DE102015006772A1

DE102015006772A1 - Internal combustion engine with a first and a second coolant circuit

Info

Publication number: DE102015006772A1
Application number: DE102015006772.9A
Authority: DE
Inventors: Marco Kiel; Dirk Warnecke; Christiane Wagner
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-06-01
Filing date: 2015-06-01
Publication date: 2016-12-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine (1) mit einem Zylinderkurbelgehäuse (2), mit einem Zylinderkopf (3), mit einem ersten Kühlmittelkreislauf (4) und mit einem zweiten Kühlmittelkreislauf (5), wobei das Zylinderkurbelgehäuse (2) mittels des ersten Kühlmittelkreislaufes (4) kühlbar ist, wobei der Zylinderkopf (3) mittels des zweiten Kühlmittelkreislaufes (5) kühlbar ist. Eine verbesserte Anpassung an den Kühlleistungsbedarf des Zylinderkurbelgehäuses (2) und des Zylinderkopfes (3) ist dadurch erzielbar, dass der erste Kühlmittelkreislauf (4) ein erstes Kühlmittel und der zweite Kühlmittelkreislauf (5) ein zweites Kühlmittel aufweist.The invention relates to an internal combustion engine (1) with a cylinder crankcase (2), with a cylinder head (3), with a first coolant circuit (4) and with a second coolant circuit (5), wherein the cylinder crankcase (2) by means of the first coolant circuit (4 ) is coolable, wherein the cylinder head (3) by means of the second coolant circuit (5) is coolable. An improved adaptation to the cooling power requirement of the cylinder crankcase (2) and the cylinder head (3) can be achieved in that the first coolant circuit (4) has a first coolant and the second coolant circuit (5) has a second coolant.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.The invention relates to an internal combustion engine with the features of the preamble of claim 1.

Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Brennkraftmaschinen mit einem Zylinderkurbelgehäuse und mit einem Zylinderkopf bekannt, wobei das Zylinderkurbelgehäuse mit einem ersten Kühlmittelkreislauf und der Zylinderkopf mit einem zweiten Kühlmittelkreislauf kühlbar ist.Different internal combustion engines with a cylinder crankcase and with a cylinder head are known from the prior art, wherein the cylinder crankcase with a first coolant circuit and the cylinder head with a second coolant circuit is coolable.

Aus der DE 44 07 984 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit einem Kühlsystem bekannt. Die Brennkraftmaschine weist ein Zylinderkurbelgehäuse in Form eines Zylinderblocks und einen Zylinderkopf auf, wobei der Zylinderblock und der Zylinderkopf von Kühlmittel durchströmt sind. Das Kühlmittel wird von einer Pumpe gefördert und nach einem Durchlauf durch die Brennkraftmaschine zu einem Kühler geführt. Es sind nun zwei Kühlmittelkreisläufe mit jeweils getrennten Kanalsystemen vorgesehen. Im Zylinderblock ist ein oberes, den Brennräumen der Zylinder zugeordnetes Kanalsystem eines ersten Kühlmittelkreislaufs ausgebildet. Ein davon trennbares, zweites Kanalsystem eines zweiten Kühlmittelkreislaufs ist benachbart zum Kurbeltrieb ausgebildet. Im Bereich um die Brennräume der Zylinder bilden sich unterschiedliche Temperaturbereiche auf relativ hohem Temperaturniveau aus. Die unterschiedlichen Temperaturbereiche bilden sich im oberen Bereich des Zylinderblocks, im unteren Bereich des Kolbens und im Bereich der Brennraumböden des Zylinderkopfes aus. Diese unterschiedlichen, in enger Nachbarschaft liegenden Temperaturbereiche führen zu einer unerwünschten unterschiedlichen Wärmedehnung der dort befindlichen Materialien und zu von diesen ausgelösten Spannungen, die durch eine Zylinderkopfdichtung aufgenommen werden. Durch das Kühlsystem soll um die Brennräume herum ein ausgeglichenes Temperaturniveau erzielt werden, um Wärmespannungen in diesem Bereich zu vermindern und eine gezielte Anströmung wärmegefährdeter Bereiche in Nähe der Zylinderkopfbodenplatte zu ermöglichen. Das untere Kanalsystem ist nach oben hin durch eine Trennwand begrenzt. Oberhalb der Trennwand befindet sich das obere Kanalsystem. Dieses obere Kanalsystem erstreckt sich um die brennraumnahen Gebiete sowohl des Zylinderkopfes, als auch des Zylinderblockes. Es ist mit dem unterhalb der Trennwand befindlichen unteren Kanalsystem durch eine Verbindungsleitung verbunden. In der Verbindungsleitung befindet sich ein Thermostatventil, welches die Verbindungsleitung verschließt, solange eine in dem unteren Kanalsystem befindliche Kühlflüssigkeit nicht eine Temperatur nahe der optimalen Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine erreicht hat. Der Abfluss des oberen Kanalsystems erfolgt über ein Hauptthermostatventil zu einem Kühler und von diesem zur Pumpe. Der Abfluss des unteren Kanalsystems erfolgt über die Verbindungsleitung in das obere Kanalsystem.From the DE 44 07 984 A1 An internal combustion engine with a cooling system is known. The internal combustion engine has a cylinder crankcase in the form of a cylinder block and a cylinder head, wherein the cylinder block and the cylinder head are flowed through by coolant. The coolant is conveyed by a pump and led to a pass through the internal combustion engine to a radiator. There are now two coolant circuits each provided with separate channel systems. In the cylinder block, an upper, the combustion chambers of the cylinder associated channel system of a first coolant circuit is formed. A separable, second channel system of a second coolant circuit is formed adjacent to the crank mechanism. In the area around the combustion chambers of the cylinders, different temperature ranges are formed at a relatively high temperature level. The different temperature ranges are formed in the upper region of the cylinder block, in the lower region of the piston and in the region of the combustion chamber bottoms of the cylinder head. These different, in close proximity temperature ranges lead to an undesirable differential thermal expansion of the materials located there and to these triggered voltages that are absorbed by a cylinder head gasket. The cooling system aims to achieve a balanced temperature level around the combustion chambers in order to reduce thermal stresses in this area and to allow a targeted flow of heat-prone areas in the vicinity of the cylinder head floor plate. The lower channel system is bounded at the top by a partition wall. Above the dividing wall is the upper duct system. This upper channel system extends around the combustion chamber near areas of both the cylinder head, and the cylinder block. It is connected to the lower channel system located below the partition by a connecting line. In the connecting line there is a thermostatic valve which closes the connecting line as long as a cooling liquid in the lower channel system has not reached a temperature close to the optimum operating temperature of the internal combustion engine. The drain of the upper channel system via a main thermostatic valve to a radiator and from there to the pump. The outflow of the lower channel system takes place via the connecting line in the upper channel system.

Aus der DE 103 06 695 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit zwei Kühlmittelkreisläufen bekannt. Beide Kühlmittelkreisläufe werden von einer Kühlmittelpumpe gespeist. Der von der Kühlmittelpumpe erzeugte Kühlmittelstrom wird auf eine erste Kühlleitung des ersten Kühlmittelkreislaufes und eine zweite Kühlleitung des zweiten Kühlmittelkreislaufes aufgeteilt. Die Aufteilung erfolgt am Kurbelgehäuse. Die Kühlleitungen können in das Kurbelgehäuse integriert oder als separate Bauteile ausgeführt sein. Die erste Kühlleitung steht in Verbindung mit dem Zylinderkurbelgehäuse nämlich mit einem Kühlmantel des Zylinderkurbelgehäuses. In diesem ersten Kühlmittelkreislauf ist ein Stellglied vorgesehen, welches der ersten Kühlleitung zugeordnet ist. Über das Stellglied wird die Kühlmittelzufuhr zu der ersten Kühlleitung in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur gesteuert beziehungsweise geregelt. Das Stellglied ist insbesondere als Thermostat ausgebildet. Die zweite Kühlleitung führt zu einem Kühlkanal im Zylinderkopf. Die zweite Kühlleitung und damit der Kühlkanal werden ständig mit Kühlmittel versorgt, während die Kühlung des Kurbelgehäuses durch den ersten Kühlmittelkreislauf bei Bedarf mittels entsprechender Ansteuerung oder Stellung des Stellglieds zugeschaltet wird. Der Kühlmittelstrom des zweiten Kühlmittelkreislaufes bildet einen Hauptkühlmittelstrom. Im Zylinderkopf ist in der näheren Umgebung der Ventile ein zusätzlicher Kühlkanal vorgesehen, welcher mit der zweiten Kühlleitung verbunden ist. Der zweiten Kühlleitung ist wenigstens ein Übergang zum Zylinderkopf zugeordnet, über den die zweite Kühlleitung mit dem zusätzlichen Kühlkanal verbunden ist. Der Übergang kann als Durchbrechung der Zylinderkopfdichtung ausgeführt sein. Es sind wenigstens zwei Auslassventile pro Zylinder vorgesehen, wobei der zusätzliche Kühlkanal im Zylinderkopf zwischen den Auslassventilen angeordnet ist. Durch den zusätzlichen Kühlkanal wird der Bereich zwischen den Auslasskanälen, einem Injektorschacht und einem Zylinderboden gekühlt.From the DE 103 06 695 A1 is an internal combustion engine with two coolant circuits known. Both coolant circuits are fed by a coolant pump. The coolant flow generated by the coolant pump is divided into a first cooling line of the first coolant circuit and a second cooling line of the second coolant circuit. The division takes place on the crankcase. The cooling lines can be integrated into the crankcase or designed as separate components. The first cooling line is in communication with the cylinder crankcase namely with a cooling jacket of the cylinder crankcase. In this first coolant circuit, an actuator is provided, which is associated with the first cooling line. The coolant supply to the first cooling line is controlled or regulated via the actuator as a function of the coolant temperature. The actuator is designed in particular as a thermostat. The second cooling line leads to a cooling channel in the cylinder head. The second cooling line and thus the cooling channel are constantly supplied with coolant, while the cooling of the crankcase is switched by the first coolant circuit as needed by means of appropriate control or position of the actuator. The coolant flow of the second coolant circuit forms a main coolant flow. In the cylinder head an additional cooling channel is provided in the vicinity of the valves, which is connected to the second cooling line. The second cooling line is assigned at least one transition to the cylinder head, via which the second cooling line is connected to the additional cooling channel. The transition can be designed as an opening of the cylinder head gasket. There are at least two exhaust valves per cylinder provided, wherein the additional cooling channel is arranged in the cylinder head between the exhaust valves. The additional cooling channel cools the area between the outlet channels, an injector shaft and a cylinder bottom.

Aus der gattungsbildenden DE 100 47 080 A1 ist eine Brennkraftmaschine bekannt. Die Brennkraftmaschine weist ein Zylinderkugelgehäuse und einen Zylinderkopf auf. Ein Kühlsystem weist nun zwei getrennte Kühlmittelkreisläufe für das Zylinderkurbelgehäuse und den Zylinderkopf auf. Die beiden Kühlmittelkreisläufe werden von einer gemeinsamen Kühlmittelpumpe gespeist, wobei die Kühlmittelpumpe das Kühlmittel zunächst in eine Verteilerleiste fördert. Über die Verteilerleiste strömt das Kühlmittel über jeweils mindestens einen Kanal in den Kühlmittelraum des Zylinderkurbelgehäuses und in den Kühlmittelraum des Zylinderkopfes. Die Verteilerleiste ist entlang einer Längsseite am Zylinderkurbelgehäuse angeordnet. Das Kühlmittel strömt von der Verteilerleiste in einen Verteilerkanal und danach in einen Kühlmittelmantel im Bereich der Zylinderlaufbuchsen. Nachdem das Kühlmittel an allen Zylinderlaufbuchsen vorbeigeführt worden ist, gelangt das Kühlmittel in einen Übergangskanal und von da aus in einen Austrittskanal im Zylinderkopf. Der wirksame Strömungsquerschnitt zwischen dem Übergangskanal und dem Austrittskanal ist durch die geometrische Kontur einer Öffnung in der Zylinderkopfdichtung festgelegt. Die Öffnung in der Zylinderkopfdichtung weist eine solche geometrische Kontur auf, so dass das Kühlmittel aus der Verteilerleiste mit einem Volumenanteil von 50% bis 20% zum Kühlmittelmantel des Zylinderkurbelgehäuses und mit einem Volumenanteil von 50% bis 80% zum Kühlmittelraum des Zylinderkopfes aufgeteilt wird. Die Zylinderkopfdichtung weist ferner Durchgangsöffnungen für das Kühlmittel auf, die mit Kanälen zum Kühlmittelraum des Zylinderkopfes in Wirkverbindung stehen. Pro Zylinder sind zwei Durchgangsöffnungen vorhanden. Somit ist es möglich, bei Verwendung gleicher Grundkörper von Zylinderkurbelgehäuse und Zylinderkopf durch unterschiedliche Zylinderkopfdichtungen unterschiedliche Kühlmitteldurchsätze im Zylinderkopf und im Zylinderkurbelgehäuse zu erreichen. Hierdurch können unterschiedliche Kühlmitteltemperaturen im Zylinderkurbelgehäuse und im Zylinderkopf realisiert werden. Die unterschiedlichen Kühlmitteltemperaturen werden durch Regelung der jeweiligen Kühlmitteldurchsätze erreicht. Der Durchsatz von Kühlmittel kann mit zwei unterschiedlich ausgelegten Thermostatventilen erfolgen. Somit kann das Zylinderkurbelgehäuse mit einer etwa 20° bis 30° Celsius höheren Kühlmitteltemperatur als der Zylinderkopf betrieben werden. Hierdurch sollen im Zylinderkurbelgehäuse eine bessere Ölviskosität, geringere Wandwärmeverluste und eine verminderte Kolbenreibung erzielt werden, während im Zylinderkopf eine bessere Kühlung der besonders wärmegefährdeten Bereiche der Auslassventile erzielt werden soll.From the generic DE 100 47 080 A1 is known an internal combustion engine. The internal combustion engine has a cylinder ball housing and a cylinder head. A cooling system now has two separate coolant circuits for the cylinder crankcase and the cylinder head. The two coolant circuits are fed by a common coolant pump, wherein the coolant pump first conveys the coolant into a distribution strip. The coolant flows via the distributor strip via at least one channel into the coolant chamber of the cylinder crankcase and into the coolant chamber of the cylinder head. The distribution strip is along a longitudinal side on Cylinder crankcase arranged. The coolant flows from the distributor strip into a distributor channel and then into a coolant jacket in the area of the cylinder liners. After the coolant has passed all cylinder liners, the coolant passes into a transitional channel and from there into an outlet channel in the cylinder head. The effective flow cross section between the transition channel and the outlet channel is defined by the geometric contour of an opening in the cylinder head gasket. The opening in the cylinder head gasket has such a geometric contour, so that the coolant is divided from the distributor strip with a volume fraction of 50% to 20% to the coolant jacket of the cylinder crankcase and with a volume fraction of 50% to 80% to the coolant space of the cylinder head. The cylinder head gasket further comprises passage openings for the coolant, which are in operative connection with channels to the coolant space of the cylinder head. There are two through holes per cylinder. Thus, it is possible to achieve different refrigerant flow rates in the cylinder head and in the cylinder crankcase when using the same base body of the cylinder crankcase and cylinder head through different cylinder head gaskets. As a result, different coolant temperatures in the cylinder crankcase and in the cylinder head can be realized. The different coolant temperatures are achieved by controlling the respective coolant flow rates. The throughput of coolant can be done with two differently designed thermostatic valves. Thus, the cylinder crankcase can be operated with an approximately 20 ° to 30 ° C higher coolant temperature than the cylinder head. This should be achieved in the cylinder crankcase better oil viscosity, lower wall heat losses and reduced piston friction, while in the cylinder head better cooling of the particularly heat-prone areas of the exhaust valves should be achieved.

Im Stand der Technik sind somit Brennkraftmaschinen mit getrennten Kühlmittelkreisläufen für das Zylinderkurbelgehäuse und den Zylinderkopf bekannt. Diese gattungsbildenden Brennkraftmaschinen sind noch nicht optimal ausgebildet. Der Kühlleistungsbedarf ist im Zylinderkurbelgehäuse geringer als im Zylinderkopf. Durch die unterschiedlichen Kühlkreisläufe wurde im Stand der Technik versucht, dem unterschiedlichen Kühlleistungsbedarf gerecht zu werden. Es ergibt sich nun im Stand der Technik der Nachteil, dass trotz der unterschiedlichen Kühlmittelkreisläufe die Kühlleistung nicht optimal an den Bedarf anpassbar ist.In the prior art thus internal combustion engines with separate coolant circuits for the cylinder crankcase and the cylinder head are known. These generic type internal combustion engines are not yet optimally formed. The cooling power requirement is lower in the cylinder crankcase than in the cylinder head. Due to the different cooling circuits, attempts have been made in the prior art to meet the different cooling power requirements. The disadvantage now arises in the prior art that, despite the different coolant circuits, the cooling capacity can not be optimally adapted to the requirements.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Brennkraftmaschine derart auszugestalten und weiterzubilden, so dass eine verbesserte Anpassung an den Kühlleistungsbedarf des Zylinderkurbelgehäuses und des Zylinderkopfes erzielbar ist.The invention is therefore based on the object, the above-mentioned internal combustion engine to design and further develop, so that an improved adaptation to the cooling power requirement of the cylinder crankcase and the cylinder head can be achieved.

Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun durch eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Der erste Kühlmittelkreislauf weist ein erstes Kühlmittel und der zweite Kühlmittelkreislauf weist ein zweites Kühlmittel auf. Die beiden Kühlmittel sind verschieden. Es kann eine nahezu unabhängige Temperierung des Zylinderkurbelgehäuses und des Zylinderkopfes durch die beiden unabhängigen Kühlmittel erfolgen. Durch die stoffliche Trennung der beiden Kühlmittelkreisläufe ist die Kühlung des Zylinderkurbelgehäuses und des Zylinderkopfes entkoppelt. Es ist besonders vorteilhaft, wenn die beiden Kühlmittel unterschiedliche Wärmekoeffizienten aufweisen. Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, dass eine schnelle Erwärmung des Zylinderkurbelgehäuses im Warmlauf erfolgen kann. Hierdurch werden Reibungsverluste minimiert und der CO2-Ausstoß kann reduziert werden.This object of the invention is now achieved by an internal combustion engine with the features of claim 1. The first coolant circuit has a first coolant and the second coolant circuit has a second coolant. The two coolants are different. It can be a nearly independent tempering of the cylinder crankcase and the cylinder head by the two independent coolant. Due to the material separation of the two coolant circuits, the cooling of the cylinder crankcase and the cylinder head is decoupled. It is particularly advantageous if the two coolants have different thermal coefficients. The invention has the further advantage that a rapid heating of the cylinder crankcase can be done during warm-up. As a result, friction losses are minimized and CO2 emissions can be reduced.

Die beiden Kühlmittel können beispielsweise als Wasser und Öl ausgebildet sein. Das erste Kühlmittel kann als Öl ausgebildet sein, wobei das Zylinderkurbelgehäuse mit dem Öl gekühlt wird beziehungsweise kühlbar ist. Das zweite Kühlmittel ist vorzugsweise als Wasser ausgebildet, wobei der Zylinderkopf mit dem Wasser kühlbar ist. Das Ölvolumen kann durch die zusätzliche Ölkühlung des Zylinderkurbelgehäuses erhöht werden. Das Motordrucköl ersetzt eine Kühlwasserkühlung. Der Zylinderkopf und die restlichen zu kühlenden Komponenten werden vorzugsweise wassergekühlt. Es ist eine Reduzierung der thermischen Massen durch einen geringeren Wärmekoeffizienten von Öl im Vergleich zu Wasser möglich.The two coolants may be formed, for example, as water and oil. The first coolant may be formed as oil, wherein the cylinder crankcase is cooled with the oil or is coolable. The second coolant is preferably designed as water, wherein the cylinder head is coolable with the water. The oil volume can be increased by the additional oil cooling of the cylinder crankcase. The engine pressure oil replaces cooling water cooling. The cylinder head and the remaining components to be cooled are preferably water cooled. It is possible to reduce the thermal masses by means of a lower thermal coefficient of oil compared to water.

Dem ersten Kühlkreislauf kann insbesondere das erste Kühlmittel mit einem Druck beaufschlagt zugeführt werden. Insbesondere kann im Kühlmittelkreislauf Motordrucköl zugeführt werden. Die druckölbasierte Ausbildung des ersten Kühlmittelkreislaufes ist auch in vorhandenen Motorkonzepten mit absehbarem Aufwand umsetzbar. Jedem der beiden Kühlmittelkreisläufe ist eine separate Kühlmittelpumpe zugeordnet. Der erste Kühlmittelkreislauf ist vorzugsweise von einer Ölpumpe mit Drucköl speisbar. Der zweite Kühlmittelkreislauf ist vorzugsweise von einer Wasserpumpe mit Wasser speisbar.In particular, the first coolant can be supplied with a pressure to the first cooling circuit. In particular, engine pressure oil can be supplied in the coolant circuit. The pressurized oil-based design of the first coolant circuit can also be implemented in existing engine concepts with a foreseeable outlay. Each of the two coolant circuits is assigned a separate coolant pump. The first coolant circuit is preferably fed by an oil pump with pressurized oil. The second coolant circuit is preferably fed by a water pump with water.

In alternativer Ausgestaltung ist es denkbar, dass der erste Kühlmittelkreislauf durch eine drucklose Umlaufölkühlung gebildet ist. Der Kühlmantel des Zylinderkurbelgehäuses kann dabei als Trockensumpfreservoir genutzt werden.In an alternative embodiment, it is conceivable that the first coolant circuit is formed by a non-positive circulation oil cooling. The cooling jacket of the cylinder crankcase can be used as a dry sump reservoir.

In besonders bevorzugter Ausgestaltung wird ein höheres Temperaturniveau im Zylinderkurbelgehäuse, insbesondere von mehr als 110° Celsius bereitgestellt. Reibungsverluste werden hierdurch minimiert. Durch die Verminderung von Reibungsverlusten kann auch eine CO2-Reduzierung erfolgen. Der Zylinderkopf kann kälter temperiert werden. Hierdurch ist eine Steigerung der Dauerfestigkeit erzielbar.In a particularly preferred embodiment, a higher temperature level in Cylinder crankcase, in particular provided by more than 110 ° Celsius. Friction losses are thereby minimized. Reducing friction losses can also reduce CO2 emissions. The cylinder head can be tempered colder. As a result, an increase in the fatigue strength can be achieved.

Das Zylinderkurbelgehäuse weist zwischen Kolben ausgebildete Stegbereiche auf, wobei die Stegbereiche mit dem dem Zylinderkopf zugeordneten zweiten Kühlmittelkreislauf gekoppelt und somit kühlbar sind. Die den Stegbereichen zugewandten Bereiche der Zylinderlaufbuchsen werden so gut gekühlt. Die Kühlkanäle sind insbesondere über Versorgungsleitungen beispielsweise über Bohrungen mit den Kühlmittelräumen im Zylinderkopf verbunden. Die Stegbereiche werden insbesondere mit Wasser gekühlt. Die Stegbereiche weisen Kühlkanäle vorzugsweise in Form von Bohrungen auf, wobei die Bohrungen mit dem zweiten Kühlmittel versorgt werden. Die Ausbildung der Kühlkanäle als Bohrungen ist einfach herstellbar. Die Kühlkanäle können durch zwei V-förmig aufeinanderzulaufende und miteinander verbundene Bohrungen in den Stegbereichen gebildet sein. Alternativ können die Kühlkanäle als Schlitze ausgebildet sein. Die Schlitze erstrecken sich quer zwischen den Kolben in Längsrichtung der Stegbereiche. Durch die Schlitze steht das Kühlmittel großflächig mit den Stegbereichen in Kontakt. Alternativ können die Kühlkanäle als eingegossene Kanäle in den Stegbereichen ausgebildet sein.The cylinder crankcase has web regions formed between pistons, the web regions being coupled to the second coolant circuit assigned to the cylinder head and thus being able to be cooled. The areas of the cylinder liners facing the land areas are cooled so well. The cooling channels are connected in particular via supply lines, for example via holes with the coolant chambers in the cylinder head. The land areas are cooled in particular with water. The web areas have cooling channels, preferably in the form of holes, wherein the holes are supplied with the second coolant. The formation of the cooling channels as holes is easy to produce. The cooling channels can be formed by two V-shaped converged and interconnected holes in the web areas. Alternatively, the cooling channels may be formed as slots. The slots extend transversely between the pistons in the longitudinal direction of the web portions. Through the slots, the coolant is a large area in contact with the land areas. Alternatively, the cooling channels may be formed as cast-in channels in the web areas.

Im ersten Kühlmittelkreislauf ist ein Temperatursensor zur Messung der Kühlmitteltemperatur des ersten Kühlmittels angeordnet. Die Temperatur des durch den Kühlmantel strömenden Öls wird insbesondere mit dem Temperatursensor gemessen. Der Temperatursensor kann insbesondere an einem Auslass des Kühlmantels angeordnet sein. Dem Auslass nachgeordnet ist insbesondere ein Proportionalventil. In Abhängigkeit von der gemessenen Kühlmitteltemperatur wird mittels des Proportionalventils der Kühlmitteldurchfluss durch den ersten Kühlmittelkreislauf geregelt und/oder gesteuert. Mit dem Proportionalventil wird die Kühlmittelzufuhr des ersten Kühlmittels, insbesondere die entsprechende Ölzufuhr geregelt und/oder gesteuert. Das Proportionalventil ist in einer Rückführleitung stromabwärts eines Kühlmantels angeordnet. Das Öl aus dem Zylinderkurbelgehäuse, insbesondere aus dem Kühlmantel des Zylinderkurbelgehäuses kann über die Rückführleitung am Zylinderkurbelgehäuse stromabwärts des Proportionalventils drucklos in die Ölwanne zurückgeführt werden.In the first coolant circuit, a temperature sensor for measuring the coolant temperature of the first coolant is arranged. The temperature of the oil flowing through the cooling jacket is measured in particular with the temperature sensor. The temperature sensor may in particular be arranged at an outlet of the cooling jacket. The outlet is in particular a proportional valve. Depending on the measured coolant temperature, the coolant flow through the first coolant circuit is controlled and / or controlled by means of the proportional valve. With the proportional valve, the coolant supply of the first coolant, in particular the corresponding oil supply is controlled and / or controlled. The proportional valve is arranged in a return line downstream of a cooling jacket. The oil from the cylinder crankcase, in particular from the cooling jacket of the cylinder crankcase, can be returned via the return line to the cylinder crankcase downstream of the proportional valve without pressure in the oil pan.

Mittels einer Ölpumpe wird Öl über einen Ölfilter und über einen Ölkühler einer Hauptöldruckgalerie zugeführt, wobei die Hauptöldruckgalerie den ersten Kühlmittelkreislauf speist. Das im Kühlmantel umlaufende Öl wird vorzugsweise von einer Hauptöldruckgalerie gespeist. Die Hauptöldruckgalerie wird mittels der Ölpumpe und über einen nachgeordneten Ölfilter und einen nachgeordneten Ölkühler mit dem Drucköl gespeist. Der Ölkühler kann vorzugsweise durch eine temperaturgesteuerte Bypassleitung, insbesondere mittels eines entsprechenden Thermostats beziehungsweise eines entsprechenden Ventils überbrückt werden, so dass bei einem Kaltstart das Öl direkt in die Hauptöldruckgalerie eingespeist wird.By means of an oil pump oil is fed through an oil filter and an oil cooler to a main oil pressure gallery, with the main oil pressure gallery feeding the first coolant circuit. The circulating in the cooling jacket oil is preferably fed by a Hauptöldruckgalerie. The main oil gallery is fed by the oil pump and by a downstream oil filter and a downstream oil cooler with the pressure oil. The oil cooler can preferably be bridged by a temperature-controlled bypass line, in particular by means of a corresponding thermostat or a corresponding valve, so that during a cold start the oil is fed directly into the main oil pressure gallery.

Mittels der Hauptöldruckgalerie wird vorzugsweise über ein Schaltventil mindestens eine, insbesondere mehrere Kolbenkühldüsen mit dem Drucköl versorgt. Die Kolbenkühldüsen sind zur Kühlung der Kolben vorgesehen, wobei die Kolbenkühldüsen über eine Leitung und über ein Schaltventil mit Öl von der Hauptöldruckgalerie gespeist werden.By means of the main oil pressure gallery is preferably supplied via a switching valve at least one, in particular a plurality of piston cooling nozzles with the pressure oil. The piston cooling nozzles are provided for cooling the pistons, the piston cooling nozzles being fed via a line and via a switching valve with oil from the main oil pressure gallery.

Die eingangs genannten Nachteile sind daher vermieden und entsprechende Vorteile sind erzielt.The aforementioned disadvantages are therefore avoided and corresponding advantages are achieved.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die eingangs genannte Brennkraftmaschine in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert.There are now a variety of ways, the above-mentioned internal combustion engine in an advantageous manner to design and develop. For this purpose, reference may first be made to the claims subordinate to claim 1. In the following, a preferred embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing and the associated description.

In der Zeichnung zeigt:In the drawing shows:

1 in einer stark schematischen, teilweise geschnittenen Darstellung eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkurbelgehäuse und einem Zylinderkopf, und 1 in a highly schematic, partially sectional view of an internal combustion engine with a cylinder crankcase and a cylinder head, and

2 in einer stark schematischen Draufsicht das Zylinderkurbelgehäuse. 2 in a highly schematic plan view of the cylinder crankcase.

In 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Zylinderkurbelgehäuse 2 und mit einem Zylinderkopf 3 gut zu erkennen. Die Brennkraftmaschine 1 ist insbesondere zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug ausgelegt. Der Zylinderkopf 3 und das Zylinderkurbelgehäuse 2 sind miteinander insbesondere über eine nicht dargestellte Schraubverbindung verbunden.In 1 is an internal combustion engine 1 with a cylinder crankcase 2 and with a cylinder head 3 clearly visible. The internal combustion engine 1 is especially designed for use in a motor vehicle. The cylinder head 3 and the cylinder crankcase 2 are connected to each other in particular via a screw, not shown.

Die Brennkraftmaschine 1 weist nun einen ersten Kühlmittelkreislauf 4 und einen zweiten Kühlmittelkreislauf 5 auf. Das Zylinderkurbelgehäuse 2 ist mittels des ersten Kühlmittelkreislaufs 4 kühlbar. Der Zylinderkopf 3 ist mittels des zweiten Kühlmittelkreislaufs 5 kühlbar.The internal combustion engine 1 now has a first coolant circuit 4 and a second coolant circuit 5 on. The cylinder crankcase 2 is by means of the first coolant circuit 4 cooled. The cylinder head 3 is by means of the second coolant circuit 5 cooled.

Die eingangs genannten Nachteile sind nun dadurch vermieden, dass der erste Kühlmittelkreislauf 4 ein erstes Kühlmittel und der zweite Kühlmittelkreislauf 5 ein zweites Kühlmittel aufweist. Dies hat den Vorteil, dass der Zylinderkopf 3 und das Zylinderkurbelgehäuse 2 im Wesentlichen unabhängig voneinander temperierbar sind. Der Zylinderkopf 3 ist insbesondere auf einen Temperaturbereich von unterhalb von 100° Celsius, insbesondere von weniger als 90° Celsius, insbesondere von in etwa 70° Celsius temperierbar. Das Zylinderkurbelgehäuse 2 ist auf einen Temperaturbereich von mehr als 100° Celsius vorzugsweise auf einen Temperaturbereich von mehr als 110° Celsius, insbesondere von in etwa 120° Celsius temperierbar.The aforementioned disadvantages are now avoided by the fact that the first coolant circuit 4 a first coolant and the second coolant circuit 5 having a second coolant. this has the advantage that the cylinder head 3 and the cylinder crankcase 2 can be tempered independently of each other substantially. The cylinder head 3 is in particular to a temperature range of below 100 ° Celsius, in particular of less than 90 ° Celsius, in particular of about 70 ° Celsius tempered. The cylinder crankcase 2 is tempered to a temperature range of more than 100 ° Celsius, preferably to a temperature range of more than 110 ° Celsius, in particular from about 120 ° Celsius.

Die beiden Kühlmittel sind stofflich unterschiedlich ausgebildet. Das erste Kühlmittel ist vorzugsweise ein Öl, wobei das Zylinderkurbelgehäuse 2 mit dem Öl kühlbar ist. Das zweite Kühlmittel ist vorzugsweise Wasser, wobei der Zylinderkopf 3 mit dem Wasser kühlbar ist. Dem Wasser können dabei insbesondere Additive, wie ein Frost- und/oder Korrosionsschutzmittel beigemischt sein.The two coolants are formed differently in terms of material. The first coolant is preferably an oil, wherein the cylinder crankcase 2 with the oil is coolable. The second coolant is preferably water, wherein the cylinder head 3 is cool with the water. The water may in particular be admixed with additives such as a frost and / or corrosion inhibitor.

Im Folgenden darf auf den ersten Kühlmittelkreislauf 4 näher eingegangen werden. In 1 ist ferner eine Ölwanne 6 schematisch dargestellt. Das in der Ölwanne 6 gesammelte Öl wird mittels einer Ölpumpe 7 über eine entsprechende Leitung (nicht näher bezeichnet) zu einem Ölfilter 8 gefördert. Parallel zu dem Ölfilter 8 ist ein Rückschlagventil 9 in einer ersten Bypassleitung 10 angeordnet. Die Bypassleitung 10 überbrückt den Ölfilter 8. Stromabwärts der Bypassleitung 10 und des Ölfilters 8 ist nun ein Ölkühler 11 im ersten Kühlmittelkreislauf 4 angeordnet. Das aus dem Ölkühler 11 austretende Öl wird einer Hauptöldruckgalerie 12 zugeführt. Durch die Druckverluste am Ölkühler 11 und am Ölfilter 8 ist der in der Hauptöldruckgalerie 12 bereitgestellte Öldruck kleiner als der Pumpenausgangsdruck der Ölpumpe 7. Parallel zum Ölkühler 11 ist nun eine weitere Bypassleitung 13 angeordnet, die den Ölkühler 11 überbrückt. Die Bypassleitung 13 mündet in die Hauptöldruckgalerie 12. Die Bypassleitung 13 ist nun mittels eines Ventils 14 schaltbar. Das Ventil 14 kann insbesondere als Thermostat ausgebildet sein.The following is allowed on the first coolant circuit 4 be discussed in more detail. In 1 is also an oil pan 6 shown schematically. That in the oil pan 6 collected oil is using an oil pump 7 via an appropriate line (unspecified) to an oil filter 8th promoted. Parallel to the oil filter 8th is a check valve 9 in a first bypass line 10 arranged. The bypass line 10 bridges the oil filter 8th , Downstream of the bypass line 10 and the oil filter 8th is now an oil cooler 11 in the first coolant circuit 4 arranged. That from the oil cooler 11 leaking oil becomes a major oil gallery 12 fed. Due to the pressure losses at the oil cooler 11 and at the oil filter 8th is the one in the main oil printing gallery 12 provided oil pressure less than the pump outlet pressure of the oil pump 7 , Parallel to the oil cooler 11 is now another bypass line 13 arranged the oil cooler 11 bridged. The bypass line 13 flows into the main oil printing gallery 12 , The bypass line 13 is now by means of a valve fourteen switchable. The valve fourteen can be designed in particular as a thermostat.

Die Hauptöldruckgalerie 12 speist nun einen Kühlmantel 15 mit Öl. Der Kühlmantel 15 ist Teil des Zylinderkurbelgehäuses 2. Wenn das Öl durch den Kühlmantel 15 geleitet wird, so werden die Zylinderlaufbuchsen (nicht näher dargestellt) gekühlt.The main oil painting gallery 12 now feeds a cooling jacket 15 with oil. The cooling jacket 15 is part of the cylinder crankcase 2 , When the oil passes through the cooling jacket 15 is passed, the cylinder liners (not shown) are cooled.

Das Zylinderkurbelgehäuse 2 weist die Stegbereiche 17 auf, wobei die Stegbereiche 17 zwischen den Zylindern bzw. Kolben 16 ausgebildet sind. Die Stegbereiche 17 im Zylinderkurbelgehäuse 2 sind nun vorzugsweise durch Kühlkanäle 18 mit dem zweiten Kühlmittelkreislauf 5 verbunden. Die Stegbereiche 17 sind daher entsprechend wassergekühlt. Dies hat den Vorteil, dass die Stegbereiche 17 auf ein niedriges Temperaturniveau gekühlt werden können. Dadurch, dass die Stegbereiche 17 ebenfalls wassergekühlt sind, können diese zusammen mit dem Zylinderkopf 3 kälter temperiert werden. Hierdurch ist eine Steigerung der Dauerfestigkeit der Brennkraftmaschine 1 erzielbar.The cylinder crankcase 2 indicates the land areas 17 on, with the land areas 17 between the cylinders or pistons 16 are formed. The bridge areas 17 in the cylinder crankcase 2 are now preferably by cooling channels 18 with the second coolant circuit 5 connected. The bridge areas 17 are therefore water cooled accordingly. This has the advantage that the web areas 17 can be cooled to a low temperature level. Because of the land areas 17 are also water cooled, these can be used together with the cylinder head 3 be tempered colder. This is an increase in the fatigue strength of the internal combustion engine 1 achievable.

Dem ersten Kühlmittelkreislauf 4 ist nun vorzugsweise ein Temperatursensor 19 zugeordnet. Der Temperatursensor 19 kann beispielsweise an einem Auslass 20 des Kühlmantels 15 angeordnet sein. Der Temperatursensor 19 misst die Temperatur des ersten Kühlmittels, nämlich des entsprechenden Öls. Der Auslass 20 mündet in eine Rückführleitung 21. In der Rückführleitung 21 ist ein Ventil, insbesondere in Form eines Proportionalventils 22 angeordnet. Mittels des Proportionalventils 22 ist der Kühlmittelkreislauf 4 regelbar und steuerbar. Der Durchfluss durch den Kühlmantel 15 kann durch insbesondere partielles Öffnen und Schließen des Proportionalventils 22 gesteuert werden. Stromabwärts des Proportionalventils 22 und stromabwärts der Rückführleitung 21 strömt das erste Kühlmittel, nämlich das entsprechende Öl in die Ölwanne 6 drucklos zurück.The first coolant circuit 4 is now preferably a temperature sensor 19 assigned. The temperature sensor 19 For example, at an outlet 20 of the cooling jacket 15 be arranged. The temperature sensor 19 measures the temperature of the first coolant, namely the corresponding oil. The outlet 20 flows into a return line 21 , In the return line 21 is a valve, in particular in the form of a proportional valve 22 arranged. By means of the proportional valve 22 is the coolant circuit 4 adjustable and controllable. The flow through the cooling jacket 15 can by particular partial opening and closing of the proportional valve 22 to be controlled. Downstream of the proportional valve 22 and downstream of the return line 21 the first coolant, namely the corresponding oil, flows into the oil sump 6 depressurized back.

Die Hauptöldruckgalerie 12 versorgt vorzugsweise ferner mindestens eine Kolbenkühldüse 23, wobei mittels der Kolbenkühldüse 23 entsprechendes Öl zur Kühlung an den Kolben 16, insbesondere an den Kolbenboden des Kolbens 16 gespritzt werden kann. Hierzu ist eine Leitung 24 von der Hauptöldruckgalerie 12 zu der Kolbenkühldüse 23 vorgesehen. In der Leitung 24 ist ein Schaltventil 25 angeordnet. In der hier dargestellten Ausgestaltung wird Motordrucköl verwendet, das aus der Hauptöldruckgalerie 12 abgezweigt wird, um den Kühlmittelkreislauf 5 zu speisen. In alternativer Ausgestaltung kann der Kühlmittelkreislauf 5 des Zylinderkurbelgehäuses 2 drucklos ausgebildet sein, wobei dieser Kühlmittelkreislauf 5 als Teil des entsprechenden Ölreservoirs genutzt wird.The main oil painting gallery 12 preferably further supplies at least one piston cooling nozzle 23 , wherein by means of the piston cooling nozzle 23 corresponding oil for cooling on the piston 16 , in particular to the piston head of the piston 16 can be sprayed. This is a line 24 from the main oil printing gallery 12 to the piston cooling nozzle 23 intended. In the line 24 is a switching valve 25 arranged. In the embodiment shown here, engine pressure oil is used, which is from the Hauptöldruckgalerie 12 is branched off to the coolant circuit 5 to dine. In an alternative embodiment, the coolant circuit 5 of the cylinder crankcase 2 be formed without pressure, this coolant circuit 5 is used as part of the corresponding oil reservoir.

Das Öl aus dem Zylinderkurbelgehäuse 2, nämlich aus dem entsprechenden Kühlmantel 15 kann durch Öffnen des Proportionalventils 22 entleert werden, wodurch das Öl somit bei einem regulären Ölwechsel mit ausgetauscht wird.The oil from the cylinder crankcase 2 , namely from the corresponding cooling jacket 15 can by opening the proportional valve 22 be emptied, whereby the oil is thus replaced with a regular oil change.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: BrennkraftmaschineInternal combustion engine
22: Zylinderkurbelgehäusecylinder crankcase
33: Zylinderkopfcylinder head
44: KühlmittelkreislaufCoolant circuit
55: KühlmittelkreislaufCoolant circuit
66: Ölwanneoil pan
77: Ölpumpeoil pump
88th: Ölfilteroil filter
99: Rückschlagventilcheck valve
1010: Bypassleitungbypass line
1111: Ölkühleroil cooler
1212: HauptöldruckgalerieMain oil pressure Gallery
13 13: Bypassleitungbypass line
1414: VentilValve
1515: Kühlmantelcooling jacket
1616: Kolbenpiston
1717: Stegbereichweb region
1818: Kühlkanalcooling channel
1919: Temperatursensortemperature sensor
2020: Auslassoutlet
2121: RückführleitungReturn line
2222: Proportionalventilproportional valve
2323: Kolbenkühldüsepiston cooling
2424: Leitungmanagement
2525: Schaltventilswitching valve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4407984 A1 [0003]
DE 10306695 A1 [0004]
DE 10047080 A1 [0005]

Claims

Internal combustion engine ( 1 ) with a cylinder crankcase ( 2 ), with a cylinder head ( 3 ), with a first coolant circuit ( 4 ) and with a second coolant circuit ( 5 ), wherein the cylinder crankcase ( 2 ) by means of the first coolant circuit ( 4 ) is coolable, the cylinder head ( 3 ) by means of the second coolant circuit ( 5 ) is coolable, characterized in that the first coolant circuit ( 4 ) a first coolant and the second coolant circuit ( 5 ) has a second coolant.

Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the first coolant is oil, wherein the cylinder crankcase ( 2 ) is coolable with the oil, wherein the second coolant is water, wherein the cylinder head ( 3 ) is coolable with the water.

Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the cylinder crankcase ( 2 ) between pistons ( 16 ) formed web areas ( 17 ), wherein the web areas ( 17 ) Cooling channels ( 18 ), wherein the cooling channels ( 18 ) with the second coolant circuit ( 5 ) are coupled.

Internal combustion engine according to claim 3, characterized in that the cooling channels ( 18 ) are formed as bores.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that in the first coolant circuit ( 4 ) a temperature sensor ( 19 ) is arranged for measuring the coolant temperature of the first coolant, wherein in dependence on the coolant temperature by means of a proportional valve ( 22 ) the coolant flow through the first coolant circuit ( 4 ) is controllable and / or controllable.

Internal combustion engine according to claim 5, characterized in that the proportional valve ( 22 ) in a return line ( 21 ) downstream of a cooling jacket ( 15 ) is arranged.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that by means of an oil pump ( 7 ) Oil via an oil filter ( 8th ) and via an oil cooler ( 11 ) of a main oil gallery ( 12 ), the main oil gallery ( 12 ) the first coolant circuit ( 4 ) feeds.

Internal combustion engine according to the preceding claim, characterized in that the oil cooler ( 11 ) by means of a temperature-controlled valve ( fourteen ) with a bypass line ( 13 ) is bridged, wherein in a cold start the oil via the bypass line ( 13 ) in the main oil gallery ( 12 ) can be fed.

Internal combustion engine according to claim 7 or 8, characterized in that at least one piston cooling nozzle ( 23 ) for cooling the pistons ( 16 ), wherein the at least one piston cooling nozzle ( 23 ) via a line ( 24 ) and via a switching valve ( 25 ) with oil from the Hauptöldruckgalerie ( 12 ) is fed.