DE102016200269A1 - Method for operating a liquid-cooled four-stroke internal combustion engine and four-stroke internal combustion engine for carrying out such a method - Google Patents

Method for operating a liquid-cooled four-stroke internal combustion engine and four-stroke internal combustion engine for carrying out such a method Download PDF

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Torsten Tietze
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer flüssigkeitsgekühlten Vier-Takt-Brennkraftmaschine (1) mit – einem Zylinderblock (1b), der mit mindestens einem Zylinderkopf (1a) verbunden ist, – einem ersten Kühlmittelkreislauf (2) umfassend mindestens einen Kühlmittelmantel (2a), wobei zur Ausbildung einer Wasserkühlung (2) eine Zuführleitung (2b) zur Versorgung des mindestens einen Kühlmittelmantels (2a) mit als Kühlmittel dienendem Wasser vorgesehen ist, und – einem zweiten Kühlmittelkreislauf (3) umfassend mindestens einen Kühlmittelmantel (3a), wobei zur Ausbildung einer Ölkühlung (3) eine Versorgungsleitung (3b) zur Versorgung des mindestens einen Kühlmittelmantels (3a) mit als Kühlmittel dienendem Öl vorgesehen ist. Es soll ein Verfahren aufgezeigt werden, mit dem die Flüssigkeitskühlung der Brennkraftmaschine (1) verbessert wird. Erreicht wird dies mit einem Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass bei Unterschreiten einer ersten vorgebbaren Last Tdown,1 – die Wasserkühlung (2) deaktiviert wird, und – die Brennkraftmaschine (1) unter Verwendung der Ölkühlung (3) flüssigkeitsgekühlt wird.The invention relates to a method for operating a liquid-cooled four-stroke internal combustion engine (1) comprising a cylinder block (1b) which is connected to at least one cylinder head (1a), a first coolant circuit (2) comprising at least one coolant jacket (2a) wherein for the formation of a water cooling (2) a supply line (2b) for supplying the at least one coolant jacket (2a) is provided with serving as a coolant water, and - a second coolant circuit (3) comprising at least one coolant jacket (3a), wherein for training an oil cooling (3) a supply line (3b) for supplying the at least one coolant jacket (3a) is provided with serving as a coolant oil. It should be shown a method by which the liquid cooling of the internal combustion engine (1) is improved. This is achieved with a method which is characterized in that below a first predefinable load Tdown, 1 - the water cooling (2) is deactivated, and - the internal combustion engine (1) using the oil cooling (3) is liquid-cooled.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer flüssigkeitsgekühlten Vier-Takt-Brennkraftmaschine mit

  • – mindestens einem Zylinderkopf,
  • – einem als obere Kurbelgehäusehälfte dienenden Zylinderblock, der mit dem mindestens einen Zylinderkopf verbunden ist,
  • – einem ersten Kühlmittelkreislauf umfassend mindestens einen Kühlmittelmantel, der in dem Verbund aus Zylinderblock und mindestens einem Zylinderkopf integriert ist, wobei zur Ausbildung einer Wasserkühlung eine Zuführleitung zur Versorgung des mindestens einen Kühlmittelmantels mit als Kühlmittel dienendem Wasser vorgesehen ist, und
  • – einem zweiten Kühlmittelkreislauf umfassend mindestens einen Kühlmittelmantel, der in dem Verbund aus Zylinderblock und mindestens einem Zylinderkopf integriert ist, wobei zur Ausbildung einer Ölkühlung eine Versorgungsleitung zur Versorgung des mindestens einen Kühlmittelmantels mit als Kühlmittel dienendem Öl vorgesehen ist.
The invention relates to a method for operating a liquid-cooled four-stroke internal combustion engine with
  • At least one cylinder head,
  • A cylinder block serving as an upper crankcase half, which is connected to the at least one cylinder head,
  • A first coolant circuit comprising at least one coolant jacket, which is integrated in the composite of cylinder block and at least one cylinder head, wherein for supplying a water cooling, a supply line for supplying the at least one coolant jacket serving as a coolant water is provided, and
  • - A second coolant circuit comprising at least one coolant jacket, which is integrated in the composite of cylinder block and at least one cylinder head, wherein for the formation of oil cooling, a supply line for supplying the at least one coolant jacket is provided with serving as a coolant oil.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine flüssigkeitsgekühlte Vier-Takt-Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.Furthermore, the invention relates to a liquid-cooled four-stroke internal combustion engine for carrying out such a method.

Eine Vier-Takt-Brennkraftmaschine der genannten Art wird als Kraftfahrzeugantrieb eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Brennkraftmaschine Dieselmotoren und Ottomotoren, aber auch Hybrid-Brennkraftmaschinen, d. h. Brennkraftmaschinen, die mit einem Hybrid-Brennverfahren betrieben werden, 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.A four-stroke internal combustion engine of the type mentioned is used as a motor vehicle drive. In the context of the present invention, the term internal combustion engine includes diesel engines and gasoline engines, but also hybrid internal combustion engines, d. H. Internal combustion engines, which are operated with a hybrid combustion process, and hybrid drives, which in addition to the internal combustion engine include a drive motor-connectable with the electric motor, which receives power from the internal combustion engine or emits additional power as a switchable auxiliary drive.

Brennkraftmaschinen verfügen über einen Zylinderblock und mindestens einen Zylinderkopf, die zur Ausbildung der einzelnen Zylinder miteinander verbunden werden.Internal combustion engines have a cylinder block and at least one cylinder head, which are connected to form the individual cylinders.

Moderne Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeugantriebe werden nahezu ausschließlich gemäß einem vier Takte umfassenden Arbeitsverfahren betrieben. Im Rahmen des Ladungswechsels erfolgt das Ausschieben der Verbrennungsgase über die Auslassöffnungen und das Füllen mit Luft über die Einlassöffnungen. Um den Ladungswechsel zu steuern, benötigt eine Brennkraftmaschine Steuerorgane und Betätigungseinrichtungen zur Betätigung dieser Steuerorgane. Zur Steuerung des Ladungswechsels werden bei Viertaktmotoren nahezu ausschließlich Hubventile als Steuerorgane verwendet, die während des Betriebs der Brennkraftmaschine eine oszillierende Hubbewegung ausführen und auf diese Weise die Einlassöffnungen und Auslassöffnungen freigeben und verschließen. Der für die Bewegung eines Ventils erforderliche Ventilbetätigungsmechanismus einschließlich des Ventils selbst wird als Ventiltrieb bezeichnet. Der mindestens eine Zylinderkopf dient in der Regel zur Aufnahme der Ventiltriebe.Modern internal combustion engines for motor vehicle drives are operated almost exclusively according to a four-stroke work process. As part of the charge cycle, the exhaust gases are exhausted via the exhaust ports and filled with air via the intake ports. In order to control the charge cycle, an internal combustion engine requires control means and actuators to operate these controls. To control the charge cycle, four-stroke engines use almost exclusively globe valves as control members, which perform an oscillating lifting movement during operation of the internal combustion engine and in this way release and close the inlet openings and outlet openings. The required for the movement of a valve valve actuating mechanism including the valve itself is referred to as a valve train. The at least one cylinder head is usually used to accommodate the valve trains.

Es ist die Aufgabe des Ventiltriebs die zugehörige Einlassöffnung bzw. Auslassöffnung des Zylinders rechtzeitig freizugeben bzw. zu verschließen, wobei eine schnelle Freigabe eines möglichst großen Strömungsquerschnittes angestrebt wird, um die Drosselverluste in den ein- bzw. ausströmenden Gasströmungen gering zu halten und eine möglichst gute Füllung des Zylinders bzw. ein effektives, d. h. vollständiges Abführen der Abgase zu gewährleisten. Daher werden die Zylinder auch häufig mit mehreren Einlassöffnungen bzw. Auslassöffnungen ausgestattet.It is the task of the valve drive to release the corresponding inlet opening or outlet opening of the cylinder in good time or to close, with a quick release of the largest possible flow cross section is sought to keep the throttle losses in the incoming and outflowing gas flows low and the best possible Filling the cylinder or an effective, d. H. To ensure complete removal of the exhaust gases. Therefore, the cylinders are also often equipped with multiple inlet openings and outlet openings.

Die Ansaugleitungen, die zu den Einlassöffnungen führen, und die Abgasleitungen, die sich an die Auslassöffnungen anschließen, sind nach dem Stand der Technik zumindest teilweise im Zylinderkopf integriert. Die Ansaugleitungen des Ansaugsystems bzw. Abgasleitungen des Abgasabführsystems der Zylinder werden regelmäßig zu einer gemeinsamen Gesamtansaugleitung bzw. Gesamtabgasleitung zusammengeführt oder gruppenweise zu mehreren Gesamtansaugleitungen bzw. Gesamtansaugleitungen. Die Zusammenführung der Leitungen wird im Allgemeinen und im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Krümmer bezeichnet.The intake pipes leading to the intake ports and the exhaust pipes connecting to the exhaust ports are at least partially integrated in the cylinder head in the prior art. The intake pipes of the intake system or exhaust pipes of the exhaust gas removal system of the cylinders are regularly combined to form a common total intake pipe or exhaust gas line or in groups to several total intake pipes or Gesamtansaugleitungen. The merging of the lines is generally and in the context of the present invention referred to as a manifold.

Der Zylinderblock weist zur Aufnahme der Kolben bzw. der Zylinderrohre eine entsprechende Anzahl an Zylinderbohrungen auf. Der Kolben dient der Übertragung der durch die Verbrennung generierten Gaskräfte auf die Kurbelwelle, wobei die oszillierende Hubbewegung der Kolben in eine rotierende Drehbewegung der Kurbelwelle transformiert wird. Die im Kurbelgehäuse gelagerte Kurbelwelle überträgt dabei das Drehmoment an den Antriebsstrang. Der Kolbenboden bildet einen Teil der Brennrauminnenwand und dichtet zusammen mit den Kolbenringen den Brennraum gegen den Zylinderblock bzw. das Kurbelgehäuse ab, so dass keine Verbrennungsgase bzw. keine Verbrennungsluft in das Kurbelgehäuse gelangen und kein Öl in den Brennraum gelangt.The cylinder block has a corresponding number of cylinder bores for receiving the pistons or the cylinder tubes. The piston serves to transmit the gas forces generated by the combustion to the crankshaft, wherein the oscillating lifting movement of the pistons is transformed into a rotary rotational movement of the crankshaft. The crankshaft mounted in the crankcase transmits the torque to the drive train. The piston head forms part of the combustion chamber inner wall and, together with the piston rings, seals the combustion chamber against the cylinder block or the crankcase so that no combustion gases or combustion air enter the crankcase and no oil enters the combustion chamber.

Im Allgemeinen und im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die obere Kurbelgehäusehälfte durch den Zylinderblock gebildet. Ergänzt wird das Kurbelgehäuse regelmäßig durch eine an die obere Kurbelgehäusehälfte montierbare und als Ölwanne dienende untere Kurbelgehäusehälfte. Dabei weist die obere Kurbelgehäusehälfte zur Aufnahme der Ölwanne, d. h. der unteren Kurbelgehäusehälfte, eine Flanschfläche auf.In general, and in the context of the present invention, the upper crankcase half is formed by the cylinder block. The crankcase is regularly supplemented by a lower crankcase half, which can be mounted on the upper half of the crankcase and serves as an oil sump. In this case, the upper crankcase half for receiving the Oil pan, ie the lower crankcase half, a flange on.

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 Kurbelwelle wird im Bereich der Kurbelwellenzapfen, die entlang der Kurbelwellenachse beabstandet zueinander angeordnet und in der Regel als verdickte Wellenabsätze ausgebildet sind, gelagert. Dabei können Lagerdeckel und Lagersättel als separate Bauteile oder einteilig mit dem Kurbelgehäuse, d. h. den Kurbelgehäusehälften ausgebildet werden. Zwischen der Kurbelwelle und den Lagern können Lagerschalen als Zwischenelemente angeordnet werden.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 crankshaft is mounted in the region of the crankshaft journals which are arranged at a distance from one another along the crankshaft axis and are generally designed as thickened shaft shoulders. This bearing cap and bearing saddles can be used as separate components or in one piece with the crankcase, d. H. the crankcase halves are formed. Between the crankshaft and the bearings bearing shells can be arranged as intermediate elements.

Im montierten Zustand ist jeder Lagersattel mit dem korrespondierenden Lagerdeckel verbunden. Jeweils ein Lagersattel und ein Lagerdeckel bilden – gegebenenfalls im Zusammenwirken mit Lagerschalen als Zwischenelemente – eine Bohrung zur Aufnahme eines Kurbelwellenzapfens. Die Bohrungen werden üblicherweise mit Motoröl, d. h. Schmieröl versorgt, so dass sich idealerweise zwischen der Innenfläche jeder Bohrung und dem dazugehörigen Kurbelwellenzapfen bei umlaufender Kurbelwelle – ähnlich einem Gleitlager – ein tragfähiger Schmierfilm ausbildet. Alternativ kann ein Lager auch einteilig ausgebildet sein, beispielsweise bei einer gebauten Kurbelwelle.When assembled, each bearing saddle is connected to the corresponding bearing cap. In each case a bearing saddle and a bearing cap form - if appropriate in cooperation with bearing shells as intermediate elements - a bore for receiving a crankshaft journal. The holes are usually with engine oil, d. H. Lubricating oil supplied, so that ideally forms between the inner surface of each bore and the associated crankshaft journal with rotating crankshaft - similar to a plain bearing - a viable lubricating film. Alternatively, a bearing can also be formed in one piece, for example in a built crankshaft.

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. Zur Ausbildung der Hauptölgalerie wird häufig ein Hauptversorgungskanal im Zylinderblock vorgesehen, der entlang der Längsachse der Kurbelwelle ausgerichtet ist.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. To form the main oil gallery, a main supply channel is often provided in the cylinder block, which is aligned along the longitudinal axis of the crankshaft.

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 Versorgungssystem, d. h. im Ölkreislauf, insbesondere in der Hauptölgalerie, sorgen.The pump is supplied in the prior art via suction, which leads from an oil pan to the pump, coming from the oil pan engine oil and has a sufficiently large flow rate, d. H. ensure a sufficiently high delivery volume, and for a sufficiently high oil pressure in the supply system, d. H. in the oil cycle, especially in the main oil gallery.

Ein weiterer mit Öl zu versorgender Verbraucher im vorstehend genannten Sinn kann beispielsweise die Nockenwellenaufnahme sein. Die bereits hinsichtlich der Kurbelwellenlagerung gemachten Ausführungen gelten in analoger Weise. Auch die Nockenwellenaufnahme wird üblicherweise mit Schmieröl versorgt, wozu ein Versorgungskanal vorzusehen ist.Another consumer to be supplied with oil in the above sense, for example, be the camshaft receiver. The statements already made with regard to the crankshaft bearing apply analogously. Also, the camshaft receiving is usually supplied with lubricating oil, including a supply channel is provided.

Weitere Verbraucher können beispielsweise die Lager einer Pleuelstange oder einer gegebenenfalls vorgesehenen Ausgleichswelle sein. Ebenfalls Verbraucher im vorgenannten Sinne ist auch eine Spritzölkühlung, welche den Kolbenboden zwecks Kühlung mittels Düsen von unten, d. h. kurbelgehäuseseitig, mit Motoröl benetzt und somit Öl braucht, d. h. mit Öl versorgt werden muss. Further consumers may be, for example, the bearings of a connecting rod or an optional balancing shaft. Also consumer in the aforementioned sense is also a spray oil cooling, which the piston crown for the purpose of cooling by means of nozzles from below, d. H. crankcase side, wetted with engine oil and thus oil needs, d. H. must be supplied with oil.

Ein hydraulisch betätigbarer Nockenwellenversteller oder andere Ventiltriebsbauteile, beispielsweise zum hydraulischen Ventilspielausgleich, haben ebenfalls einen Bedarf an Motoröl und bedürfen einer Ölversorgung.A hydraulically operable camshaft phaser or other valve train components, for example, for hydraulic valve clearance, also have a need for engine oil and require an oil supply.

Keine Verbraucher im vorgenannten Sinne sind ein in der Versorgungsleitung vorgesehener Ölfilter oder Ölkühler sowie die ölführenden Leitungen als solche. Zwar werden auch diese Komponenten des Ölkreislaufs mit Motoröl versorgt. Prinzipbedingt bringt aber ein Ölkreislauf die Verwendung dieser Komponenten mit sich, die ausschließlich Aufgaben, d. h. Funktionen haben, welche das Öl als solches betreffen, wohingegen ein Verbraucher erst den Ölkreislauf notwendig macht.No consumers in the aforementioned sense are provided in the supply line oil filter or oil cooler and the oil-carrying lines as such. Although these components of the oil circuit are supplied with engine oil. Due to the principle, however, an oil cycle entails the use of these components, which are exclusively tasks, i. H. Have functions that affect the oil as such, whereas a consumer first makes the oil cycle necessary.

Die Reibung in den mit Öl zu versorgenden Verbrauchern, beispielsweise den Lagern der Kurbelwelle oder zwischen Kolben und Zylinderrohr, hängt maßgeblich von der Viskosität und damit von der Temperatur des bereitgestellten Öls ab und trägt zum Kraftstoffverbauch der Brennkraftmaschine bei.The friction in the consumers to be supplied with oil, for example, the bearings of the crankshaft or between the piston and cylinder tube, depends significantly on the viscosity and thus of the temperature of the oil provided and contributes to fuel consumption of the internal combustion engine.

Grundsätzlich ist man bemüht, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren. Neben einer verbesserten, d. h. effektiveren Verbrennung steht dabei die Reduzierung der Reibleistung im Vordergrund der Bemühungen. Ein verminderter Kraftstoffverbrauch trägt zudem auch zu einer Reduzierung der Schadstoffemissionen bei.Basically, efforts are made to minimize fuel consumption. In addition to an improved, d. H. more effective combustion is the reduction of friction in the foreground of the efforts. A reduced fuel consumption also contributes to a reduction in pollutant emissions.

Hinsichtlich einer Reduzierung der Reibleistung sind eine zügige Erwärmung des Motoröls und eine schnelle Aufheizung der Brennkraftmaschine, insbesondere nach einem Kaltstart, zielführend. Eine schnelle Erwärmung des Motoröls während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine sorgt für eine entsprechend schnelle Abnahme der Viskosität und damit für eine Verringerung der Reibung bzw. Reibleistung.With regard to a reduction of the friction power, rapid heating of the engine oil and rapid heating of the internal combustion engine, especially after a cold start, are expedient. A rapid heating of the engine oil during the warm-up phase of the internal combustion engine ensures a correspondingly rapid decrease in viscosity and thus a reduction in the friction or friction.

Die Reduzierung der Reibleistung durch eine zügige Erwärmung des Motoröls wird dadurch erschwert, dass der Zylinderblock bzw. der Zylinderkopf thermisch hochbelastete Bauteile sind, die eine effektive Kühlung erfordern und daher häufig zur Ausbildung einer Flüssigkeitskühlung mit Kühlmittelmänteln ausgestattet werden. Der Wärmehaushalt einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine wird primär durch diese Kühlung dominiert. Die Auslegung der Kühlung erfolgt dabei im Hinblick auf den Schutz vor Überhitzung und nicht im Hinblick auf eine möglichst schnelle Erwärmung des Motoröls nach einem Kaltstart.Reducing the friction loss through rapid heating of the engine oil is made more difficult by the fact that the cylinder block or the cylinder head are thermally highly stressed components which require effective cooling and are therefore often equipped with coolant jackets to form a liquid cooling system. The heat balance of a liquid-cooled internal combustion engine is primarily dominated by this cooling. The interpretation The cooling takes place with regard to the protection against overheating and not with a view to the fastest possible heating of the engine oil after a cold start.

Die Ausstattung der Brennkraftmaschine mit einer Flüssigkeitskühlung erfordert die Anordnung von das Kühlmittel durch den Zylinderkopf und/oder den Zylinderblock führenden Kühlmittelkanälen, d. h. mindestens einen Kühlmittelmantel. Das Kühlmittel, in der Regel mit Additiven bzw. Glykol versetztes Wasser, wird dabei mittels einer im Kühlkreislauf angeordneten Pumpe gefördert, so dass es im Kühlmittelmantel zirkuliert. Die an das Kühlmittel abgegebene Wärme wird auf diese Weise aus dem Inneren des Zylinderblocks bzw. Zylinderkopfes abgeführt und in der Regel in einem Wärmetauscher dem Kühlmittel wieder entzogen.The equipment of the internal combustion engine with a liquid cooling requires the arrangement of the coolant through the cylinder head and / or the cylinder block leading coolant channels, d. H. at least one coolant jacket. The coolant, usually with additives or glycol-added water, is thereby conveyed by means of a pump arranged in the cooling circuit, so that it circulates in the coolant jacket. The heat emitted to the coolant heat is dissipated in this way from the interior of the cylinder block or cylinder head and withdrawn in the rule in a heat exchanger the coolant again.

Wasser hat gegenüber anderen Kühlmitteln den Vorteil, dass es nicht toxisch, leicht verfügbar und kostengünstig ist und zudem über eine sehr hohe Wärmekapazität verfügt, weshalb Wasser sich für den Entzug und die Abfuhr sehr großer Wärmmengen eignet, was im Allgemeinen als vorteilhaft angesehen wird. Nachteilig hingegen ist die mit Wasser verbundene Korrosion der mit Kühlmittel beaufschlagten Bauteile, sowie die vergleichsweise niedrige maximal zulässige Kühlmitteltemperatur von etwa 95°C, die den Temperaturunterschied zwischen Kühlmittel und den zu kühlenden Bauteilen und damit den Wärmeübergang maßgeblich mitbestimmt.Water has the advantage over other coolants that it is non-toxic, readily available and inexpensive and also has a very high heat capacity, which is why water is suitable for the removal and removal of very large amounts of heat, which is generally considered advantageous. A disadvantage, however, is the associated with water corrosion of the acted upon with coolant components, and the comparatively low maximum allowable coolant temperature of about 95 ° C, which significantly determines the temperature difference between the coolant and the components to be cooled and thus the heat transfer.

Soll der Brennkraftmaschine, insbesondere dem Zylinderblock, weniger Wärme entzogen werden, kann der Einsatz anderer Kühlflüssigkeiten zielführend sein, beispielsweise von Öl. Öl hat eine im Vergleich zu Wasser geringere Wärmekapazität und kann stärker, d. h. auf höhere Temperaturen, erhitzt werden, wodurch die Kühlleistung vermindert werden kann. Die Problematik der Korrosion entfällt. Öl kann darüber hinaus mit – insbesondere sich bewegenden – Bauteilen ohne weiteres in Kontakt kommen, ohne dass die Funktionstüchtigkeit der Brennkraftmaschine gefährdet wäre.If the internal combustion engine, in particular the cylinder block, less heat to be withdrawn, the use of other cooling fluids can be effective, such as oil. Oil has a lower heat capacity compared to water and can be stronger, d. H. be heated to higher temperatures, whereby the cooling capacity can be reduced. The problem of corrosion is eliminated. In addition, oil can easily come into contact with components, in particular moving components, without jeopardizing the functionality of the internal combustion engine.

Eine ölgekühlte Brennkraftmaschine beschreibt beispielsweise die deutsche Offenlegungsschrift DE 199 40 144 A1 .An oil-cooled internal combustion engine describes, for example, the German Offenlegungsschrift DE 199 40 144 A1 ,

Darüber hinaus hat die Verwendung von Öl als Kühlmittel für den Kühlkreislauf weitere Vorteile, insbesondere den Vorteil, dass eine Ölkühlung und die dazugehörigen Kühlmittelmäntel zusammenhängend mit der Ölversorgung der Brennkraftmaschine ausgebildet werden können, d. h. ein gemeinsamer zusammenhängender Ölkreislauf ausgebildet wird. Das Öl wird nach einem Kaltstart infolge des Durchströmens des mindestens einen Kühlmittelmantels schneller erwärmt, wodurch die Warmlaufphase verkürzt werden kann. Der mindestens eine Kühlmittelmantel der Ölkühlung ist ein Verbraucher im oben erwähnten Sinne, der einen Ölkreislauf erst notwendig macht. Der Kühlmittelmantel hat nämlich die Aufgabe, zu kühlen, und nicht – wie eine Leitung – lediglich das Öl zu führen bzw. zu leiten.In addition, the use of oil as a coolant for the cooling circuit further advantages, in particular the advantage that an oil cooling and the associated coolant jackets can be formed contiguous with the oil supply of the engine, d. H. a common contiguous oil circuit is formed. The oil is heated faster after a cold start due to the flow through the at least one coolant jacket, whereby the warm-up phase can be shortened. The at least one coolant jacket of the oil cooling is a consumer in the sense mentioned above, which makes an oil circuit first necessary. The coolant jacket has the task to cool, and not - as a line - only to lead or guide the oil.

Die mittels Flüssigkeitskühlung abgeführte Wärmemenge hat maßgeblich Einfluss auf den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine bzw. den Kraftstoffverbrauch. Grundsätzlich sollte unter thermodynamischen Aspekten möglichst wenig der im Kraftstoff chemisch gebundenen Energie als Wärme abgeführt werden.The dissipated by means of liquid cooling heat has a significant influence on the efficiency of the internal combustion engine or fuel consumption. Basically, under thermodynamic aspects as little as possible of the chemically bound in the fuel energy should be dissipated as heat.

Vor dem Hintergrund des Gesagten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen, mit dem die Flüssigkeitskühlung einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine verbessert wird.In view of the foregoing, it is an object of the present invention to provide a method according to the preamble of claim 1, with which the liquid cooling of a four-stroke internal combustion engine is improved.

Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine flüssigkeitsgekühlte Vier-Takt-Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens bereitzustellen.Another object of the present invention is to provide a liquid-cooled four-stroke internal combustion engine for carrying out such a method.

Gelöst wird die erste Teilaufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben einer flüssigkeitsgekühlten Vier-Takt-Brennkraftmaschine mit

  • – mindestens einem Zylinderkopf,
  • – einem als obere Kurbelgehäusehälfte dienenden Zylinderblock, der mit dem mindestens einen Zylinderkopf verbunden ist,
  • – einem ersten Kühlmittelkreislauf umfassend mindestens einen Kühlmittelmantel, der in dem Verbund aus Zylinderblock und mindestens einem Zylinderkopf integriert ist, wobei zur Ausbildung einer Wasserkühlung eine Zuführleitung zur Versorgung des mindestens einen Kühlmittelmantels mit als Kühlmittel dienendem Wasser vorgesehen ist, und
  • – einem zweiten Kühlmittelkreislauf umfassend mindestens einen Kühlmittelmantel, der in dem Verbund aus Zylinderblock und mindestens einem Zylinderkopf integriert ist, wobei zur Ausbildung einer Ölkühlung eine Versorgungsleitung zur Versorgung des mindestens einen Kühlmittelmantels mit als Kühlmittel dienendem Öl vorgesehen ist,
das dadurch gekennzeichnet ist, dass bei Unterschreiten einer ersten vorgebbaren Last Tdown,1
  • – die Wasserkühlung deaktiviert wird, und
  • – die Brennkraftmaschine unter Verwendung der Ölkühlung flüssigkeitsgekühlt wird.
The first sub-task is solved by a method for operating a liquid-cooled four-stroke internal combustion engine with
  • At least one cylinder head,
  • A cylinder block serving as an upper crankcase half, which is connected to the at least one cylinder head,
  • A first coolant circuit comprising at least one coolant jacket, which is integrated in the composite of cylinder block and at least one cylinder head, wherein for supplying a water cooling, a supply line for supplying the at least one coolant jacket serving as a coolant water is provided, and
  • A second coolant circuit comprising at least one coolant jacket which is integrated in the composite of the cylinder block and at least one cylinder head, wherein a supply line for supplying the at least one coolant jacket with oil serving as coolant is provided for forming an oil cooling,
which is characterized in that falls below a first predetermined load T down, 1
  • - the water cooling is deactivated, and
  • - The internal combustion engine is liquid-cooled using the oil cooling.

Die flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, verfügt über eine Wasserkühlung und eine Ölkühlung, die vorzugsweise mit der Ölversorgung einen gemeinsamen Ölkreislauf bildet. Zur Ausbildung der Wasserkühlung bzw. Ölkühlung ist mindestens ein Kühlmittelmantel im Zylinderblock und/oder dem mindestens einen Zylinderkopf integriert.The liquid-cooled internal combustion engine, which is the subject of the present invention, has water cooling and oil cooling, which preferably forms a common oil circuit with the oil supply. To the training of Water cooling or oil cooling is integrated at least one coolant jacket in the cylinder block and / or the at least one cylinder head.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bei niedrigen Lasten die Wasserkühlung deaktiviert und die Brennkraftmaschine mittels Ölkühlung gekühlt.According to the method according to the invention, the water cooling is deactivated at low loads and the internal combustion engine is cooled by means of oil cooling.

Durch diese Maßnahme wird der Brennkraftmaschine bei niedrigen Lasten weniger Wärme entzogen, da Öl eine geringere Wärmekapazität aufweist und auf höhere Temperaturen erhitzt werden kann, wodurch die Kühlleistung vermindert wird. Durch Erhöhung der Kühlmitteltemperatur nimmt die Temperatur des zu kühlenden Bauteils, insbesondere des Zylinderkopfes bzw. Zylinderblocks, ebenfalls zu. Der Wärmeübergang in das Kühlmittel wird reduziert und die Wandwärmeverluste nehmen ab. Folglich wird weniger der im Kraftstoff chemisch gebundenen Energie als Wärme abgeführt und der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine nimmt zu.By doing so, less heat is extracted from the engine at low loads because oil has a lower heat capacity and can be heated to higher temperatures, thereby reducing cooling performance. By increasing the coolant temperature, the temperature of the component to be cooled, in particular of the cylinder head or cylinder block, also increases. The heat transfer into the coolant is reduced and the wall heat losses decrease. Consequently, less of the energy chemically bound in the fuel is dissipated as heat and the efficiency of the internal combustion engine increases.

Das erfindungsgemäße Verfahren erweist sich auch während der Warmlaufphase, insbesondere nach einem Kaltstart, als vorteilhaft, wenn eine schnelle Aufheizung der Brennkraftmaschine angestrebt wird, um das Motoröl zu erwärmen und die Reibung bzw. Reibleistung zu reduzieren. Durch Verwendung der Ölkühlung wird der Brennkraftmaschine weniger Wärme entzogen und die Erwärmung des Öls wird unterstützt bzw. beschleunigt.The method according to the invention also proves to be advantageous during the warm-up phase, in particular after a cold start, when rapid heating of the internal combustion engine is desired in order to heat the engine oil and reduce the friction or friction power. By using the oil cooling of the engine less heat is removed and the heating of the oil is supported or accelerated.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgezeigt, mit dem die Flüssigkeitskühlung einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine verbessert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren löst somit die erste der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe.With the method according to the invention a method according to the preamble of claim 1 is shown, with which the liquid cooling of a four-stroke internal combustion engine is improved. The method according to the invention thus solves the first sub-task on which the invention is based.

Der mindestens eine Kühlmittelmantel der Ölkühlung ist vorzugsweise benachbart zu thermisch höher belasteten Bereichen der Brennkraftmaschine, d. h. des Zylinderblocks bzw. des Zylinderkopfs, angeordnet, den sogenannten hot-spots.The at least one coolant jacket of the oil cooling is preferably adjacent to thermally higher loaded areas of the internal combustion engine, d. H. the cylinder block or the cylinder head, arranged, the so-called hot-spots.

Die thermisch höher belasteten Bereiche sind regelmäßig benachbart zu einem Zylinder bzw. auslassseitig in der Nähe der Auslassöffnungen und der Abgasleitungen angeordnet, d. h. an den Stellen, an denen die Verbrennung und die heißen Abgase bevorzugt Wärme in die Bauteile einleiten.The thermally higher loaded areas are regularly arranged adjacent to a cylinder or exhaust side in the vicinity of the outlet openings and the exhaust pipes, d. H. at the points where the combustion and the hot exhaust gases preferentially introduce heat into the components.

Vorteilhaft sind Varianten, bei denen die Ölkühlung mit der Ölversorgung der Brennkraftmaschine einen gemeinsamen Ölkreislauf bildet, so dass die Pumpe und die Leitungen des Ölkreislaufs genutzt werden können, um den mindestens einen Kühlmittelmantel der Ölkühlung mit Öl zu versorgen.Advantageously, variants in which the oil cooling with the oil supply of the internal combustion engine forms a common oil circuit, so that the pump and the lines of the oil circuit can be used to provide the at least one coolant jacket of oil cooling with oil.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.Further advantageous embodiments of the method according to the invention are discussed in connection with the subclaims.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Wasserkühlung deaktiviert wird, indem der Kühlmittelfluss durch den mindestens einen Kühlmittelmantel unterbunden wird. Gemäß dieser Variante wird der Durchfluss von Wasser durch den mindestens einen Kühlmittelmantel eingestellt. Infolge der fehlenden Fließgeschwindigkeit des Kühlmittels entfällt ein Wärmeübergang infolge Konvektion. Das Kühlmittel steht im Kühlmittelkreislauf, weshalb dem Kühlmittel selbst auch keine Wärme in einem Wärmetauscher entzogen werden kann und sich das Kühlmittel weiter aufheizt. Der Durchfluss durch den mindestens einen Kühlmittelmantel kann mittels Absperrelement unterbunden werden.Advantageous embodiments of the method in which the water cooling is deactivated by the coolant flow is prevented by the at least one coolant jacket. According to this variant, the flow of water through the at least one coolant jacket is adjusted. Due to the lack of flow velocity of the coolant eliminates heat transfer due to convection. The coolant is in the coolant circuit, which is why the coolant itself no heat in a heat exchanger can be withdrawn and the coolant heats up further. The flow through the at least one coolant jacket can be prevented by means of shut-off.

Vorteilhaft können in diesem Zusammenhang aber auch Ausführungsformen des Verfahrens sein, bei denen der Kühlmittelfluss durch den mindestens einen Kühlmittelmantel unterbunden wird, indem eine zur Wasserkühlung gehörende Pumpe zur Förderung von Wasser abgeschaltet wird.In this connection, however, embodiments of the method may advantageously be advantageous in which the coolant flow through the at least one coolant jacket is prevented by switching off a pump for conveying water belonging to the water cooling system.

Im Einzelfall lässt sich die Pumpe nicht nur an- und abschalten, sondern die Pumpenleistung einstellen. Dann kann Einfluss auf die Durchflussgeschwindigkeit und den Kühlmitteldurchsatz, d. h. das Fördervolumen, genommen werden. Auf diese Weise kann der Kühlmittelfluss durch den mindestens einen Kühlmittelmantel und damit der Wärmeübergang durch Konvektion eingestellt werden. Die Wasserkühlung kann dann auch deaktiviert werden durch Verringerung des Kühlmittelflusses bzw. der Durchflussgeschwindigkeit.In individual cases, the pump can not only be switched on and off, but set the pump power. Then influence on the flow rate and the coolant flow rate, d. H. the delivery volume, be taken. In this way, the coolant flow through the at least one coolant jacket and thus the heat transfer by convection can be adjusted. The water cooling can then also be deactivated by reducing the coolant flow or the flow rate.

Vorteilhaft können auch Ausführungsformen des Verfahrens sein, bei denen die Wasserkühlung deaktiviert wird, indem der mindestens eine Kühlmittelmantel durch Ablassen von Kühlmittel zumindest teilweise entleert wird.Embodiments of the method may also be advantageous in which the water cooling is deactivated by at least partially emptying the at least one coolant jacket by discharging coolant.

Vorliegend wird die in dem mindestens einen Kühlmittelmantel befindliche Kühlmittelmenge variiert, um die der Brennkraftmaschine entzogene Wärmemenge zu beeinflussen. Dabei wird durch Ablassen zumindest eines Teils des Wassers die Kühlleistung verringert, um die Wasserkühlung zu deaktivieren. Infolge der geminderten Kühlleistung und der dadurch bedingten verminderten Wärmeabfuhr heizt sich der Zylinderblock bzw. der Zylinderkopf auf und damit auch das in der Brennkraftmaschine befindliche Öl.In the present case, the amount of coolant present in the at least one coolant jacket is varied in order to influence the amount of heat withdrawn from the internal combustion engine. In this case, by discharging at least a portion of the water, the cooling capacity is reduced to disable the water cooling. As a result of the reduced cooling capacity and the consequent reduced heat dissipation, the cylinder block or the cylinder head heats up and thus also the oil in the internal combustion engine.

Mit dem Ablassen von Wasser wird prinzipbedingt nicht nur die Menge an Kühlmittel in dem mindestens einen Kühlmittelmantel der Wasserkühlung, sondern auch die wärmeübertragende Fläche zwischen Kühlmittel und Bauteil beeinflusst bzw. verringert. Die Möglichkeit, Wasser der Wasserkühlung abzulassen, gestattet eine bedarfsgerechte Kühlung der Brennkraftmaschine.With the discharge of water is inherently not only the amount of coolant in the at least one coolant jacket of the water cooling, but also the heat-transferring surface between coolant and component influenced or reduced. The ability to drain water from the water cooling system allows demand-based cooling of the internal combustion engine.

Um das vorstehende Konzept anwenden zu können, muss eine Entnahmestelle zum Ablassen des Wassers, ein Bevorratungsbehältnis, eine Förderpumpe und dergleichen vorgesehen werden. In order to apply the above concept, a discharge point for draining the water, a storage container, a feed pump and the like must be provided.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang daher auch Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen zwecks Deaktivierung der Wasserkühlung Kühlmittel via Ablassleitung in ein Vorratsbehältnis abgelassen wird. Vorzugsweise ist das Vorratsbehältnis in der Einbauposition geodätisch tiefer angeordnet als der mindestens eine Kühlmittelmantel der Wasserkühlung, so dass das Ablassen des Wassers schwerkraftgetrieben erfolgen kann.In this connection, embodiments of the method are advantageous in which, for the purpose of deactivating the water cooling, coolant is discharged via the discharge line into a storage container. Preferably, the storage container is arranged geodetically deeper in the installed position than the at least one coolant jacket of the water cooling, so that the discharge of the water can be done by gravity.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang auch Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen zwecks Förderung von Kühlmittel sowohl in das Vorratsbehältnis hinein als auch aus dem Vorratsbehältnis heraus eine zusätzliche Pumpe in der Ablassleitung vorgesehen wird.Also advantageous in this context are embodiments of the method in which an additional pump is provided in the drain line for the purpose of conveying coolant both into the storage container and out of the storage container.

Vorteilhaft können Ausführungsformen des Verfahrens sein, bei denen die Wasserkühlung deaktiviert wird, indem ein zur Wasserkühlung gehörender Wärmetauscher via Bypassleitung umgangen wird. Dann wird dem Wasser im Wärmetauscher keine Wärme entzogen. Das gegebenenfalls weiter im Kreislauf zirkulierende Wasser erwärmt sich dabei stetig.Embodiments of the method may be advantageous in which the water cooling is deactivated by bypassing a heat exchanger belonging to the water cooling via bypass line. Then no heat is removed from the water in the heat exchanger. The optionally further circulating in the circulation water heats up steadily.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Wasserkühlung zur Ausbildung eines Wasserkreislaufs mit einer Abführleitung zum Abführen des Kühlmittels, einer Rückführleitung, welche von der Abführleitung abzweigt und in die Zuführleitung einmündet, und einem Wärmetauscher ausgestattet wird.Advantageous embodiments of the method in which the water cooling to form a water cycle with a discharge line for discharging the coolant, a return line, which branches off from the discharge line and opens into the supply line, and a heat exchanger is equipped.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang auch Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen der Wärmetauscher in der Rückführleitung vorgesehen wird, wobei eine Bypassleitung zur Umgehung des Wärmetauschers vorgesehen wird.Also advantageous in this context are embodiments of the method in which the heat exchanger is provided in the return line, wherein a bypass line is provided for bypassing the heat exchanger.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen eine an die obere Kurbelgehäusehälfte montierbare und als untere Kurbelgehäusehälfte dienende Ölwanne zum Sammeln und Bevorraten von Öl vorgesehen wird, wobei der mindestens eine Kühlmittelmantel der Ölkühlung mittels Ölpumpe via Versorgungsleitung mit aus der Ölwanne stammendem Öl versorgt wird und auslassseitig eine Rückführleitung vorgesehen wird, mit der der mindestens eine Kühlmittelmantel zur Ausbildung eines Ölkreislaufs mit der Ölwanne verbunden wird.Embodiments of the method are advantageous in which an oil pan which can be mounted on the upper crankcase half and serves as a lower crankcase half is provided for collecting and storing oil, wherein the at least one coolant jacket of the oil cooling is supplied by oil pump via supply line with oil originating from the oil pan and on the outlet side a return line is provided, with which the at least one coolant jacket is connected to form an oil circuit with the oil pan.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang auch Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen im Ölkreislauf ein Ölkühler vorgesehen wird.Also advantageous in this context are embodiments of the method in which an oil cooler is provided in the oil circuit.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen eine Aufladung vorgesehen ist.Embodiments in which a charge is provided are advantageous.

Zum Betreiben einer flüssigkeitsgekühlten Vier-Takt-Brennkraftmaschine, bei der jeder Zylinder mindestens eine Auslassöffnung zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem und mindestens eine Einlassöffnung zum Zuführen von Luft via Ansaugsystem aufweist, sind Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft, die dadurch gekennzeichnet sind, dass zwecks Aufladung mindestens ein Abgasturbolader vorgesehen wird, der eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter umfasst.For operating a liquid-cooled four-stroke internal combustion engine, in which each cylinder has at least one outlet opening for discharging the exhaust gases via Abgasabführsystem and at least one inlet opening for supplying air via the intake system, embodiments of the method are advantageous, which are characterized in that for the purpose of charging at least an exhaust gas turbocharger is provided which comprises a turbine arranged in the exhaust gas removal system and a compressor arranged in the intake system.

Die Aufladung von Brennkraftmaschinen gewinnt zunehmend an Bedeutung und 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. Die Aufladung einer Brennkraftmaschine unterstützt folglich die Bemühungen, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, d. h. den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu verbessern.The charging of internal combustion engines is becoming increasingly important and 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. The charging of an internal combustion engine thus supports the efforts to minimize fuel consumption, d. H. to improve the efficiency of the internal combustion engine.

Aufgeladene Brennkraftmaschinen werden vorzugsweise mit einer Ladeluftkühlung ausgestattet, mit der die komprimierte Ladeluft 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 Brennräume, d. h. zu einem verbesserten Füllungsgrad, bei. Es kann vorteilhaft sein, den Ladeluftkühler mit einer Bypassleitung auszustatten, um den Ladeluftkühler im Bedarfsfall, beispielsweise nach einem Kaltstart, umgehen zu können.Supercharged internal combustion engines are preferably equipped with a charge air cooling, with which the compressed charge 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 combustion chambers, d. H. to an improved degree of filling, at. It may be advantageous to equip the intercooler with a bypass line in order to bypass the intercooler when necessary, for example, after a cold start.

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 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 from the internal combustion engine and thus reduces the power provided and in this way adversely affects the efficiency, The exhaust gas turbocharger uses the exhaust gas energy of the hot exhaust gases.

Die Auslegung der Abgasturboaufladung bereitet häufig Schwierigkeiten, wobei grundsätzlich eine spürbare Leistungssteigerung in allen Drehzahlbereichen angestrebt wird. Regelmäßig wird aber ein Drehmomentabfall bei Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl beobachtet.The design of the exhaust turbocharger often causes difficulties, in principle, a noticeable increase in performance in all speed ranges is sought. However, a torque drop is regularly observed when falling below a certain speed.

Die Drehmomentcharakteristik einer aufgeladenen Brennkraftmaschine kann durch unterschiedliche Maßnahmen verbessert werden, beispielsweise durch die Verwendung mehrerer in Reihe und/oder parallel angeordneter Abgasturbolader, gegebenenfalls in Kombination mit einem oder mehreren mechanischen Ladern und/oder elektrischen Hilfsantrieben.The torque characteristic of a supercharged internal combustion engine can be improved by different measures, for example by using a plurality of exhaust gas turbochargers arranged in series and / or in parallel, optionally in combination with one or more mechanical superchargers and / or auxiliary electric drives.

Zum Betreiben einer flüssigkeitsgekühlten Vier-Takt-Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Zylindern, bei der mindestens zwei Zylinder in der Art konfiguriert sind, dass diese Zylinder mindestens zwei Gruppen mit jeweils mindestens einem Zylinder bilden, wobei der mindestens eine Zylinder einer ersten Gruppe ein auch bei Teilabschaltung der Brennkraftmaschine in Betrieb befindlicher Zylinder ist und der mindestens eine Zylinder einer zweiten Gruppe als lastabhängig schaltbarer Zylinder ausgebildet ist, sind Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft, die dadurch gekennzeichnet sind, dass bei Unterschreiten einer zweiten vorgebbaren Last Tdown,2 der mindestens eine Zylinder der zweiten Gruppe abgeschaltet wird.For operating a liquid-cooled four-stroke internal combustion engine having at least two cylinders, in which at least two cylinders are configured in such a way that these cylinders form at least two groups each having at least one cylinder, wherein the at least one cylinder of a first group even at partial shutdown Embodiments of the method are advantageous, which are characterized in that falls below a second predetermined load T down, 2 of the at least one cylinder of the second is in the cylinder in operation befindlicher cylinder and the at least one cylinder of a second group is designed as a load-dependent switchable cylinder Group is switched off.

Bei der Entwicklung von Brennkraftmaschinen ist es ein grundsätzliches Ziel, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, wobei ein verbesserter Gesamtwirkungsgrad im Vordergrund der Bemühungen steht.In the development of internal combustion engines, it is a fundamental goal to minimize fuel consumption, with an improved overall efficiency in the foreground of the efforts.

Problematisch sind der Kraftstoffverbrauch und damit der Wirkungsgrad insbesondere bei Ottomotoren, d. h. bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen. Der Grund hierfür liegt im prinzipiellen Arbeitsverfahren des Ottomotors. Die Laststeuerung erfolgt in der Regel mittels einer im Ansaugsystem vorgesehenen Drosselklappe. Durch Verstellen der Drosselklappe kann der Druck der angesaugten Luft hinter der Drosselklappe mehr oder weniger stark reduziert werden. Je weiter die Drosselklappe geschlossen ist, d. h. je mehr diese das Ansaugsystem versperrt, desto höher ist der Druckverlust der angesaugten Luft über die Drosselklappe hinweg und desto geringer ist der Druck der angesaugten Luft stromabwärts der Drosselklappe und vor dem Einlass in die mindestens zwei Zylinder, d. h. Brennräume. Bei konstantem Brennraumvolumen kann auf diese Weise über den Druck der angesaugten Luft die Luftmasse, d. h. die Quantität eingestellt werden. Dies erklärt auch, weshalb sich die Quantitätsregelung gerade im Teillastbetrieb als nachteilig erweist, denn geringe Lasten erfordern eine hohe Drosselung und Druckabsenkung im Ansaugsystem, wodurch die Ladungswechselverluste mit abnehmender Last und zunehmender Drosselung steigen. The fuel consumption and thus the efficiency, especially in gasoline engines, d. H. in spark-ignition internal combustion engines. The reason for this lies in the basic working method of the gasoline engine. The load control is usually carried out by means of a throttle valve provided in the intake system. By adjusting the throttle, the pressure of the intake air behind the throttle valve can be reduced more or less. The farther the throttle is closed, d. H. the more this obstructs the intake system, the higher the pressure loss of the intake air across the throttle and the lower the pressure of the intake air downstream of the throttle and before the intake into the at least two cylinders, d. H. Combustion chambers. With a constant combustion chamber volume, the air mass, d. H. the quantity will be set. This also explains why the quantity control proves to be disadvantageous especially in part-load operation, because low loads require high throttling and pressure reduction in the intake system, whereby the charge exchange losses increase with decreasing load and increasing throttling.

Um die beschriebenen Verluste zu senken, wurden verschiedene Strategien zur Entdrosselung einer fremdgezündeten Brennkraftmachine entwickelt. Ein Lösungsansatz zur Entdrosselung des Ottomotors ist beispielsweise ein ottomotorisches Arbeitsverfahren mit Direkteinspritzung. Die direkte Einspritzung des Kraftstoffes ist ein geeignetes Mittel zur Realisierung einer geschichteten Brennraumladung. Die Direkteinspritzung des Kraftstoffes in den Brennraum ermöglicht damit in gewissen Grenzen eine Qualitätsregelung beim Ottomotor. Eine andere Möglichkeit, den Verbrennungsprozess eines Ottomotors zu optimieren, besteht in der Verwendung eines zumindest teilweise variablen Ventiltriebs. Eine drosselfreie und damit verlustfreie Laststeuerung ist bereits möglich, wenn die Schließzeit des Einlassventils und der Einlassventilhub variiert werden können. Die während des Ansaugvorganges in den Brennraum einströmende Gemischmasse wird dann nicht mittels Drosselklappe, sondern über den Einlassventilhub und die Öffnungsdauer des Einlassventils gesteuert.In order to reduce the losses described, various strategies have been developed for de-throttling a spark-ignited internal combustion engine. One approach to dethrottling the gasoline engine is, for example, an Otto engine working method with direct injection. The direct injection of the fuel is a suitable means for realizing a stratified combustion chamber charge. The direct injection of the fuel into the combustion chamber thus allows within certain limits a quality control of the gasoline engine. Another way to optimize the combustion process of a gasoline engine, is the use of an at least partially variable valve train. Throttle-free and thus lossless load control is already possible if the closing time of the intake valve and the intake valve lift can be varied. The mixture mass flowing into the combustion chamber during the intake process is then controlled not by means of a throttle valve but via the intake valve lift and the opening duration of the intake valve.

Ein weiterer Lösungsansatz zur Entdrosselung eines Ottomotors bietet die Zylinderabschaltung, d. h. die Abschaltung einzelner Zylinder in bestimmten Lastbereichen. Der Wirkungsgrad des Ottomotors im Teillastbetrieb kann durch eine Teilabschaltung verbessert, d. h. erhöht werden, denn die Abschaltung eines Zylinders einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine erhöht bei konstanter Motorleistung die Belastung der übrigen noch in Betrieb befindlichen Zylinder, so dass die Drosselklappe zum Einbringen einer größeren Luftmasse in diese Zylinder weiter geöffnet werden kann bzw. muss, wodurch insgesamt eine Entdrosselung der Brennkraftmaschine erreicht wird. Die ständig in Betrieb befindlichen Zylinder arbeiten während der Teilabschaltung zudem im Bereich höherer Lasten, bei denen der spezifische Kraftstoffverbrauch niedriger ist. Das Lastkollektiv wird zu höheren Lasten hin verschoben.Another solution for de-throttling a gasoline engine offers the cylinder deactivation, d. H. the shutdown of individual cylinders in certain load ranges. The efficiency of the gasoline engine in partial load operation can be improved by a partial shutdown, d. H. be increased, because the shutdown of a cylinder of a multi-cylinder internal combustion engine increases the load of the remaining still in operation cylinder at constant engine power, so that the throttle for introducing a larger air mass in these cylinders can be opened or must, resulting in a total Entdrosselung the internal combustion engine is achieved. The continuously operating cylinders also operate during partial shutdown in the area of higher loads, where the specific fuel consumption is lower. The load collective is shifted to higher loads.

Die während der Teilabschaltung weiter betriebenen Zylinder weisen zudem aufgrund der größeren zugeführten Luftmasse bzw. Gemischmasse eine verbesserte Gemischbildung auf.The further operated during the partial shutdown cylinder also have due to the larger air mass supplied or mixture mass improved mixture formation.

Weitere Wirkungsgradvorteile ergeben sich dadurch, dass ein abgeschalteter Zylinder infolge der fehlenden Verbrennung keine Wandwärmeverluste infolge eines Wärmeüberganges von den Verbrennungsgasen an die Brennraumwände generiert.Further efficiency advantages result from the fact that a deactivated cylinder as a result of the lack of combustion no wall heat losses generated as a result of heat transfer from the combustion gases to the combustion chamber walls.

Obwohl Dieselmotoren, d. h. selbstzündende Brennkraftmaschinen, aufgrund der angewandten Qualitätsregelung originär einen höheren Wirkungsgrad, d. h. einen niedrigeren Kraftstoffverbrauch, aufweisen als Ottomotoren, bei denen die Last – wie vorstehend beschrieben – mittels Drosselung bzw. Quantitätsregelung über die Füllung der Zylinder eingestellt wird, besteht auch bei Dieselmotoren Verbesserungspotential und Verbesserungsbedarf hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs bzw. Wirkungsgrades. Ein Konzept zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs ist auch bei Dieselmotoren die Zylinderabschaltung, d. h. die Abschaltung einzelner Zylinder in bestimmten Lastbereichen. Die Teilabschaltung bei Dieselmotoren soll auch verhindern, dass das Kraftstoff-Luft-Gemisch im Rahmen der Qualitätsregelung bei abnehmender Last durch Verringerung der eingesetzten Kraftstoffmenge zu stark abmagert. Although diesel engines, ie self-igniting internal combustion engines, due to the applied quality control originally higher efficiency, ie a lower fuel consumption, have as gasoline engines, where the load - as described above - by throttling or quantity control on the filling of the cylinder is set, also exists Diesel engines improvement potential and need for improvement in terms of fuel consumption and efficiency. A concept for reducing fuel consumption is also in diesel engines, the cylinder deactivation, ie the shutdown of individual cylinders in certain load ranges. The partial shutdown in diesel engines should also prevent the fuel-air mixture under the quality scheme with decreasing load by reducing the amount of fuel used too much.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen bei Unterschreiten einer dritten vorgebbaren Last Tdown,3 mindestens ein in Betrieb befindlicher Zylinder der Brennkraftmaschine gemäß einem Zwei-Takt-Arbeitsverfahren betrieben wird.Embodiments of the method in which at least one operating cylinder of the internal combustion engine is operated according to a two-stroke operating method when a third predefinable load T down, 3 is operated are at least advantageous.

Besonders vorteilhaft kann es sein, die Brennkraftmaschine während einer Teilabschaltung gemäß einem Zwei-Takt-Arbeitsverfahren zu betreiben, bei dem im Vergleich zum Vier-Takt-Arbeitsverfahren die Arbeitstakte des Ansaugens von Luft und des Ausschiebens von Abgas entfallen. Der Ladungswechsel erfolgt vielmehr durch Einblasen von Luft über mindestens eine weitere Einlassöffnung des Zylinders.It may be particularly advantageous to operate the internal combustion engine during a partial shutdown in accordance with a two-stroke operating method in which, compared to the four-stroke operating method, the power strokes of the suction of air and expulsion of exhaust gas omitted. Instead, the charge is changed by blowing in air via at least one further inlet opening of the cylinder.

Die Überführung der Brennkraftmaschine in das Zwei-Takt-Arbeitsverfahren hat während der Teilabschaltung den Vorteil, dass sich die Zündungsfrequenz, mit der die Zündung – in den in Betrieb befindlichen Zylindern – initiiert wird, nicht ändert, wenn vorausgesetzt wird, dass die Hälfte der Zylinder der Brennkraftmaschine bei Teilabschaltung abgeschaltet wird. Dadurch können Vorteile hinsichtlich der Geräuschemission und der Drehschwingungsanregung der Kurbelwelle erzielt werden. Drehzahlschwankungen der Brennkraftmaschine, die unerwünscht sind, werden vermieden. Zudem ist das Zwei-Takt-Arbeitsverfahren durch eine hohe Leistungsdichte gekennzeichnet.The transfer of the internal combustion engine into the two-stroke operation has the advantage during partial shutdown that the ignition frequency with which the ignition is initiated - in the cylinders in operation - does not change if it is assumed that half of the cylinders the internal combustion engine is switched off during partial shutdown. As a result, advantages in terms of noise emission and torsional vibration excitation of the crankshaft can be achieved. Speed fluctuations of the internal combustion engine, which are undesirable, are avoided. In addition, the two-stroke work process is characterized by a high power density.

Die Teilabschaltung und das während der Teilabschaltung angewendete Zwei-Takt-Arbeitsverfahren erfordern eine angepasste Betätigung der Einlassöffnungen und Auslassöffnungen der Zylinder bzw. der zu den Öffnungen gehörenden Ventile und Ventiltriebe.The partial shut-off and the two-stroke operation applied during the partial shut-down require adapted actuation of the inlet openings and outlet openings of the cylinders or the valves and valve trains belonging to the openings.

Die vorgebbaren Lasten Tdown,1, Tdown,2, Tdown,3 können gleichgroß sein, aber auch differieren. Darüber hinaus können diese Lasten von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine abhängig sein, beispielsweise von der Drehzahl, der Kühlmitteltemperatur, d. h. der Wassertemperatur bzw. Öltemperatur, der Motortemperatur und/oder dergleichen.The predefinable loads T down, 1 , T down, 2 , T down, 3 can be the same size, but also differ. In addition, these loads may be dependent on operating parameters of the internal combustion engine, such as the speed, the coolant temperature, ie the water temperature or oil temperature, the engine temperature and / or the like.

Die zweite der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe, nämlich eine Brennkraftmaschine zur Durchführung eines Verfahrens einer vorstehend beschriebenen Art bereitzustellen, wird gelöst durch eine flüssigkeitsgekühlte Vier-Takt-Brennkraftmaschine mit

  • – mindestens einem Zylinderkopf,
  • – einem als obere Kurbelgehäusehälfte dienenden Zylinderblock, der mit dem mindestens einen Zylinderkopf verbunden ist,
  • – einem ersten Kühlmittelkreislauf umfassend mindestens einen Kühlmittelmantel, der in dem Verbund aus Zylinderblock und mindestens einem Zylinderkopf integriert ist, wobei zur Ausbildung einer Wasserkühlung eine Zuführleitung zur Versorgung des mindestens einen Kühlmittelmantels mit als Kühlmittel dienendem Wasser vorgesehen ist, und
  • – einem zweiten Kühlmittelkreislauf umfassend mindestens einen Kühlmittelmantel, der in dem Verbund aus Zylinderblock und mindestens einem Zylinderkopf integriert ist, wobei zur Ausbildung einer Ölkühlung eine Versorgungsleitung zur Versorgung des mindestens einen Kühlmittelmantels mit als Kühlmittel dienendem Öl vorgesehen ist,
die dadurch gekennzeichnet ist, dass bei mindestens einem in Betrieb befindlichen Zylinder der flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine ein Zwei-Takt-Arbeitsverfahren anwendbar ist.The second sub-problem underlying the invention, namely to provide an internal combustion engine for carrying out a method of the type described above, is achieved by a liquid-cooled four-stroke internal combustion engine
  • At least one cylinder head,
  • A cylinder block serving as an upper crankcase half, which is connected to the at least one cylinder head,
  • A first coolant circuit comprising at least one coolant jacket, which is integrated in the composite of cylinder block and at least one cylinder head, wherein for supplying a water cooling, a supply line for supplying the at least one coolant jacket serving as a coolant water is provided, and
  • A second coolant circuit comprising at least one coolant jacket which is integrated in the composite of the cylinder block and at least one cylinder head, wherein a supply line for supplying the at least one coolant jacket with oil serving as coolant is provided for forming an oil cooling,
which is characterized in that in at least one operating cylinder of the liquid-cooled internal combustion engine, a two-stroke working method is applicable.

Das bereits für das erfindungsgemäße Verfahren Gesagte gilt auch für die erfindungsgemäße flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine, weshalb an dieser Stelle im Allgemeinen Bezug genommen wird auf die vorstehend hinsichtlich des Verfahrens gemachten Ausführungen. Die verschiedenen Brennkraftmaschinen erfordern teils unterschiedliche Verfahrensvarianten und umgekehrt.What has already been said for the method according to the invention also applies to the liquid-cooled internal combustion engine according to the invention, which is why reference is generally made at this point to the statements made above with regard to the method. The various internal combustion engines sometimes require different process variants and vice versa.

Grundsätzlich können auch Maßnahmen vorgesehen werden, um das Öl aus dem mindestens einen Kühlmittelmantel der Ölkühlung abzulassen. Dabei könnte die Ölwanne als Vorratsbehältnis zur Speicherung des abgelassenen Öls dienen.In principle, measures can be provided to drain the oil from the at least one coolant jacket of the oil cooling. The oil pan could serve as a storage container for storing the drained oil.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform der flüssigkeitsgekühlten Vier-Takt-Brennkraftmaschine gemäß 1 näher erläutert. Hierbei zeigt:In the following the invention with reference to an embodiment of the liquid-cooled four-stroke internal combustion engine according to 1 explained in more detail. Hereby shows:

1 schematisch und fragmentarisch einen Zylinder einer ersten Ausführungsform der flüssigkeitsgekühlten Vier-Takt-Brennkraftmaschine mitsamt Flüssigkeitskühlung, teilweise geschnitten. 1 schematically and fragmentarily a cylinder of a first embodiment of the liquid-cooled four-stroke internal combustion engine together with liquid cooling, partially cut.

1 zeigt schematisch und fragmentarisch einen Zylinder 1c einer ersten Ausführungsform der flüssigkeitsgekühlten Vier-Takt-Brennkraftmaschine 1 mitsamt Flüssigkeitskühlung 2, 3, teilweise geschnitten. 1 shows schematically and fragmentarily a cylinder 1c a first embodiment of the liquid-cooled four-stroke internal combustion engine 1 including liquid cooling 2 . 3 , partially cut.

Die Brennkraftmaschine 1 verfügt über einen Zylinderblock 1b und einen Zylinderkopf 1a, die zur Ausbildung der Zylinder 1c miteinander verbunden sind.The internal combustion engine 1 has a cylinder block 1b and a cylinder head 1a leading to the formation of the cylinder 1c connected to each other.

Jeder Zylinder 1c weist zwei Einlassöffnungen zum Zuführen von Luft via Ansaugsystem auf, wobei sich an jede Einlassöffnung eine Ansaugleitung anschließt (nicht dargestellt). Zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem ist jeder Zylinder 1c mit zwei Auslassöffnungen 1d ausgestattet. Jeder Zylinder 1c ist darüber hinaus mit einer Einspritzdüse 4 zur Einspritzung von Kraftstoff ausgestattet. Zudem verfügt jeder Zylinder 1c über einen Kolben 5, der entlang einer Kolbenlängsachse zwischen einem unteren Totpunkt UT und einem oberen Totpunkt OT bewegbar ist.Every cylinder 1c has two inlet openings for supplying air via the intake system, wherein a suction line connects to each inlet opening (not shown). To exhaust the exhaust gases via Abgasabführsystem is every cylinder 1c with two outlet openings 1d fitted. Every cylinder 1c is also equipped with an injector 4 equipped for injection of fuel. In addition, each cylinder has 1c over a piston 5 which is movable along a piston longitudinal axis between a bottom dead center UT and a top dead center OT.

Die Brennkraftmaschine 1 verfügt sowohl über eine Wasserkühlung 2 als auch über eine Ölkühlung 3.The internal combustion engine 1 has both a water cooling 2 as well as an oil cooling 3 ,

Ein erster Kühlmittelkreislauf 2 bildet die Wasserkühlung 2 und umfasst einen im Zylinderblock 1b integrierten Kühlmittelmantel 2a und einen im Zylinderkopf 1a integrierten Kühlmittelmantel 2a, wobei zur Versorgung der Kühlmittelmäntel 2a mit einem Wasser-Glykol-Gemisch eine Zuführleitung 2b vorgesehen ist.A first coolant circuit 2 forms the water cooling 2 and includes one in the cylinder block 1b integrated coolant jacket 2a and one in the cylinder head 1a integrated coolant jacket 2a , wherein for supplying the coolant jackets 2a with a water-glycol mixture, a supply line 2 B is provided.

Ein zweiter Kühlmittelkreislauf 3 bildet die Ölkühlung 3 und umfasst mehrere im Zylinderkopf 1a integrierte Kühlmittelmäntel 3a, die benachbart zu thermisch hoch belasteten Bereichen des Zylinderkopfes 1a angeordnet sind, nämlich in der Nähe der Auslassöffnungen 1d und der Abgasleitungen, d. h. an den Stellen, an denen bevorzugt Wärme in den Zylinderkopf 1a eingeleitet wird. Die Kühlmittelmäntel 3a werden mittels Pumpe via Versorgungsleitung 3b mit aus einer Ölwanne stammendem Öl versorgt, das als Kühlmittel dient. Die Ölwanne dient dem Sammeln und Bevorraten des Öls. Auslassseitig stehen die Kühlmittelmäntel 3a via Rückführleitung mit der Ölwanne in Verbindung, so dass ein Ölkreislauf 3 ausgebildet wird, in dem auch andere Verbraucher angeordnet sein können, die via Ölkreislauf 3 mit Öl versorgt werden.A second coolant circuit 3 forms the oil cooling 3 and includes several in the cylinder head 1a integrated coolant jackets 3a , which are adjacent to thermally highly loaded areas of the cylinder head 1a are arranged, namely in the vicinity of the outlet openings 1d and the exhaust pipes, ie at the locations where preferably heat in the cylinder head 1a is initiated. The coolant jackets 3a be by pump via supply line 3b supplied with oil derived from an oil pan, which serves as a coolant. The oil sump is used to collect and store the oil. On the outlet side are the coolant jackets 3a via return line with the oil pan in conjunction, leaving an oil circuit 3 is formed, in which other consumers can be arranged, via the oil circuit 3 be supplied with oil.

Bei Unterschreiten einer vorgebbaren Last wird die Wasserkühlung 2 deaktiviert und die Brennkraftmaschine 1 unter Verwendung der Ölkühlung 3 flüssigkeitsgekühlt.Falls below a predetermined load is the water cooling 2 deactivated and the internal combustion engine 1 using oil cooling 3 liquid cooled.

Vorliegend wird die Wasserkühlung 2 deaktiviert, indem die Kühlmittelmäntel 2a durch Ablassen von Kühlmittel zumindest teilweise entleert werden. Durch Ablassen von Wasser wird die in den Kühlmittelmänteln 2a befindliche Kühlmittelmenge und damit die Kühlleistung der Wasserkühlung 2 verringert. Mit dem Ablassen von Wasser wird auch die wärmeübertragende Fläche reduziert.In the present case, the water cooling 2 deactivated by the coolant jackets 2a be emptied by draining coolant at least partially. By draining the water is in the Kühlmittelmänteln 2a located coolant quantity and thus the cooling capacity of the water cooling 2 reduced. With the discharge of water and the heat transfer surface is reduced.

Das Wasser wird via Ablassleitung 2e in ein Vorratsbehältnis 2d abgelassen, das vorliegend geodätisch tiefer angeordnet ist als die Kühlmittelmäntel 2a der Wasserkühlung 2, so dass das Ablassen des Wassers schwerkraftgetrieben unterstützt wird. Zwecks Förderung des Wassers sowohl in das Vorratsbehältnis 2d hinein als auch aus dem Vorratsbehältnis 2d heraus ist eine zusätzliche Pumpe 2c in der Ablassleitung 2e vorgesehen.The water is via drainage pipe 2e in a storage container 2d drained, which is presently arranged geodetically lower than the coolant jackets 2a the water cooling 2 so that the draining of the water is assisted by gravity. For the purpose of pumping the water into both the storage container 2d into and out of the storage container 2d out is an extra pump 2c in the drainage line 2e intended.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Brennkraftmaschine Internal combustion engine
1a1a
Zylinderkopf cylinder head
1b1b
Zylinderblock cylinder block
1c1c
Zylinder cylinder
1d1d
Auslassöffnung outlet
22
erster Kühlmittelkreislauf, Wasserkühlung, Wasserkreislauf first coolant circuit, water cooling, water circulation
2a2a
Kühlmittelmantel Coolant jacket
2b2 B
Zuführleitung feed
2c2c
zusätzliche Pumpe additional pump
2d2d
Vorratsbehältnis storage container
2e2e
Ablassleitung drain line
33
zweiter Kühlmittelkreislauf, Ölkühlung, Ölkreislauf second coolant circuit, oil cooling, oil circuit
3a3a
Kühlmittelmantel Coolant jacket
3b3b
Versorgungsleitung supply line
44
Einspritzdüse injection
55
Kolben piston
Tdown,1 T down, 1
erste vorgebbare Last first definable load
Tdown,2 T down, 2
zweite vorgebbare Last second predetermined load
Tdown,3 T down, 3
dritte vorgebbare Last third predetermined load

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19940144 A1 [0025] DE 19940144 A1 [0025]

Claims (15)

Verfahren zum Betreiben einer flüssigkeitsgekühlten Vier-Takt-Brennkraftmaschine (1) mit – mindestens einem Zylinderkopf (1a), – einem als obere Kurbelgehäusehälfte dienenden Zylinderblock (1b), der mit dem mindestens einen Zylinderkopf (1a) verbunden ist, – einem ersten Kühlmittelkreislauf (2) umfassend mindestens einen Kühlmittelmantel (2a), der in dem Verbund aus Zylinderblock (1b) und mindestens einem Zylinderkopf (1a) integriert ist, wobei zur Ausbildung einer Wasserkühlung (2) eine Zuführleitung (2b) zur Versorgung des mindestens einen Kühlmittelmantels (2a) mit als Kühlmittel dienendem Wasser vorgesehen ist, und – einem zweiten Kühlmittelkreislauf (3) umfassend mindestens einen Kühlmittelmantel (3a), der in dem Verbund aus Zylinderblock (1b) und mindestens einem Zylinderkopf (1a) integriert ist, wobei zur Ausbildung einer Ölkühlung (3) eine Versorgungsleitung (3b) zur Versorgung des mindestens einen Kühlmittelmantels (3a) mit als Kühlmittel dienendem Öl vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten einer ersten vorgebbaren Last Tdown,1 – die Wasserkühlung (2) deaktiviert wird, und – die Brennkraftmaschine (1) unter Verwendung der Ölkühlung (3) flüssigkeitsgekühlt wird.Method for operating a liquid-cooled four-stroke internal combustion engine ( 1 ) with - at least one cylinder head ( 1a ), - a cylinder block serving as an upper crankcase half ( 1b ), which with the at least one cylinder head ( 1a ), - a first coolant circuit ( 2 ) comprising at least one coolant jacket ( 2a ), which in the composite of cylinder block ( 1b ) and at least one cylinder head ( 1a ) is integrated, whereby for the formation of a water cooling ( 2 ) a supply line ( 2 B ) for supplying the at least one coolant jacket ( 2a ) is provided with serving as a coolant water, and - a second coolant circuit ( 3 ) comprising at least one coolant jacket ( 3a ), which in the composite of cylinder block ( 1b ) and at least one cylinder head ( 1a ) is integrated, whereby to form an oil cooling ( 3 ) a supply line ( 3b ) for supplying the at least one coolant jacket ( 3a ) provided with serving as a coolant oil, characterized in that falls below a first predetermined load T down, 1 - the water cooling ( 2 ) is deactivated, and - the internal combustion engine ( 1 ) using oil cooling ( 3 ) is liquid cooled. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserkühlung (2) deaktiviert wird, indem ein Kühlmittelfluss durch den mindestens einen Kühlmittelmantel (2a) unterbunden wird.Method according to claim 1, characterized in that the water cooling ( 2 ) is deactivated by a coolant flow through the at least one coolant jacket ( 2a ) is prevented. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelfluss durch den mindestens einen Kühlmittelmantel (2a) unterbunden wird, indem eine zur Wasserkühlung (2) gehörende Pumpe zur Förderung von Wasser abgeschaltet wird. A method according to claim 2, characterized in that the coolant flow through the at least one coolant jacket ( 2a ) is stopped by a water cooling ( 2 ) belonging pump for pumping water is switched off. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserkühlung (2) deaktiviert wird, indem der mindestens eine Kühlmittelmantel (2a) durch Ablassen von Kühlmittel zumindest teilweise entleert wird.Method according to claim 1, characterized in that the water cooling ( 2 ) is deactivated by the at least one coolant jacket ( 2a ) is emptied by draining coolant at least partially. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Deaktivierung der Wasserkühlung (2) Kühlmittel via Ablassleitung (2e) in ein Vorratsbehältnis (2d) abgelassen wird.Method according to claim 4, characterized in that for the purpose of deactivating the water cooling ( 2 ) Coolant via drain line ( 2e ) in a storage container ( 2d ) is drained. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Förderung von Kühlmittel sowohl in das Vorratsbehältnis (2d) hinein als auch aus dem Vorratsbehältnis (2d) heraus eine zusätzliche Pumpe (2c) in der Ablassleitung (2e) vorgesehen wird.A method according to claim 5, characterized in that for the purpose of promoting coolant both in the storage container ( 2d ) as well as from the storage container ( 2d ) an extra pump ( 2c ) in the drain line ( 2e ) is provided. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserkühlung (2) deaktiviert wird, indem ein zur Wasserkühlung (2) gehörender Wärmetauscher via Bypassleitung umgangen wird.Method according to claim 1, characterized in that the water cooling ( 2 ) is deactivated by a water cooling ( 2 ) belonging heat exchanger is bypassed via bypass line. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserkühlung (2) zur Ausbildung eines Wasserkreislaufs (2) mit einer Abführleitung zum Abführen des Kühlmittels, einer Rückführleitung, welche von der Abführleitung abzweigt und in die Zuführleitung einmündet, und einem Wärmetauscher ausgestattet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the water cooling ( 2 ) for the formation of a water cycle ( 2 ) With a discharge line for discharging the coolant, a return line which branches off from the discharge line and opens into the supply line, and is equipped with a heat exchanger. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher in der Rückführleitung vorgesehen wird, wobei eine Bypassleitung zur Umgehung des Wärmetauschers vorgesehen wird. A method according to claim 8, characterized in that the heat exchanger is provided in the return line, wherein a bypass line for bypassing the heat exchanger is provided. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine an die obere Kurbelgehäusehälfte montierbare und als untere Kurbelgehäusehälfte dienende Ölwanne zum Sammeln und Bevorraten von Öl vorgesehen wird, wobei der mindestens eine Kühlmittelmantel (3a) der Ölkühlung (3) mittels Ölpumpe via Versorgungsleitung (3b) mit aus der Ölwanne stammendem Öl versorgt wird und auslassseitig eine Rückführleitung vorgesehen wird, mit der der mindestens eine Kühlmittelmantel (3a) zur Ausbildung eines Ölkreislaufs (3) mit der Ölwanne verbunden wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an oil sump which can be mounted on the upper crankcase half and serves as a lower crankcase half for collecting and storing oil is provided, wherein the at least one coolant jacket ( 3a ) of oil cooling ( 3 ) by means of oil pump via supply line ( 3b ) is supplied with oil coming from the oil sump and the outlet side, a return line is provided, with which the at least one coolant jacket ( 3a ) for the formation of an oil circuit ( 3 ) is connected to the oil pan. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Ölkreislauf (3) ein Ölkühler vorgesehen wird.Method according to claim 10, characterized in that in the oil circuit ( 3 ) An oil cooler is provided. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche zum Betreiben einer flüssigkeitsgekühlten Vier-Takt-Brennkraftmaschine (1), bei der jeder Zylinder (1c) mindestens eine Auslassöffnung (1d) zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem und mindestens eine Einlassöffnung zum Zuführen von Luft via Ansaugsystem aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Aufladung mindestens ein Abgasturbolader vorgesehen wird, der eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter umfasst.Method according to one of the preceding claims for operating a liquid-cooled four-stroke internal combustion engine ( 1 ), where each cylinder ( 1c ) at least one outlet opening ( 1d ) for discharging the exhaust gases via Abgasabführsystem and at least one inlet opening for supplying air via intake system, characterized in that for the purpose of charging at least one exhaust gas turbocharger is provided, which comprises a arranged in Abgasabführsystem turbine and arranged in the intake compressor. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche zum Betreiben einer flüssigkeitsgekühlten Vier-Takt-Brennkraftmaschine (1) mit mindestens zwei Zylindern (1c), bei der mindestens zwei Zylinder (1c) in der Art konfiguriert sind, dass diese Zylinder (1c) mindestens zwei Gruppen mit jeweils mindestens einem Zylinder (1c) bilden, wobei der mindestens eine Zylinder (1c) einer ersten Gruppe ein auch bei Teilabschaltung der Brennkraftmaschine (1) in Betrieb befindlicher Zylinder (1c) ist und der mindestens eine Zylinder (1c) einer zweiten Gruppe als lastabhängig schaltbarer Zylinder (1c) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten einer zweiten vorgebbaren Last Tdown,2 der mindestens eine Zylinder (1c) der zweiten Gruppe abgeschaltet wird. Method according to one of the preceding claims for operating a liquid-cooled four-stroke internal combustion engine ( 1 ) with at least two cylinders ( 1c ), where at least two cylinders ( 1c ) are configured in such a way that these cylinders ( 1c ) at least two groups each having at least one cylinder ( 1c ), wherein the at least one cylinder ( 1c ) a first group also at partial shutdown of the internal combustion engine ( 1 ) operating cylinder ( 1c ) and the at least one cylinder ( 1c ) of a second group as a load-dependent switchable cylinder ( 1c ) is trained, characterized in that falls below a second predetermined load T down, 2 of the at least one cylinder ( 1c ) of the second group is turned off. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten einer dritten vorgebbaren Last Tdown,3 mindestens ein in Betrieb befindlicher Zylinder (1c) der Brennkraftmaschine (1) gemäß einem Zwei-Takt-Arbeitsverfahren betrieben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that falls below a third predetermined load T down, 3 at least one in-service cylinder ( 1c ) of the internal combustion engine ( 1 ) is operated according to a two-stroke working method. Flüssigkeitsgekühlte Vier-Takt-Brennkraftmaschine (1) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche mit – mindestens einem Zylinderkopf (1a), – einem als obere Kurbelgehäusehälfte dienenden Zylinderblock (1b), der mit dem mindestens einen Zylinderkopf (1a) verbunden ist, – einem ersten Kühlmittelkreislauf (2) umfassend mindestens einen Kühlmittelmantel (2a), der in dem Verbund aus Zylinderblock (1b) und mindestens einem Zylinderkopf (1a) integriert ist, wobei zur Ausbildung einer Wasserkühlung (2) eine Zuführleitung (2b) zur Versorgung des mindestens einen Kühlmittelmantels (2a) mit als Kühlmittel dienendem Wasser vorgesehen ist, und – einem zweiten Kühlmittelkreislauf (3) umfassend mindestens einen Kühlmittelmantel (3a), der in dem Verbund aus Zylinderblock (1b) und mindestens einem Zylinderkopf (1a) integriert ist, wobei zur Ausbildung einer Ölkühlung (3) eine Versorgungsleitung (3b) zur Versorgung des mindestens einen Kühlmittelmantels (3a) mit als Kühlmittel dienendem Öl vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einem in Betrieb befindlichen Zylinder (1c) der Brennkraftmaschine (1) ein Zwei-Takt-Arbeitsverfahren anwendbar ist.Liquid-cooled four-stroke internal combustion engine ( 1 ) for performing a method according to one of the preceding claims with - at least one cylinder head ( 1a ), - a cylinder block serving as an upper crankcase half ( 1b ), which with the at least one cylinder head ( 1a ), - a first coolant circuit ( 2 ) comprising at least one coolant jacket ( 2a ), which in the composite of cylinder block ( 1b ) and at least one cylinder head ( 1a ) is integrated, whereby for the formation of a water cooling ( 2 ) a supply line ( 2 B ) for supplying the at least one coolant jacket ( 2a ) is provided with serving as a coolant water, and - a second coolant circuit ( 3 ) comprising at least one coolant jacket ( 3a ), which in the composite of cylinder block ( 1b ) and at least one cylinder head ( 1a ) is integrated, whereby to form an oil cooling ( 3 ) a supply line ( 3b ) for supplying the at least one coolant jacket ( 3a ) is provided with serving as a coolant oil, characterized in that at least one operating cylinder ( 1c ) of the internal combustion engine ( 1 ) a two-stroke working method is applicable.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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