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Die Erfindung betrifft einen getrennten Kühlmittelkreislauf eines Verbrennungsmotors wobei ein Kopfkühlmittelmantel und ein Blockkühlmittelmantel vorgesehen ist, wobei der getrennte Kühlmittelkreislauf zumindest eine gemeinsame Pumpe, zumindest einen Kühler, zumindest ein Steuerelement, und zumindest eine Heizung aufweist, und wobei der Kopfkühlmittelmantel ein Auslassgehäuse aufweist.
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Die
EP 2 562 378 A1 befasst sich mit einer Strategie zum Betreiben eines getrennten Kühlmittelkreislaufs eines Verbrennungsmotors, wobei ein Zylinderkopfwassermantel und ein Motorblockwassermantel vorgesehen ist. Der getrennte Kühlmittelkreislauf weist eine Pumpe, einen Kühler, ein Steuerelement, ein Auslassgehäuse und eine Heizung auf. In dem getrennten Kühlmittelkreislauf zirkuliert ein Kühlmittel. Das Steuerelement ist aus einem Thermostaten und einem davon getrenntem Proportionalventil gebildet, welche an dem Auslassgehäuse parallel geschaltet angeordnet sind. Kühlmittel wird, das Proportionalventil passierend über eine Blockwasserleitung zum Motorblockwassermantel, über eine Heizungsleitung zur Heizung und über eine Kühlerleitung zum Kühler geleitet. Kühlmittel wird, das Thermostat passierend über eine Verbindungsleitung zum Kühler geleitet. Das Thermostat und das Proportionalventil bewirken eine Kühlmittelströmung durch die jeweilige Leitung unabhängig voneinander aber abhängig von Betriebsarten des Verbrennungsmotors.
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In der
DE 102 19 481 A1 ist ein Verbrennungsmotor mit einem Zylinderkurbelgehäuse und einem Zylinderkopf und mit einem Kühlwasserkreislauf offenbart. Der Kühlwasserkreislauf hat einen ersten und einen davon getrennten zweiten Kühlwasserkanal. Der erste Kühlwasserkanal ist im Zylinderkopf ausgebildet, wobei der zweite Kühlwasserkanal im Zylinderkurbelgehäuse ausgebildet ist. Im Kühlwasserkreislauf ist eine gemeinsame Kühlwasserpumpe angeordnet. Ein dritter Kühlwasserkanal verbindet eine Austrittsöffnung des ersten im Zylinderkopf ausgebildeten Kühlwasserkanals mit einer Zutrittsöffnung der Kühlwasserpumpe. Ein vierter Kühlwasserkanal verbindet eine Austrittsöffnung der Kühlwasserpumpe mit einer Zutrittsöffnung des zweiten Kühlwasserkanals im Zylinderkurbelgehäuse zur Weiterleitung des Kühlwassers aus dem ersten in den zweiten Kühlwasserkanal.
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Die
DE 697 07 980 T2 offenbart einen Kühlkreislauf mit zwei voneinander getrennten Teilkreisläufen, wovon einer der Teilkreisläufe im Zylinderkopf und der andere im Zylinderblock angeordnet ist. Ebenso offenbart die
GB 646 201 A im Zylinderkopf und -block voneinander getrennte Kühlmittelkanäle. Auch die
DE 87 02 564 U1 beschäftigt sich mit von im Zylinderkopf und -block getrennten Kühlwasserkreisläufen, wobei beide in reihe hintereinander geschaltet sind.
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Die
EP 0 038 556 B1 zum Beispiel beschreibt ein Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine. Mit einer ersten Pumpe wird Kühlmittel durch einen Zylinderkopfkühlmantel gefördert. Eine zweite Pumpe fördert Kühlmittel durch den Zylinderblockkühlmittelmantel. Beide Kühlmäntel weisen innerhalb der Brennkraftmaschine keine Verbindung auf, münden ausgangsseitig aber in einem Hauptumlaufleitungssystem. Von diesem zweigt ein Kühlerbypaßleitungssystem ab, welches zum Zylinderkopfeinlaß des Kopfkühlmantels und zum Zylinderblockeinlaß des Zylinderblockkühlmittelmantels führt. Mittels eines Steuerventils wird eine Kühlmittelströmung zum Kühler verhindert, und eine Kühlmittelströmung durch das Kühlerbypaßleitungssystem erlaubt. Mittels eines zweiten Steuerventils wird eine Kühlmittelströmung durch den Zylinderblockkühlmittelmantel unterbrochen.
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Zweckmäßiger Weise werden der Motorblock und der Zylinderkopf des Verbrennungsmotors jeweils getrennt oder wenigstens überwiegend getrennt voneinander mit einem Kühlmittel eines Kühlmittelkreislaufs durchströmt. Auf diese Weise können der Zylinderkopf, der thermisch vor allem mit der Brennraumwand, der Ansaugluftführung und der Abgasabführung gekoppelt ist und der Motorblock, der thermisch vor allem mit den Reibstellen gekoppelt ist, unterschiedlich gekühlt werden. Durch dieses so genannte „Split-Cooling-System“ (getrennter Kühlmittelkreislauf) soll erreicht werden, daß in der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors der Zylinderkopf gekühlt wird, wobei der Motorblock zunächst noch nicht gekühlt werden soll, so daß der Motorblock schneller auf die erforderliche Betriebstemperatur geführt werden kann, d. h. unter getrenntem Kühlkreislauf sind nicht zwei Kühlkreisläufe zu verstehen, sondern es ist ein Kühlkreislauf für eine Brennkraftmaschine gemeint, bei der der Kühlmittelmantel des Zylinderkopfes von dem Kühlmittelmantel des Zylinderblocks durch geeignete Mittel separiert ist. Bei manchen Konstruktionsformen können allerdings auch kleine Leckagen vom Zylinderkopfkühlmittelmantel zum Zylinderblockkühlmittelmantel vorgesehen sein, wobei die Leckagemengen so gering sind, daß man trotzdem von einem getrennten Kühlkreislauf sprechen kann.
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Im Stand der Technik sind die Vorteile und Ausgestaltungskonzepte von getrennten Kühlkreisläufen (Split-Cooling-System) im Vergleich zu einem konventionellen Kühlmittelkreislauf seit langer Zeit bekannt, wie zum Beispiel die auf die Anmelderin zurückgehenden
DE 10 2010 002 082 und
EP 2 128 399 beschreiben, wobei jeweils ein Zylinderkopfkühlmittelmantel (Kopfkühlmittelmantel) mit getrennten Kühlkanälen für die Einlassventilseite und Auslassventilseite beschrieben sind. Nachteilig ist, dass die Kühlmittelströmungsaufteilung zwischen dem Zylinderkopf und dem Motorblockwassermantel in beiden Phasen (Thermostat geschlossen unterhalb 90°C, Thermostat geöffnet oberhalb 90°C) fixiert ist, was zu einer unnötigen hohen Wärmeabgabe und einer geringen Aufwärmung des Motorblocks und des Ölfilms entlang der Laufbuchsen führt. Es wird angestrebt, die Unterbindung der Kühlmittelströmung durch den Zylinderblockkühlmittelmantel (die so genannte „No-Flow Strategie“ für den Zylinderblockkühlmittelmantel“) so lange wie möglich aufrecht zu erhalten, um Reibungsverluste während der Warmlaufphase, insbesondere nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors, zu reduzieren. Bekannt ist zum Beispiel, eine interne Verbindung zwischen dem Blockkühlmittelmantel und dem Kopfkühlmittelmantel herzustellen, so dass während der NULL-Strömung im Blockkühlmittelmantel entstehender Kühlmitteldampf in den Kopfkühlmittelmantel, vorzugsweise in den einlassseitigen Kopfkühlmittelmantel, geleitet werden kann. Durch die Ableitung der heißen Gase bzw. des heißen Dampfes (diese sammeln sich naturgemäß an einem oberen Bereich) kann die No-Flow Strategie für den Zylinderblockkühlmittelmantel länger aufrechterhalten werden, da diese Bereiche, in denen sich ansonsten heiße Dämpfe ansammeln, von Kühlmittel durchflossen werden können, so dass thermische Schäden in diesen Bereichen vorteilhaft vermieden sind. Bekannt ist auch, dass aus dem Thermostaten ein Bypass abzweigt, welcher den Kühler bzw. den Hauptkühler umgeht, so dass Kühlmittel an den Kühler vorbei strömen kann, so dass dieses nicht unnötig gekühlt wird, was in der Warmlaufphase vorteilhaft ist. Für den Bypass muss jedoch Bauraum belegt werden, welcher im Motorraum äußerst gering bemessen ist.
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Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen getrennten Kühlmittelkreislauf der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln zu verbessern.
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Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe durch einen Kühlmittelkreislauf mit den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei die gemeinsame Pumpe Kühlmittel zu einem Einlass des Zylinderkopfkühlmittelmantels fördert, ohne direkt mit einem Einlass des Blockkühlmittelmantels verbunden zu sein.
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Bei der Erfindung hat die Pumpe zwar keine direkte Verbindung zu dem Blockkühlmittelmantel, sondern ist mit ihrer Pumpenleitung nur mit dem Einlass des Zylinderkopfkühlmittelmantels verbunden. Gleichwohl bedarf es aber keiner zweiten Pumpe, um eine Strömung in dem Blockkühlmittelmantel zu erreichen. Vielmehr gelangt der aus dem Kopfkühlmittelmantel austretende Kühlmittelstrom über eine Blockleitung in den Blockkühlmittelmantel, so dass die, den beiden Kühlmittelmänteln gemeinsame Pumpe sodann die Kühlmittelströmung in den Kühlmittelmänteln bewirkt. Die Blockleitung kann als separate, externe Leitung ausgeführt sein, wobei aber auch denkbar ist, dass die Blockleitung in dem Zylinderkopf und/oder dem Zylinderblock beispielsweise als Kanal integriert ist
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Der Kopfkühlmittelmantel weist eine Einlassseite und eine Auslassseite mit entsprechend getrennten Kühlmittelmänteln auf, welche auch einen integrierten Abgassammlerkühlmittelmantel hat. Die Auslassseite und die Einlassseite, also deren Kühlmäntel münden direkt in dem Auslassgehäuse. Erfindungsgemäß ist direkt an dem Auslassgehäuse eine steuerelementfreie Blockleitung angeordnet, welche zu einer Einlassseite des Blockkühlmittelmantels führt, so dass Kühlmittel in derselben Strömungsrichtung durch den Blockkühlmittelmantel wie durch den Kopfkühlmittelmantel führbar ist. Erfindungsgemäß ist ausgangsseitig des Blockkühlmittelmantels eine Ausgangsleitung, bzw. eine Rückleitung angeordnet, welche direkt in dem Steuerelement mündet, wobei in der Ausgangsleitung ein Blockabsperrventil angeordnet ist, welches eine Durchströmung des Blockkühlmittelmantels unterbinden kann. Erfindungsgemäß ist an dem Steuerelement eine Heizungsleitung angeordnet, welche zu einer Kabinenheizung führt, die in ihrer Rücklaufleitung ein Heizungsabsperrventil aufweist.
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Zielführend wird das Kühlmittel aus der Pumpe kommend direkt in den Kopfkühlmantel geleitet, wobei das Kühlmittel bevorzugt direkt in die Abgasseite, also in den auslassseitigen Kühlmittelmantel des Kopfkühlmittelmantels geführt werden kann. Ist ein integrierter Abgassammler vorgesehen, ist es zielführend das Kühlmittel aus der Pumpe kommend direkt diesem zuzuführen. Die Einlassseite des Kopfkühlmittelmantels kann mit dem Blockkühlmittelmantel verbunden sein, so dass diese durchströmt wird, wenn der Blockkühlmittelmantel mit Kühlmittel durchströmt wird. Vorteilhaft ist, dass das Kühlmittel aus dem Zylinderkopfkühlmittelmantel direkt in den Blockkühlmittelmantel geleitet werden kann. Zweckmäßig ist dabei vorgesehen, dass ein Bypass ebenfalls direkt aus dem Steuerelement abzweigt, so dass der Hauptkühler umgangen werden kann, um so eine unvorteilhafte Kühlung des Kühlmittels durch den Hauptkühler zu vermeiden. In dem Bypass ist ein Rückschlagventil angeordnet. Diese Maßnahmen führen zu höheren Werkstoff- als auch Öltemperaturen, wodurch die Reibung und die thermischen Verluste reduziert werden. Die vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Kühlmittelkreislaufs kombiniert die Vorteile des getrennten Kühlmittelkreislaufs (schnelles Aufwärmen), wodurch der Kraftstoffverbrauch und die Entstehung schädlicher Emissionen erheblich verringert werden, wodurch aber auch die Lebensdauer des Verbrennungsmotors verlängert bzw. erhöht wird.
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Der erfindungsgemäße Kühlmittelkreislauf weist vorteilhaft eine gleichsinnige Kühlmittelströmung in den beiden getrennten Kühlmittelmänteln auf. In dem Zylinderkopfkühlmittelmantel strömt das Kühlmittel von der Einlassseite zur Auslassseite, wobei das Kühlmittel dem Blockkühlmittelmantel an der Seite zugeführt wird, welche der Einlassseite des Kopfkühlmittelmantels entspricht. Die Kühlmittelströmung ist natürlich nur beispielhaft. Möglich ist auch eine gegensinnige Strömung in den Kühlmänteln. Selbstverständlich hat der Blockkühlmittelmantel keinen Strömungs-kontakt, bzw. Kühlmittelübergang zum Zylinderkopfkühlmittel-mantel, wobei natürlich kleine Leckagemengen nicht ausgeschlossen werden können, wie einleitend erwähnt. Das bedeutet im Sinne der Erfindung, dass Kühlmittel aus dem Blockkühlmittelmantel nicht direkt in den Zylinderkopfkühlmittelmantel tritt, und beide Kühlmittelmäntel quasi in Reihe geschaltet sind, und bevorzugt gleichsinnig durchströmt werden. Dazu muss aber die Blockleitung von der Ausgangsseite des Zylinderkopfkühlmittelmantels (bezogen auf die Strömungs-richtung des Kühlmittels) des Verbrennungsmotors zur Eingangsseite des Verbrennungsmotors, also des Blockkühlmittelmantels geführt werden, so dass in der Blockleitung zumindest abschnittsweise eine zu beiden Kühlmittelmänteln gegen-läufige (bzw. gleichsinnige) Strömungsrichtung vorhanden ist. Gleichwohl ist die Blockleitung pumpenfrei, da die Blockleitung Kühlmittel unter Hochdruck, nämlich mit dem, wenn auch etwas reduzierten, Pumpendruck aus dem Auslassgehäuse in Richtung zum Blockkühlmitteleinlass befördert. Grundsätzlich sind die Druckverluste aber gering.
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Zweckmäßig im Sinne der Erfindung ist, wenn eine Pumpenleitung die Pumpe mit der Eingangsseite des Zylinderkopfkühlmittelmantels verbindet. Es ist also nur noch ein einziger Pumpeneinlass vorgesehen, welcher an dem Kopfkühlmittelmantel, bevorzugt an dem Abgassammlerkühlmittelmantel angeordnet ist, wobei auf einen Pumpeneingang zum Blockkühlmittelmantel verzichtet werden kann. Stattdessen ist in bevorzugter Ausgestaltung lediglich ein einfacher, steuerelementfreier Anschluss für die Blockleitung vorzusehen. Dies ermöglicht erhebliche Platzvorteile bezüglich des möglichen Pfades der Pumpenleitung zum Kopfkühlmittelmanteleingang. Das Kühlmittel kann also aus dem Zylinderkopfkühlmittelmantel in das Auslassgehäuse gelangen.
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Günstig ist, wenn aus dem Steuerelement die Heizungsleitung abzweigt, welche zur Heizung führt. Der Heizungsrücklauf mündet vor der Pumpe, also stromauf derselben in einem Hauptkühlerrücklauf, welcher in der Pumpe mündet. Die aus dem Blockkühlmittelmantel führende Rückleitung mündet aber nicht in dem Kühlerrücklauf, sondern zielführend in dem Steuerelement. In diesem mündet auch eine Wärmetauscherrückleitung eines Wärmetauschers, dessen Zuleitung vorteilhaft aus dem Auslassgehäuse abzweigt. In der Zuleitung zu dem Wärmetauscher ist sinnvollerweise ein Reduzierelement angeordnet. Aus dem Steuerelement zweigt nun wie bereits erwähnt die Heizungsleitung ab, wobei aber auch die Hauptkühlerleitung aus dem Steuerelement entspringt. Die Hauptkühlerleitung führt zum Hauptkühler, dessen Hauptkühlerrückleitung eingangsseitig der Pumpe mündet.
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Zielführend bei der Erfindung ist, dass der Zylinderkopfkühlmittelmantel in der Warmlaufphase aber auch während des normalen Betriebes, also auch nach der Warmlaufphase stets mit 100 % der von der Pumpe geförderten Kühlmittelrate durchströmt wird, wobei die zu einem Turbolader geförderte Kühlmittelrate (ca.5%) vernachlässigbar ist. Eine Aufteilung, also eine Zufuhr von Kühlmittel zu dem Blockkühlmittelmantel, und/oder zu dem Wärmetauscher und/oder zu der Kabinenheizung und/oder zu dem Hauptkühler erfolgt erst nachdem das Kühlmittel den Zylinderkopfkühlmittelmantel durchströmt hat. Dies bedingt aber zweckmäßiger Weise, dass sich in dem Zylinderkopfkühlmittelmantel ein geringeres Temperaturniveau einstellt, wobei die Durchströmungsrate des Blockkühlmittelmantels faktorenabhängig einstellbar ist, indem die Temperatur des Kühlmittels selbst aber auch die Temperatur relevanter Blockstrukturen aufgenommen, also überwacht wird. So wird mit der Erfindung das Ziel erreicht, die heißeste Komponenten des Verbrennungsmotors, nämlich den Zylinderkopf, insbesondere dessen Auslassseite, welche einen integrierten Abgassammler aufweisen kann, zuerst, also vor dem Durchströmen anderer Komponenten mit Kühlmittel zu durchströmen. So wird der gesamte Strömungswiderstand herabgesetzt, was den Einsatz einer elektrischen Kühlmittelpumpe erlaubt. Natürlich ist auch eine No-Flow-Strategie durchführbar, bei welcher auch der Kopfkühlmittelmantel zumindest in einer Phase der Warmlaufphase nicht mit Kühlmittel durchströmt wird, wobei der Kopfkühlmittelmantel, also auch der integrierte Abgassammler, also dessen Kühlmittelmantel nach Abschluss der betreffenden Teilphase mit Kühlmittel (100%, des von der Pumpe geförderten Kühlmittelbetrages abzüglich Turboladerrate s.o.) durchströmt wird. Bei der No-Flow-Strategie sind natürlich auch Temperaturmessungen bzw. -überwachungen durchführbar, um so zu gegebener Zeit das Kühlmittel auch im Blockkühlmittelkreislauf strömen zu lassen. Zudem wird bei der Erfindung der bisher übliche Blockthermostat hinfällig. Günstiger Weise ist das ausgangsseitige Blockabsperrventil in der Rückführleitung zum Steuerelement angeordnet.
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Die Absperrventile (Blockabsperrventil und Heizungsabsperrventil) können elektronisch über ein Steuergerät geschaltet werden, wobei die entsprechenden Schaltvorgänge auch in einem zentralen Steuergerät erzeugt werden können.
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Das Steuerelement an oder in dem Auslassgehäuse kann als Thermostat ausgeführt sein.
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1 und 2 zeigen einen Kühlmittelkreislauf nach dem Stand der Technik. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigt
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3 eine Prinzipskizze eines Kühlmittelkreislaufes gemäß der Erfindung.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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Ein getrennter Kühlmittelkreislauf 1 gemäß dem Stand der Technik ist in den 1 und 2 dargestellt. Der getrennte Kühlmittelkreislauf 1 weist sowohl einen Zylinderkopfkühlmittelmantel 2 und einen Blockkühlmittelmantel 3, eine Pumpe 4, einen Hauptkühler 6, ein Steuerelement 7, ein Kühlmittelauslassgehäuse 8 und eine Heizung 9 auf. Weiter kann der Kühlmittelkreislauf 1 eine Entgasungsvorrichtung 11 sowie eine Kühlmittelleitung zu einem Turbolader 12 aufweisen. Der Verbrennungsmotor weist eine Einlassseite 5 und eine Auslassseite 10 auf.
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Der Kopfkühlmittelmantel 2 ist von dem Blockkühlmittelmantel 3 getrennt, so dass ein getrennter Kühlmittelkreislauf 1 vorliegt, in welchem ein Kühlmittel zirkuliert. Die Strömungsrichtung des Kühlmittels ist mit entsprechenden Pfeilen gekennzeichnet.
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Das an dem Auslassgehäuse 8 angeordnete Steuerelement 7 ist aus einem Thermostaten 13 gebildet. Aus dem Thermostaten 13 führt eine Zuleitung 14 zu einem Wärmetauscher 15, welcher als Öl-Wasser-Wärmetauscher ausgeführt ist. Aus dem Wärmetauscher 15 führt eine Verbindungsleitung 16 zu einer Kabinenheizung 9, dessen Heizungsrückleitung 17 in einem Bypass 18 mündet. Der Bypass 18 entspringt dem Steuerelement 7 und mündet in einer Hauptkühlerrückleitung 19. In dem Bypass 18 ist ein Rückschlagventil 20 angeordnet. Aus dem Steuerelement 7 führt die Hauptkühlerleitung 21 zu dem Hauptkühler 6, dessen Hauptkühlerrückleitung 19 in der Pumpe 4 mündet.
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Eine Pumpenleitung 22 verbindet die Pumpe 4 mit der Eingangseite 23 des Kopfkühlmittelmantels 2, aber auch mit dem Blockkühlmittelmantel 3, in welchem eingangsseitig ein Blockthermostat 24 angeordnet ist. Ist das Blockthermostat 24 geschlossen, kann das Kühlmittel aus dem Kopfkühlmittelmantel 2 in das Auslassgehäuse 8 gelangen, wobei eine Strömung durch den Blockkühlmittelmantel 3 unterbunden ist. Aus dem Auslassgehäuse 8 gelangt das Kühlmittel zu dem Wärmetauscher 15 und von dort zur Heizung 9 und weiter stromab des Rückschlagventils 20 in den Bypass 18. Wird das Blockthermostat 24 geöffnet strömt Kühlmittel durch den Blockkühlmittelmantel 3 in Richtung zum Steuerelement 7. Mit anderen Worten teilt sich der eingangsseitige Kühlmittelstrom auf, und wird zum einen dem Kopfkühlmittelmantel 2 aber auch dem Blockkühlmittelmantel 3 zugeführt.
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Hier setzt die Erfindung an, welche zielführend eine Aufteilung des Kühlmittelstromes erst nach Durchströmen des Kopfkühlmittelmantels 2 vorsieht, wie der 3 zu entnehmen ist.
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In 3 ist erkennbar, dass die aus der Pumpe 4 führende Pumpenleitung 22 direkt in den Kopfkühlmittelmantel 2 führt, wobei ein Pumpeneingang zum Blockkühlmittelmantel 3 und somit auch ein Blockthermostat entfällt. Die Pumpe 4 ist also eingangsseitig ohne direkte Verbindung zum Blockkühlmittelmantel 3.
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Das Kühlmittel durchströmt den Kopfkühlmittelmantel 2 mit dem von der Pumpe 4 geförderten Strömungsvolumen und -druck, und gelangt in das Auslassgehäuse 8.
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Aus dem Auslassgehäuse 8 führt eine Blockleitung 25 zu einer Eingangsseite 26 des Blockkühlmittelmantels 3. Aus dem Blockkühlmittelmantel 3 führt eine Rückleitung 27 zu dem Steuerelement 7, wobei in der Rückleitung 27 wie lediglich beispielhaft dargestellt ist, ein Blockabsperrventil 28 angeordnet ist.
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Weiter ist in 3 erkennbar, dass der Wärmetauscher 15, welcher bei der Ausführung nach 2 in dem Heizungskreislauf eingebunden war, von der Heizung 9 losgelöst ist. Die Zuleitung 14 zu dem Wärmetauscher 15 entspringt direkt dem Auslassgehäuse 8, wobei in der Zuleitung 14 eine Reduzierung 29 angeordnet ist, welche das Strömungsvolumen reduzieren kann. Von dem Wärmetauscher 15 führt eine Wärmetauscherrückleitung 30 in Richtung zu dem Steuerelement 7. Der Wärmetauscher 15 ist ein Öl-Kühlmittelwärmetauscher mit bekannten Eigenschaften.
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Von dem Steuerelement 7 führt eine Heizungsleitung 31 zu der Heizung 9, deren Heizungsrückleitung 17 in dem Bypass 18 mündet, in welchem das Rückschlagventil 20 angeordnet ist, und welcher in der Hauptkühlerrückleitung 19 mündet. In der Heizungsrückleitung 17 ist aber ein Heizungsabsperrventil 32 stromauf der Einmündung in den Bypass 18 angeordnet.
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Ersichtlich ist, dass mit der Erfindung eine Aufteilung des Kühlmittelstromes erst hinter dem Kopfkühlmittelmantel 2, also stromab desselben erfolgt. Der Blockkühlmittelmantel 3 kann so mit einer sehr flexiblen Aufwärmphase betrieben werden, was sich besonders günstig auf den Kraftstoffverbrauch aber auch auf verringerte Reibungsverluste auswirkt. Ist der Blockkühlmittelmantel 3 geöffnet strömt Kühlmittel, obwohl an der Auslassseite des Verbrennungsmotors, also aus dem Auslassgehäuse 8 entnommen, lediglich beispielhaft gleichsinnig zur Strömungsrichtung in dem Kopfkühlmittelmantel 2 durch den Blockkühlmittelmantel 3, wobei das Kühlmittel in der Blockleitung 25 zumindest abschnittsweise gegenläufig von der Auslassseite zur Einlassseite strömt.
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Auch kann die Strömungsrate des Kühlmittels durch den Blockkühlmittelmantel 3 faktorenabhängig und somit direkt reagierend auf unterschiedliche Betriebszustände eingestellt werden, wobei der Kopfkühlmittelmantel 2 stets mit dem von der Pumpe 4 geförderten Kühlmittelvolumen und -druck durchströmt wird, wobei natürlich die vernachlässigbare Kühlmittelrate zum Turbolader 12 (ca. 5%) in Abzug gebracht werden muss. Dies ist sinnvoll, da insbesondere die Auslassseite des Zylinderkopfes die heißeste Stelle des Verbrennungsmotors ist, welche einer besonderen Kühlung bedarf. Durch den hohen Durchströmungsbetrag innerhalb des Kopfkühlmittelmantels 2 stellt sich also ein entsprechend verringertes Temperaturniveau des Kopfkühlmittelmantels ein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getrennter Kühlmittelkreislauf
- 2
- Kopfkühlmittelmantel
- 3
- Blockkühlmittelmantel
- 4
- Pumpe
- 5
- Einlassseite
- 6
- Hauptkühler
- 7
- Steuerelement
- 8
- Auslassgehäuse
- 9
- Heizung
- 10
- Auslassseite
- 11
- Entgasungsvorrichtung
- 12
- Turbolader
- 13
- Thermostat
- 14
- Zuleitung
- 15
- Wärmetauscher
- 16
- Verbindungsleitung von 15 zu 9
- 17
- Heizungsrückleitung
- 18
- Bypass
- 19
- Hauptkühlerrückleitung
- 20
- Rückschlagventil in 18
- 21
- Hauptkühlerleitung
- 22
- Pumpenleitung
- 23
- Eingangsseite
- 24
- Blockthermostat
- 25
- Blockleitung
- 26
- Eingangsseite von 3
- 27
- Rückleitung aus 3 nach 7
- 28
- Blockabsperrventil
- 29
- Reduzierung
- 30
- Wärmetauscherrückleitung
- 31
- Heizungsleitung
- 32
- Heizungsabsperrventil
