DE102013003149B4 - Betriebspunktabhängige Kühlung des Motorblocks einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit einem Motorblock (9), in dem wenigstens ein Zylinder (2) ausgebildet ist, der bezüglich seiner Längsmittelachse (3) in Umfangsrichtung von einem mit einem ersten Kühlmittel durchströmten ersten Kühlmittelkanal (13) und von einem nur zeitweise von einem von dem ersten Kühlmittel verschiedenen zweiten Kühlmittel durchströmten zweiten Kühlmittelkanal (14) jeweils wenigstens bereichsweise umgriffen ist, wobei als erstes Kühlmittel Kühlwasser und als zweites Kühlmittel ein Schmiermittel verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kühlmittelkanal (14) in axialer Richtung von dem ersten Kühlmittelkanal (13) beabstandet ist und das zweite Kühlmittel über den zweiten Kühlmittelkanal (14) zumindest einer dem Zylinder (2) zugeordneten Kolbenkühldüse (16) zugeführt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Motorblock, in dem wenigstens ein Zylinder ausgebildet ist, der bezüglich seiner Längsmittelachse in Umfangsrichtung von einem mit einem ersten Kühlmittel durchströmten ersten Kühlmittelkanal und von einem nur zeitweise von einem von dem ersten Kühlmittel verschiedenen zweiten Kühlmittel durchströmten zweiten Kühlmittelkanal jeweils wenigstens bereichsweise umgriffen ist, wobei als erstes Kühlmittel Kühlwasser und als zweites Kühlmittel ein Schmiermittel verwendet wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine.
  • Die Brennkraftmaschine dient beispielsweise dem Antreiben eines Kraftfahrzeugs, also dem Bereitstellen eines Antriebsdrehmoments. Sie verfügt zumindest über den Motorblock, in dem wenigstens ein Zylinder wenigstens bereichsweise ausgebildet ist. Der Zylinder beziehungsweise ein Brennraum des Zylinders kann in zumindest einer Richtung mittels eines an dem Motorblock befestigten Zylinderkopfs verschlossen sein. In diesem Zylinderkopf sind beispielsweise wenigstens ein Einlassventil sowie wenigstens ein Auslassventil vorgesehen, welche dem Zylinder zugeordnet sind und mithin dem Einbringen von Frischluft oder einem Frischluft-Kraftstoff-Gemisch in den Zylinder sowie einem Ausbringen von Abgas aus dem Zylinder dienen. Beispielsweise ist die Brennkraftmaschine als Viertaktbrennkraftmaschine ausgebildet. Durch die während des Betriebs der Brennkraftmaschine in dem Zylinder vorgenommene Verbrennung und/oder eine Verdichtung des in dem Zylinder eingeschlossenen Fluids entsteht Wärme, welche den Motorblock erwärmt, insbesondere in einem zylindernahen Bereich.
  • Die durch diese Wärme verursachte Temperaturerhöhung des Motorblocks hat einen starken Einfluss auf die Reibungsverluste eines in dem Zylinder beweglich angeordneten Kolbens. Die Reibungsverluste stellen in der Regel den größten Anteil der mechanischen Verluste der Brennkraftmaschine dar. Eine Senkung der Reibungsverluste kann daher zu einer deutlichen Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs der Brennkraftmaschine führen. Aus diesem Grund ist eine gezielte Temperierung des Zylinder beziehungsweise einer Zylinderlaufbahn des Zylinders sowie des darauf zur Schmierung haftenden Schmiermittels sinnvoll. Je höher die Temperatur der Zylinderlaufbahn sowie des auf dieser haftenden Schmiermittels beziehungsweise einer Innenwand des Zylinders ist, umso geringer sind die Reibungsverluste. Dabei darf jedoch eine maximal zulässige Temperatur des Motorblocks und/oder des Schmiermittels, auch nicht lokal, überschritten werden, weil dies unter Umständen zu einer Beschädigung des Motorblocks führen könnte.
  • Zur Temperierung des Zylinders ist der erste Kühlmittelkanal vorgesehen, welcher den Zylinder in Umfangsrichtung bezüglich der Längsmittelachse wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, umgreift. Der erste Kühlmittelkanal wird zum Kühlen des Motorblocks beziehungsweise der jeweiligen Zylinderlaufbahn von dem ersten Kühlmittel durchströmt, wobei dies vorzugsweise während des Betriebs der Brennkraftmaschine permanent vorgesehen ist. Der den ersten Kühlmittelkanal durchströmende Kühlmittelstrom, bestehend aus dem ersten Kühlmittel, weist während des Betriebs der Brennkraftmaschine also stets einen Massenstrom von größer als Null auf. Besonders bevorzugt liegt in dem ersten Kühlmittelkanal während des Betriebs der Brennkraftmaschine zu keinem Zeitpunkt stehendes erstes Kühlmittel vor.
  • Die Auslegung dieses ersten Kühlmittelkanals erfolgt bei bekannten Brennkraftmaschinen mit dem Ziel, eine optimale Kühlung des Motorblocks bereitzustellen, insbesondere auch bei einem Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine. In diesem Volllastbetrieb soll die Temperatur des Motorblocks im Bereich der maximal zulässigen Temperatur liegen, diese jedoch nicht überschreiten, um zumindest in dem Volllastbetrieb die Reibungsverluste des Kolbens in dem Zylinder möglichst gering zu halten. Daraus resultiert jedoch, dass der Motorblock während eines Teillastbetriebs der Brennkraftmaschine stärker als notwendig gekühlt wird, sodass seine Temperatur stark absinkt. Entsprechend erhöhen sich der thermische Anteil der Reibungsverluste und mithin der Kraftstoffverbrauch während des Teillastbetriebs im Verhältnis zum Volllastbetrieb deutlich.
  • Beispielsweise ist aus der Druckschrift US 2002/0000210 A1 eine Kühleinrichtung für einen Zylinderblock bekannt. Es ist vorgesehen, ein Kühlmedium dem Zylinderblock zuzuführen, in welchem ein Wassermantel sich durchgehend um einen Zylinder erstreckt, um eine einheitliche Zylinderwandtemperatur zu erzielen. Weitere Kühlungseinrichtungen für Brennkraftmaschinen sind aus den Druckschriften GB 2 442 736 A , DE 86 28 188 U1 und DE 35 25 607 A1 bekannt.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welches den eingangs genannten Nachteil nicht aufweist, sondern insbesondere eine optimale Temperierung des Zylinders beziehungsweise der Zylinderlaufbahn sowie des Schmiermittels über einen weiten Betriebsbereich, insbesondere sowohl bei Teillast als auch bei Volllast der Brennkraftmaschine, ermöglicht.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass der zweite Kühlmittelkanal in axialer Richtung von dem ersten Kühlmittelkanal beabstandet ist und das zweite Kühlmittel über den zweiten Kühlmittelkanal zumindest einer dem Zylinder zugeordneten Kolbenkühldüse zugeführt wird. Grundsätzlich ist – gemäß den vorstehenden Ausführungen – vorgesehen, dass der Zylinder in Umfangsrichtung von einem in axialer Richtung von dem ersten Kühlmittelkanal beabstandeten zweiten Kühlmittelkanal wenigstens bereichsweise umgriffen wird, der nur zeitweise von einem von dem ersten Kühlmittel verschiedenen zweiten Kühlmittel durchströmt wird. Die zur Kühlung des Motorblocks vorgesehenen Mittel, nämlich der erste Kühlmittelkanal und der zweite Kühlmittelkanal, sind also unabhängig voneinander mit Kühlmittel beaufschlagbar. Dabei decken sowohl der erste Kühlmittelkanal als auch der zweite Kühlmittelkanal jeweils lediglich einen Bereich der axialen Erstreckung des Zylinders ab und umgreifen diesen in Umfangsrichtung – bezogen auf die Längsmittelachse des Zylinders – jeweils wenigstens bereichsweise, insbesondere vollständig. Mit dem ersten Kühlmittelkanal kann insoweit beispielsweise ein erster Bereich des Motorblock und mit Hilfe des zweiten Kühlmittelkanals ein zweiter Bereich des Motorblock gekühlt werden.
  • Dabei ist es besonders bevorzugt vorgesehen, dass das erste Kühlmittel während des Betriebs der Brennkraftmaschine permanent von dem ersten Kühlmittelkanal durchströmt, während das zweite Kühlmittel nur zeitweise, beispielsweise in Abhängigkeit von der Temperatur des Motorblocks und/oder einer angeforderten Leistung, durch den zweiten Kühlmittelkanal hindurch geleitet wird beziehungsweise diesen durchströmt. Insoweit kann beispielsweise der erste Kühlmittelkanal zur Kühlung des Motorblocks sowohl in einem Teillastbetrieb als auch in einem Volllastbetrieb vorgesehen sein, während der zweite Kühlmittelkanal lediglich zur Kühlung während des Volllastbetriebs dient.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass während eines Betriebs der Brennkraftmaschine der erste Kühlmittelkanal stets von dem ersten Kühlmittel, der zweite Kühlmittelkanal jedoch nur zeitweise von dem Kühlmittel durchströmt wird. Auf eine derartige Vorgehensweise wurde bereits eingegangen. Dabei kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass der zweite Kühlmittelkanal nur bei einer Leistung der Brennkraftmaschine von dem zweiten Kühlmittel durchströmt wird, die größer oder gleich einer Teillastobergrenze ist. Unter der Teillastobergrenze wird diejenige Leistung verstanden, ab welcher die Kühlung des Motorblocks allein mit Hilfe des ersten Kühlmittels beziehungsweise des ersten Kühlmittelkanals nicht mehr ausreichend ist und/oder die Temperatur des Motorblocks auch im Bereich des zweiten Kühlmittelkanals stark ansteigt beziehungsweise einen bestimmten Schwellwert überschreitet. In diesem Fall soll sowohl dem ersten Kühlmittelkanal das erste Kühlmittel als auch dem zweiten Kühlmittelkanal das zweite Kühlmittel zur Kühlung des Motorblocks zugeführt werden.
  • Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das zweite Kühlmittel über den zweiten Kühlmittelkanal zumindest einer dem Zylinder zugeordneten Kolbenkühldüse zugeführt wird. Die Kolbenkühldüse dient dem Ausbringen des zweiten Kühlmittels, beispielsweise einem Schmiermittel, in einen Zylinderinnenraum derart, dass das Kühlmittel oder zumindest ein Teil des Kühlmittels auf die dem Brennraum abgewandte Seite des Kolbens auftrifft. Entsprechend wird der Kolben mit Hilfe des zweiten Kühlmittels effizient gekühlt. Nachfolgend kann das zweite Kühlmittel aus dem Zylinderinnenraum abgeführt werden, beispielsweise in Richtung eines Kühlmittelvorratsbehälters.
  • Das der zweite Kolbenkühldüse zugeführte Kühlmittel wird stromaufwärts von dieser durch den zweiten Kühlmittelkanal geführt. Es dient also zunächst der Kühlung des Motorblocks und wird erst anschließend zur Kühlung des Kolbens herangezogen. Dies ist besonders vorteilhaft, weil in der Regel die Kolbenkühldüse lediglich bei einer hohen Last der Brennkraftmaschine zum Kühlen des Kolbens mit Kühlmittel beaufschlagt wird. Entsprechend muss dem zweiten Kühlmittelkanal lediglich zeitweise, insbesondere bei hoher Last, das Kühlmittel zugeführt werden, um die Kolbenkühldüse mit diesem zu versorgen. Das bedeutet, dass der Massenstrom des zweiten Kühlmittels durch den zweiten Kühlmittelkanal und die Kolbenkühldüse gemeinsam geschaltet beziehungsweise eingestellt wird.
  • Beispielsweise ist es vorgesehen, dass ein der Kolbenkühldüse zugeordnetes Schaltventil strömungstechnisch stromaufwärts, insbesondere unmittelbar stromaufwärts, des zweiten Kühlmittelkanals vorgesehen ist. Mithin kann mittels des Schaltventils derjenige Massenstrom des zweiten Kühlmittels eingestellt werden, der zunächst den zweiten Kühlmittelkanal durchströmt und anschließend durch die Kolbenkühldüse in den Zylinderinnenraum austritt. Beispielsweise ist das Schaltventil drucksensitiv, stellt den Massenstrom also in Abhängigkeit des an dem Schaltventil anliegenden Drucks des zweiten Kühlmittels ein. Beispielsweise gibt das Schaltventil einen Durchströmungsquerschnitt erst dann frei, wenn der an dem Schaltventil anliegende Druck größer als ein Schaltdruck ist. Unterhalb dieses Schaltdrucks entspricht der Massenstrom durch den zweiten Kühlmittelkanal einem ersten Wert, insbesondere Null, während er bei einem größeren Druck auf einen zweiten Wert eingestellt wird. Insbesondere entspricht der zweite Wert einem vollständig geöffneten Schaltventil. Es kann jedoch auch ein stufenloses Einstellen des Massenstroms vorgesehen sein. Selbstverständlich kann zusätzlich oder alternativ zumindest ein weiterer Parameter herangezogen werden, in dessen Abhängigkeit der Massenstrom eingestellt wird, beispielsweise die Temperatur des zweiten Kühlmittels.
  • Schließlich ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass als erstes Kühlmittel Kühlwasser und als zweites Kühlmittel ein Schmiermittel verwendet wird. Der erste Kühlmittelkanal wird also mit dem üblicherweise verwendeten Kühlmittel, nämlich Kühlwasser, beaufschlagt. Für den zweiten Kühlmittelkanal wird dagegen das zweite, von dem ersten Kühlmittel verschiedene Kühlmittel eingesetzt, wobei bevorzugt Schmiermittel zum Einsatz kommt. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der zweite Kühlmittelkanal dazu dient, der Kolbenkühldüse das zweite Kühlmittel zuzuführen, weil das durch die Kolbenkühldüse auf den Kolben aufgebrachte Schmiermittel gleichzeitig dem Schmieren des Kolbens sowie eines an dem Kolben schwenkbeweglich gelagerten Pleuels dient.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens gemäß den vorstehenden Ausführungen, mit einem Motorblock, in dem wenigstens ein Zylinder ausgebildet ist, der bezüglich seiner Längsmittelachse in Umfangsrichtung von einem mit einem ersten Kühlmittel durchströmten ersten Kühlmittelkanal und von einem nur zeitweise von einem von dem ersten Kühlmittel verschiedenen zweiten Kühlmittel durchströmten zweiten Kühlmittelkanal jeweils wenigstens bereichsweise umgriffen ist, wobei als erstes Kühlmittel Kühlwasser und als zweites Kühlmittel ein Schmiermittel verwendet wird. Dabei ist vorgesehen, dass der zweite Kühlmittelkanal in axialer Richtung von dem ersten Kühlmittelkanal beabstandet ist und das zweite Kühlmittel über den zweiten Kühlmittelkanal zumindest einer dem Zylinder zugeordneten Kolbenkühldüse zugeführt wird. Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Brennkraftmaschine sowie der entsprechenden Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Die Brennkraftmaschine sowie das Verfahren können selbstverständlich gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Zylinder eine Zylinderaxialerstreckung aufweist und der erste Kühlmittelkanal über eine Kühlmittelkanalaxialerstreckung verfügt, die kleiner ist als die Zylinderaxialerstreckung, insbesondere höchstens 50%, höchstens 40%, höchstens 35%, höchstens 30% oder höchstens 25% der Zylinderaxialerstreckung beträgt. Die Zylinderaxialerstreckung sowie die Kühlmittelkanalaxialerstreckung liegen in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse des Zylinders vor. Die Zylinderaxialerstreckung beschreibt dabei die gesamte Erstreckung des Zylinders in dieser Richtung, also insbesondere die Länge einer den Zylinder ausbildenden Ausnehmung in dem Motorblock.
  • Die Kühlmittelkanalaxialerstreckung beschreibt dagegen die Länge in axialer Richtung entlang des Zylinders, über welche sich der erste Kühlmittelkanal erstreckt. Es ist nun vorgesehen, dass die Kühlmittelkanalaxialerstreckung deutlich kleiner ist als die Zylinderaxialerstreckung. Beispielsweise wird die Kühlmittelkanalaxialerstreckung in Abhängigkeit von einem Material des Motorblocks ausgewählt. Kommt als Material Aluminium zum Einsatz, so kann die Zylinderaxialerstreckung beispielsweise derart gewählt sein, dass sie höchstens 25% der Zylinderaxialerstreckung beträgt. Wird dagegen Grauguss oder dergleichen eingesetzt, so ist es vorteilhaft, wenn die Zylinderaxialerstreckung mehr als 25% der Zylinderaxialerstreckung abdeckt, jedoch bevorzugt höchstens 50% von dieser beträgt.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der zweite Kühlmittelkanal eine Kühlmittelkanalaxialerstreckung aufweist, die kleiner ist als die Zylinderaxialerstreckung; insbesondere höchstens 50%, höchstens 40%, höchstens 35%, höchstens 30% oder höchstens 25% der Zylinderaxialerstreckung beträgt. Für den Kühlmittelkanal gilt demnach im Wesentlichen dasselbe wie für den ersten Kühlmittelkanal. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass die erste Kühlmittelkanalaxialerstreckung der zweiten Kühlmittelkanalaxialerstreckung entspricht. Alternativ kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass die Kühlmittelkanalaxialerstreckung größer ist als die zweite Kühlmittelkanalaxialerstreckung, insbesondere um mindestens 10%, mindestens 20% oder mindestens 25%. Selbstverständlich kann auch ein umgekehrtes Verhältnis vorgesehen sein, sodass die zweite Kühlmittelkanalaxialerstreckung größer ist als die erste Kühlmittelkanalaxialerstreckung, insbesondere um die angegebenen Werte.
  • Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher vorgesehen ist, dass der erste Kühlmittelkanal einen oberen Totpunkt des Zylinders und/oder der zweite Kühlmittelkanal einen unteren Totpunkt des Zylinders wenigstens bereichsweise umgreift. Wie bereits vorstehend ausgeführt, dient der erste Kühlmittelkanal beziehungsweise das erste Kühlmittel vorzugsweise dem Kühlen des Motorblocks während des Teillastbetriebs sowie des Volllastbetriebs der Brennkraftmaschine. Entsprechend ist er in einem Bereich der Brennkraftmaschine angeordnet, in welchem permanent eine große Wärmemenge anfällt, nämlich im Bereich des oberen Totpunkts des Zylinders, welche auch als oberer Wendepunkt des Kolbens bezeichnet werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass der zweite Kühlmittelkanal im Bereich des unteren Totpunkts des Zylinders vorliegt, welcher lediglich bei Volllast stark wärmebeaufschlagt ist und entsprechend nur in einem solchen Betriebszustand mit Hilfe des zweiten Kühlmittels, insbesondere des Schmiermittels, gekühlt werden muss.
  • Schließlich kann vorgesehen sein, dass der erste Kühlmittelkanal und der zweite Kühlmittelkanal in einem Kühlmantel der Brennkraftmaschine ausgebildet sind, wobei der Kühlmantel eine den ersten Kühlmittelkanal und den zweiten Kühlmittelkanal in axialer Richtung separierende Radialausnehmung aufweist. Der Kühlmantel umgibt eine Zylinderwand des Zylinders, auf deren Innenseite die Zylinderinnenwand beziehungsweise die Zylinderlaufbahn vorliegt. Der Kühlmantel erstreckt sich ausgehend von dieser Zylinderwand in radialer Richtung nach außen, um den ersten Kühlmittelkanal und den zweiten Kühlmittelkanal auszubilden.
  • Es ist nun jedoch vorgesehen, dass der Kühlmantel in axialer Richtung nicht durchgehend verläuft beziehungsweise in axialer Richtung nicht stets dieselben Abmessungen in radialer Richtung aufweist. Dies resultiert in der Radialausnehmung, welche in axialer Richtung zwischen dem ersten Kühlmittelkanal und dem zweiten Kühlmittelkanal vorliegt. Der Kühlmantel besteht insoweit aus wenigstens zwei Kühlmantelteilbereichen, die in axialer Richtung voneinander beabstandet angeordnet sind. Ein erster der Kühlmantelteilbereiche nimmt dabei den ersten Kühlmittelkanal, ein zweiter der Kühlmittelteilbereiche den zweiten Kühlmittelkanal auf.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
  • Figur einen Querschnitt durch einen Bereich eines Motorblocks einer Brennkraftmaschine.
  • Die Figur zeigt einen Bereich einer Brennkraftmaschine 1, nämlich einen Längsschnitt durch einen Zylinder 2 der Brennkraftmaschine 1 entlang einer Längsmittelachse 3 des Zylinders. Der Zylinder 2 weist einen Brennraum 4 auf, welcher nach oben beispielsweise von einem lediglich angedeuteten Zylinderkopf 5 und nach unten von einem in dem Zylinder 2 längsbeweglich angeordneten Kolben 6 begrenzt ist. Der Zylinder 2 ist in radialer Richtung von einer Zylinderwand 7 begrenzt, auf deren Innenseite, also der dem Kolben 6 zugewandten Seite, eine Zylinderinnenwand 8 vorliegt, welche zumindest bereichsweise eine Zylinderlaufbahn für den Zylinder 2 darstellt, welche auch als Zylinderlaufbuchse bezeichnet werden kann.
  • Zur Kühlung eines Motorblocks 9, in welchem der Zylinder 2 ausgebildet ist, beziehungsweise der Zylinderwand 7, ist ein Kühlmantel 10 vorgesehen, welcher sich in der hier dargestellten Ausführungsform aus einem ersten Kühlmantelteilbereich 11 und einem zweiten Kühlmantelteilbereich 12 zusammensetzt. In dem ersten Kühlmantelteilbereich 11 liegt ein erster Kühlmittelkanal 13 und in dem zweiten Kühlmantelteilbereich 12 ein zweiter Kühlmittelkanal 14 vor. Sowohl der erste Kühlmittelkanal 13 als auch der zweite Kühlmittelkanal 14 umgreifen den Zylinder 2 in Umfangsrichtung (bezüglich der Längsmittelachse 3) wenigstens teilweise, bevorzugt jedoch vollständig.
  • Der Zylinder 2 weist eine bestimmte Zylinderaxialerstreckung I auf. Dagegen ist eine erste Kühlmittelkanalaxialerstreckung I1 dem ersten Kühlmittelkanal 13 und eine zweite Kühlmittelkanalaxialerstreckung I2 dem zweiten Kühlmittelkanal 14 zugeordnet, welche jeweils die axiale Erstreckung des entsprechenden Kanals beschreibt. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Kühlmantelteilbereiche 11 und 12 in axialer Richtung voneinander beabstandet sind, sodass zwischen den Kühlmittelkanälen 13 und 14 eine Radialausnehmung 15 in dem Kühlmantel 10 ausgebildet ist. Diese wird insbesondere ermöglicht, indem sowohl die erste Kühlmittelkanalaxialerstreckung als auch die zweite Kühlmittelkanalaxialerstreckung I2 jeweils kleiner sind als 50% der Zylinderaxialerstreckung I.
  • An den zweiten Kühlmittelkanal 14 ist strömungstechnisch eine Kolbenkühldüse 16 angeschlossen. Diese dient dazu, das zweite Kühlmittel in einen Zylinderinnenraum 17 einzubringen, welcher auf der dem Brennraum 4 abgewandten Seite des Kolbens 6 vorliegt. Mit Hilfe der Kolbenkühldüse 16 soll das zweite Kühlmittel auf den Kolben 6 aufgebracht, insbesondere aufgesprüht, werden, um eine effiziente Kühlung des Kolbens 6 zu realisieren.
  • Während eines Betriebs der Brennkraftmaschine 1 ist es nun vorgesehen, dass der erste Kühlmittelkanal 13 stets von dem ersten Kühlmittel durchströmt wird, wobei als Kühlmittel beispielsweise Kühlwasser verwendet wird. Dagegen soll der Kühlmittelkanal nur dann von dem zweiten Kühlmittel durchströmt werden, wenn beispielsweise die Temperatur des Motorblocks 9 beziehungsweise der Zylinderwand 7 einen bestimmten Schwellwert überschreitet und/oder wenn die Brennkraftmaschine 1 mit einer Leistung betrieben wird, welche größer oder gleich einer Teillastobergrenze ist. Entsprechend wird beispielsweise das zweite Kühlmittel lediglich bei einem Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine 1 in den zweiten Kühlmittelkanal 14 eingebracht. Das bedeutet, dass auch die Kolbenkühldüse 16 lediglich in diesem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 mit dem zweiten Kühlmittel beaufschlagt wird. Als zweites Kühlmittel wird beispielsweise ein Schmiermittel verwendet.
  • Mit Hilfe einer derartigen Ausgestaltung der Brennkraftmaschine 1 beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise kann sowohl in einem Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine 1 als auch in einem Volllastbetrieb eine Kühlung der Brennkraftmaschine 1 gewährleistet werden, bei welcher eine optimale Temperierung der Zylinderwand 7 beziehungsweise der Zylinderinnenwand 8 vorliegt. Darunter ist zu verstehen, dass die Zylinderinnenwand 8 stets eine Temperatur aufweist, welche zwar kleiner ist als eine maximal zulässige Temperatur, jedoch so hoch ist, dass die Reibung des Kolbens 6 an der Zylinderinnenwand 8 und mithin die Reibungsverluste der Brennkraftmaschine 1 möglichst gering sind. Auf diese Art und Weise kann der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine 1 reduziert werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Brennkraftmaschine
    2
    Zylinder
    3
    Längsmittelachse
    4
    Brennraum
    5
    Zylinderkopf
    6
    Kolben
    7
    Zylinderwand
    8
    Zylinderinnenwand
    9
    Motorblock
    10
    Kühlmantel
    11
    1. Kühlmantelteilbereich
    12
    2. Kühlmantelteilbereich
    13
    1. Kühlmittelkanal
    14
    2. Kühlmittelkanal
    15
    Radialausnehmung
    16
    Kolbenkühldüse
    17
    Zylinderinnenraum

Claims (8)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit einem Motorblock (9), in dem wenigstens ein Zylinder (2) ausgebildet ist, der bezüglich seiner Längsmittelachse (3) in Umfangsrichtung von einem mit einem ersten Kühlmittel durchströmten ersten Kühlmittelkanal (13) und von einem nur zeitweise von einem von dem ersten Kühlmittel verschiedenen zweiten Kühlmittel durchströmten zweiten Kühlmittelkanal (14) jeweils wenigstens bereichsweise umgriffen ist, wobei als erstes Kühlmittel Kühlwasser und als zweites Kühlmittel ein Schmiermittel verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kühlmittelkanal (14) in axialer Richtung von dem ersten Kühlmittelkanal (13) beabstandet ist und das zweite Kühlmittel über den zweiten Kühlmittelkanal (14) zumindest einer dem Zylinder (2) zugeordneten Kolbenkühldüse (16) zugeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Betriebs der Brennkraftmaschine (1) der erste Kühlmittelkanal (13) stets von dem ersten Kühlmittel, der zweite Kühlmittelkanal (14) jedoch nur zeitweise von dem zweiten Kühlmittel durchströmt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kühlmittelkanal (14) nur bei einer Leistung der Brennkraftmaschine (1) von dem zweiten Kühlmittel durchströmt wird, die größer oder gleich einer Teillastobergrenze ist.
  4. Brennkraftmaschine (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Motorblock (9), in dem wenigstens ein Zylinder (2) ausgebildet ist, der bezüglich seiner Längsmittelachse (3) in Umfangsrichtung von einem mit einem ersten Kühlmittel durchströmten ersten Kühlmittelkanal (13) und von einem nur zeitweise von einem von dem ersten Kühlmittel verschiedenen zweiten Kühlmittel durchströmten zweiten Kühlmittelkanal (14) jeweils wenigstens bereichsweise umgriffen ist, wobei als erstes Kühlmittel Kühlwasser und als zweites Kühlmittel ein Schmiermittel verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kühlmittelkanal (14) in axialer Richtung von dem ersten Kühlmittelkanal (13) beabstandet ist und das zweite Kühlmittel über den zweiten Kühlmittelkanal (14) zumindest einer dem Zylinder (2) zugeordneten Kolbenkühldüse (16) zugeführt wird.
  5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (2) eine Zylinderaxialerstreckung aufweist und der erste Kühlmittelkanal (13) über eine Kühlmittelkanalaxialerstreckung verfügt, die kleiner ist als die Zylinderaxialerstreckung.
  6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kühlmittelkanal (14) eine Kühlmittelkanalaxialerstreckung aufweist, die kleiner ist als die Zylinderaxialerstreckung.
  7. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlmittelkanal (13) einen oberen Totpunkt des Zylinders (2) und/oder der zweite Kühlmittelkanal (14) einen unteren Totpunkt des Zylinders (2) wenigstens bereichsweise umgreift.
  8. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlmittelkanal (13) und der zweite Kühlmittelkanal (14) in einem Kühlmantel (10) der Brennkraftmaschine (1) ausgebildet sind, wobei der Kühlmantel (10) eine den ersten Kühlmittelkanal (13) und den zweiten Kühlmittelkanal (14) in axialer Richtung separierende Radialausnehmung (15) aufweist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015007507A1 (de) * 2015-06-11 2016-12-15 Volkswagen Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine
DE102018002723A1 (de) 2018-04-05 2019-10-10 Daimler Ag Zylindergehäuse für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs
EP4001611B1 (de) * 2020-11-17 2023-06-07 Volvo Truck Corporation Kolbenanordnung für einen sauberen verbrennungsmotor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3525607A1 (de) * 1984-07-25 1986-01-30 Teledyne Industries, Inc., Los Angeles, Calif. Motorkuehlsystem
DE8628188U1 (de) * 1985-10-25 1986-12-11 Fiat Auto S.P.A., Turin/Torino, It
US20020000210A1 (en) * 2000-06-30 2002-01-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Cooling structure of cylinder block
GB2442736A (en) * 2006-10-11 2008-04-16 Ford Global Tech Llc Cooling internal combustion engines

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3525607A1 (de) * 1984-07-25 1986-01-30 Teledyne Industries, Inc., Los Angeles, Calif. Motorkuehlsystem
DE8628188U1 (de) * 1985-10-25 1986-12-11 Fiat Auto S.P.A., Turin/Torino, It
US20020000210A1 (en) * 2000-06-30 2002-01-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Cooling structure of cylinder block
GB2442736A (en) * 2006-10-11 2008-04-16 Ford Global Tech Llc Cooling internal combustion engines

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