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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Kühlmittelverteiler, wie beispielsweise einen Y-Verteiler, für eine Motorbaugruppe.
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HINTERGRUND
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In einem Fahrzeug kann eine Motorbaugruppe Kühlsysteme umfassen, um verschiedene Fahrzeugkomponenten zu kühlen. Beispielsweise kann ein Turbolader ein Kühlsystem verwenden, um während des Betriebs eine optimale Temperatur aufrecht zu erhalten. Auf ähnliche Weise kann ein Fahrzeug ein Abgaskühlsystem aufweisen. Ein geeignetes Kühlmittel kann in solchen Kühlsystemen verwendet werden. Nach dem Kühlungsprozess ist das Kühlmittel üblicherweise heiß.
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In der
US 4 605 164 A ist eine Motorbaugruppe beschrieben, die eine Fluidleitung zum Transport eines ersten Kühlmittels, einen Ausgleichsbehälter, einen Motorkopf mit einem Kühlmittelkanal zum Transport eines zweiten Kühlmittels, einen Abgaskrümmer und einen Kühlmittelverteiler in fluidtechnischer Verbindung mit der Fluidleitung und dem Kühlmittelkanal umfasst. Der Kühlmittelkanal ist thermisch derart mit dem Abgaskrümmer gekoppelt, dass das zweite Kühlmittel Wärme von dem Abgaskrümmer abziehen kann. Ferner definiert der Kühlmittelverteiler eine Entlüftungsöffnung in fluidtechnischer Verbindung mit dem Ausgleichsbehälter, um zu ermöglichen, dass Dämpfe aus dem Kühlmittelverteiler zu dem Ausgleichsbehälter entlüftet werden, einen Vereinigungsdurchgang in fluidtechnischer Verbindung mit der Fluidleitung, um zu ermöglichen, dass das erste Kühlmittel von der Fluidleitung zu dem Kühlmittelverteiler strömt, und einen Verbindungsdurchgang, der den Vereinigungsdurchgang und den Kühlmittelkanal fluidtechnisch verbindet, um zu ermöglichen, dass das erste Kühlmittel von dem Vereinigungsdurchgang zu dem Kühlmittelkanal strömt.
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Die
US 4 214 443 A beschreibt eine Motorbaugruppe mit einem Turbolader und einer Fluidleitung, die ermöglicht, mittels eines Kühlmittels Wärme von dem Turbolader abzuziehen.
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Die
US 4 300 718 A beschreibt ein Kühlsystem für ein Fahrzeug, bei dem ein Entlüftungskanal bezogen auf einen Strömungskanal diagonal bzw. abgewinkelt verläuft.
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In der US 2015 / 0 208 525 A1 ist eine elektronische Steuereinrichtung für ein Fahrzeug beschrieben, die einen gebogenen Lüftungsdurchgang aufweist.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Motorbaugruppe zu schaffen, bei der ein Motoröl bei einem Start eines Motors schnell erwärmt wird und gleichzeitig eine Entlüftung von Dämpfen aus einem Kühlmittel unterstützt wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Diese Aufgabe wird durch eine Motorbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Um die Kraftstoffeffizienz zu maximieren, wenn ein Verbrennungsmotor aufgewärmt wird, sollte das Motoröl so schnell wie möglich bis zu einer optimalen Temperatur aufgeheizt werden. Wenn sich das Öl bei seiner optimalen Temperatur befindet, kann die Kraftstoffverdünnung in dem Öl minimiert werden. Zusätzlich kann die Feuchtigkeit in dem Öl minimiert werden, indem die Öltemperatur auf ihrem optimalen Niveau gehalten wird, wodurch die Lebensdauer des Motoröls maximiert wird. Dementsprechend kann Wärme von dem Turbolader und/oder einem Abgaskrümmer abgezogen werden, um das Motoröl aufzuwärmen. Beispielsweise kann ein Kühlmittel Wärme von dem Turbolader abziehen, und es kann anschließend mit dem Kühlmittel aus einem Kühlmittelkanal gemischt werden. In der vorliegenden Offenbarung bezieht sich der Begriff „Kühlmittel“ auf ein beliebiges Fluid (z.B. eine Flüssigkeit), welches zum Übertragen von Wärme geeignet ist. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das Kühlmittel F Ethylenglykol sein. Das resultierende heiße Kühlmittel kann anschließend verwendet werden, um das Motoröl aufzuheizen. Ein Verteiler, wie beispielsweise ein Y-Verteiler, kann verwendet werden, um das Kühlmittel in dem Kühlmittelkanal zu leiten. Bei einer Ausführungsform umfasst die vorliegende offenbarte Motorbaugruppe einen Turbolader und eine Fluidleitung, die ausgebildet ist, um ein Kühlmittel zu transportieren. Die Fluidleitung ist mit dem Turbolader derart thermisch gekoppelt, dass das Kühlmittel, das durch die Fluidleitung strömt, Wärme von dem Turbolader abziehen kann. Die Motorbaugruppe umfasst ferner einen Ausgleichsbehälter und einen Motorkopf, der einen Kühlmittelkanal definiert. Der Kühlmittelkanal ist ausgebildet, um Kühlmittel zu transportieren. Die Motorbaugruppe umfasst ferner einen Abgaskrümmer, der in den Motorkopf integriert ist. Der Kühlmittelkanal ist mit dem Abgaskrümmer derart thermisch gekoppelt, dass das Kühlmittel Wärme von dem Abgaskrümmer abziehen kann. Die Motorbaugruppe umfasst ferner einen Kühlmittelverteiler, der mit der Fluidleitung und dem Kühlmittelkanal in fluidtechnischer Verbindung steht. Der Kühlmittelverteiler definiert eine Entlüftungsöffnung in fluidtechnischer Verbindung mit dem Ausgleichsbehälter, um zu ermöglichen, dass Dämpfe aus dem Kühlmittelverteiler in den Ausgleichsbehälter entlüftet werden. Ferner definiert der Kühlmittelverteiler einen Vereinigungsdurchgang in fluidtechnischer Verbindung mit der Fluidleitung, um zu ermöglichen, dass das Kühlmittel von der Fluidleitung zu dem Kühlmittelverteiler strömt. Darüber hinaus definiert der Kühlmittelverteiler einen Verbindungsdurchgang, der den Vereinigungsdurchgang und den Kühlmittelkanal fluidtechnisch verbindet, um zu ermöglichen, dass das Kühlmittel von dem Vereinigungsdurchgang zu dem Kühlmittelkanal strömt. Während des Betriebs der Motorbaugruppe zieht das Kühlmittel Wärme von dem Turbolader ab, und es wird anschließend zu dem Vereinigungsdurchgang des Kühlmittelverteilers transportiert. Ferner werden Dämpfe des Kühlmittels durch die Entlüftungsöffnung des Kühlmittelverteilers und in den Ausgleichsbehälter hinein entlüftet. Anschließend wird das Kühlmittel von dem Kühlmittelverteiler zu dem Kühlmittelkanal transportiert.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Darstellung einer Motorbaugruppe, die einen Turbolader, einen Verteiler, einen Ausgleichsbehälter und einen Abgaskrümmer umfasst;
- 2 ist eine schematische Perspektivansicht der Motorbaugruppe, die in 1 schematisch dargestellt ist und einen Motorkopf und den Kühlmittelverteiler umfasst, der mit dem Motorkopf gekoppelt ist;
- 3 ist eine schematische Perspektivansicht von vorn auf den Motorkopf und den Kühlmittelverteiler im Schnitt entlang der Schnittlinie 3-3 von 2;
- 4 ist eine schematische Perspektivansicht von der Seite auf den Motorkopf und den Kühlmittelverteiler im Schnitt entlang der Schnittlinie 4-4 von 2;
- 5 ist eine schematische Perspektivansicht von vorn auf den Motorkopf und den Kühlmittelverteiler im Schnitt entlang der Schnittlinie 5-5 von 2; und
- 6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben der Motorbaugruppe von 1.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen überall in den verschiedenen Figuren gleichen oder ähnlichen Komponenten entsprechen, und mit 1 beginnend, umfasst eine Motorbaugruppe 12, die Teil eines Fahrzeugs 10 wie etwa eines Personenkraftwagens, Lastkraftwagens oder Motorrads sein kann, einen Kühlmittelverteiler 20, der in der Lage ist, einen Turbolader 14 (TC) fluidtechnisch mit einem Abgaskrümmer 16 (EM) zu koppeln. Bei der gezeigten Ausführungsform umfasst die Motorbaugruppe 12 eine Fluidleitung 40, wie beispielsweise ein Rohr, einen Schlauch oder eine beliebige geeignete Leitung, welche thermisch mit dem Turbolader 14 gekoppelt ist. Dementsprechend kann das Kühlmittel (d.h. das erste Kühlmittel F1), das durch die Fluidleitung 40 strömt, Wärme von dem Turbolader 14 abziehen (d.h. die abgezogene Turboladerwärme H1), wodurch das Kühlmittel aufgewärmt wird, das durch die Fluidleitung 40 strömt. Die Fluidleitung 40 ist fluidtechnisch mit einem Kühlmittelverteiler 20 gekoppelt. Daher kann das heiße Kühlmittel F1 von der Fluidleitung 40 zu dem Kühlmittelverteiler 20 strömen. Wie nachstehend im Detail erläutert wird, kann der Kühlmittelverteiler 20 Dämpfe V aus dem heißen Kühlmittel F1 entlüften und die Dämpfe V zu einem Ausgleichsbehälter 18 (ST) leiten. Der Kühlmittelverteiler 20 steht mit einem Kühlmittelkanal 30 in fluidtechnischer Verbindung, der ein Kühlmittel transportiert (d.h. das zweite Kühlmittel F2). Das heiße Kühlmittel (d.h. das erste Kühlmittel F1) kann daher von dem Kühlmittelverteiler 20 zu dem Kühlmittelkanal 30 strömen. Der Kühlmittelkanal 30 enthält bereits Kühlmittel (d.h. das zweite Kühlmittel F2). Daher wird das Kühlmittel, das von dem Kühlmittelverteiler 20 kommt (d.h. das erste Kühlmittel F1) mit dem Kühlmittel vereinigt, das durch den Kühlmittelkanal 30 strömt (d.h. mit dem zweiten Kühlmittel F2), was zu einem gemischten Kühlmittel F12 führt. Das Kühlmittel, das durch den Kühlmittelkanal strömt (d.h. das zweite Kühlmittel F2 und das gemischte Kühlmittel F12), kann Wärme von dem Abgaskrümmer 16 abziehen (d.h. die abgezogene Abgaswärme H1).
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Bei der gezeigten Ausführungsform kann der Kühlmittelverteiler 20 als ein Y-Verteiler bezeichnet werden, und er ist vollständig oder teilweise aus einem starren Material hergestellt, wie beispielsweise aus einem starren Metall. Der Kühlmittelverteiler 20 weist einen Verteilerkörper 21 auf und kann ein Kühlmittel transportieren (d.h. das erste Kühlmittel F1). Zusätzlich zu dem Turbolader 14 und dem Abgaskrümmer 16 ist der Kühlmittelverteiler 20 mit dem Ausgleichsbehälter 18 (ST) fluidtechnisch gekoppelt. Wenn er hierin verwendet wird, bezieht sich der Begriff „Ausgleichsbehälter“ auf ein Speicherreservoir, das in der Lage ist, plötzliche Anstiege im Druck aufzunehmen. Bei der gezeigten Ausführungsform kann der Ausgleichsbehälter 18 Dämpfe V sammeln, die von dem heißen Kühlmittel F stammen. Wie nachstehend erläutert wird, minimiert der Kühlmittelverteiler die Menge des Kühlmittels (d.h. des ersten Kühlmittels F1 oder des zweiten Kühlmittels F2), welche in den Ausgleichsbehälter 18 gelangt, da der flüssige Teil des Kühlmittels nicht zu dem Ausgleichsbehälter 18 strömt. Stattdessen entlüftet der Kühlmittelverteiler 20 das Kühlmittel, um die Dämpfe V des Kühlmittels zu dem Ausgleichsbehälter 18 zu leiten.
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Unter Bezugnahme auf 2 - 5 umfasst die Motorbaugruppe 12 einen Motorkopf 22 und mehrere Nockenwellenbaugruppen 24, die durch den Motorkopf 22 getragen werden. Die Motorbaugruppe 12 umfasst ferner den Kühlmittelverteiler 20, der mit dem Motorkopf 22 direkt gekoppelt ist. Bei der gezeigten Ausführungsform erstreckt sich zumindest ein Befestigungselement 26, wie beispielsweise eine Schraube, durch den Kühlmittelverteiler 20 und den Motorkopf 22, um den Kühlmittelverteiler 20 mit dem Motorkopf 22 zu koppeln. Der Abgaskrümmer 16 kann in den Motorkopf 22 integriert sein. Daher kann der Abgaskrümmer 16 als der integrierte Abgaskrümmer bezeichnet werden.
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Die Motorbaugruppe 12 umfasst ferner eine Entlüftungsleitung 28, wie beispielsweise ein Rohr, einen Schlauch oder eine beliebige Leitung, die geeignet ist, um den Kühlmittelverteiler 20 fluidtechnisch mit dem Ausgleichsbehälter 18 zu koppeln. Die Entlüftungsleitung 28 ermöglicht, dass Dämpfe V (1) aus dem Kühlmittel von dem Kühlmittelverteiler 20 zu dem Ausgleichsbehälter 18 strömen. Folglich können die Dämpfe V in dem Kühlmittelverteiler 20 über die Entlüftungsleitung 28 zu dem Ausgleichsbehälter 18 strömen. Zusätzlich zu dem Kühlmittelverteiler 20 ist die Entlüftungsleitung 28 fluidtechnisch mit dem Motorkühlsystem 34 des Motorkopfs 22 gekoppelt. Dementsprechend können die Dämpfe V in dem Motorkühlsystem 34 über die Entlüftungsleitung 28 zu dem Ausgleichsbehälter 18 strömen. Eine T-Kupplung 32 kann die Entlüftungsleitung 28 mit dem Kühlmittelverteiler 20 koppeln, wie in 5 gezeigt ist. Eine Leitungsentlüftung 36 und eine Leitungsentlüftungsöffnung 38 sind fluidtechnisch mit dem Motorkühlsystem 34 und der Entlüftungsleitung 28 gekoppelt, um dadurch zu ermöglichen, dass Dämpfe von dem Motorkühlsystem 34 über die Entlüftungsleitung 28 zu dem Ausgleichsbehälter 18 strömen.
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Der Motorkopf 22 definiert einen Kühlmittelkanal 30, der ausgebildet, geformt und bemessen ist, um ein Kühlmittel zu transportieren (d.h. das erste Kühlmittel F1 und das zweite Kühlmittel F2), und er ist thermisch mit dem Abgaskrümmer 16 gekoppelt. Dementsprechend kann das Kühlmittel, das durch den Kühlmittelkanal 30 strömt, Wärme von dem Abgaskrümmer 16 abziehen (d.h. die abgezogene Abgaswärme H2). Bei der gezeigten Ausführungsform wird der Kühlmittelkanal 30 durch den Motorkopf 22 gebildet, und er kann ein Loch oder eine Öffnung sein, die sich durch den Motorkopf 22 erstreckt. Insbesondere steht der Kühlmittelkanal 30 in direkter fluidtechnischer Verbindung mit dem Kühlmittelverteiler 20, und daher kann das Kühlmittel von dem Kühlmittelverteiler 20 zu dem Kühlmittelkanal 30 strömen.
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Der Kühlmittelverteiler 20 verbindet die Fluidleitung 40, die Entlüftungsleitung 28 und den Kühlmittelkanal 30 fluidtechnisch miteinander. Bei der gezeigten Ausführungsform definiert der Kühlmittelverteiler 20 eine Entlüftungsöffnung 42 und eine Vereinigungsentlüftung 44, die mit der Entlüftungsöffnung 42 in fluidtechnischer Verbindung steht. Die Vereinigungsentlüftung 44 steht über die T-Kupplung 32 mit der Entlüftungsleitung 28 in fluidtechnischer Verbindung und ermöglicht daher, dass Dampf V über die Entlüftungsleitung 28 zu dem Ausgleichsbehälter 18 strömt. Die Entlüftungsöffnung 42 steht ebenso mit dem Kühlmittelkanal 30 in fluidtechnischer Verbindung. Daher können die Dämpfe V von dem Kühlmittelkanal 30 zu dem Ausgleichsbehälter 18 strömen.
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Der Kühlmittelverteiler 20 definiert auch einen Vereinigungsdurchgang 46, der bezogen auf die Entlüftungsöffnung 42 schräg abgewinkelt ist. Bei der gezeigten Ausführungsform kann der Vereinigungsdurchgang 46 als der Turbolader-Rückführungsdurchgang bezeichnet werden. Der Vereinigungsdurchgang 46 ist mit der Fluidleitung 40 fluidtechnisch gekoppelt. Daher kann heißes Kühlmittel von der Kühlmittelleitung 40 über den Vereinigungsdurchgang 46 zu dem Kühlmittelverteiler 20 strömen. Eine weitere Entlüftungsöffnung 43 (d.h. eine zweite Entlüftungsöffnung) kann mit der Vereinigungsentlüftung 44 und dem Vereinigungsdurchgang 46 in direkter fluidtechnischer Verbindung stehen, wodurch ermöglicht wird, dass Dämpfe V von dem Vereinigungsdurchgang 46 über die Vereinigungsentlüftung 44 zu dem Ausgleichsbehälter 18 strömen. Der Vereinigungsdurchgang 46 weist eine größere Querschnittsfläche als die Entlüftungsöffnungen 42 und 43 auf, um die Flüssigkeitsströmung über die Entlüftungsöffnungen 42 und 43 zu dem Ausgleichsbehälter 18 zu minimieren.
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Der Kühlmittelverteiler 20 definiert ferner einen Verbindungsdurchgang 48, der mit dem Vereinigungsdurchgang 46 und der Entlüftungsöffnung 42 in direkter fluidtechnischer Verbindung steht. Der Verbindungsdurchgang 48 ist mit dem Kühlmittelkanal 30 fluidtechnisch gekoppelt, um eine Fluidströmung des flüssigen Kühlmittels von dem Kühlmittelverteiler 20 zu dem Kühlmittelkanal 30 zu unterstützen. Darüber hinaus ermöglicht der Verbindungsdurchgang 48, dass Dampf V aus dem Kühlmittel F über die Entlüftungsöffnung 42 zu dem Ausgleichsbehälter 18 strömt. Der Vereinigungsdurchgang 46 ist bezogen auf die Entlüftungsöffnung 42 und den Verbindungsdurchgang 48 schräg abgewinkelt, um die Strömung des Kühlmittels in Richtung des Kühlmittelkanals 30 zu unterstützen, der in dem Motorkopf 22 gebildet ist. Der Verbindungsdurchgang 48 und der Vereinigungsdurchgang 46 weisen jeweils eine größere Querschnittsfläche als die Entlüftungsöffnungen 42 und 43 auf, um die Flüssigkeitsströmung zu dem Ausgleichsbehälter 18 über die Entlüftungsöffnungen 42 und 43 zu minimieren. Der Verbindungsdurchgang 48 und die Entlüftungsöffnung 42 verlaufen parallel zueinander, um die Entlüftung zu unterstützen.
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Die Motorbaugruppe 12 kann gemäß dem Verfahren 100 betrieben werden. Bei Schritt 102 strömt das Kühlmittel (d.h. das erste Kühlmittel F1) durch die Fluidleitung 40, während Wärme von dem Turbolader 14 abgezogen wird. Wie vorstehend erläutert ist, kann das Kühlmittel, da die Fluidleitung 40 mit dem Turbolader 14 thermisch gekoppelt ist, Wärme von dem Turbolader 14 abziehen, während es durch die Fluidleitung 40 strömt. Das Verfahren 100 schreitet anschließend zu Schritt 104 voran. Bei Schritt 104 strömt das heiße Kühlmittel von der Fluidleitung 40 zu dem Vereinigungsdurchgang 46 des Kühlmittelverteilers 20. Dämpfe V aus dem heißen Kühlmittel (d.h. aus dem ersten Kühlmittel F1) können durch die Entlüftungsöffnung 43 und die Vereinigungsentlüftung 44 über die Entlüftungsleitung 28 in den Ausgleichsbehälter 18 strömen. Mit anderen Worten werden die Dämpfe V aus dem heißen Kühlmittel über die Entlüftungsöffnung 43 und die Verbindungsentlüftung 44 entlüftet. Die Dämpfe V aus dem Kühlmittel, das durch den Kühlmittelkanal 30 strömt, können ebenso über die Entlüftungsöffnung 42 und die Vereinigungsentlüftung 44 entlüftet werden. Als Nächstes fährt das Verfahren 100 bei Schritt 106 fort. Bei Schritt 106 strömt das flüssige Kühlmittel weiter von dem Verbindungsdurchgang 48 in den Kühlmittelkanal 30, der in dem Motorblock 22 gebildet ist. Sobald es sich in dem Kühlmittelkanal 30 befindet, wird das flüssige Kühlmittel aus dem Kühlmittelverteiler 20 (d.h. das erste Kühlmittel F1) bei Schritt 108 mit dem Kühlmittel gemischt, das bereits durch den Kühlmittelkanal 30 strömt (d.h. mit dem zweiten Kühlmittel F2). Wie vorstehend erläutert wurde, ist der Kühlmittelkanal 30 thermisch mit dem Abgaskrümmer 16 gekoppelt. Daher kann das Kühlmittel, das durch den Kühlmittelkanal 30 strömt, bei Schritt 108 Wärme von dem Abgaskrümmer 16 abziehen. An dieser Verbindung kann das heiße Kühlmittel, das durch den Kühlmittelkanal 30 strömt, einem Modul zur thermischen Steuerung zugeführt werden, das beispielsweise verwendet wird, um das Motoröl aufzuwärmen, und dazu beitragen kann, das Motoröl bei seiner optimalen Temperatur zu halten.
