DE102015216136A1 - Internal combustion engine with after-cooling - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mindestens einer Flüssigkeitskühlung (1), die zur Ausbildung eines Kühlkreislaufs (1a) mit einer Pumpe (4) zur Förderung des Kühlmittels ausgestattet ist, wobei mindestens ein flüssigkeitsgekühltes Bauteil (3), welches bei außer Betrieb befindlicher Brennkraftmaschine eine Nachlaufkühlung erfordert, via Versorgungsleitung (5) in den Kühlkreislauf (1a) eingebunden ist. Es soll eine Brennkraftmaschine der genannten Art bereitgestellt werden, bei der die Nachlaufkühlung des mindestens einen flüssigkeitsgekühlten Bauteils (3), welches bei außer Betrieb befindlicher Brennkraftmaschine eine Kühlung erfordert, optimiert ist. Erreicht wird dies mit einer Brennkraftmaschine der oben genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Speicherbehältnis (7) vorgesehen ist, das via Verbindungsleitung (6) mit dem Kühlkreislauf (1a) zumindest verbindbar ist, wobei – die Verbindungsleitung (6) unter Ausbildung eines Knotenpunktes (6a) stromaufwärts eines flüssigkeitsgekühlten Bauteils (3) in die Versorgungsleitung (5) mündet, und – zwischen dem Knotenpunkt (6a) und dem Speicherbehältnis (7) mindestens ein durchflussregulierendes Element (8) in der Verbindungsleitung (6) angeordnet ist.The invention relates to an internal combustion engine having at least one liquid cooling system (1), which is equipped to form a cooling circuit (1a) with a pump (4) for conveying the coolant, wherein at least one liquid-cooled component (3), which in an out-of-service internal combustion engine Follow-up cooling requires, via supply line (5) in the cooling circuit (1a) is integrated. It is intended to provide an internal combustion engine of the type mentioned, in which the after-cooling of the at least one liquid-cooled component (3), which requires cooling when the internal combustion engine is out of operation, is optimized. This is achieved with an internal combustion engine of the type mentioned above, which is characterized in that a storage container (7) is provided, which via connecting line (6) with the cooling circuit (1a) is at least connectable, wherein - the connecting line (6) under training a node (6a) upstream of a liquid-cooled component (3) in the supply line (5) opens, and - between the node (6a) and the storage container (7) at least one flow-regulating element (8) in the connecting line (6) is arranged.
Description
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mindestens einer Flüssigkeitskühlung, die zur Ausbildung eines Kühlkreislaufs mit einer Pumpe zur Förderung des Kühlmittels ausgestattet ist, wobei mindestens ein flüssigkeitsgekühltes Bauteil, welches bei außer Betrieb befindlicher Brennkraftmaschine eine Nachlaufkühlung erfordert, via Versorgungsleitung in den Kühlkreislauf eingebunden ist.The invention relates to an internal combustion engine with at least one liquid cooling, which is equipped to form a cooling circuit with a pump for conveying the coolant, wherein at least one liquid-cooled component, which requires a follow-up cooling when the internal combustion engine is out of operation, is integrated via supply line in the cooling circuit.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Brennkraftmaschine insbesondere Ottomotoren, aber auch Dieselmotoren und Hybrid-Brennkraftmaschinen, die ein Hybrid-Brennverfahren nutzen, sowie Hybrid-Antriebe, die neben der Brennkraftmaschine eine mit der Brennkraftmaschine antriebsverbindbare Elektromaschine umfassen, welche Leistung von der Brennkraftmaschine aufnimmt oder als zuschaltbarer Hilfsantrieb zusätzlich Leistung abgibt.In the context of the present invention, the term internal combustion engine includes in particular gasoline engines, but also diesel engines and hybrid internal combustion engines, which use a hybrid combustion process, as well as hybrid drives, which in addition to the internal combustion engine comprise an electric motor which can be electrically connected to the internal combustion engine, which receives power from the internal combustion engine or as an additional auxiliary drive additionally delivers power.
Brennkraftmaschinen verfügen über mindestens einen Zylinderkopf und einen Zylinderblock, die zur Ausbildung der einzelnen Zylinder miteinander verbunden werden. Der Zylinderkopf dient regelmäßig der Aufnahme des Ventiltriebs. Der Zylinderblock weist zur Aufnahme der Kolben bzw. der Zylinderrohre eine entsprechende Anzahl an Zylinderbohrungen auf und dient als obere Kurbelgehäusehälfte häufig der Lagerung der Kurbelwelle.Internal combustion engines have at least one cylinder head and a cylinder block, which are connected to form the individual cylinders. The cylinder head is used regularly to accommodate the valve train. The cylinder block has a corresponding number of cylinder bores for receiving the pistons or the cylinder tubes and often serves as the upper crankcase half for supporting the crankshaft.
Die im Kurbelgehäuse gelagerte Kurbelwelle nimmt die Pleuelstangenkräfte auf, wobei die oszillierende Hubbewegung der Kolben in eine rotierende Drehbewegung der Kurbelwelle transformiert wird. Ergänzt wird das Kurbelgehäuse durch die an die obere Kurbelgehäusehälfte montierbare und als Ölwanne dienende untere Kurbelgehäusehälfte. Zur Aufnahme und Lagerung der Kurbelwelle sind mindestens zwei Lager im Kurbelgehäuse vorgesehen, die in der Regel zweiteilig ausgeführt sind und jeweils einen Lagersattel und einen mit dem Lagersattel verbindbaren Lagerdeckel umfassen. Die Lager werden üblicherweise mit Motoröl, d.h. Schmieröl versorgt, so dass sich idealerweise bei umlaufender Kurbelwelle – wie bei einem Gleitlager – ein tragfähiger Schmierfilm ausbildet.The crankshaft mounted in the crankcase receives the connecting rod forces, wherein the oscillating stroke movement of the piston is transformed into a rotating rotational movement of the crankshaft. The crankcase is supplemented by the lower half of the crankcase, which can be mounted on the upper crankcase half and serves as an oil sump. For receiving and supporting the crankshaft at least two bearings are provided in the crankcase, which are usually made in two parts and each include a bearing saddle and connectable to the bearing saddle bearing cap. The bearings are usually lubricated with engine oil, i. Lubricating oil supplied, so that ideally forms with rotating crankshaft - as a plain bearing - a viable lubricating film.
Zur Versorgung der Lager mit Öl ist eine Pumpe zur Förderung von Motoröl zu den mindestens zwei Lagern vorgesehen, wobei die Pumpe via Ölkreislauf eine Hauptölgalerie, von der Kanäle zu den mindestens zwei Lagern führen, mit Motoröl versorgt. Die Pumpe wird nach dem Stand der Technik via Saugleitung, die von einer Ölwanne zur Pumpe führt, mit aus der Ölwanne stammendem Motoröl versorgt und muss einen ausreichend großen Förderstrom, d.h. ein ausreichend hohes Fördervolumen, sicherstellen und für einen ausreichend hohen Öldruck im Ölkreislauf sorgen.To supply the bearings with oil, a pump for delivering engine oil to the at least two bearings is provided, the pump via oil circuit a main oil gallery, supplied by the channels to the at least two camps, supplied with engine oil. The pump is supplied in the prior art via suction, which leads from an oil pan to the pump, derived from the oil pan engine oil and has a sufficiently large flow rate, i. ensure a sufficiently high delivery volume, and ensure a sufficiently high oil pressure in the oil circuit.
Um die thermische Belastung einer Brennkraftmaschine in Grenzen zu halten, wird zunehmend häufig eine Flüssigkeitskühlung vorgesehen, die im Folgenden auch als Motorkühlung bezeichnet wird. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, die Kühlung in Gestalt einer Luftkühlung auszuführen. Da mit einer Flüssigkeitskühlung aber wesentlich größere Wärmemengen abgeführt werden können, werden Brennkraftmaschinen vorzugsweise mit einer Flüssigkeitskühlung ausgestattet.To keep the thermal load of an internal combustion engine within limits, liquid cooling is increasingly often provided, which is also referred to below as engine cooling. In principle, it is also possible to carry out the cooling in the form of an air cooling. Since, however, much larger amounts of heat can be dissipated with liquid cooling, internal combustion engines are preferably equipped with liquid cooling.
Die Ausbildung einer Motorkühlung erfordert die Ausstattung des mindestens einen Zylinderkopfes und/oder des Zylinderblocks mit mindestens einem Kühlmittelmantel, d.h. die Anordnung von das Kühlmittel durch den Zylinderkopf bzw. Zylinderblock führenden Kühlmittelkanälen, was eine komplexe Struktur bedingt. Dabei wird der mechanisch und thermisch hochbelastete Zylinderkopf bzw. -block durch das Einbringen der Kühlmittelkanäle einerseits in seiner Festigkeit geschwächt. Andererseits muss die Wärme nicht wie bei einer Luftkühlung erst an die Oberfläche geleitet werden, um abgeführt werden zu können. Die Wärme wird bereits im Inneren des Zylinderkopfes bzw. -blocks an das Kühlmittel abgegeben. Das Kühlmittel wird dabei mittels einer im Kühlkreislauf angeordneten Pumpe, die in der Regel mechanisch mittels Zugmitteltrieb angetrieben wird, gefördert, so dass es zirkuliert. Die an das Kühlmittel abgegebene Wärme wird auf diese Weise aus dem Inneren des Zylinderkopfes bzw. -blocks abgeführt und in einem Wärmetauscher dem Kühlmittel wieder entzogen. Im Einzelfall dient ein im Kühlkreislauf vorgesehener Entlüftungsbehälter zur Entlüftung des Kühlmittels bzw. des Kreislaufs. Als Kühlmittel wird in der Regel eine Wasser-Glykol-Mischung eingesetzt. Grundsätzlich kann aber jede Flüssigkeit verwendet werden; beispielsweise auch Motoröl.The formation of an engine cooling system requires the equipment of the at least one cylinder head and / or the cylinder block with at least one coolant jacket, i. the arrangement of the coolant through the cylinder head or cylinder block leading coolant channels, which causes a complex structure. In this case, the mechanically and thermally highly stressed cylinder head or block is weakened by the introduction of the coolant channels on the one hand in its strength. On the other hand, the heat does not have to be conducted to the surface, as in the case of air cooling, so that it can be removed. The heat is already delivered to the coolant inside the cylinder head or block. The coolant is thereby conveyed by means of a pump arranged in the cooling circuit, which is usually driven mechanically by means of traction drive, so that it circulates. The heat given off to the coolant is removed in this way from the interior of the cylinder head or block and removed from the coolant in a heat exchanger again. In a particular case, a venting container provided in the cooling circuit serves to vent the coolant or the circuit. As a coolant, a water-glycol mixture is usually used. In principle, however, any liquid can be used; for example, engine oil.
Auch die Brennkraftmaschine, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, verfügt über mindestens eine Flüssigkeitskühlung bzw. über eine Motorkühlung.The internal combustion engine, which is the subject of the present invention, has at least one liquid cooling or via an engine cooling system.
Als problematisch erweisen sich flüssigkeitsgekühlte Bauteile der Brennkraftmaschine, die mittels Versorgungsleitung in den Kühlkreislauf einer Flüssigkeitskühlung eingebunden sind und bei außer Betrieb befindlicher Brennkraftmaschine, d.h. deaktivierter Kühlmittelpumpe, eine Nachlaufkühlung erfordern; beispielsweise ein zwecks Aufladung der Brennkraftmaschine vorgesehener Abgasturbolader bzw. dessen flüssigkeitsgekühltes Lagergehäuse. Im Folgenden wird diese Problematik am Beispiel eines flüssigkeitsgekühlten Lagergehäuses eines Abgasturboladers ausführlicher erörtert.Fluid-cooled components of the internal combustion engine, which are integrated into the cooling circuit of a liquid cooling system by means of a supply line, and prove problematic when the internal combustion engine is out of operation, are problematic. deactivated coolant pump, require a follow-up cooling; For example, a purpose of charging the internal combustion engine provided exhaust gas turbocharger or its liquid-cooled bearing housing. In the following, this problem is discussed in more detail using the example of a liquid-cooled bearing housing of an exhaust gas turbocharger.
Nach dem Stand der Technik werden Brennkraftmaschinen zunehmend häufig aufgeladen, wobei die Aufladung in erster Linie ein Verfahren zur Leistungssteigerung ist, bei dem die für den motorischen Verbrennungsprozess benötigte Luft verdichtet wird. In the prior art, internal combustion engines are being charged increasingly frequently, the charge being primarily a method of increasing performance by compressing the air required for the engine combustion process.
In der Regel wird für die Aufladung ein Abgasturbolader eingesetzt, bei dem ein Verdichter und eine Turbine auf derselben Welle angeordnet sind. Der heiße Abgasstrom wird der Turbine zugeführt und entspannt sich in der Turbine unter Energieabgabe, wodurch die in einem Lagergehäuse gelagerte Welle in Drehung versetzt wird. Die vom Abgasstrom an die Turbine und schließlich an die Welle abgegebene Energie wird für den Antrieb des ebenfalls auf der Welle angeordneten Verdichters genutzt. Der Verdichter fördert und komprimiert die ihm zugeführte Ladeluft, wodurch eine Aufladung der Zylinder bzw. der Brennkraftmaschine erreicht wird.As a rule, an exhaust gas turbocharger is used for the supercharging, in which a compressor and a turbine are arranged on the same shaft. The hot exhaust gas flow is supplied to the turbine and relaxes in the turbine with energy release, whereby the shaft mounted in a bearing housing is rotated. The energy emitted by the exhaust gas flow to the turbine and finally to the shaft is used to drive the compressor, which is also arranged on the shaft. The compressor promotes and compresses the charge air supplied to it, whereby a charge of the cylinder or the internal combustion engine is achieved.
Eine aufgeladene Brennkraftmaschine ist infolge des erhöhten Mitteldrucks thermisch höher belastet als ein herkömmlicher Saugmotor und stellt daher auch erhöhte Anforderungen an die Kühlung, weshalb insbesondere aufgeladene Brennkraftmaschinen zunehmend häufig mit einer Motorkühlung ausgestattet werden.A supercharged internal combustion engine is thermally loaded higher than a conventional naturally aspirated engine due to the increased mean pressure and therefore also requires increased cooling requirements, which is why increasingly supercharged internal combustion engines are increasingly being equipped with engine cooling.
Die Turbine eines Abgasturboladers ist – wie die Brennkraftmaschine selbst – ebenfalls thermisch hoch belastet. Dies führt dazu, dass das Turbinengehäuse nach dem Stand der Technik aus temperaturfestem, häufig nickelhaltigen Material gefertigt wird oder mit einer Kühlung auszustatten ist, um weniger temperaturfeste Werkstoffe verwenden zu können.The turbine of an exhaust gas turbocharger is - like the internal combustion engine itself - also subjected to high thermal loads. As a result, the turbine housing according to the prior art is made of temperature-resistant, frequently nickel-containing material or has to be provided with cooling in order to be able to use less temperature-resistant materials.
Letzteres führt zu erheblichen Kostenvorteilen. Die
Das heiße Abgas der aufgeladenen Brennkraftmaschine führt auch zu einer hohen thermischen Belastung des Lagergehäuses und folglich des Lagers der Laderwelle. Damit ist ein entsprechend hoher Wärmeeintrag in das dem Lager zwecks Schmierung zugeführte Öl verbunden. Das Lager ist aufgrund der hohen Drehzahl der Laderwelle in der Regel nicht als Wälzlager, sondern als Gleitlager ausgebildet. Infolge der Relativbewegung zwischen der Welle und dem Lagergehäuse bildet sich ein tragfähiger hydrodynamischer Schmierfilm zwischen Welle und Lagerbohrung aus. The hot exhaust gas of the supercharged internal combustion engine also leads to a high thermal load of the bearing housing and consequently the bearing of the supercharger shaft. This is a correspondingly high heat input in the bearing for lubrication oil supplied connected. Due to the high speed of the loader shaft, the bearing is usually not designed as a rolling bearing but as a slide bearing. Due to the relative movement between the shaft and the bearing housing, a viable hydrodynamic lubricant film is formed between the shaft and the bearing bore.
Das Öl sollte eine maximal zulässige Temperatur nicht übersteigen, da die Viskosität mit zunehmender Temperatur abnimmt und sich das Reibverhalten bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur verschlechtert. Eine zu hohe Öltemperatur beschleunigt zudem die Alterung des Öls, wobei sich auch die Schmiereigenschaften des Öls verschlechtern. Beides verkürzt die Wartungsintervalle für den Ölwechsel und kann die Funktionstüchtigkeit des Lagers gefährden, wobei sogar eine irreversible Zerstörung des Lagers und damit des Turboladers möglich ist.The oil should not exceed a maximum allowable temperature, since the viscosity decreases with increasing temperature and the friction behavior deteriorates when a certain temperature is exceeded. Too high an oil temperature also accelerates the aging of the oil, which also worsens the lubricating properties of the oil. Both shorten the maintenance intervals for the oil change and can endanger the proper functioning of the bearing, even irreversible destruction of the bearing and thus of the turbocharger is possible.
Aus den zuvor genannten Gründen wird das Lagergehäuse eines Turboladers nach dem Stand der Technik häufig mit einer Flüssigkeitskühlung ausgestattet. Dabei ist zu unterscheiden zwischen der Flüssigkeitskühlung des Lagergehäuses und der oben erwähnten Flüssigkeitskühlung des Turbinengehäuses bzw. der Motorkühlung. Nichtsdestotrotz können diese Flüssigkeitskühlungen – gegebenenfalls auch nur zeitweise – untereinander in Verbindung stehen, d.h. miteinander verbindbar sein, so dass die Kühlungen sich beispielsweise eine gemeinsame Pumpe zur Förderung des Kühlmittels teilen.For the reasons mentioned above, the bearing housing of a turbocharger according to the prior art is often equipped with a liquid cooling. It is to distinguish between the liquid cooling of the bearing housing and the above-mentioned liquid cooling of the turbine housing and the engine cooling. Nonetheless, these liquid coolings may communicate with each other, possibly even temporarily. be connected to each other, so that the cooling parts, for example, share a common pump for conveying the coolant.
Die Ölversorgung, d.h. die Ölschmierung der Laderwelle ist als solche auch eine Flüssigkeitskühlung, denn durch die Versorgung des Lagers der Laderwelle mit Öl bzw. die Förderung von Schmieröl durch das Lager hindurch findet bereits eine Kühlung des Lagers bzw. des Lagergehäuses mittels Flüssigkeit statt und zwar vorliegend mittels einer besonderen Flüssigkeit, nämlich Öl.The oil supply, i. the oil lubrication of the loader shaft is as such also a liquid cooling, because by the supply of the bearing of the loader shaft with oil or the promotion of lubricating oil through the bearing already takes place a cooling of the bearing or of the bearing housing by means of liquid instead and in the present case by means of a special Liquid, namely oil.
Im Gegensatz zur Motorkühlung bzw. Kühlung des Turbinengehäuses muss die Kühlung des Lagergehäuses bzw. des Lagers der Laderwelle auch bei abgestelltem Fahrzeug, d.h. abgeschalteter Brennkraftmaschine, zumindest für eine bestimmte Dauer nach Abschalten der Brennkraftmaschine aufrechterhalten werden, um irreversible Schäden durch thermische Überlastung sicher zu vermeiden. Damit ist das Lagergehäuse bzw. das Lager der Laderwelle ein flüssigkeitsgekühltes Bauteil, welches bei außer Betrieb befindlicher Brennkraftmaschine eine Nachlaufkühlung erfordert.In contrast to the engine cooling or cooling of the turbine housing, the cooling of the bearing housing or the bearing of the supercharger shaft, even when the vehicle is parked, i. shut down internal combustion engine to be maintained at least for a certain period of time after switching off the internal combustion engine to avoid irreversible damage due to thermal overload safely. Thus, the bearing housing or the bearing of the supercharger shaft is a liquid-cooled component, which requires an after-running cooling when the internal combustion engine is out of operation.
Dies kann grundsätzlich durch eine zusätzliche, elektrisch betriebene Pumpe bewerkstelligt werden, welche beispielsweise von der Bordbatterie versorgt wird, bei abgeschalteter Brennkraftmaschine Kühlmittel via Versorgungsleitung durch das Lagergehäuse fördert bzw. Öl durch das Lager der Laderwelle und damit eine Kühlung des Lagergehäuses bzw. des Lagers auch bei außer Betrieb befindlicher Brennkraftmaschine gewährleistet. Das Vorsehen einer zusätzlichen Pumpe ist aber eine vergleichsweise kostenintensive Maßnahme.This can be accomplished in principle by an additional, electrically operated pump, which is supplied for example by the on-board battery, with the engine switched off coolant via supply line through the bearing housing promotes or oil through the bearing of the supercharger shaft and thus cooling of the bearing housing and the bearing also ensured when the internal combustion engine is out of service. However, the provision of an additional pump is a relatively expensive measure.
Aus dem Stand der Technik sind auch Konzepte bekannt, die auf eine zusätzliche Pumpe verzichten. Die deutsche Patentschrift
Aufgrund des – auch bei abgeschalteter Brennkraftmaschine – fortdauernden Wärmeeintrags vom erhitzten Lagergehäuse in das in der Steigleitung befindliche Kühlmittel erhöht sich die Kühlmitteltemperatur, wodurch die Dichte des Kühlmittels abnimmt und das vom Kühlmittel beanspruchte Volumen zunimmt. Eine Überhitzung des Kühlmittels kann darüber hinaus zu einer teilweisen Verdampfung von Kühlmittel führen, so dass Kühlmittel in die Gasphase übergeht. In beiden Fällen beansprucht das Kühlmittel ein größeres Volumen, wodurch schließlich weiteres Kühlmittel in Richtung Entlüftungsbehälter verdrängt, d.h. gefördert, wird.Due to the - even with the internal combustion engine - continued heat input from the heated bearing housing in the coolant located in the riser, the coolant temperature increases, whereby the density of the coolant decreases and the volume consumed by the coolant increases. Overheating of the coolant may also result in partial vaporization of coolant, so that coolant passes into the gas phase. In both cases, the coolant occupies a larger volume, eventually displacing further refrigerant toward the vent vessel, i. is promoted.
Die Ausbildung der Kühlung des Lagergehäuses unter Verwendung einer Steigleitung und Ausnutzung des Thermosiphon-Effekts führt aber nicht zu einer bedarfsgerechten Versorgung des Lagergehäuses mit Kühlmittel, was Nachteile mit sich bringt.However, the formation of the cooling of the bearing housing using a riser and utilizing the thermosiphon effect does not lead to a needs-based supply of the bearing housing with coolant, which brings disadvantages.
Ohne weitere Maßnahmen wird auch nach einem Kaltstart während der Warmlaufphase Kühlmittel via Steigleitung durch das Lagergehäuse in den Entlüftungsbehälter gefördert, obwohl zu diesem Zeitpunkt keine Kühlung des Lagers erforderlich ist. Die ungewollte Kühlmittelförderung wirkt auch der angestrebten schnellen Aufwärmung der Brennkraftmaschine entgegen. Aus den vorstehend genannten Gründen sieht die
Vor dem Hintergrund des Gesagten ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, bei der die Nachlaufkühlung des mindestens einen flüssigkeitsgekühlten Bauteils, welches bei außer Betrieb befindlicher Brennkraftmaschine eine Kühlung erfordert, optimiert ist, insbesondere hinsichtlich der Kosten und einem bedarfsgerechten Kühlen.In view of the above, it is the object of the present invention to provide an internal combustion engine according to the preamble of claim 1, in which the follow-up cooling of the at least one liquid-cooled component, which requires cooling when the engine is out of operation, is optimized, in particular with regard to costs and needs-based cooling.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Brennkraftmaschine mit mindestens einer Flüssigkeitskühlung, die zur Ausbildung eines Kühlkreislaufs mit einer Pumpe zur Förderung des Kühlmittels ausgestattet ist, wobei mindestens ein flüssigkeitsgekühltes Bauteil, welches bei außer Betrieb befindlicher Brennkraftmaschine eine Nachlaufkühlung erfordert, via Versorgungsleitung in den Kühlkreislauf eingebunden ist, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Speicherbehältnis vorgesehen ist, das via Verbindungsleitung mit dem Kühlkreislauf zumindest verbindbar ist, wobei
- – die Verbindungsleitung unter Ausbildung eines Knotenpunktes stromaufwärts eines flüssigkeitsgekühlten Bauteils in die Versorgungsleitung mündet, und
- – zwischen dem Knotenpunkt und dem Speicherbehältnis mindestens ein durchflussregulierendes Element in der Verbindungsleitung angeordnet ist.
- - The connecting line opens to form a node upstream of a liquid-cooled component in the supply line, and
- - Between the node and the storage container at least one flow-regulating element is arranged in the connecting line.
Erfindungsgemäß wird ein Speicherbehältnis mittels Verbindungsleitung in den Kühlkreislauf eingebunden, welches das mindestens eine flüssigkeitsgekühlte Bauteil, das eine Nachlaufkühlung benötigt, bei außer Betrieb befindlicher Brennkraftmaschine mit Kühlmittel versorgt und damit für eine Kühlung bzw. Nachlaufkühlung des mindestens einen Bauteils sorgt.According to the invention, a storage container is integrated into the cooling circuit by means of a connecting line, which supplies the at least one liquid-cooled component which requires a follow-up cooling system with coolant when the internal combustion engine is out of operation and thus ensures cooling or after-cooling of the at least one component.
Eine ungewollte Kühlung des Bauteils nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine bzw. während der Warmlaufphase unterbleibt, da das Speicherbehältnis sich bei Abschalten der Brennkraftmaschine von selbst entleert und bei einem Neustart bzw. Start zunächst unter Verwendung der Pumpe via Verbindungsleitung wieder mit Kühlmittel gefüllt werden muss bzw. zu füllen ist.An unwanted cooling of the component after a cold start of the engine or during the warm-up phase is omitted, since the storage container empties itself when switching off the engine and at a restart or start first using the pump via connecting line must be filled with coolant again or to fill.
Damit sich der Druck des Kühlmittels im Kühlkreislauf nach einem Start der Brennkraftmaschine möglichst schnell, d.h. mit nur geringer Verzögerung, wieder aufbauen kann und das Kühlmittel zirkuliert, ist in der Verbindungsleitung zum Speicherbehältnis mindestens ein durchflussregulierendes Element vorgesehen, mit dem das Befüllen des Speicherbehältnisses beim Start der Brennkraftmaschine verzögert wird. Ein Weglassen des durchflussregulierenden Elements hätte ein ungehindertes schnelles Befüllen des Behältnisses zur Folge, weshalb sich der Druck im Kühlkreislauf bei Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine nur langsam, d.h. mit größerer Verzögerung aufbauen würde, denn das Befüllen des Speicherbehältnisses würde einem schnellen Druckanstieg im Kreislauf, der grundsätzlich angestrebt wird, entgegen stehen bzw. entgegen wirken.So that the pressure of the coolant in the cooling circuit after a start of the internal combustion engine as fast as possible, i. with only a slight delay, can rebuild and the coolant circulates, at least one flow-regulating element is provided in the connecting line to the storage container, with which the filling of the storage container at the start of the internal combustion engine is delayed. Omitting the flow-regulating element would result in unimpeded rapid filling of the container, which is why the pressure in the cooling circuit during start-up of the internal combustion engine is slow, i. would build up with a greater delay, because the filling of the storage container would counteract or counteract a rapid increase in pressure in the circuit, which is generally sought.
Im Vergleich zu herkömmlichen Ausführungsformen ohne Speicherbehältnis wird die Phase des Druckaufbaus im Kühlkreislauf infolge der Verwendung eines durchflussregulierenden Elements aber nur unwesentlich verlängert. Ein durchflussregulierendes Element erschwert den Kühlmitteldurchtritt regelmäßig durch Verkleinerung des Strömungsquerschnitts bzw. Verringerung des Kühlmitteldurchsatzes.Compared to conventional embodiments without a storage container, the phase of pressure build-up in the refrigeration cycle is due to the use of a flow-regulating element but only slightly prolonged. A flow-regulating element impedes the passage of coolant regularly by reducing the flow cross-section or reducing the coolant throughput.
Beim Abschalten der Brennkraftmaschine vermindert sich der Druck im Kühlkreislauf infolge stillstehender Kühlmittelpumpe allmählich und damit auch der Druck im Speicherbehältnis, der dem Druck im Kühlkreislauf im Wesentlichen entspricht bzw. entspricht. Das Speicherbehältnis entleert sich unter Druckabnahme und sorgt für eine ausreichend lang andauernde Nachkühlung des mindestens einen flüssigkeitsgekühlten Bauteils, welches diese Nachlaufkühlung erfordert.When switching off the internal combustion engine, the pressure in the cooling circuit gradually decreases as a result of stationary coolant pump and thus also the pressure in the storage container, which corresponds to the pressure in the cooling circuit substantially or corresponds. The storage container empties under pressure decrease and ensures a sufficiently long-lasting after-cooling of the at least one liquid-cooled component, which requires this follow-up cooling.
Als durchflussregulierende Elemente werden erfindungsgemäß selbsttätig steuernde Elemente verwendet, welche ohne Steuerung und zusätzlichen Energiebedarf den Kühlmitteldurchsatz regulieren, mindern und verzögern, beispielsweise eine Drossel oder Blende.As flow-regulating elements, automatically controlling elements are used according to the invention which regulate, reduce and delay the coolant throughput without control and additional energy requirement, for example a throttle or orifice.
Die Kosten für eine zusätzliche, elektrisch betriebene Pumpe bzw. die Kosten für ein Magnetventil sowie ein Thermostatventil, die zur bedarfsgerechten Nutzung des Thermosiphon-Effekts erforderlich werden, entfallen mit diesen Bauteilen.The cost of an additional, electrically operated pump or the cost of a solenoid valve and a thermostatic valve, which are required for the needs-based use of the thermosiphon effect, accounts for these components.
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine löst somit die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, nämlich eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, bei der die Nachlaufkühlung des mindestens einen flüssigkeitsgekühlten Bauteils, welches bei außer Betrieb befindlicher Brennkraftmaschine eine Kühlung erfordert, optimiert ist, insbesondere hinsichtlich der Kosten und einem bedarfsgerechten Kühlem.The internal combustion engine according to the invention thus solves the problem underlying the invention, namely to provide an internal combustion engine according to the preamble of claim 1, in which the follow-up cooling of the at least one liquid-cooled component, which requires cooling when the internal combustion engine is out of operation, is optimized, in particular with regard to costs and a needs-based cooling.
Das mindestens eine flüssigkeitsgekühlte Bauteil wird bei außer Betrieb befindlicher Brennkraftmaschine via Verbindungsleitung mit Kühlmittel aus dem Speicherbehältnis versorgt, wobei die Verbindungsleitung unter Ausbildung eines Knotenpunktes stromaufwärts des flüssigkeitsgekühlten Bauteils in die Versorgungsleitung mündet.The at least one liquid-cooled component is supplied to the internal combustion engine by means of connection line with coolant from the storage container, wherein the connecting line opens to form a node upstream of the liquid-cooled component in the supply line.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Brennkraftmaschine werden im Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.Further advantageous embodiments of the internal combustion engine are discussed in connection with the subclaims.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen zur Aufladung der Brennkraftmaschine mindestens ein Abgasturbolader vorgesehen ist, bei dem ein Verdichter und eine Turbine auf derselben Welle angeordnet sind.Embodiments of the internal combustion engine in which at least one exhaust-gas turbocharger is provided for charging the internal combustion engine, in which a compressor and a turbine are arranged on the same shaft, are advantageous.
Der Vorteil eines Abgasturboladers beispielsweise im Vergleich zu einem mechanischen Lader besteht darin, dass keine mechanische Verbindung zur Leistungsübertragung zwischen Lader und Brennkraftmaschine erforderlich ist. Während ein mechanischer Lader die für seinen Antrieb benötigte Energie vollständig von der Brennkraftmaschine bezieht und somit die bereitgestellte Leistung mindert und auf diese Weise den Wirkungsgrad nachteilig beeinflusst, nutzt der Abgasturbolader die Abgasenergie der heißen Abgase.The advantage of an exhaust gas turbocharger, for example in comparison to a mechanical supercharger, is that no mechanical connection is required for transmitting power between the supercharger and the internal combustion engine. While a mechanical supercharger obtains the energy required for its drive completely from the internal combustion engine and thus reduces the power provided and thus adversely affects the efficiency, the exhaust gas turbocharger uses the exhaust gas energy of the hot exhaust gases.
Aufgeladene Brennkraftmaschinen werden häufig mit einer Ladeluftkühlung ausgestattet, mit der die komprimierte Verbrennungsluft vor Eintritt in die Zylinder gekühlt wird. Dadurch erhöht sich die Dichte der zugeführten Ladeluft weiter. Die Kühlung trägt auf diese Weise ebenfalls zu einer Verdichtung und besseren Füllung der Zylinder bei.Charged internal combustion engines are often equipped with a charge air cooling, with which the compressed combustion air is cooled before entering the cylinder. As a result, the density of the charge air supplied continues to increase. The cooling also contributes in this way to a compression and better filling of the cylinder.
Die Aufladung ist ein geeignetes Mittel, bei unverändertem Hubraum die Leistung einer Brennkraftmaschine zu steigern, oder bei gleicher Leistung den Hubraum zu reduzieren. In jedem Fall führt die Aufladung zu einer Erhöhung der Bauraumleistung und einer günstigeren Leistungsmasse. Wird der Hubraum reduziert, lässt sich bei gleichen Fahrzeugrandbedingungen das Lastkollektiv zu höheren Lasten hin verschieben, bei denen der spezifische Kraftstoffverbrauch niedriger ist.The charge is a suitable means to increase the capacity of an internal combustion engine with unchanged displacement, or to reduce the displacement at the same power. In any case, the charging leads to an increase in space performance and a lower power mass. If the cubic capacity is reduced, the load spectrum can be shifted to higher loads at the same vehicle boundary conditions, where the specific fuel consumption is lower.
Schwierigkeiten bereitet die Auslegung der Abgasturboaufladung, wobei grundsätzlich eine spürbare Leistungssteigerung in allen Drehzahlbereichen angestrebt wird. Nach dem Stand der Technik wird häufig ein starker Drehmomentabfall bei Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl beobachtet. Die Drehmomentcharakteristik einer aufgeladenen Brennkraftmaschine wird nach dem Stand der Technik durch unterschiedliche Maßnahmen zu verbessern versucht, beispielsweise dadurch, dass mehrere Lader – Abgasturbolader und/oder mechanische Lader – parallel und/oder in Reihe angeordnet im Abgasabführsystem vorgesehen werden.The interpretation of the turbocharger turbocharger is difficult, with basically a noticeable increase in performance in all speed ranges is sought. In the prior art, a strong torque drop is often observed when falling below a certain speed. The torque characteristic of a supercharged internal combustion engine is attempted to be improved by different measures according to the prior art, for example by providing a plurality of superchargers - exhaust gas turbocharger and / or mechanical supercharger - parallel and / or arranged in series in Abgasabführsystem.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der mindestens eine Abgasturbolader das mindestens eine flüssigkeitsgekühlte Bauteil ist, welches bei außer Betrieb befindlicher Brennkraftmaschine eine Nachlaufkühlung erfordert.Embodiments of the internal combustion engine in which the at least one exhaust-gas turbocharger is the at least one liquid-cooled component which requires overrun cooling when the internal combustion engine is out of operation are advantageous.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Welle des mindestens einen Abgasturboladers drehbar in einem flüssigkeitsgekühlten Lagergehäuse gelagert ist, wobei das Lagergehäuse zur Ausbildung einer Kühlung mit mindestens einem Kühlmittelmantel ausgestattet ist, der in den Kühlkreislauf der mindestens einen Flüssigkeitskühlung eingebunden ist. Die Versorgungsleitung führt dann zu dem flüssigkeitsgekühlten Lagergehäuse bzw. durch das flüssigkeitsgekühlte Lagergehäuse hindurch.In this context, embodiments of the internal combustion engine in which the shaft of the at least one exhaust gas turbocharger is rotatably mounted in a liquid-cooled bearing housing are advantageous, wherein the bearing housing is equipped with at least one coolant jacket to form a cooling, which is integrated into the cooling circuit of the at least one liquid cooling. The supply line then leads to the liquid-cooled bearing housing or through the liquid-cooled bearing housing therethrough.
Vorteilhaft sind im Zusammenhang mit einer Abgasturboaufladung auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Welle des mindestens einen Abgasturboladers drehbar und mittels Ölschmierung schmierbar in einem Lagergehäuse gelagert ist, wobei die Ölschmierung auch als Flüssigkeitskühlung fungiert und eine Flüssigkeitskühlung der Brennkraftmaschine darstellt.Embodiments of the internal combustion engine in which the shaft of the at least one exhaust gas turbocharger is rotatable and lubricated by means of oil lubrication in a bearing housing are also advantageous in connection with an exhaust gas turbocharger, the oil lubrication also acting as liquid cooling and representing liquid cooling of the internal combustion engine.
Vorteilhaft können auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine sein, bei denen ein in den mindestens einen flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf integrierter Abgaskrümmer das mindestens eine flüssigkeitsgekühlte Bauteil ist, welches bei außer Betrieb befindlicher Brennkraftmaschine eine Nachlaufkühlung erfordert.Embodiments of the internal combustion engine may also be advantageous in which an exhaust manifold integrated in the at least one liquid-cooled cylinder head is the at least one liquid-cooled component which requires overrun cooling when the internal combustion engine is out of operation.
Bei Brennkraftmaschinen mit mindestens zwei Zylindern, bei denen jeder Zylinder mindestens eine Auslassöffnung zum Abführen der Abgase aus dem Zylinder aufweist und sich an jede Auslassöffnung eine Abgasleitung anschließt, sind nämlich Ausführungsformen vorteilhaft, bei denen die Abgasleitungen von mindestens zwei Zylindern unter Ausbildung mindestens eines Abgaskrümmers innerhalb des Zylinderkopfes zu mindestens einer Gesamtabgasleitung zusammenführen.In internal combustion engines having at least two cylinders, in which each cylinder has at least one outlet opening for discharging the exhaust gases from the cylinder and each outlet opening adjoins an exhaust pipe, namely embodiments are advantageous in which the exhaust pipes of at least two cylinders to form at least one exhaust manifold within of the cylinder head to at least one total exhaust line merge.
Durch das Zusammenführen der Abgasleitungen innerhalb des Zylinderkopfes verringert sich die Gesamtwegstrecke der Abgasleitungen und das Leitungsvolumen des Abgasabführsystems verkleinert sich. Die Zusammenführung der Abgasleitungen innerhalb des Zylinderkopfes gestattet ein dichtes Packaging der Antriebseinheit.By merging the exhaust pipes within the cylinder head, the total travel distance of the exhaust pipes decreases and the line volume of the Abgasabführsystems decreases. The merging of the exhaust pipes within the cylinder head allows a tight packaging of the drive unit.
Vorteile ergeben sich bei der Abgasturboaufladung, da die Turbine motornah angeordnet werden kann, wodurch die Abgasenthalpie der heißen Abgase, die maßgeblich vom Abgasdruck und der Abgastemperatur bestimmt wird, optimal genutzt werden kann und ein schnelles Ansprechverhalten der Turbine bzw. des Turboladers gewährleistet wird. Des Weiteren ist auch der Weg der heißen Abgase zu den verschiedenen Abgasnachbehandlungssystemen kurz, womit den Abgasen wenig Zeit zur Abkühlung bleibt und die Abgasnachbehandlungssysteme schnell ihre Betriebstemperatur bzw. Anspringtemperatur erreichen, insbesondere nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine.Advantages arise in the exhaust turbocharger, since the turbine can be arranged close to the engine, whereby the exhaust enthalpy of the hot exhaust gases, which is largely determined by the exhaust pressure and the exhaust gas temperature can be optimally used and a quick response of the turbine or the turbocharger is guaranteed. Furthermore, the path of the hot exhaust gases to the various exhaust aftertreatment systems is short, which the exhaust gases little time to cool down and the exhaust aftertreatment quickly reach their operating temperature or light-off, especially after a cold start of the engine.
Zudem kann der mindestens eine Krümmer infolge der Kühlung des Zylinderkopfes aus weniger thermisch belastbaren Werkstoffen gefertigt werden, wodurch sich Kostenvorteile ergeben.In addition, the at least one manifold due to the cooling of the cylinder head can be made of less thermally resilient materials, resulting in cost advantages.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen eine Bypassleitung zwecks Umgehung des mindestens einen durchflussregulierenden Elements vorgesehen ist, welche zwischen dem Speicherbehältnis und dem mindestens einen durchflussregulierenden Element aus der Verbindungsleitung abzweigt.Embodiments of the internal combustion engine in which a bypass line is provided in order to bypass the at least one flow-regulating element which branches off from the connecting line between the storage container and the at least one flow-regulating element are advantageous.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform stellt eine Bypassleitung sicher, dass sich das Speicherbehältnis bei außer Betrieb befindlicher Brennkraftmaschine ungehindert, nämlich via Bypassleitung, entleeren kann und nicht via einem durchflussregulierenden Element entleeren muss, welches die Entleerung – wie das Befüllen – verzögert und damit einer zufriedenstellenden Nachkühlung abträglich ist, gegebenenfalls eine bedarfsgerechte Nachkühlung sogar verhindert.In the embodiment described above, a bypass line ensures that when the engine is out of operation, the storage container can empty unhindered, namely via bypass line and not emptied via a flow-regulating element, which delays the emptying - as the filling - and thus a satisfactory aftercooling is detrimental, if necessary, a needs-based aftercooling even prevented.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen in der Bypassleitung ein Rückschlagventil vorgesehen ist, welches
- – die Förderung von Kühlmittel in Richtung des Speicherbehältnisses unterbindet, und
- – die Förderung von Kühlmittel in Richtung des flüssigkeitsgekühlten Bauteils zulässt.
- - The promotion of coolant in the direction of the storage container prevents, and
- - The promotion of coolant in the direction of the liquid-cooled component allows.
Das Rückschlagventil stellt sicher, dass das Speicherbehältnis bei in Betrieb befindlicher Brennkraftmaschine nicht via Bypassleitung befüllt wird und die Bypassleitung nur dem ungehinderten Entleeren des Speicherbehältnisses bei außer Betrieb befindlicher Brennkraftmaschine dient. The check valve ensures that the storage container is not filled when operating internal combustion engine via bypass line and the bypass line only unimpeded emptying of the storage container is used when the internal combustion engine is out of operation.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang ebenfalls Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Bypassleitung zwischen dem mindestens einen durchflussregulierenden Element und dem flüssigkeitsgekühlten Bauteil in den Kühlkreislauf mündet. Die Bypassleitung kann insbesondere stromaufwärts des flüssigkeitsgekühlten Bauteils in die Verbindungsleitung bzw. in die Versorgungsleitung des Kühlkreislaufs münden.Also advantageous in this connection are embodiments of the internal combustion engine in which the bypass line opens into the cooling circuit between the at least one flow-regulating element and the liquid-cooled component. In particular, the bypass line can open into the connecting line or into the supply line of the cooling circuit upstream of the liquid-cooled component.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen ein weiteres Rückschlagventil stromaufwärts des Knotenpunktes in der Versorgungsleitung vorgesehen ist, welches
- – die Förderung von Kühlmittel in Richtung des flüssigkeitsgekühlten Bauteils zulässt, und
- – die Förderung von Kühlmittel in eine andere Richtung unterbindet.
- - The promotion of coolant in the direction of the liquid-cooled component allows, and
- - prevents the pumping of coolant in another direction.
Das weitere Rückschlagventil stellt sicher, dass das Speicherbehältnis bei außer Betrieb befindlicher Brennkraftmaschine isoliert und damit bevorzugt das mindestens eine flüssigkeitsgekühlte Bauteil mit Kühlmittel versorgt, welches die Nachlaufkühlung auch tatsächlich benötigt. Erreicht werden kann dies dadurch, dass die Versorgungsleitung, die zu dem Bauteil führt, vom übrigen Kühlkreislauf abgetrennt wird. Vorliegend wird dies durch Verwendung eines weiteren Rückschlagventils erreicht, d.h. realisiert, welches die Förderung von Kühlmittel nur in Richtung des flüssigkeitsgekühlten Bauteils zulässt und die Förderung in jede andere Richtung unterbindet.The further check valve ensures that the storage container is isolated when the internal combustion engine is out of operation and thus preferably supplies the at least one liquid-cooled component with coolant, which actually requires the after-cooling. Can be achieved this in that the supply line leading to the component, is separated from the rest of the cooling circuit. In the present case, this is achieved by using a further check valve, ie realized, which allows the promotion of coolant only in the direction of the liquid-cooled component and prevents the promotion in any other direction.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen ein Drosselelement als durchflussregulierendes Element in der Verbindungsleitung angeordnet ist. Ein Drosselelement ist durch eine Verengung des Strömungsquerschnitts gekennzeichnet, wobei sich der Strömungsquerschnitt in Strömungsrichtung zunächst kontinuierlich verengt, um sich weiter stromabwärts wieder kontinuierlich zu erweitern.Embodiments of the internal combustion engine in which a throttle element is arranged as a flow-regulating element in the connecting line are advantageous. A throttle element is characterized by a constriction of the flow cross section, wherein the flow cross section initially narrows continuously in the flow direction, in order to continue to expand continuously further downstream.
Vorteilhaft sind ebenfalls Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen eine Blende als durchflussregulierendes Element in der Verbindungsleitung angeordnet ist. Die Blende sorgt – wie das Drosselelement – auch für eine Verengung des Strömungsquerschnitts. Im Gegensatz zu einem Drosselelement ist die Blende aber dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt sich abrupt verengt und wieder erweitert.Also advantageous are embodiments of the internal combustion engine, in which a diaphragm is arranged as a flow-regulating element in the connecting line. The aperture ensures - as the throttle element - also for a narrowing of the flow cross-section. In contrast to a throttle element, however, the diaphragm is characterized in that the flow cross section narrows abruptly and widens again.
Vorteilhaft können auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine sein, bei denen ein Druckzuschaltventil als durchflussregulierendes Element in der Verbindungsleitung angeordnet ist, welches die Verbindungsleitung zur Förderung von Kühlmittel in Richtung des Speicherbehältnisses freigibt, sobald ein im Kreislauf vorliegender Kühlmitteldruck einen vorgebbaren Druck übersteigt, oder die Verbindungsleitung versperrt.Embodiments of the internal combustion engine may also be advantageous in which a pressure-adjusting valve is arranged as a flow-regulating element in the connecting line, which releases the connecting line for conveying coolant in the direction of the storage container as soon as a coolant pressure present in the circulation exceeds a predeterminable pressure or blocks the connecting line.
Ein Druckzuschaltventil wird über den anliegenden Kühlmitteldruck betätigt, d.h. gesteuert, und öffnet erst, wenn der Kühlmitteldruck einen vorgebbaren Wert übersteigt. Beim Starten der Brennkraftmaschine baut die Pumpe somit zunächst den Druck im Kühlkreislauf auf, wobei die Verbindungsleitung zum Speicherbehältnis geschlossen bleibt, solange der Kühlmitteldruck nicht ausreichend groß ist, um das Druckzuschaltventil zu öffnen. Erst wenn der Kühlmitteldruck den vorgegebenen Wert übersteigt, öffnet das Druckzuschaltventil und gibt die Verbindungsleitung zum Speicherbehältnis frei, so dass das Speicherbehältnis mit Kühlmittel gefüllt wird. Diese Variante ist zu bevorzugen, falls vor einem Befüllen des Speicherbehältnisses ein Mindestdruck im Kühlkreislauf aufgebaut werden soll, weil beispielsweise Verbraucher unmittelbar nach dem Starten der Brennkraftmaschine via Kreislauf mit Öl zu versorgen sind.A pressure switch valve is actuated by the applied coolant pressure, i. controlled, and only opens when the coolant pressure exceeds a predetermined value. When starting the internal combustion engine, the pump thus initially builds up the pressure in the cooling circuit, wherein the connecting line to the storage container remains closed, as long as the coolant pressure is not large enough to open the pressure switching valve. Only when the coolant pressure exceeds the predetermined value, the pressure switching valve opens and releases the connecting line to the storage container, so that the storage container is filled with coolant. This variant is preferable if, before filling the storage container, a minimum pressure in the cooling circuit to be built up, for example, because consumers are to be supplied immediately after starting the engine via the circuit with oil.
Vorteilhaft können zudem Ausführungsformen der Brennkraftmaschine sein, bei denen ein Drosselelement und ein Druckzuschaltventil als durchflussregulierende Elemente in der Verbindungsleitung angeordnet sind, wobei das Druckzuschaltventil die Verbindungsleitung zur Förderung von Kühlmittel in Richtung des Speicherbehältnisses freigibt, sobald ein im Kreislauf vorliegender Kühlmitteldruck einen vorgebbaren Druck übersteigt, oder die Verbindungsleitung versperrt. Das Drosselelement ist dabei vorzugsweise stromaufwärts des Druckzuschaltventils angeordnet.Embodiments of the internal combustion engine may also be advantageous in which a throttle element and a pressure-switching valve are arranged as flow-regulating elements in the connecting line, wherein the pressure-adjusting valve releases the connecting line for conveying coolant in the direction of the storage container as soon as a coolant pressure present in the circulation exceeds a predeterminable pressure, or the connecting line is blocked. The throttle element is preferably arranged upstream of the pressure-adjusting valve.
Diese Ausführungsform trägt dem Umstand Rechnung, dass das Druckzuschaltventil die Verbindungsleitung entweder versperrt oder freigibt, d.h. entweder die Förderung von Kühlmittel in Richtung des Speicherbehältnisses unterbindet oder ein ungehindertes Befüllen des Speicherbehältnisses zulässt. Insofern kann es sinnvoll sein, ein Drosselelement vorzusehen, welches den Kühlmitteldurchsatz bei geöffnetem Druckzuschaltventil vermindert, d.h. den Befüllungsvorgang des Speicherbehältnisses verzögert. This embodiment takes into account the fact that the pressure switch valve either blocks or releases the connection line, i. either prevents the promotion of coolant in the direction of the storage container or allows unimpeded filling of the storage container. In this respect, it may be useful to provide a throttle element which reduces the coolant flow rate when the pressure switch valve is open, i. delays the filling process of the storage container.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen ein Blasenspeicher als Speicherbehältnis dient.Embodiments of the internal combustion engine in which a bladder accumulator serves as a storage container are advantageous.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen das mindestens eine durchflussregulierende Element ein selbsttätig steuerndes Element ist, welches den Kühlmitteldurchsatz selbsttätig steuert.Advantageous embodiments of the internal combustion engine, in which the at least one flow-regulating element is an automatically controlling element which controls the coolant flow rate automatically.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen das mindestens eine durchflussregulierende Element im Speicherbehältnis integriert ist. Daraus ergeben sich weitere Vorteile, insbesondere eine kompakte Bauweise. Zudem werden die wesentlichen Komponenten des erfindungsgemäßen Konzepts in einer eigenständigen selbstständig verkehrsfähigen Baugruppe vereinigt, wodurch sich die Montage vereinfacht, insbesondere in Bezug auf die Nachrüstung einer Brennkraftmaschine.Embodiments of the internal combustion engine in which the at least one flow-regulating element is integrated in the storage container are advantageous. This results in further advantages, in particular a compact design. In addition, the essential components of the inventive concept are combined in an independent independent marketable assembly, which simplifies the assembly, in particular with respect to the retrofitting of an internal combustion engine.
Vorteilhaft sind aus den vorstehend genannten Gründen auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Bypassleitung, das mindestens eine durchflussregulierende Element und das Speicherbehältnis ein integrales Bauteil bilden.Embodiments of the internal combustion engine in which the bypass line, the at least one flow-regulating element and the storage container form an integral component, are also advantageous for the abovementioned reasons.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von drei Ausführungsbeispielen gemäß den
Vorliegend wird die mittels Ölschmierung
Zur Ausbildung eines Kühlkreislaufs
Ein als Speicherbehältnis
Eine Bypassleitung
In der Bypassleitung
Bei dem in
Im Unterschied zu der in
Das Druckzuschaltventil
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Flüssigkeitskühlung liquid cooling
- 1a1a
- Kühlkreislauf Cooling circuit
- 22
- Ölschmierung oil lubrication
- 2a2a
- Ölkreislauf Oil circuit
- 33
- flüssigkeitsgekühltes Bauteil, welches eine Nachlaufkühlung erfordert Liquid-cooled component which requires a follow-up cooling
- 3a3a
- drehbar in einem Lagergehäuse gelagerte und mittels Ölschmierung schmierbare Welle eines Abgasturboladers rotatably mounted in a bearing housing and lubricated by means of oil lubrication shaft of an exhaust gas turbocharger
- 4 4
- Pumpe pump
- 55
- Versorgungsleitung supply line
- 66
- Verbindungsleitung connecting line
- 6a6a
- Knotenpunkt junction
- 77
- Speicherbehältnis storage container
- 7a7a
- Blasenspeicher bubble memory
- 88th
- durchflussregulierendes Element flow-regulating element
- 8a8a
- Drosselelement throttle element
- 8b8b
- Druckzuschaltventil Pressure sequence
- 99
- Bypassleitung bypass line
- 9a9a
- Rückschlagventil check valve
- 1010
- weiteres Rückschlagventil another check valve
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1384857 A2 [0014] EP 1384857 A2 [0014]
- DE 102008011257 A1 [0014] DE 102008011257 A1 [0014]
- DE 3407521 C1 [0021, 0024] DE 3407521 C1 [0021, 0024]
Claims (15)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015216136.6A DE102015216136A1 (en) | 2015-08-24 | 2015-08-24 | Internal combustion engine with after-cooling |
DE202015104595.6U DE202015104595U1 (en) | 2015-08-24 | 2015-08-31 | Internal combustion engine with after-cooling |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015216136.6A DE102015216136A1 (en) | 2015-08-24 | 2015-08-24 | Internal combustion engine with after-cooling |
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DE102015216136A1 true DE102015216136A1 (en) | 2017-03-02 |
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ID=58011374
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102015216136.6A Withdrawn DE102015216136A1 (en) | 2015-08-24 | 2015-08-24 | Internal combustion engine with after-cooling |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE102015216136A1 (en) |
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-
2015
- 2015-08-24 DE DE102015216136.6A patent/DE102015216136A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |