DE102013214838A1

DE102013214838A1 - Brennkraftmaschine mit flüssigkeitsgekühltem Zylinderkopf und flüssigkeitsgekühltem Zylinderblock und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102013214838A1
Application number: DE102013214838.0A
Authority: DE
Inventors: Bernd Schumacher; Michael Tobergte; Bert Pingen; Jan Mehring
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2014-05-15
Anticipated expiration: 2033-07-31
Also published as: US9032915B2; DE102013214838B4; US20140026829A1; CN103628968A; CN103628968B

Abstract

Offenbart wird eine Brennkraftmaschine (1) bei der – der min. eine Zylinderkopf (1a) mit min. einem integrierten Kühlmittelmantel ausgestattet ist, wobei dieser einlaßseitig eine erste Zufuhröffnung (2a) und auslaßseitig eine erste Abführöffnung (3a) aufweist, – der Zylinderblock (1b) mit min. einem integrierten Kühlmittelmantel ausgestattet ist, wobei dieser einlaßseitig eine zweite Zufuhröffnung (2b) und auslaßseitig eine zweite Abführöffnung (3b) aufweist, und – die erste Abführöffnung (3a) via einer ersten Rückführleitung (5a), in der ein Wärmetauscher (6) angeordnet ist, und die zweite Abführöffnung (3b) mit einer Steuereinheit (7) verbunden sind, von der eine Zuführleitung (8) abzweigt, in der eine Pumpe (9) zu den Zuführöffnungen (2a, 2b) und zur Versorgung der Kühlmittelmäntel angeordnet ist, wobei eine Bypaßleitung (5c) vorgesehen ist, die von der ersten Rückführleitung (5a) stromaufwärts des Wärmetauschers (6) abzweigt und zur Steuereinheit (7) führt, wobei – die Steuereinheit (7) eine um ihre Längsachse zwischen Arbeitspositionen verdrehbare Steuerwalze aufweist, welche in einer ersten Arbeitsposition die erste Rückführleitung (5a) von der Zuführleitung (8) trennt und die zweite Rückführleitung (5b) und die Bypaßleitung (5c) mit der Zuführleitung (8) verbindet und welche in einer zweiten Arbeitsposition die Bypaßleitung (5c) von der Zuführleitung (8) trennt und die beiden Rückführleitungen (5a, 5b) mit der Zuführleitung (8) verbindet, und – der Antrieb der Steuereinheit (7) einen Schrittmotor umfaßt, der die Steuerwalze beim Überführen von einer Arbeitsposition in eine andere Arbeitspos. um einen vorgebbaren Winkel ∆α entsprechend min. eines Schrittes einer vorbestimmbaren Schrittweite verdreht.

Description

Die Erfindung betrifft eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock, bei der

– der mindestens eine Zylinderkopf mit mindestens einem integrierten Kühlmittelmantel ausgestattet ist, wobei dieser erste Kühlmittelmantel einlaßseitig eine erste Zufuhröffnung zur Versorgung mit Kühlmittel und auslaßseitig eine erste Abführöffnung zum Abführen des Kühlmittels aufweist,
– der Zylinderblock mit mindestens einem integrierten Kühlmittelmantel ausgestattet ist, wobei dieser zweite Kühlmittelmantel einlaßseitig eine zweite Zufuhröffnung zur Versorgung mit Kühlmittel und auslaßseitig eine zweite Abführöffnung zum Abführen des Kühlmittels aufweist, und
– zur Ausbildung eines Kühlmittelkreislaufs die erste Abführöffnung via einer ersten Rückführleitung, in der ein Wärmetauscher angeordnet ist, und die zweite Abführöffnung via einer zweiten Rückführleitung mit einer Steuereinheit verbunden sind, von der eine Zuführleitung abzweigt, in der eine Pumpe zur Förderung des Kühlmittels zu den Zuführöffnungen und zur Versorgung der Kühlmittelmäntel mit Kühlmittel angeordnet ist, wobei eine Bypaßleitung vorgesehen ist, die stromaufwärts des Wärmetauschers von der ersten Rückführleitung abzweigt und zur Steuereinheit führt.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine.
Eine Brennkraftmaschine der oben genannten Art findet beispielsweise Verwendung als Kraftfahrzeugantrieb. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfaßt der Begriff Brennkraftmaschine Dieselmotoren und Ottomotoren, aber auch Hybrid-Brennkraftmaschinen.
Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die Kühlung einer Brennkraftmaschine in Gestalt einer Luftkühlung oder einer Flüssigkeitskühlung auszuführen. Aufgrund der höheren Wärmekapazität einer Flüssigkeit können mit einer Flüssigkeitskühlung wesentlich größere Wärmemengen abgeführt werden als dies mit einer Luftkühlung möglich ist. Daher werden Brennkraftmaschinen nach dem Stand der Technik immer häufiger mit einer Flüssigkeitskühlung ausgestattet, denn die thermische Belastung der Motoren nimmt stetig zu. Dies ist auch dadurch bedingt, dass Brennkraftmaschinen zunehmend häufig aufgeladen und mit dem Ziel eines möglichst dichten Packaging immer mehr Komponenten in den Zylinderkopf bzw. Zylinderblock integriert werden, wodurch die thermische Belastung der Motoren, d. h. der Brennkraftmaschinen, wächst. Zunehmend häufig wird der Abgaskrümmer in den Zylinderkopf integriert, um von einer im Zylinderkopf vorgesehenen Kühlung zu partizipieren und den Krümmer nicht aus thermisch hoch belastbaren Werkstoffen fertigen zu müssen, die kostenintensiv sind.
Die Ausbildung einer Flüssigkeitskühlung erfordert die Ausstattung des Zylinderkopfes mit mindestens einem Kühlmittelmantel, d. h. die Anordnung von das Kühlmittel durch den Zylinderkopf führenden Kühlmittelkanälen. Der mindestens eine Kühlmittelmantel wird einlaßseitig via Zufuhröffnung mit Kühlmittel versorgt, das nach Durchströmen des Zylinderkopfes auslaßseitig den Kühlmittelmantel via Abführöffnung verläßt. Die Wärme muß nicht wie bei einer Luftkühlung erst an die Zylinderkopfoberfläche geleitet werden, um abgeführt zu werden, sondern wird bereits im Inneren des Zylinderkopfes an das Kühlmittel abgegeben. Das Kühlmittel wird dabei mittels einer im Kühlmittelkreislauf angeordneten Pumpe gefördert, so dass es zirkuliert. Die an das Kühlmittel abgegebene Wärme wird auf diese Weise via Abführöffnung aus dem Inneren des Zylinderkopfes abgeführt und dem Kühlmittel außerhalb des Zylinderkopfes wieder entzogen, beispielsweise mittels Wärmetauscher und/oder auf andere Weise.
Wie der Zylinderkopf kann auch der Zylinderblock mit einem oder mehreren Kühlmittelmänteln ausgestattet werden. Die Brennkraftmaschine, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, verfügt sowohl über einen flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf als auch über einen flüssigkeitsgekühlten Zylinderblock. Der Zylinderkopf ist aber das thermisch höher belastete Bauteil, da der Kopf im Gegensatz zum Zylinderblock mit abgasführenden Leitungen versehen ist und die im Kopf integrierten Brennraumwände länger mit heißen Abgas beaufschlagt sind als die im Zylinderblock vorgesehenen Zylinderrohre. Zudem verfügt der Zylinderkopf über eine geringere Bauteilmasse als der Block.
Darüber hinaus bevorzugen der Zylinderkopf einerseits und der Zylinderblock andererseits in der Regel unterschiedliche Bauteiltemperaturen, d. h. haben unterschiedliche Anforderungen an den Wärmehaushalt und damit an die Kühlung. So ist es vorteilhaft, den Zylinderkopf stärker zu kühlen als den Zylinderblock, da der häufig im Kopf gelagerte Ventiltrieb zur Vermeidung von Mischreibung in den Lagern niedrigere Temperaturen bevorzugt, wohingegen der Block zur Reduzierung der Reibleistung zwischen Zylinderrohren und Kolben höhere Temperaturen bevorzugt, die aufgrund der dort größeren Flächen nicht zu Mischreibung führen.
Als Kühlmittel wird in der Regel ein mit Additiven versetztes Wasser-Glykol-Gemisch verwendet. Wasser hat gegenüber anderen Kühlmitteln den Vorteil, dass es nicht toxisch, leicht verfügbar und kostengünstig ist und zudem über eine sehr hohe Wärmekapazität verfügt, weshalb Wasser sich für den Entzug und die Abfuhr sehr großer Wärmmengen eignet, was im Allgemeinen als vorteilhaft angesehen wird.
Zur Ausbildung eines Kühlmittelkreislaufs sind die auslaßseitigen Abführöffnungen, über die Kühlmittel aus den Kühlmittelmänteln abgeführt wird, jeweils via Rückführleitung und getrennt voneinander mit einer Steuereinheit verbunden, von der aus eine Zuführleitung ausgeht, die zu den beiden einlaßseitigen Zuführöffnungen führt. Eine Bypaßleitung, die von der Rückführleitung des Zylinderkopfes stromaufwärts des Wärmetauschers abzweigt und zur Steuereinheit führt, gestattet die Rückführung des Kühlmittels aus dem Zylinderkopf bei Umgehung des in der ersten Rückführleitung angeordneten Wärmetauschers, ohne dem Kühlmittel Wärme zu entziehen.
Die vorgesehenen Kühlmittelleitungen müssen dabei keine Leitungen im eigentlichen Sinne darstellen, sondern können abschnittsweise auch im Zylinderkopf, Zylinderblock oder einem anderen Bauteil integriert sein.
Es ist nicht das Ziel und die Aufgabe einer Flüssigkeitskühlung, der Brennkraftmaschine unter sämtlichen Betriebsbedingungen eine möglichst große Wärmemenge zu entziehen. Vielmehr wird eine bedarfsgerechte Steuerung der Flüssigkeitskühlung angestrebt, die neben der Vollast auch den Betriebsmodi der Brennkraftmaschine Rechnung trägt, in denen es vorteilhafter ist, der Brennkraftmaschine weniger bzw. möglichst wenig Wärme zu entziehen.
Um die Reibleistung und damit den Kraftstoffverbrauch einer Brennkraftmaschine zu reduzieren, kann eine zügige Erwärmung des Motoröls, insbesondere nach einem Kaltstart, zielführend sein. Eine schnelle Erwärmung des Motoröls während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine sorgt für eine entsprechend schnelle Abnahme der Viskosität des Öls und damit für eine Verringerung der Reibung bzw. Reibleistung, insbesondere in den mit Öl versorgten Lagern, beispielsweise den Lagern der Kurbelwelle.
Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Konzepte zur schnellen Erwärmung des Motoröls bekannt, beispielsweise eine aktive Erwärmung mittels externer Heizvorrichtung. Andere Konzepte sehen vor, das im Betrieb erwärmte Motoröl in einem isolierten Behältnis zu speichern und bei einem Neustart zu nutzen. Gemäß einem weiteren Konzept wird ein kühlmittelbetriebener Ölkühler in der Warmlaufphase zweckentfremdet und zum Erwärmen des Öls genutzt, was aber wiederum eine schnelle Erwärmung des Kühlmittels voraussetzt.
Grundsätzlich kann einer schnellen Erwärmung des Motoröls zur Reduzierung der Reibleistung auch Vorschub geleistet werden durch eine schnelle Aufheizung der Brennkraftmaschine selbst, die wiederum dadurch unterstützt, d. h. forciert, wird, dass der Brennkraftmaschine während der Warmlaufphase möglichst wenig Wärme entzogen wird.
Insofern ist die Warmlaufphase der Brennkraftmaschine nach einem Kaltstart ein Beispiel für einen Betriebsmodus, in dem es vorteilhaft ist, der Brennkraftmaschine möglichst wenig, vorzugsweise keine Wärme zu entziehen.
Zur schnellen Aufheizung der Brennkraftmaschine nach einem Kaltstart wird nach dem Stand der Technik im Kühlmittelkreislauf ein selbsttätig temperaturabhängig steuerndes Ventil eingesetzt, wobei eine durch das Ventil führende Leitung in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur am Element versperrt oder – mehr oder weniger – freigegeben wird.
Bei einer Brennkraftmaschine, die sowohl einen flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf als auch einen flüssigkeitsgekühlten Zylinderblock aufweist, so wie die Brennkraftmaschine, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, ist es aus vorstehend genannten Gründen vorteilhaft, den Kühlmitteldurchsatz durch den Zylinderkopf und den Zylinderblock unabhängig voneinander zu steuern, insbesondere da die beiden Bauteile thermisch unterschiedlich stark belastet sind und ein unterschiedliches Warmlaufverhalten aufweisen.
Diesbezüglich wäre es zielführend, den Kühlmittelstrom durch den Zylinderkopf und den Kühlmittelstrom durch den Zylinderblock jeweils mit einem eigenen Thermostatventil zu steuern.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 100 61 546 A1 beschreibt eine Kühlanlage für einen mit flüssigem Kühlmittel gekühlten Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges. Zum Vorgeben der Mengen von durch Kühlmittelkanäle eines Zylinderkopfes einerseits und durch Kühlmittelkanäle eines Zylinderblocks andererseits strömendem Kühlmittel sind dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock jeweils eigene Thermostatventile nachgeordnet. Das Thermostatventil des Zylinderkopfes weist dabei eine niedrigere Öffnungstemperatur auf als das Thermostatventil des Zylinderblocks. Dabei muß ein Thermostatventil mit einer unveränderlichen bauteilspezifischen Öffnungstemperatur sämtlichen Lastzuständen genügen und daher eine auf hohe Lasten ausgelegte Öffnungstemperatur aufweisen, die vergleichsweise niedrig ist und zu niedrigeren Kühlmitteltemperaturen auch im Teillastbetrieb führt. Eine niedrige Kühlmitteltemperatur im Teillastbetrieb ist gleichbedeutend mit einer höheren Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlmittel und dem Bauteil. Ein höherer Wärmeübergang bei niedrigen und mittleren Lasten ist die Folge, was wiederum den Wirkungsgrad im Teillastbetrieb verschlechtert.
Nachteilig an der Steuerung gemäß der DE 100 61 546 A1 ist zudem, dass zwei Absperrelemente, d. h. zwei Thermostatventile, erforderlich sind. Dies erhöht die Kosten der Steuerung, den Raumbedarf und das Gewicht. Ein elektronisch gesteuertes Ventil, welches mindestens einen Eingang und mindestens einen Ausgang oder mehrere Ausgänge aufweist, beschreibt die DE 103 92 436 T5 und ermöglicht die Steuerung von Fluidmengen bzw. Fluidströmen in mehreren Leitungen eines Kühlmittelkreislaufs einer Brennkraftmaschine.
Darüber hinaus ist grundsätzlich eine Steuerung der Flüssigkeitskühlung anzustreben, mit der nicht nur die zirkulierende Kühlmittelmenge bzw. der Kühlmitteldurchsatz nach einem Kaltstart vermindert werden kann, sondern vielmehr auch auf den Wärmehaushalt der auf Betriebstemperatur aufgeheizten Brennkraftmaschine Einfluß genommen werden kann.
Vor dem Hintergrund des oben Gesagten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, die hinsichtlich der Steuerung der Kühlung optimiert ist und grundsätzlich eine Einflußnahme auf den Wärmehaushalt der Brennkraftmaschine in der Warmlaufphase als auch auf den Wärmehaushalt der aufgeheizten Brennkraftmaschine gestattet.
Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine aufzuzeigen.
Gelöst wird die erste Teilaufgabe durch eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock, bei der

– der mindestens eine Zylinderkopf mit mindestens einem integrierten Kühlmittelmantel ausgestattet ist, wobei dieser erste Kühlmittelmantel einlaßseitig eine erste Zufuhröffnung zur Versorgung mit Kühlmittel und auslaßseitig eine erste Abführöffnung zum Abführen des Kühlmittels aufweist,
– der Zylinderblock mit mindestens einem integrierten Kühlmittelmantel ausgestattet ist, wobei dieser zweite Kühlmittelmantel einlaßseitig eine zweite Zufuhröffnung zur Versorgung mit Kühlmittel und auslaßseitig eine zweite Abführöffnung zum Abführen des Kühlmittels aufweist, und
– zur Ausbildung eines Kühlmittelkreislaufs die erste Abführöffnung via einer ersten Rückführleitung, in der ein Wärmetauscher angeordnet ist, und die zweite Abführöffnung via einer zweiten Rückführleitung mit einer Steuereinheit verbunden sind, von der eine Zuführleitung abzweigt, in der eine Pumpe zur Förderung des Kühlmittels zu den Zuführöffnungen und zur Versorgung der Kühlmittelmäntel mit Kühlmittel angeordnet ist, wobei eine Bypaßleitung vorgesehen ist, die stromaufwärts des Wärmetauschers von der ersten Rückführleitung abzweigt und zur Steuereinheit führt,

– die Steuereinheit eine um ihre Längsachse zwischen Arbeitspositionen verdrehbare Steuerwalze aufweist, welche in einer ersten Arbeitsposition die erste Rückführleitung von der Zuführleitung trennt und die zweite Rückführleitung und die Bypaßleitung mit der Zuführleitung verbindet und welche in einer zweiten Arbeitsposition die Bypaßleitung von der Zuführleitung trennt und die beiden Rückführleitungen mit der Zuführleitung verbindet, und
– der Antrieb der Steuereinheit einen Schrittmotor umfaßt, der die Steuerwalze beim Überführen von einer Arbeitsposition in eine andere Arbeitsposition um einen vorgebbaren Winkel ∆α entsprechend mindestens einem Schritt einer vorbestimmbaren Schrittweite verdreht.

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine verfügt über eine Steuerung der Flüssigkeitskühlung, bei der mittels einer einzelnen Steuereinheit sowohl der Kühlmittelfluß durch den Zylinderkopf als auch der Kühlmittelfluß durch den Zylinderblock gesteuert wird.
Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Konzepten, bei denen auslaßseitig zwei Thermostatventile vorgesehen werden, reicht erfindungsgemäß eine einzelne Steuereinheit zur bedarfsgerechten Steuerung der Flüssigkeitskühlung, d. h. bedarfsgerechten Kühlung der Brennkraftmaschine. Erfindungsgemäß wird eine – beispielsweise mittels Motorsteuerung – aktiv gesteuerte Steuerwalze eingesetzt, so dass grundsätzlich eine kennfeldgesteuerte Betätigung der Steuerwalze realisiert werden könnte und damit auch eine an den momentanen Lastzustand der Brennkraftmaschine angepaßte Kühlmitteltemperatur, beispielsweise bei niedrigen Lasten eine höhere Kühlmitteltemperatur als bei hohen Lasten. Mit einer mittels Motorsteuerung gesteuerten Steuerwalze können die Kühlmittelströme durch den Zylinderkopf und den Zylinderblock und damit die entzogenen Wärmemengen bedarfsgerecht eingestellt, d. h. gesteuert werden. Die Steuerwalze kann von zylinderförmiger Gestalt sein oder eine scheibenförmige Gestalt aufweisen, wobei die Anschlüsse der Leitungen dann benachbart zur Mantelfläche des Zylinders oder benachbart zur Stirnseite der Scheibe liegen können, d. h. in Richtung der Drehachse oder quer zur Drehachse ausgerichtet sein.
Dadurch, dass anstelle von zwei Thermostatventilen eine einzelne Steuereinheit eingesetzt wird, verringern sich die Kosten, das Gewicht und der Raumbedarf der Steuerung. Die Anzahl der Bauteile reduziert sich, wodurch sich grundsätzlich die Bereitstellungskosten und die Montagekosten vermindern.
Erfindungsgemäß wird die Steuerwalze mittels Schrittmotor angetrieben und betätigt, d. h. verstellt. Die Steuerwalze wird beim Überführen von einer Arbeitsposition in eine andere Arbeitsposition unter Verwendung des Schrittmotors um einen vorgebbaren Winkel ∆α verdreht und wechselt dabei die Arbeitsposition sprunghaft. Ein Schrittmotor ist grundsätzlich und im Rahmen der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass er die Arbeitspositionen schnell, nahezu verzögerungsfrei, anfährt und keine stufenlose – analoge – Verstellung zuläßt, sondern vielmehr eine digitale Verstellung in Stufen, d. h. Schritten, vornimmt, wobei ein Schritt eine bestimmte Schrittweite aufweist. Folgerichtig kennzeichnet ein Schritt auch den kleinsten zu realisierenden Verstellwinkel ∆α_min.
In einer ersten Arbeitsposition trennt die Steuerwalze die erste Rückführleitung von der Zuführleitung und verbindet die zweite Rückführleitung und die Bypaßleitung mit der Zuführleitung, so dass dem Kühlmittel keine Wärme im Wärmetauscher entzogen wird und das Kühlmittel den Zylinderkopf und den Zylinderblock durchströmt. In einer zweiten Arbeitsposition wird die Bypaßleitung von der Zuführleitung mittels Steuerwalze getrennt und die beiden Rückführleitungen werden mit der Zuführleitung verbunden, so dass dem durch den Zylinderkopf geleiteten Kühlmittelstrom Wärme im Wärmetauscher entzogen wird.
Der Schrittmotor gestattet einen sprunghaften Wechsel von der ersten Arbeitsposition in die zweite Arbeitsposition und umgekehrt bzw. zurück, so dass durch eine vorgegebene Wechselfolge von Arbeitspositionen der Steuerwalze mit entsprechenden Verweildauern der Steuerwalze in der jeweiligen Arbeitsposition nahezu beliebig Einfluß genommen werden kann auf den Wärmehaushalt der Brennkraftmaschine, insbesondere und unabhängig voneinander auf den Kühlmitteldurchsatz durch den Zylinderkopf und den Zylinderblock, wodurch sich nahezu jede beliebige Bauteiltemperatur realisieren läßt und dem unterschiedlichen Warmlaufverhalten dieser Bauteile Rechnung getragen werden kann.
Jede Position, die die Steuerwalze anfahren, d. h. einnehmen kann, ist erfindungsgemäß eine potentielle Arbeitsposition. Die Wechselfolge, d. h. der vorgebbare Takt, kann mehr als zwei Arbeitspositionen umfassen, wie im Zusammenhang mit der Beschreibung der Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine zu erkennen ist.
Der Takt kann betriebspunktspezifisch vorgegeben werden und auch in Abhängigkeit von einer ermittelten Zylinderkopftemperatur T_cyl.-head, Zylinderblocktemperatur T_cyl.-block und/oder Kühlmitteltemperatur T_coolant. Auf diese Weise kann sowohl der Zylinderkopf als auch der Zylinderblock bedarfsgerecht temperiert bzw. gekühlt werden. Die erfindungsgemäße Steuerung der Steuerwalze führt bei Verdrehen der Steuerwalze zu einem pulsierenden Kühlmittelstrom.
Mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird – wie vorstehend dargelegt – die erste der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe gelöst, nämlich eine Brennkraftmaschine bereitgestellt, die hinsichtlich der Steuerung der Kühlung optimiert ist und grundsätzlich eine Einflußnahme auf den Wärmehaushalt der Brennkraftmaschine in der Warmlaufphase als auch auf den Wärmehaushalt der aufgeheizten Brennkraftmaschine gestattet.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen gemäß den Unteransprüchen werden im Folgenden beschrieben.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine, bei denen die verdrehbare Steuerwalze in einer dritten Arbeitsposition sowohl die Bypaßleitung als auch die beiden Rückführleitungen mit der Zuführleitung verbindet. In der dritten Arbeitsposition wird nur einem Teil des durch den Zylinderkopf geleiteten Kühlmittelstroms Wärme im Wärmetauscher entzogen, während der verbleibende Anteil des Kühlmittelstroms via Bypaßleitung den Wärmetauscher umgeht.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine, bei denen die verdrehbare Steuerwalze in einer vierten Arbeitsposition sowohl die Bypaßleitung als auch die beiden Rückführleitungen von der Zuführleitung trennt.
Die Ergänzung der Arbeitspositionen durch die vorstehende vierte Arbeitsposition, bei der sämtliche Leitungen versperrt sind, bietet die Möglichkeit, die Kühlung der Brennkraftmaschine zu deaktivieren, d. h. abzuschalten, indem die Zirkulation des Kühlmittels durch den Zylinderkopf und den Zylinderblock vollständig unterbunden wird.
Eine derart ausgestaltete Brennkraftmaschine erweist sich insbesondere während der Warmlaufphase unmittelbar nach einem Kaltstart als vorteilhaft. Nach einem Stillstand des Fahrzeuges, d. h. bei einem Neustart der Brennkraftmaschine, bleibt die Kühlung des Zylinderkopfes und des Zylinderblocks durch vollständiges Schließen der Steuereinheit deaktiviert. Das Kühlmittel fließt nicht, sondern steht in den Kühlmittelmänteln des Zylinderkopfes sowie des Zylinderblocks. Dadurch werden die Erwärmung des Kühlmittels und die Aufheizung der Brennkraftmaschine weiter beschleunigt. Eine derartige Steuerung forciert auch die Erwärmung des Motoröls, wodurch die Reibleistung der Brennkraftmaschine gesenkt und der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine spürbar reduziert wird.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine, bei denen die verdrehbare Steuerwalze in einer fünften Arbeitsposition die Bypaßleitung mit der Zuführleitung verbindet und die beiden Rückführleitungen von der Zuführleitung trennt. Die fünfte Arbeitsposition eignet sich – wie die vierte – auch zum Aufheizen der Brennkraftmaschine, wobei der Kühlmittelstrom durch den Zylinderblock durch Schließen der zweiten Rückführleitung unterbunden wird und das durch den Zylinderkopf geführte Kühlmittel via Bypaßleitung am Wärmetauscher vorbeigeführt, d. h. nicht gekühlt wird.
Durch Überführen der Steuerwalze in die fünfte Arbeitsposition wird der Block schneller erwärmt, d. h. die Zylinderblocktemperatur gezielt angehoben.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine, bei denen die verdrehbare Steuerwalze in einer sechsten Arbeitsposition die zweite Rückführleitung von der Zuführleitung trennt und die erste Rückführleitung und die Bypaßleitung mit der Zuführleitung verbindet. Gegenüber der fünften Arbeitsposition ist bei der sechsten Arbeitsposition die erste Rückführleitung geöffnet, so dass das durch den Zylinderkopf geführte Kühlmittel teilweise via Bypaßleitung und teilweise via Wärmetauscher der Steuereinheit zugeführt und damit der einlaßseitigen Zuführleitung bereitgestellt wird.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine, bei denen die verdrehbare Steuerwalze in einer siebten Arbeitsposition die erste Rückführleitung mit der Zuführleitung verbindet und die zweite Rückführleitung und die Bypaßleitung von der Zuführleitung trennt. In dieser Arbeitsposition wird das gesamte durch den Zylinderkopf geführte Kühlmittel im Wärmetauscher gekühlt bevor es via Steuereinheit auf die Einlaßseite des Kühlmittelkreislaufs gelangt. Der Kühlmittelstrom durch den Zylinderblock wird durch Schließen der zweiten Rückführleitung unterbunden und damit die Kühlung des Zylinderblocks deaktiviert.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine, bei denen eine Motorsteuerung zur Steuerung des Schrittmotors vorgesehen ist. Vorteile ergeben sich dadurch, dass in der Motorsteuerung eine Vielzahl von Betriebskenngrößen bzw. Betriebsparametern der Brennkraftmaschine bzw. des Kühlmittelkreislaufs hinterlegt sind und damit auch zur Steuerung der Steuerwalze zur Verfügung stehen.
Insbesondere bietet die Motorsteuerung die Möglichkeit, Kennfelder zu hinterlegen, die einer kennfeldgesteuerten Kühlung dienen können. Dann kann nicht nur – mit der Absicht einer beschleunigten Erwärmung – der Kühlmitteldurchsatz nach einem Kaltstart vermindert werden, sondern kennfeldspezifisch Einfluß auf den Wärmehaushalt der Brennkraftmaschine genommen werden. Insbesondere können verschiedene Kühlmitteltemperaturen für unterschiedliche Lastzustände realisiert werden.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine, bei denen im Kühlmittelkreislauf eine kühlmittelbetriebene Heizung vorgesehen ist.
Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen der flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine, bei denen die kühlmittelbetriebene Heizung stromaufwärts des Wärmetauschers in der ersten Rückführleitung angeordnet ist.
Dem Kühlmittel kann nach Durchströmen des Zylinderkopfes, d. h. stromabwärts des Zylinderkopfes, nicht nur in einem Wärmetauscher, sondern auch durch eine weitere Verwendung Wärme entzogen werden. Es kann beispielsweise eine kühlmittelbetriebene Heizung vorgesehen werden, welche das im Zylinderkopf aufgeheizte Kühlmittel nutzt, um die dem Fahrgastraum eines Fahrzeuges zugeführte Luft zu erwärmen, wobei die Temperatur des Kühlmittels abnimmt.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine, bei denen im Kühlmittelkreislauf ein Entlüftungsbehälter vorgesehen ist. Ein im Kühlkreislauf vorgesehener Entlüftungsbehälter dient zur Entlüftung des Kühlmittels bzw. des Kreislaufs. Häufig führt eine Steigleitung zum Entlüftungsbehälter, die Teil einer Nachlaufkühlung ist, beispielsweise zur Kühlung eines Lagergehäuses eines Abgasturboladers. Die Förderung des Kühlmittels bei abgeschalteter Brennkraftmaschine erfolgt dann durch den sogenannten Thermosiphon-Effekt.
Grundsätzlich sollte der Kühlmitteldurchsatz durch den Entlüftungsbehälter, insbesondere bei niedrigen Kühlmitteltemperaturen, so gering wie möglich sein. Vorteilhafterweise sollte der Durchsatz vollständig unterbunden werden, solange das Kühlmittel nicht eine vorgebbare Mindesttemperatur überschritten hat. Zum einen setzt eine Entgasung, d. h. eine Entlüftung, eine gewisse Verweildauer des Kühlmittels im Entlüftungsbehälter voraus, weshalb der Durchsatz grundsätzlich begrenzt werden sollte. Zum anderen führt eine niedrige Temperatur des Kühlmittels bzw. die durch die niedrige Temperatur bedingte höhere Viskosität des Kühlmittels dazu, dass das Kühlmittel beim Ausströmen aus dem Entlüftungsbehälter – entgegen der eigentlichen Zielsetzung – wieder mit Luft angereichert wird. Letzteres ist ein grundsätzliches Problem bei der Entlüftung mittels Entlüftungsbehälter, aber bei niedrigen Kühlmitteltemperaturen besonders ausgeprägt, wohingegen zu höheren Temperaturen hin die Wiederanreicherung des Kühlmittels mit Luft nicht stattfindet bzw. dieser Effekt vernachlässigbar ist. Der Kühlmitteldurchsatz hat ebenfalls – wenn auch einen untergeordneten – Einfluß auf die Wiederanreicherung des Kühlmittels mit Luft, wobei ein zunehmender Durchsatz den Effekt verstärkt.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine, bei denen die Steuereinheit ein Gehäuse umfaßt, in welchem die Steuerwalze verdrehbar gelagert ist, wobei das Gehäuse Anschlußöffnungen für die beiden Rückführleitungen, die Bypaßleitung und die Zuführleitung aufweist.
Das Gehäuse dient einer kompakten Ausgestaltung und damit einem effektiven Packaging im Motorraum und erleichtert die Montage bzw. verkürzt die Montagezeit.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine, bei denen der in der ersten Rückführleitung vorgesehene Wärmetauscher mit einem Lüfter ausgestattet ist. Um dem Wärmetauscher unter sämtlichen Betriebszuständen, insbesondere bei stehendem Kraftfahrzeug und bei nur geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten, einen ausreichend hohen Luftmassenstrom bereitzustellen und den Wärmeübergang grundsätzlich zu unterstützen, ist es vorteilhaft, den Wärmetauscher mit einem Lüftermotor auszustatten, der ein Lüfterrad antreibt, d. h. in Drehung versetzt. Der Lüftermotor wird in der Regel elektrisch betrieben und ist vorzugsweise stufenlos steuerbar mit verschiedenen Lasten bzw. Drehzahlen.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine, bei denen die erste Rückführleitung, die zweite Rückführleitung und die Bypaßleitung in die Steuereinheit münden. Vorliegend sind die Leitungen nicht nur mit der Steuereinheit verbunden bzw. führen zur Steuereinheit hin, sondern münden direkt in diese Steuereinheit ein.
Die zweite der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe, nämlich ein Verfahren zum Betreiben einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine einer zuvor beschriebenen Art aufzuzeigen, wird gelöst durch ein Verfahren, bei dem die Steuerwalze mittels Schrittmotor und Motorsteuerung entsprechend einem vorgebbaren Takt verstellt und gesteuert wird, wobei der vorgebbare Takt eine Folge von Arbeitspositionen der Steuerwalze mit entsprechenden Verweildauern der Steuerwalze in den jeweiligen Arbeitspositionen umfaßt.
Das bereits für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine Gesagte gilt in analoger Weise auch für das erfindungsgemäße Verfahren. Es wird insbesondere Bezug genommen auf die Beschreibung der Ausführungsformen der Brennkraftmaschine.
Vorteilhaft sind Verfahrensvarianten, bei denen der Takt in Abhängigkeit vom momentanen Wärmehaushalt der Brennkraftmaschine vorgegeben wird.
Vorteilhaft sind Verfahrensvarianten, bei denen der Takt in Abhängigkeit von einer ermittelten Zylinderkopftemperatur T_cyl.-head vorgegeben wird, d. h. die Zylinderkopftemperatur bei der Verstellung der Walze berücksichtigt wird. Die Steuerwalze wird quasi in Abhängigkeit von einer ermittelten Zylinderkopftemperatur T_cyl.-head verstellt.
So kann beispielsweise die erste Rückführleitung mit der Zuführleitung verbunden werden, sobald die ermittelte Zylinderkopftemperatur T_cyl.-head eine vorgebbare Temperatur T_head,max übersteigt. Die Temperatur T_head,max kann eine kennfeldspezifische Temperatur sein, d. h. für unterschiedliche Lastzustände variieren.
Vorteilhaft sind auch Verfahrensvarianten, bei denen der Takt in Abhängigkeit von einer ermittelten Zylinderblocktemperatur T_cyl.-block vorgegeben wird.
Vorteilhaft sind auch Verfahrensvarianten, bei denen der Takt in Abhängigkeit von einer ermittelten Kühlmitteltemperatur T_coolant vorgegeben wird.
Grundsätzlich kann die Steuerwalze auch in Abhängigkeit eines anderen Betriebsparameters betätigt werden, beispielweise in Abhängigkeit von der Abgastemperatur, die nach dem Stand der Technik häufig als Indiz für eine Anfettung herangezogen wird, die wiederum dazu dient, eine Überhitzung der Brennkraftmaschine zu vermeiden, d. h. die Zylinderkopftemperatur T_cyl.-head zu begrenzen.
Bei Brennkraftmaschinen, bei denen die Steuerwalze in Abhängigkeit von einer ermittelten Zylinderkopftemperatur T_cyl.-head verstellt wird, können Verfahrensvarianten vorteilhaft sein, bei denen die Temperatur T_cyl.-head des Zylinderkopfes rechnerisch ermittelt wird.
Die rechnerische Bestimmung der Zylinderkopftemperatur T_cyl.-head erfolgt beispielsweise mittels Simulation, bei der aus dem Stand der Technik bekannte Modelle, beispielsweise dynamische Wärmemodelle und kinetische Modelle zur Bestimmung der während der Verbrennung generierten Reaktionswärme, verwendet werden. Als Eingangssignale für die Simulation werden vorzugsweise Betriebsparameter der Brennkraftmaschine verwendet, die schon vorliegen, d. h. in anderem Zusammenhang ermittelt werden.
Die Simulationsrechnung zeichnet sich dadurch aus, dass keine weiteren Bauteile, insbesondere keine Sensoren, vorgesehen werden müssen, um die Temperatur zu ermitteln, was hinsichtlich der Kosten günstig ist. Nachteilig hingegen ist, dass es sich bei der auf diese Weise ermittelten Zylinderkopftemperatur lediglich um einen Schätzwert handelt, was die Qualität der Steuerung bzw. Kühlung mindern kann.
Vorteilhaft sind daher auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen zur Ermittlung der Zylinderkopftemperatur T_cyl.-head ein Sensor vorgesehen ist.
Die meßtechnische Erfassung der Zylinderkopftemperatur T_cyl.-head ist problemlos möglich, da der Zylinderkopf auch bei warmgelaufener Brennkraftmaschine vergleichsweise moderate Temperaturen aufweist, so dass keine hohen Anforderungen an den Sensor zu stellen sind. Zudem besteht eine Vielzahl von Möglichkeiten, d. h. eine Vielzahl von Stellen, zur Anordnung eines Sensors.
Zur Ermittlung der Zylinderkopftemperatur T_cyl.-head kann auch eine andere Bauteiltemperatur, herangezogen werden, welche beispielsweise meßtechnisch mittels Sensor erfaßt oder mittels Simulationsrechnung rechnerisch bestimmt wird. Gemäß dieser Variante wird die Temperatur des Zylinderkopfes indirekt – unter Verwendung einer anderen Temperatur – ermittelt.
Bei einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine, wie sie Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, besteht des Weiteren die Möglichkeit, die Zylinderkopftemperatur unter Verwendung der Temperatur des Kühlmittels zu ermitteln, d. h. abzuschätzen. Hierzu kann auch ein Sensor im Kühlkreislauf bzw. Kühlmittelmantel des Zylinderkopfes vorgesehen werden.
Das im Zusammenhang mit der Zylinderkopftemperatur Gesagte gilt in analoger Weise auch für die Zylinderblocktemperatur T_cyl.-block, weshalb auf die entsprechenden Ausführungen Bezug genommen wird. Dasselbe gilt für die Kühlmitteltemperatur T_coolant.
Vorteilhaft sind daher auch Verfahrensvarianten, bei denen zur Ermittlung der Zylinderblocktemperatur T_cyl.-block ein Sensor vorgesehen ist.
Die Zylinderblocktemperatur kann zur Ermittlung der Zylinderkopftemperatur herangezogen werden. Umgekehrt kann die Zylinderkopftemperatur der Ermittlung der Zylinderblocktemperatur dienen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß 1 näher beschrieben. Hierbei zeigt:
1 schematisch eine erste Ausführungsform der Brennkraftmaschine.
1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform der Brennkraftmaschine 1 mit einem Zylinderkopf 1a und einem Zylinderblock 1b. Die Brennkraftmaschine 1 ist mit einer Flüssigkeitskühlung ausgestattet, wobei der Zylinderkopf 1a über einen ersten integrierten Kühlmittelmantel verfügt, der zur Versorgung mit Kühlmittel einlaßseitig eine erste Zufuhröffnung 2a und zum Abführen des Kühlmittels auslaßseitig eine erste Abführöffnung 3a aufweist. Der Zylinderblock 1b weist ebenfalls einen integrierten Kühlmittelmantel auf. Dieser zweite Kühlmittelmantel verfügt zur Versorgung mit Kühlmittel einlaßseitig über eine zweite Zufuhröffnung 2b und auslaßseitig zum Abführen des Kühlmittels über eine zweite Abführöffnung 3b.
Zur Ausbildung des Kühlmittelkreislaufs 4 sind die erste Abführöffnung 3a via einer ersten Rückführleitung 5a, in der ein Wärmetauscher 6 angeordnet ist, und die zweite Abführöffnung 3b via einer zweiten Rückführleitung 5b mit einer Steuereinheit 7 verbunden, von der aus eine Zuführleitung 8 abzweigt, sich gabelt und in Gestalt von zwei Zuführleitungen 8a, 8b zu den Zuführöffnungen 2a, 2b der Kühlmittelmäntel führt. In der Zuführleitung 8 ist eine Pumpe 9 zur Förderung des Kühlmittels zu den Zuführöffnungen 2a, 2b und zur Versorgung der Kühlmittelmäntel mit Kühlmittel angeordnet. Eine Bypaßleitung 5c, die von der ersten Rückführleitung 5a stromaufwärts des Wärmetauschers 6 abzweigt und zur Steuereinheit 7 führt, dient der Umgehung des Wärmetauschers 6.
Zur Steuerung der Kühlmittelströme durch den Zylinderkopf 1a und den Zylinderblock 1b ist auslaßseitig eine Steuereinheit 7 vorgesehen. Diese Steuereinheit 7 weist eine um ihre Längsachse zwischen Arbeitspositionen verdrehbare Steuerwalze auf, welche in einer ersten Arbeitsposition die erste Rückführleitung 5a von der Zuführleitung 8 trennt und die zweite Rückführleitung 5b und die Bypaßleitung 5c mit der Zuführleitung 8 verbindet und welche in einer zweiten Arbeitsposition die Bypaßleitung 5c von der Zuführleitung 8 trennt und die beiden Rückführleitungen 5a, 5b mit der Zuführleitung 8 verbindet (nicht dargestellt). Der Antrieb der Steuereinheit 7 erfolgt mittels Schrittmotor, der die Steuerwalze beim Überführen von einer Arbeitsposition in eine andere Arbeitsposition um einen vorgebbaren Winkel verdreht.
Eine Motorsteuerung 10 betätigt, d. h. steuert, den Schrittmotor, so dass der Durchfluß durch den Zylinderkopf 1a und der Durchfluß durch den Zylinderblock 1b einstellbar sind. Hierzu verfügt die Walze über Bohrungen. Die Steuerwalze wird vorliegend in Abhängigkeit einer Zylinderkopftemperatur T_cyl.-head und/oder einer Zylinderblocktemperatur T_cyl.-block verdreht. Zur Ermittlung dieser Temperaturen ist ein Sensor 11a am Zylinderkopf 1a und ein Sensor 11b am Zylinderblock 1b vorgesehen.
Bezugszeichenliste

1: Brennkraftmaschine
1a: Zylinderkopf
1b: Zylinderblock
2a: erste Zufuhröffnung
2b: zweite Zufuhröffnung
3a: erste Abführöffnung
3b: zweite Abführöffnung
4: Kühlmittelkreislauf
5a: erste Rückführleitung
5b: zweite Rückführleitung
5c: Bypaßleitung
6: Wärmetauscher
7: Steuereinheit
8: Zuführleitung
8a: erste Zuführleitung
8b: zweite Zuführleitung
9: Pumpe
10: Motorsteuerung
11a: Sensor zur Ermittlung der Zylinderkopftemperatur
11b: Sensor zur Ermittlung der Zylinderblocktemperatur
∆α: vorgebbarer Verdrehwinkel der Steuerwalze
T_coolant: Kühlmitteltemperatur
T_cyl.-block: Zylinderblocktemperatur
T_cyl.-head: Zylinderkopftemperatur

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10061546 A1 [0019, 0020]
DE 10392436 T5 [0020]

Claims

Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem Zylinderkopf (1a) und einem Zylinderblock (1b), bei der – der mindestens eine Zylinderkopf (1a) mit mindestens einem integrierten Kühlmittelmantel ausgestattet ist, wobei dieser erste Kühlmittelmantel einlaßseitig eine erste Zufuhröffnung (2a) zur Versorgung mit Kühlmittel und auslaßseitig eine erste Abführöffnung (3a) zum Abführen des Kühlmittels aufweist, – der Zylinderblock (1b) mit mindestens einem integrierten Kühlmittelmantel ausgestattet ist, wobei dieser zweite Kühlmittelmantel einlaßseitig eine zweite Zufuhröffnung (2b) zur Versorgung mit Kühlmittel und auslaßseitig eine zweite Abführöffnung (3b) zum Abführen des Kühlmittels aufweist, und – zur Ausbildung eines Kühlmittelkreislaufs (4) die erste Abführöffnung (3a) via einer ersten Rückführleitung (5a), in der ein Wärmetauscher (6) angeordnet ist, und die zweite Abführöffnung (3b) via einer zweiten Rückführleitung (5b) mit einer Steuereinheit (7) verbunden sind, von der eine Zuführleitung (8) abzweigt, in der eine Pumpe (9) zur Förderung des Kühlmittels zu den Zuführöffnungen (2a, 2b) und zur Versorgung der Kühlmittelmäntel mit Kühlmittel angeordnet ist, wobei eine Bypaßleitung (5c) vorgesehen ist, die von der ersten Rückführleitung (5a) stromaufwärts des Wärmetauschers (6) abzweigt und zur Steuereinheit (7) führt, dadurch gekennzeichnet, dass – die Steuereinheit (7) eine um ihre Längsachse zwischen Arbeitspositionen verdrehbare Steuerwalze aufweist, welche in einer ersten Arbeitsposition die erste Rückführleitung (5a) von der Zuführleitung (8) trennt und die zweite Rückführleitung (5b) und die Bypaßleitung (5c) mit der Zuführleitung (8) verbindet und welche in einer zweiten Arbeitsposition die Bypaßleitung (5c) von der Zuführleitung (8) trennt und die beiden Rückführleitungen (5a, 5b) mit der Zuführleitung (8) verbindet, und – der Antrieb der Steuereinheit (7) einen Schrittmotor umfaßt, der die Steuerwalze beim Überführen von einer Arbeitsposition in eine andere Arbeitsposition um einen vorgebbaren Winkel ∆α entsprechend mindestens einem Schritt einer vorbestimmbaren Schrittweite verdreht.
Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verdrehbare Steuerwalze in einer dritten Arbeitsposition sowohl die Bypaßleitung (5c) als auch die beiden Rückführleitungen (5a, 5b) der Zuführleitung (8) verbindet.
Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die verdrehbare Steuerwalze in einer vierten Arbeitsposition sowohl die Bypaßleitung (5c) als auch die beiden Rückführleitungen (5a, 5b) von der Zuführleitung (8) trennt.
Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verdrehbare Steuerwalze in einer fünften Arbeitsposition die Bypaßleitung (5c) mit der Zuführleitung (8) verbindet und die beiden Rückführleitungen (5a, 5b) von der Zuführleitung (8) trennt.
Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verdrehbare Steuerwalze in einer sechsten Arbeitsposition die zweite Rückführleitung (5b) von der Zuführleitung (8) trennt und die erste Rückführleitung (5a) die Bypaßleitung (5c) mit der Zuführleitung (8) verbindet.
Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verdrehbare Steuerwalze in einer siebten Arbeitsposition die erste Rückführleitung (5a) mit der Zuführleitung (8) verbindet und die zweite Rückführleitung (5b) und die Bypaßleitung (5c) von der Zuführleitung (8) trennt.
Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Motorsteuerung (10) zur Steuerung des Schrittmotors vorgesehen ist.
Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Kühlmittelkreislauf (4) eine kühlmittelbetriebene Heizung vorgesehen ist.
Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die kühlmittelbetriebene Heizung stromaufwärts des Wärmetauschers (6) in der ersten Rückführleitung (5a) angeordnet ist.
Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Kühlmittelkreislauf (4) ein Entlüftungsbehälter vorgesehen ist.
Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) ein Gehäuse umfaßt, in welchem die Steuerwalze verdrehbar gelagert ist, wobei das Gehäuse Anschlußöffnungen für die beiden Rückführleitungen (5a, 5b), die Bypaßleitung (5c) und die Zuführleitung (8) aufweist.
Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rückführleitung (5a), die zweite Rückführleitung (5b) und die Bypaßleitung (5c) in die Steuereinheit (7) münden.
Verfahren zum Betreiben einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerwalze mittels Schrittmotor und Motorsteuerung (10) entsprechend einem vorgebbaren Takt verstellt und gesteuert wird, wobei der vorgebbare Takt eine Folge von Arbeitspositionen der Steuerwalze mit entsprechenden Verweildauern der Steuerwalze in den jeweiligen Arbeitspositionen umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Takt in Abhängigkeit vom momentanen Wärmehaushalt der Brennkraftmaschine (1) vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Takt in Abhängigkeit von einer ermittelten Zylinderkopftemperatur T_cyl.-head vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Takt in Abhängigkeit von einer ermittelten Zylinderblocktemperatur T_cyl.-block vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Takt in Abhängigkeit von einer ermittelten Kühlmitteltemperatur T_coolant vorgegeben wird.