby heating the mop water. The heat exchanger 116 is a thermo valve 118 assigned to adjust the temperature of the wiper water. The coolant can via the valve element 73 also a cooler 120 be supplied, by means of which the heated coolant can be cooled. This is the cooler 120 a fan 122 assigned. The coolant may also be an air conditioning circuit 124 with climate valves 126 . 128 be supplied. Here is the interior by means of the air conditioning circuit 124 temperature-controlled.
Ist das Ventilelement 73 entsprechend geschlossen, so wird die Wärme nicht an den Innenraum geleitet, sondern über das eine Umgehungsleitung für den Heizkreislauf 114 darstellende Leitungselement 74 zum Leitungselement 110 und weiter zum Leitungselement 94 geleitet, so dass es dann im nächsten Umlauf, d. h. stromab der Kühlmittelpumpe 46, entsprechende Komponenten der Verbrennungskraftmaschine 10 wie beispielsweise die Verbrennungskraftmaschine 10 selbst und/oder das Schmieröl und das Getriebeöl aufwärmen kann. Das Zuschalten des Heizkreislaufs 114 durch entsprechendes Schalten des Ventilelements 73 ist dabei bedarfsgerecht und unabhängig von der jeweiligen Schaltstellung außer bei der ersten Schaltstellung (stehendes Kühlmittel) möglich, um so den Innenraum effektiv und effizient erwärmen zu können.Is the valve element 73 closed accordingly, the heat is not conducted to the interior, but via the one bypass line for the heating circuit 114 performing conduit element 74 to the line element 110 and on to the line element 94 passed, so it then in the next circulation, ie downstream of the coolant pump 46 , corresponding components of the internal combustion engine 10 such as the internal combustion engine 10 itself and / or the lubricating oil and the transmission oil can warm up. The connection of the heating circuit 114 by appropriate switching of the valve element 73 is required and independent of the respective switching position except at the first switching position (stationary coolant) possible, so as to be able to heat the interior effectively and efficiently.
Ist der Heizkreislauf 114 über das Ventilelement 73 beispielsweise in der vierten Schaltstellung zugeschaltet, so leitet das Ventilelement 73 warmes Kühlmittel vom Zylinderkopf 24 zum Innenraum bzw. zu wenigstens einen dem Innenraum zugeordneten Wärmetauscher. Auch in der fünften Schaltstellung ist die Zuschaltung des Heizkreislaufs 114 durch entsprechendes Schalten des Ventilelements 73 möglich. Die Zu- oder Abschaltung des Heizkreislaufs 114 vom übrigen Kühlkreislauf 30 kann bedarfsweise erfolgen und ist beispielsweise abhängig von einem Heizungswunsch von Fahrzeuginsassen. In 1 ist auch ein Ausgleichsbehälter 130 des Kühlkreislaufs 30 zu erkennen.Is the heating circuit 114 over the valve element 73 switched on, for example, in the fourth switching position, so the valve element passes 73 warm coolant from the cylinder head 24 to the interior or to at least one interior of the associated heat exchanger. Also in the fifth switching position is the connection of the heating circuit 114 by appropriate switching of the valve element 73 possible. The connection or disconnection of the heating circuit 114 from the rest of the cooling circuit 30 can be done as needed and is, for example, dependent on a heating request from vehicle occupants. In 1 is also a surge tank 130 of the cooling circuit 30 to recognize.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Verbrennungskraftmaschine 10 im Kühlkreislauf 30. Hierbei ist zusätzlich zu den Wärmetauschern 90, 92 ein weiterer Wärmetauscher 132 vorgesehen, welcher sogenannten Ölspritzdüsen zugeordnet ist. Der Wärmetauscher 132 dient dabei zum Temperieren von Schmieröl, welches wenigstens einer sogenannten Ölspritzdüse zugeführt wird. Mittels der Ölspritzdüse wird wenigstens ein im Zylinder 18 angeordneter und relativ zum Zylinder 18 translatorisch bewegbarer Kolben mit Öl angespritzt und dadurch geschmiert und gekühlt. Gemäß 1 sind die Wärmetauscher 90, 92 parallel miteinander verschaltet. Gemäß 2 sind die Wärmetauscher 90, 92, 132 parallel zueinander verschaltet. 2 shows a further embodiment of the internal combustion engine 10 in the cooling circuit 30 , This is in addition to the heat exchangers 90 . 92 another heat exchanger 132 provided, which is associated with so-called oil spray nozzles. The heat exchanger 132 serves for the tempering of lubricating oil, which is supplied to at least one so-called oil spray nozzle. By means of the oil spray nozzle is at least one in the cylinder 18 arranged and relative to the cylinder 18 translationally movable piston molded with oil and thus lubricated and cooled. According to 1 are the heat exchangers 90 . 92 interconnected in parallel. According to 2 are the heat exchangers 90 . 92 . 132 interconnected in parallel.
Wie in Zusammenschau von 1 und 2 erkennbar ist, ist gemäß 2 vorgesehen, dass das Leitungselement 94 an das Ventilelement 66 des Thermostats 68 fluidisch angeschlossen ist. Darüber hinaus ist gemäß 2 ein Abgaswärmetauscher 134 vorgesehen, mittels welchem das dem Heizkreislauf 114 zuzuführende Kühlmittel zusätzlich erwärmbar ist. Mit anderen Worten ist der Abgaswärmetauscher 134 von dem Kühlmittel und von Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10 durchströmbar, so dass ein Wärmeübergang von dem heißen Abgas an das demgegenüber gegebenenfalls kühlere Kühlmittel erfolgen kann. Hierdurch kann dem Abgas zusätzliche Wärme entnommen und dem Kühlmittel zugeführt werden, so dass der Innenraum des Kraftwagens auch bei geringen Umgebungstemperaturen beheizt werden kann. Insbesondere ist es so möglich, den Innenraum komfortabel aufzuheizen, falls die Temperatur des Kühlmittels aus dem Zylinderkopf 24 nicht für eine besonders schnelle Erwärmung des Innenraums ausreicht.As in synopsis of 1 and 2 is recognizable, is according to 2 provided that the conduit element 94 to the valve element 66 of the thermostat 68 is fluidically connected. In addition, according to 2 an exhaust gas heat exchanger 134 provided by means of which the heating circuit 114 supplied coolant is additionally heated. In other words, the exhaust gas heat exchanger 134 from the coolant and exhaust of the internal combustion engine 10 permeable, so that a heat transfer from the hot exhaust gas to the opposite possibly cooler coolant can take place. As a result, additional heat can be taken from the exhaust gas and supplied to the coolant, so that the interior of the motor vehicle can be heated even at low ambient temperatures. In particular, it is possible to comfortably heat the interior, if the temperature of the coolant from the cylinder head 24 not sufficient for a particularly rapid heating of the interior.
Durch die Verwendung des Abgaswärmetauschers 134 kann auch im Abgas enthaltene Wärme genutzt werden, wobei der Abgaswärmetauscher 134 vorzugsweise stromab eines Katalysators mit einer Abgasklappe angeordnet ist, wobei die Abgasklappe zur Einstellung eines Aufstauverhaltens verwendet wird, um so auch große Mengen an Abgas rückführen zu können. By using the exhaust gas heat exchanger 134 can also be used in the exhaust heat contained, the exhaust heat exchanger 134 Preferably, downstream of a catalyst is arranged with an exhaust valve, wherein the exhaust valve is used to adjust a Aufstauverhaltens, so as to be able to recycle large amounts of exhaust gas.
Die entsprechende Einstellung der unterschiedlichen Schaltstellungen der Ventileinrichtung 42 kann geregelt oder gesteuert beispielsweise durch eine Steuereinheit der Verbrennungskraftmaschine 10 erfolgen. Die Einstellung der unterschiedlichen Schaltstellungen ist beispielsweise auch per Hand von einem Fahrzeuginsassen und insbesondere vom Fahrer des Kraftwagens möglich, insbesondere, um den Heizkreislauf 114 zu- oder abzuschalten. Auch die Ventileinrichtung gemäß 2 ist in die geschilderten, sechs Schaltstellungen schaltbar.The corresponding setting of the different switching positions of the valve device 42 can be controlled or controlled for example by a control unit of the internal combustion engine 10 respectively. The setting of the different shift positions is for example also possible by hand by a vehicle occupant and in particular by the driver of the motor vehicle, in particular to the heating circuit 114 to turn on or off. Also the valve device according to 2 is switchable in the described, six switch positions.
Bei den Ventilelementen 44, 54, 66, 66 sowie bei anderweitigen Ventilelementen der Verbrennungskraftmaschine 10 bzw. des Kühlkreislaufs 30 kann es sich um schaltbare Ventile, insbesondere um Absperrventile, handeln, welche gestuft oder stufenlos einstellbar sind. Diese Ventilelemente können beispielsweise elektrisch, hydraulisch, mechanisch und/oder auf anderweitige Weise betätigbar sein. Dabei kann es sich um Mehrwegventile, Drehschieber, Thermostatventile oder um sonstig einstellbare Ventile bzw. Kontrollvorrichtungen wie beispielsweise Drosseln zum variablen Einstellen eines entsprechenden Strömungsquerschnitts handeln. Bei den Ventilelementen kann es sich auch um sogenannte PWM-Ventile handeln (PWM – pulsweitenmoduliert). Ferner kann vorgesehen sein, dass die entsprechende Funktion der Ventilelemente 44, 66, 72, an die jeweils mehr als zwei Leitungselemente angeschlossen sind, durch jeweilige, einzelne Ventile, an die beispielsweise lediglich zwei Leitungselemente angeschlossen sind, erfüllt wird. Unter Ventile können dabei auch Drosseln verstanden werden.At the valve elements 44 . 54 . 66 . 66 as well as in other valve elements of the internal combustion engine 10 or the cooling circuit 30 they can be switchable valves, in particular shut-off valves, which are stepped or infinitely adjustable. These valve elements can be actuated, for example, electrically, hydraulically, mechanically and / or in other ways. These may be multi-way valves, rotary valves, thermostatic valves or otherwise adjustable valves or control devices such as throttles for variably setting a corresponding flow cross-section. The valve elements may also be so-called PWM valves (PWM - pulse width modulated). Furthermore, it can be provided that the corresponding function of the valve elements 44 . 66 . 72 , to each of which more than two line elements are connected, by respective, individual valves to which, for example, only two line elements are connected, is met. Under valves can also be understood throttles.
Anstelle der parallelen Anordnung der Wärmetauscher 90, 92 bzw. der Wärmetauscher 90, 92, 132 kann auch eine anderweitige Anordnung vorgesehen sein, so dass beispielsweise eine Kombination aus Reihen- und Parallelschaltungen vorgesehen ist. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass den Wärmetauschern 90, 92 bzw. den Wärmetauschern 90, 92, 132 eine, insbesondere jeweils eine, Einstelleinrichtung wie beispielsweise ein Ventilelement oder eine Drossel zugeordnet ist, mittels welcher ein jeweiliger Massenstrom des die Wärmetauscher 90, 92, 132 durchströmenden Kühlmittels einstellbar ist. Diese Einstellung kann dabei gesteuert oder geregelt erfolgen. Ferner kann vorgesehen sein, dass einem oder zwei der Wärmetauscher 90, 92, 132 ein Einstellelement zugeordnet ist, mittels welchem ein Massenstrom des Kühlmittels durch den entsprechend zugeordneten Wärmetauscher 90, 92, 132 einstellbar ist. Durch Einstellen des Massenstroms durch den dem Einstellelement zugeordneten Wärmetauscher 90, 92, 132 bzw. Wärmetauschern 90, 92, 132 wird auch gleichzeitig ein Massenstrom des Kühlmittels durch den bzw. die entsprechend anderen Wärmetauscher 90, 92, 132 eingestellt.Instead of the parallel arrangement of the heat exchangers 90 . 92 or the heat exchanger 90 . 92 . 132 can also be provided a different arrangement, so that, for example, a combination of series and parallel circuits is provided. In addition, it can be provided that the heat exchangers 90 . 92 or the heat exchangers 90 . 92 . 132 one, in particular one, adjusting means such as a valve element or a throttle is assigned, by means of which a respective mass flow of the heat exchanger 90 . 92 . 132 can be adjusted by flowing coolant. This setting can be controlled or regulated. Furthermore, it can be provided that one or two of the heat exchangers 90 . 92 . 132 an adjusting element is assigned, by means of which a mass flow of the coolant through the correspondingly associated heat exchanger 90 . 92 . 132 is adjustable. By adjusting the mass flow through the heat exchanger associated with the adjusting element 90 . 92 . 132 or heat exchangers 90 . 92 . 132 At the same time, a mass flow of the coolant through the or the corresponding other heat exchanger 90 . 92 . 132 set.
Wie 1 zu entnehmen ist, ist vorliegend dem Wärmetauscher 92 ein entsprechendes Einstellelement 136 zugeordnet, mittels welchem ein den Wärmetauscher 92 durchströmenden Massenstrom des Kühlmittels einstellbar ist. Durch Einstellen des den Wärmetauscher 92 durchströmenden Massenstroms des Kühlmittels wird auch ein den Wärmetauscher 90 durchströmender Massenstrom des Kühlmittels eingestellt. Das Einstellelement 136 ist regelbar oder steuerbar und kann auch dem Wärmetauscher 90 zugeordnet sein.As 1 it can be seen here is the heat exchanger 92 a corresponding adjustment 136 assigned, by means of which a heat exchanger 92 can be adjusted by flowing mass flow of the coolant. By adjusting the heat exchanger 92 flowing mass flow of the coolant is also a heat exchanger 90 adjusted by flowing mass flow of the coolant. The adjustment element 136 is adjustable or controllable and can also be the heat exchanger 90 be assigned.
Gemäß 2 ist dem Wärmetauscher 92 das Einstellelement 136 zugeordnet, während dem Wärmetauscher 90 ein weiteres Einstellelement 138 zugeordnet ist. Auch das Einstellelement 138 dient zum Einstellen eines den Wärmetauscher 90 durchströmenden Massenstrom des Kühlmittels. Durch Einstellen der jeweiligen, die Wärmetauscher 90, 92 durchströmende Massenströme kann auch ein den Wärmetauscher 132 durchströmender Massenstrom des Kühlmittels eingestellt werden. Eine anderweitige Anordnung und Verschaltung der Einstellelemente 136, 138 ist ohne weiteres möglich. Beispielsweise ist es möglich, an einer Aufteilungsstelle 141, an welcher das Kühlmittel vom Leitungselement 64 an die Wärmetauscher 90, 92, 132 aufgeteilt wird, ein entsprechendes Mehrwegventil anzuordnen, mittels welchem ein entsprechender Zufluss an Kühlmittel zu den Wärmetauschern 90, 92, 132 einstellbar ist. Gleiches ist auch auf 1 übertragbar.According to 2 is the heat exchanger 92 the adjustment element 136 assigned during the heat exchanger 90 another adjustment 138 assigned. Also the adjustment 138 serves to adjust the heat exchanger 90 flowing mass flow of the coolant. By adjusting the respective ones, the heat exchangers 90 . 92 flowing mass flows can also be a heat exchanger 132 be adjusted by flowing mass flow of the coolant. Another arrangement and interconnection of the adjustment 136 . 138 is possible without further ado. For example, it is possible at a distribution point 141 at which the coolant from the conduit element 64 to the heat exchangers 90 . 92 . 132 is split to arrange a corresponding multi-way valve, by means of which a corresponding inflow of coolant to the heat exchangers 90 . 92 . 132 is adjustable. The same is true 1 transferable.
Vorzugsweise ist dem dem Getriebe zugeordneten Wärmetauscher 90 eine separate Leitung zum Führen von Getriebeöl zu dem Wärmetauscher 90 zugeordnet, wobei eine parallele Anordnung des dem Getriebe zugeordneten Wärmetauschers 90 zu den anderen Wärmetauschern 92, 132 vorteilhaft ist, da eine besonders lange Zeitdauer erforderlich ist, um das Getriebeöl bei einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine 10 aufzuwärmen und da sich das Getriebeöl besonders langsam nach dem Deaktivieren der Verbrennungskraftmaschine 10 wieder abkühlt. Dies liegt darin begründet, dass das Getriebe aufgrund seiner großen Masse einen großen Wärmepuffer darstellt und somit eine mögliche Wärmequelle bei einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine 10 darstellen kann, wenn das Getriebe bzw. das Getriebeöl noch wärmer als das Kühlmittel ist und so ein Kühlmittelfluss durch den Wärmetauscher 90 separat von einem Kühlmittelfluss durch den Wärmetauscher 92, 132 einstellbar ist.Preferably, the gearbox associated with the heat exchanger 90 a separate conduit for guiding transmission oil to the heat exchanger 90 associated with a parallel arrangement of the gearbox associated heat exchanger 90 to the other heat exchangers 92 . 132 advantageous because a particularly long period of time is required to the transmission oil at a cold start of the internal combustion engine 10 warm up and because the transmission oil is particularly slow after disabling the internal combustion engine 10 cool again. This is due to the fact that the transmission represents a large heat buffer due to its large mass and thus a possible heat source in a cold start of the internal combustion engine 10 can represent when the transmission or the transmission oil is even warmer than the coolant and so a flow of coolant through the heat exchanger 90 separately from a flow of coolant through the heat exchanger 92 . 132 is adjustable.
Bei einer möglichen Reihenschaltung der Wärmetauscher 90, 92, 132 ist eine bauliche Nähe darstellbar, wobei es vorteilhaft sein kann, den Wärmetauscher 132 stromauf des Wärmetauschers 92 anzuordnen, da das den Wärmetauscher 132 durchströmende Schmiermittel zum Kühlen der Kolben verwendet wird. Dadurch wird der Wärmetauscher 132 vor dem Wärmetauscher 92 durchströmt und nicht durch das den Wärmetauscher 92 durchströmende Schmieröl erwärmt.In a possible series connection of the heat exchanger 90 . 92 . 132 is a structural proximity representable, where it may be advantageous to the heat exchanger 132 upstream of the heat exchanger 92 to arrange, since that the heat exchanger 132 flowing lubricant is used to cool the piston. This will make the heat exchanger 132 in front of the heat exchanger 92 flows through and not through the heat exchanger 92 heated by flowing lubricating oil.
Wie aus 2 erkennbar ist, ist der Abgaswärmetauscher 134 in einer Umgehungsleitung 140 angeordnet. Alternativ dazu kann die Umgehungsleitung 140 auch in einem Abgaskanal angeordnet sein.How out 2 is recognizable, is the exhaust gas heat exchanger 134 in a bypass 140 arranged. Alternatively, the bypass line 140 be arranged in an exhaust passage.
Ferner ist es möglich, dass im Kühlkreislauf 30 stromab des Kühlmittelausgangs 36 des Kurbelgehäuses 12 wenigstens ein weiterer Kühler und/oder Wärmetauscher angeordnet ist, der nach dem Starten der Verbrennungskraftmaschine 10 dann über den unteren Kühlmittelraum 14 aufgewärmt bzw. mit dem erwärmten Kühlmittel versorgt werden kann oder später mit dem unteren Kühlmittelraum 14 gekühlt werden kann. Vorteilhaft dabei ist eine dem Kurbelgehäuse 12 ähnliche Betriebstemperatur der diesem Kühler und/oder Wärmetauscher zugeordneten Komponente, da das Kühlmittel am Kühlmittelausgang 36 ein Temperaturniveau wie das Kurbelgehäuse 12 aufweist.Furthermore, it is possible that in the cooling circuit 30 downstream of the coolant outlet 36 of the crankcase 12 at least one further cooler and / or heat exchanger is arranged, which after starting the internal combustion engine 10 then over the lower coolant space 14 warmed up or can be supplied with the heated coolant or later with the lower coolant space 14 can be cooled. An advantage here is the crankcase 12 similar operating temperature of this cooler and / or heat exchanger associated component, as the coolant at the coolant outlet 36 a temperature level like the crankcase 12 having.
In 2 sind beispielhaft zwei Komponenten dargestellt, denen der stromab des Kühlmittelausgangs 36 angeordnete Kühler und/oder Wärmetauscher zugeordnet sein kann. Hierbei handelt es sich um einen integrierten Startergenerator 142 (SG) sowie um einen Kraftstoffwärmetauscher 144 zum Temperieren eines flüssigen Kraftstoffs der Verbrennungskraftmaschine 10. Hierbei kann es sich beispielsweise um Dieselkraftstoff handeln. Bei einer solchen Komponente kann es sich auch um eine elektrische Komponente eines Hybridantriebs handeln, welche über den Kühler und/oder Wärmetauscher aufgewärmt oder gekühlt werden kann.In 2 By way of example, two components are shown to which the downstream of the coolant outlet 36 arranged radiator and / or heat exchanger can be assigned. This is an integrated starter generator 142 (SG) and a fuel heat exchanger 144 for tempering a liquid fuel of the internal combustion engine 10 , This may be, for example, diesel fuel. Such a component can also be an electrical component of a hybrid drive, which can be warmed or cooled via the radiator and / or heat exchanger.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Verbrennungskraftmaschine 10, wobei nun dem Kühlmittelraum 16 kein eigener Kühlmittelausgang zugeordnet ist. Das Kühlmittel aus dem Kühlmittelraum 16 strömt in den Kühlmittelraum 26 des Zylinderkopfes 24 und kann aus diesem – je nach Schaltstellung – gegebenenfalls über den Kühlmittelausgang 40 ausströmen. 3 shows a further embodiment of the internal combustion engine 10 , where now the coolant space 16 no separate coolant outlet is assigned. The coolant from the coolant space 16 flows into the coolant space 26 of the cylinder head 24 and can - depending on the switching position - from this - possibly via the coolant outlet 40 flow out.
Dem unteren Kühlmittelraum 14 des Kurbelgehäuses 12 ist nun eine Umgehungseinrichtung 146 mit einer Umgehungsleitung 148 zugeordnet. Die Umgehungsleitung 148 ist stromauf des Kühlmittelraums 14 mit dem Leitungselement 58 und über das nun drei Anschlüsse aufweisende Ventilelement 54 stromab des Kühlmittelraums 14 fluidisch mit dem Leitungselement 48 verbunden bzw. verbindbar. Dies bedeutet, dass der der Umgehungseinrichtung 146 zugeordnete Kühlmittelraum 14 mittels der Umgehungsleitung 148 von dem Kühlmittel von stromauf zu stromab des Kühlmittelraums 14 umgehbar ist.The lower coolant space 14 of the crankcase 12 is now a bypass device 146 with a bypass 148 assigned. The bypass line 148 is upstream of the coolant space 14 with the conduit element 58 and on the now three ports having valve element 54 downstream of the coolant space 14 fluidic with the conduit element 48 connected or connectable. This means that the bypass device 146 assigned coolant space 14 by means of the bypass line 148 from the coolant from upstream to downstream of the coolant space 14 is bypassable.
So ist es möglich, das Kühlmittel insbesondere während der Warmlaufphase der Verbrennungskraftmaschine 10 an der noch relativ kalten Verbrennungskraftmaschine 10 vorbei und zu den Wärmequellen in Form der Wärmetauscher 83, 84 und der Abgasturbolader 86, 88 zu leiten. In der zweiten Schaltstellung der Ventileinrichtung 42 wird das Kühlmittel über die Umgehungsleitung 148 am Kurbelgehäuse 12 vorbeigeführt, um insbesondere Wärme von den Abgasturboladern 86, 88 und von den Wärmetauschern 83, 84 aufzunehmen und diese Wärme an die Wärmetauscher 90, 92, 132 abzugeben. Bei dieser Ausführungsform gemäß 3 ist es insbesondere möglich, den der Hochdruck-Abgasrückführung zugeordneten Wärmetauscher 84 stromab der Kühlmittelpumpe 46 und stromauf des Kurbelgehäuses 12 und des Zylinderkopfes 24 anzuordnen, um so eine vorteilhafte und bedarfsgerechte Temperierung zu realisieren. Im Rahmen der Einstellung der unterschiedlichen Schaltstellungen wird insbesondere angestrebt, die Kühlung des Zylinderrohrs 20 so lange als möglich nicht durchzuführen, um die Wärme über den Kühlkreislauf 30 zu verteilen und eine bedarfsgerechte Kühlung und Erwärmung vorzunehmen. Ansonsten wird eine maximale Temperatur von ca. 100°C des Zylinderrohrs 20 angestrebt.So it is possible, the coolant, in particular during the warm-up phase of the internal combustion engine 10 on the still relatively cold internal combustion engine 10 over and to the heat sources in the form of heat exchangers 83 . 84 and the turbocharger 86 . 88 to lead. In the second switching position of the valve device 42 is the coolant through the bypass line 148 on the crankcase 12 passed, in particular heat from the exhaust gas turbochargers 86 . 88 and from the heat exchangers 83 . 84 absorb and transfer this heat to the heat exchanger 90 . 92 . 132 leave. According to this embodiment 3 In particular, it is possible for the heat exchanger associated with the high-pressure exhaust gas recirculation 84 downstream of the coolant pump 46 and upstream of the crankcase 12 and the cylinder head 24 to arrange so as to realize an advantageous and needs-based temperature. As part of the setting of the different switching positions is particularly desired, the cooling of the cylinder tube 20 as long as possible do not perform to heat over the cooling circuit 30 to distribute and to carry out a needs-based cooling and heating. Otherwise, a maximum temperature of about 100 ° C of the cylinder tube 20 sought.
Der obere Kühlmittelraum 26 wird dabei je nach Brennverfahren früher oder später freigegeben. Handelt es sich bei der Verbrennungskraftmaschine 10 beispielsweise um einen Dieselmotor, so wird der Zylinderkopf 24 beispielsweise auf ca. 70°C temperiert. Handelt es sich bei der Verbrennungskraftmaschine 10 beispielsweise um einen Ottomotor, so wird der Zylinderkopf 24 beispielsweise auf 100°C oder mehr temperiert.The upper coolant chamber 26 Depending on the combustion process, it will be released sooner or later. Is it the internal combustion engine 10 For example, to a diesel engine, so is the cylinder head 24 for example, heated to about 70 ° C. Is it the internal combustion engine 10 For example, a gasoline engine, so the cylinder head 24 for example, heated to 100 ° C or more.
Der Zylinderstegbereich 22 wird insbesondere in Abhängigkeit von seiner Temperatur bzw. seiner Festigkeit mit dem Kühlmittel versorgt.The cylinder land area 22 is supplied in particular depending on its temperature or its strength with the coolant.
Die Schaltstellungen der Ventileinrichtung 42 ermöglichen insbesondere eine getrennte Steuerung bzw. Regelung der Kühlmittelräume 14, 16, 26 sowie eine bedarfsgerechte Verteilung von von Wärmequellen der Verbrennungskraftmaschine 10 bereitgestellter Wärme an entsprechende Wärmesenken der Verbrennungskraftmaschine 10, so dass Wärmesenken – je nach Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine 10 – die Wärmequellen bedarfsgerecht gekühlt und die erwärmt werden können. Werden während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 10 Wärmesenken zu zu kühlenden Wärmequellen oder umgekehrt, so kann dieser Veränderung durch die Schaltstellungen der Ventileinrichtung 42 bedarfsgerecht Rechnung getragen werden.The switching positions of the valve device 42 allow in particular a separate control or regulation of the coolant spaces 14 . 16 . 26 and a needs-based distribution of heat sources of the internal combustion engine 10 Provided heat to corresponding heat sinks of the internal combustion engine 10 , so that heat sinks - depending on the operating condition of the internal combustion engine 10 - the heat sources cooled as needed and which can be heated. Be during operation of the internal combustion engine 10 Heat sinks to be cooled to heat sources or vice versa, this change can be achieved by the switching positions of the valve device 42 be taken into account as needed.
Aufgrund der bedarfsgerechten Schaltbarkeit kann der Kühlkreislauf 30 für unterschiedliche Verbrennungskraftmaschinen, so z. B. sowohl für Dieselmotoren als auch für Ottomotoren und somit über unterschiedliche Varianten des Kraftwagens hinweg verwendet werden.Due to the needs-based switchability of the cooling circuit 30 for different internal combustion engines, such. B. both for diesel engines and for gasoline engines and thus be used on different variants of the motor vehicle away.
4 bis 6 veranschaulichen eine Ausführungsform des Kurbelgehäuses 12 der Verbrennungskraftmaschine 10. 4 zeigt hierbei eine Längsschnittansicht des Kurbelgehäuses 12, wobei eine entsprechende Schnittebene durch die Längs- und Hochrichtung des Kurbelgehäuses 12 und somit der Verbrennungskraftmaschine 10 aufgespannt wird und wobei in der Schnittebene eine Drehachse einer am Kurbelgehäuse 12 zu lagernden Kurbelwelle liegt. Eine jeweilige Schnittebene gemäß 5 und 6 verläuft senkrecht zur Schnittebene gemäß 4. 4 to 6 illustrate an embodiment of the crankcase 12 the internal combustion engine 10 , 4 shows here a longitudinal sectional view of the crankcase 12 , wherein a corresponding sectional plane through the longitudinal and vertical direction of the crankcase 12 and thus the internal combustion engine 10 is clamped and wherein in the sectional plane a rotation axis of the crankcase 12 to be stored crankshaft. A respective cutting plane according to 5 and 6 runs perpendicular to the cutting plane according to 4 ,
In 4 bis 6 sind der untere Kühlmittelraum 14 und der obere Kühlmittelraum 16 sehr gut zu erkennen. Die Kühlmittelräume 14, 16 des Kurbelgehäuses 12 sind dabei über eine Zwischenwandung 15 vollständig fluidisch voneinander getrennt, wobei die Zwischenwandung 15 einstückig mit dem Kurbelgehäuse 12 ausgebildet ist. Hierdurch kann das Kurbelgehäuse 12 besonders einfach sowie zeit- und kostengünstig hergestellt werden. Vorzugsweise wird das Kurbelgehäuse 12 mittels eines Sandgießverfahrens unter Verwendung wenigstens eines verlorenen Kerns, insbesondere Sandkerns, hergestellt. Dadurch ist eine besonders bedarfsgerechte sowie dünnwandige Ausgestaltung der Kühlmittelräume 14, 16 auf einfache Weise möglich.In 4 to 6 are the lower coolant space 14 and the upper coolant space 16 very easy to recognize. The coolant rooms 14 . 16 of the crankcase 12 are doing over an intermediate wall 15 completely fluidly separated from each other, the intermediate wall 15 integral with the crankcase 12 is trained. This allows the crankcase 12 be made particularly simple and time and cost. Preferably, the crankcase 12 by means of a sand casting process using at least one lost core, in particular sand core. As a result, a particularly needs-based and thin-walled design of the coolant spaces 14 . 16 in a simple way possible.
Wie insbesondere 5 und 6 besonders gut zu entnehmen ist, ist das Kurbelgehäuse 12 bezogen auf den unteren Kühlmittelraum 14 in sogenannter Closed-Deck-Bauweise ausgebildet, da der Kühlmittelraum 14 in durch einen Richtungspfeil 17 angedeuteter Hochrichtung des Kurbelgehäuses 12 nach oben vollständig durch die Zwischenwandung 15 verschlossen ist.In particular 5 and 6 is particularly good to see is the crankcase 12 relative to the lower coolant space 14 formed in so-called closed-deck design, since the coolant space 14 in by a directional arrow 17 indicated high direction of the crankcase 12 upwards completely through the intermediate wall 15 is closed.
Die Zwischenwandung 15 wirkt dabei als Boden für den oberen Kühlmittelraum 16. Mit anderen Worten ist der obere Kühlmittelraum 16 in Hochrichtung nach unten durch die Zwischenwandung 15 begrenzt. Wie aus 5 und 6 ferner zu erkennen ist, ist das Kurbelgehäuse 12 bezogen auf den oberen Kühlmittelraum 16 in sogenannter Open-Deck-Bauweise ausgebildet, da der Kühlmittelraum 16 in Hochrichtung nach oben offen ausgebildet ist. Dadurch ist eine besonders vorteilhafte und einfache Möglichkeit geschaffen, dass das Kühlmittel aus dem oberen Kühlmittelraum 16 in den Kühlmittelraum 26 des Zylinderkopfes 24 überströmt.The intermediate wall 15 acts as a floor for the upper coolant space 16 , In other words, the upper coolant space 16 in the vertical direction down through the intermediate wall 15 limited. How out 5 and 6 can also be seen, is the crankcase 12 relative to the upper coolant space 16 designed in so-called open-deck design, since the coolant space 16 is formed open in the vertical direction upwards. As a result, a particularly advantageous and simple possibility is created that the coolant from the upper coolant space 16 in the coolant space 26 of the cylinder head 24 overflows.
Aus 4 ist erkennbar, dass das Kurbelgehäuse 12 vorliegend vier Zylinder 18 aufweist, welche in durch einen Richtungspfeil 19 angedeuteter Längsrichtung des Kurbelgehäuses 12 und somit der Verbrennungskraftmaschine 10 in Reihe angeordnet sind. Bei der Verbrennungskraftmaschine handelt es sich somit um einen Vier-Zylinder-Reihenmotor. Einer der Zylinder 18 ist auch in 6 vergrößert dargestellt. Das Kurbelgehäuse 12 ist vorzugsweise aus einem Leichtmetall bzw. einer Leichtmetalllegierung, insbesondere aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung gebildet, was zu einem sehr geringen Gewicht des Kurbelgehäuses 12 und somit der Verbrennungskraftmaschine 10 führt.Out 4 is recognizable that the crankcase 12 in the present case four cylinders 18 which is indicated by a directional arrow 19 indicated longitudinal direction of the crankcase 12 and thus the internal combustion engine 10 arranged in series. The internal combustion engine is thus a four-cylinder in-line engine. One of the cylinders 18 is also in 6 shown enlarged. The crankcase 12 is preferably formed from a light metal or a light metal alloy, in particular aluminum or an aluminum alloy, resulting in a very low weight of the crankcase 12 and thus the internal combustion engine 10 leads.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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1010
-
VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
-
1212
-
Kurbelgehäusecrankcase
-
1414
-
erster Kühlmittelraumfirst coolant space
-
1515
-
Zwischenwandungintermediate wall
-
1616
-
zweiter Kühlmittelraumsecond coolant space
-
1717
-
Richtungspfeilarrow
-
1818
-
Zylindercylinder
-
1919
-
Richtungspfeilarrow
-
2020
-
Zylinderrohrcylinder tube
-
2222
-
ZylinderstegbereichCylinder web region
-
2424
-
Zylinderkopfcylinder head
-
2626
-
dritter Kühlmittelraumthird coolant space
-
2828
-
Richtungspfeilarrow
-
3030
-
KühlkreislaufCooling circuit
-
3232
-
KühlmitteleingangCoolant inlet
-
3434
-
KühlmitteleingangCoolant inlet
-
3636
-
KühlmittelausgangCoolant outlet
-
3838
-
KühlmittelausgangCoolant outlet
-
4040
-
KühlmittelausgangCoolant outlet
-
4242
-
Ventileinrichtungvalve means
-
4444
-
Ventilelementvalve element
-
4646
-
KühlmittelpumpeCoolant pump
-
4848
-
Leitungselementline element
-
5050
-
Anschlussconnection
-
5252
-
Leitungselementline element
-
5454
-
Ventilelementvalve element
-
5555
-
Leitungselementline element
-
5656
-
Anschlussconnection
-
5757
-
Leitungselementline element
-
5858
-
Leitungselementline element
-
6060
-
Anschlussconnection
-
6262
-
Anschlussconnection
-
6464
-
Leitungselementline element
-
6666
-
Ventilelementvalve element
-
6868
-
Thermostatthermostat
-
7070
-
Leitungselementline element
-
7272
-
Leitungselementline element
-
7373
-
Ventilelementvalve element
-
74 74
-
Leitungselementline element
-
7676
-
Leitungselementline element
-
7878
-
HeizspumpeHeizspumpe
-
7979
-
Richtungspfeilarrow
-
8080
-
Leitungselementline element
-
8282
-
Leitungselementline element
-
8383
-
Wärmetauscherheat exchangers
-
8484
-
Wärmetauscherheat exchangers
-
8686
-
Abgasturboladerturbocharger
-
8888
-
Abgasturboladerturbocharger
-
9090
-
Wärmetauscherheat exchangers
-
9292
-
Wärmetauscherheat exchangers
-
9494
-
Leitungselementline element
-
9696
-
Kühlercooler
-
9898
-
Richtungspfeilarrow
-
100100
-
Richtungspfeilarrow
-
102102
-
Leitungselementline element
-
104104
-
LüfterFan
-
106106
-
Leitungselementline element
-
108108
-
Leitungselementline element
-
110110
-
Leitungselementline element
-
112112
-
Ventilelementvalve element
-
114114
-
Heizkreislaufheating circuit
-
116116
-
Wärmetauscherheat exchangers
-
118118
-
Thermoventilthermovalve
-
120120
-
Kühlercooler
-
122122
-
LüfterFan
-
124124
-
KlimakreislaufAir circulation
-
126126
-
Ventilelementvalve element
-
128128
-
Ventilelementvalve element
-
130130
-
Ausgleichsbehältersurge tank
-
132132
-
Wärmetauscherheat exchangers
-
134134
-
AbgaswärmetauscherExhaust gas heat exchanger
-
136136
-
Einstellelementadjustment
-
138138
-
Einstellelementadjustment
-
140140
-
Umgehungsleitungbypass line
-
141141
-
Aufteilungsstellesplit-up point
-
142142
-
integrierter Startergeneratorintegrated starter generator
-
144144
-
KraftstoffwärmetauscherFuel heat exchanger
-
146146
-
Umgehungseinrichtungbypass means
-
148148
-
Umgehungsleitungbypass line
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 10212672 A1 [0002] DE 10212672 A1 [0002]
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DE 10155337 A1 [0003] DE 10155337 A1 [0003]
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DE 10102644 C1 [0004] DE 10102644 C1 [0004]
