DE112009005343B4

DE112009005343B4 - Motorkühlvorrichtung

Info

Publication number: DE112009005343B4
Application number: DE112009005343.2T
Authority: DE
Inventors: Nozomi Sasaki; Shinichiro Nogawa; Daishi Takahashi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-11-04
Filing date: 2009-11-04
Publication date: 2014-01-02
Anticipated expiration: 2029-11-05
Also published as: WO2011055423A1; CN102791999A; DE112009005343T5; JPWO2011055423A1; US20120204820A1; JP5051306B2

Abstract

Die Kühlvorrichtung 1 umfasst einen Verbrennungsmotor 50 mit einem Zylinderblock 51, der einen Zweigwassermantel 511a aufweist, in dem ein Kühlmittel in der Umgebung eines Zylinders 53a zirkuliert, und einem Zylinderkopf 52. In der Kühlvorrichtung 1 ist der Zylinder 53a aus einer Zylinderlaufbuchse 53 gebildet, die aus einem funktional gradierten Material dergestalt ausgebildet ist, dass deren Wärmeleitfähigkeit auf der Seite des oberen Totpunkts höher ist als auf der Seite des unteren Totpunkts.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Motorkühlvorrichtung.
STAND DER TECHNIK
Ein Verbrennungsmotor wird im Allgemeinen durch ein Kühlmittel gekühlt. Daher ist in der Umgebung eines Zylinders eines Zylinderblocks gewöhnlich ein Kühlmittelkanal vorgesehen, durch welchen ein Kühlmittel zirkuliert, um die Motorkühlung zu bewirken. Im Gegensatz dazu offenbart das Patentdokument 1 einen erfindungsgemäßen Viertaktmotor mit einer Zylinderbohrungswand, die einen Brennraum bildet und partiell eine Wärmeisolierung aufweist.
Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung JP 2000-73770 A
Aus der US 2007/0012179 A1 ist eine Zylinderlaufbuchse bekannt, die aus einem Eisen gegossen ist. Auf der Außenfläche der gegossenen Zylinderlaufbuchse sind zwei unterschiedliche Schichten aufgesprüht, die unterschiedliche Wärmeleiteigenschaften aufweisen.
Des Weiteren geht aus der DE 601 26 532 T2 eine Motorkühlvorrichtung für einen Zylinderblock hervor, bei der unterschiedliche Abschnitte eines Zylinderblocks unterschiedlich stark gekühlt werden, um dadurch die Kühlleistung eines Verbrennungsmotors zu verbessern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Ein Verbrennungsmotor, insbesondere ein fremdgezündeter Verbrennungsmotor erzeugt infolge eines Abgasverlusts oder eines Kühlverlusts viel Wärme, die für die eigentliche Arbeit nicht genutzt werden kann, wie es in 8 gezeigt ist. Zur Verbesserung des Wärmewirkungsgrads (der Laufleistung) ist es sehr wichtig, die Kühlverluste, die einen großen Anteil im gesamten Energieverlust ausmachen, zu reduzieren. Es ist jedoch nicht immer leicht, den Kühlverlust zu reduzieren und die Wärme effizient zu nutzen. Eine Verbesserung des Wärmewirkungsgrads ist daher nicht so ohne weiteres möglich.
Ein Grund dafür, dass es schwierig ist, den Kühlverlust zu reduzieren, liegt beispielsweise darin, dass ein herkömmlicher Verbrennungsmotor keine partielle Änderung seiner Wärmeübertragungsfähigkeit ermöglicht. Bei einem herkömmlichen Verbrennungsmotor ist es bauartbedingt schwierig, nur denjenigen Teil, der einer Kühlung bedarf, um genau den jeweils nötigen Grad zu kühlen. Um die Wärmeübertragungsfähigkeit des Verbrennungsmotors zu ändern, wird im Besonderen der Kühlmittelvolumenstrom durch eine vom Verbrennungsmotor angetriebene mechanische Wasserpumpe in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors geändert. Aber auch dann, wenn als Wasserpumpe zur Regelung des Kühlmittelvolumenstroms eine verstellbare Wasserpumpe eingesetzt wird, die eine temporäre Änderung des Volumenstroms gestattet, kann die Wärmeübertragungsfähigkeit in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Verbrennungsmotorbetriebszustand nicht partiell geändert werden.
Zur Reduzierung des Kühlverlusts wäre es ferner denkbar, beispielsweise die Wärmeisolierung des Verbrennungsmotors zu verbessern. In diesem Fall darf eine starke Verringerung des Kühlverlusts erwartet werden, wie es in 9 gezeigt ist. Eine Verbesserung der Wärmeisolierung bedeutet aber zugleich eine Erhöhung der Innenwandtemperatur des Brennraums. Dies hat eine Erhöhung der Temperatur des Luft-Kraftstoff-Gemischs zur Folge, was zu einem Klopfproblem führen kann. Bei der im Patentdokument 1 angegebenen Technologie geht es um ein ähnliches Problem.
Der vor diesem Hintergrund entstandenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Motorkühlvorrichtung zu schaffen, die einen Reibungsverlust reduziert, ein Klopfen verhindert und einen Kühlverlust reduziert. Die Erfindung will des Weiteren eine Motorkühlvorrichtung schaffen, die durch eine partielle Änderung der Wärmeübertragungseigenschaft des Verbrennungsmotors sowohl eine Reduzierung des Kühlverlusts wie auch der Klopfneigung ermöglicht.
MITTEL ZUR LÖSUNG DER PROBLEME
Erfindungsgemäß wird eine Motorkühlvorrichtung geschaffen, die einen Verbrennungsmotor mit einem Zylinder aufweist, wobei: der Zylinder durch eine Zylinderlaufbuchse aus einem funktional gradierten Material gebildet ist; und die Wärmeleitfähigkeit des funktional gradierten Materials auf der Seite des oberen Totpunkts höher ist als auf der Seite des unteren Totpunkts.
Der Verbrennungsmotor kann einen Zylinderblock und einen Zylinderkopf aufweisen. Des Weiteren kann ein Kühlleistungseinstellabschnitt vorgesehen sein, der eine Reduzierung oder Unterdrückung der Kühlleistung des Zylinderkopfs ermöglicht, ohne dabei die Kühlleistung des Zylinderblocks zu reduzieren oder zu unterdrücken, sowie ein Steuerungsabschnitt zur Steuerung oder Regelung der zu reduzierenden oder zu unterdrückenden Kühlleistung des Zylinderkopfs durch eine entsprechende Ansteuerung des Kühlleistungseinstellabschnitts.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß kann der Reibungsverlust reduziert und ein Klopfen verhindert werden, wodurch der Kühlverlust reduziert werden kann. Eine Reduzierung sowohl des Kühlverlusts als auch der Klopfneigung lässt sich erfindungsgemäß durch eine vernünftige partielle Änderung der Wärmeübertragungsfähigkeit des Verbrennungsmotors erzielen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt schematisch den Aufbau einer Motorkühlvorrichtung (im Folgenden einfach als Kühlvorrichtung bezeichnet) 1;
2 zeigt schematisch den Querschnitt eines Zylinders eines Verbrennungsmotors 50;
3 ist eine schematische Darstellung einer ECU 70;
4 zeigt schematisch die verschiedenen Bereiche der Betriebszustände des Verbrennungsmotors;
5 zeigt ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der ECU 70 veranschaulicht;
6 ist eine schematische Darstellung der Wärmeübertragungsrate sowie des Oberflächenanteils eines Brennraums 56 in Abhängigkeit vom Kurbelwellenwinkel;
7 ist eine schematische Darstellung des Wärmewirkungsgrads der Kühlvorrichtung 1 in Abhängigkeit von der Last; 7 zeigt darüber hinaus zum Vergleich eine Kühlvorrichtung 1X, die abgesehen davon, dass sie kein Stromregelventil 14 aufweist, im Wesentlichen mit der Kühlvorrichtung 1 übereinstimmt;
8 zeigt die Aufgliederung einer allgemeinen Wärmebilanz eines fremdgezündeten Verbrennungsmotors bei Volllast und Teillast; und
9 zeigt die Innenwandtemperatur und Wärmedurchlässigkeit/Wärmeübertragung des Zylinders bei normaler Isolierung (normale Konfiguration) und hoher Isolierung; 9 zeigt darüber hinaus den Fall mit einer vergrößerten Zylinderwanddicke und einem anderen Zylindermaterial sowie den Fall mit einer leistungsfähigen Luftisolierung als ein Beispiel für eine gute Isolierung; 9 betrifft einen allgemeinen Verbrennungsmotor mit einem Kühlmittelzirkulationskanal genau eines Systems, in welchem ein Kühlmittel gegen die Schwerkraft aus einem unteren Abschnitt des Zylinderblocks in einen Zylinderkopf strömt.
ERFINDUNGSGEMÄSSE AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mit Hilfe der Zeichnungen werden nun erfindungsgemäße Ausführungsformen beschrieben.
[Erste Ausführungsform]
Die in 1 gezeigte Kühlvorrichtung 1 ist in einem nicht gezeigten Fahrzeug eingebaut und umfasst eine Wasserpumpe 11, einen Kühler 12, ein Thermostat 13, ein Stromregelventil 14 und einen Verbrennungsmotor 50. Die Wasserpumpe 11 entspricht einem Kühlmitteldruckförderabschnitt und ist eine verstellbare Wasserpumpe, die als Kühlmittel eine Kühlflüssigkeit fördert und eine Verstellung der Fördermenge gestattet.
Das von der Wasserpumpe 11 geförderte Kühlmittel wird dem Verbrennungsmotor 50 zugeführt.
Der Verbrennungsmotor 50 hat einen Zylinderblock 51 und einen Zylinderkopf 52. Der Zylinderblock 51 weist einen blockseitigen Wassermantel auf, der einen ersten Kühlmittelkanal bildet. Der blockseitige Wassermantel 511 bildet ein alleiniges Kühlsystem im Zylinderblock 51. Der Zylinderkopf 52 weist einen kopfseitigen Wassermantel auf, der einen zweiten Kühlmittelkanal bildet. Der kopfseitige Wassermantel 521 bildet im Zylinderkopf 52 eine Vielzahl verschiedener (hier: vier) Kühlsystemen. Das von der Wasserpumpe 11 geförderte Kühlmittel wird im Besonderen dem blockseitigen Wassermantel 511 und ggf. dem kopfseitigen Wassermantel 521 zugeführt.
Diesbezüglich weist die Kühlvorrichtung 1 eine Vielzahl von Kühlmittelzirkulationskanälen auf. So ist als ein Kühlmittelzirkulationskanal beispielsweise ein blockseitiger Zirkulationskanal C1 vorgesehen, in welchen der blockseitige Wassermantel 511 integriert ist. Nach dem Austritt aus der Wasserpumpe 11 durchströmt das im blockseitigen Zirkulationskanal C1 strömende Kühlmittel den blockseitigen Wassermantel 511 und kehrt anschließend entweder über den Thermostaten 13 oder über den Thermostaten 13 und den Kühler 12 zur Wasserpumpe 11 zurück. Der Kühler 12 tat ein Wärmetauscher und bewirkt zur Kühlung des Kühlmittels einen Wärmeaustausch zwischen dem durchströmenden Kühlmittel und der Umgebungsluft. Der Thermostat 13 schaltet zwischen den mit der Eingangsseite der Wasserpumpe 11 verbundenen Zirkulationskanälen. Der Thermostat 13 stellt eine Verbindung des den Kühler 12 umgehenden Zirkulationskanals mit der Eingangsseite der Wasserpumpe 11 her, wenn die Kühlmitteltemperatur unter einem vorgegebenen Wert liegt. Der Thermostat 13 unterbricht eine Verbindung des den Kühler 12 umgehenden Zirkulationskanals mit der Eingangsseite der Wasserpumpe 11, wenn die Kühlmitteltemperatur auf oder über dem vorgegebenen Wert liegt.
Als ein Kühlmittelzirkulationskanal ist des Weiteren beispielsweise ein kopfseitiger Zirkulationskanal C2 vorgesehen, in den der kopfseitige Wassermantel 521 integriert ist. Nach dem Austritt aus der Wasserpumpe 11 durchströmt das im kopfseitigen Zirkulationskanal C2 strömende Kühlmittel den kopfseitigen Wassermantel 521 und kehrt anschließend entweder über den Thermostaten 13 oder über den Thermostaten 13 und den Kühler 12 zur Wasserpumpe 11 zurück. Das Stromregelventil 14 ist im kopfseitigen Zirkulationskanal C2 stromabwärts des Verzweigungsabschnitts der Zirkulationskanäle C1 und C2 und stromaufwärts des Zylinderkopfs 52 vorgesehen.
Das Stromregelventil 14 entspricht einem Kühlleistungseinstellabschnitt zum Einstellen der Kühlleistung des Zylinderkopfs 52. Diesbezüglich entspricht das Stromregelventil 14 einem Kühlleistungseinstellabschnitt, der durch eine vollständige Einstellung des Volumenstroms des durch den kopfseitigen Wassermantel 521 zirkulierenden Kühlmittels eine vollständige Einstellung der Kühlleistung des Zylinderkopfs 52 ermöglicht. Das so vorgesehene Stromregelventil 14 entspricht des Weiteren einem Kühlleistungseinstellabschnitt, der eine Reduzierung oder Unterdrückung der Kühlleistung des Zylinderkopfs 52 ermöglicht, ohne dabei die Kühlleistung des Zylinderblocks 51 zu reduzieren oder zu unterdrücken. Das Stromregelventil 14 dient im Besonderen beispielsweise als ein Kühlleistungseinstellabschnitt, der im Zustand einer hohen Drehzahl und einer hohen Last, wenn das Kühlmittel in den Zylinderblock 51 und in den Zylinderkopf 52 strömt, eine Reduzierung oder Unterdrückung der Kühlleistung des Zylinderkopfs 52 ermöglicht, ohne dabei die Kühlleistung des Zylinderblocks 51 zu reduzieren oder zu unterdrücken. Des Weiteren entspricht das so vorgesehene Stromregelventil 14 einem Kühlleistungseinstellabschnitt, der zur Verbesserung der Kühlleistung des Zylinderblocks 51 eine Einstellung des Volumenstroms des durch den blockseitigen Wassermantel 511 zirkulierenden Kühlmittels ermöglicht, wenn zur Reduzierung oder Unterdrückung der Kühlleistung des Zylinderkopfs 52 der Volumenstrom des durch den kopfseitigen Wassermantel 521 zirkulierenden Kühlmittels eingestellt wird.
Bei der Kühlvorrichtung 1 strömt das durch den blockseitigen Zirkulationskanal C1 zirkulierte und von der Wasserpumpe 11 geförderte Kühlmittel erst nach einer vollständigen Zirkulation in den kopfseitigen Wassermantel 521. Des Weiteren strömt bei der Kühlvorrichtung 1 das durch den kopfseitigen Zirkulationskanal 02 zirkulierte und von der Wasserpumpe 11 geförderte Kühlmittel erst nach einer vollständigen Zirkulation in den blockseitigen Wassermantel 511. Bei der Kühlvorrichtung 1 sind der blockseitige Wassermantel 511 und der kopfseitige Wassermantel 521 daher in verschiedene Kühlmittelzirkulationskanäle integriert.
Als nächstes wird der Verbrennungsmotor 50 im Detail erläutert. Wie es in 2 gezeigt ist, ist im Zylinderblock 51 eine Zylinderlaufbuchse 53 vorgesehen, in der ein Zylinder 53a ausgebildet ist. Im Zylinder 53a ist ein Kolben 54 aufgenommen. Der Zylinderkopf 52 ist über eine Dichtung 55 am Zylinderblock 51 befestigt. Der Zylinderkopf 52, der Zylinder 53a und der Kolben 54 definieren einen Brennraum 56. Der Zylinderkopf 52 hat einen Einlasskanal 52a, der Ansaugluft in den Brennraum 56 führt, und einen Auslasskanal 52b, über den das Abgas aus dem Brennraum 56 ausströmt. Im Zylinderkopf 52 ist etwa in der Mitte des oberen Abschnitts des Brennraums 56 eine Zündkerze 57 vorgesehen.
Die Zylinderlaufbuchse 53 ist aus einem funktional gradierten Material dergestalt ausgebildet, dass die Wärmeleitfähigkeit der Zylinderlaufbuchse 53 auf der Seite des oberen Totpunkts höher ist als auf der Seite des unteren Totpunkts. Die Zylinderlaufbuchse 53 ist aus dem funktional gradierten Material im Besonderen dergestalt ausgebildet, dass ihre Wärmeleitfähigkeit zwischen dem oberen Bohrungsabschnitt und dem mittleren Bohrungsabschnitt größer ist als die Wärmeleitfähigkeit des Zylinderblocks 51 und die Wärmeleitfähigkeit zwischen dem mittleren Bohrungsabschnitt und dem unteren Bohrungsabschnitt kleiner ist als die Wärmeleitfähigkeit des Zylinderblocks 51. Die Zylinderlaufbuchse 53 ist darüber hinaus aus dem funktional gradierten Material dergestalt ausgebildet, dass ihre Wärmeleitfähigkeit von der Seite des oberen Totpunkts in Richtung der Seite des unteren Totpunkts nach und nach abnimmt. Das funktional gradierte Material umfasst im Besonderen ein Material, dessen Zusammensetzung sich von der Seite des oberen Totpunkts in Richtung der Seite des unteren Totpunkts von einem Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit (beispielsweise Kupfer) allmählich nach Keramik ändert. Die Dichtung 55 andererseits hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit, die eine Wärmeübertragung zwischen dem Zylinderblock 51 und dem Zylinderkopf 52 gestattet.
Der blockseitige Wassermantel 511 umfasst einen Zweigwassermantel 511a, der einen ersten Kühlmittelzweigkanal bildet: Der Zweigwassermantel 511a ist ein um den Umfang des Zylinders 53a herum vorgesehener Kühlmittelkanal, der im Besonderen an die Zylinderlaufbuchse 53 angrenzt. Im Hinblick auf eine erwünschte Ansaugluftkühlung kann die Stromaufwärtsseite des Zweigwassermantels 511a demjenigen Abschnitt der Wand des Zylinders 53a entsprechend vorgesehen sein, auf den die in den Zylinder einströmende Ansaugluft prallt. Der Verbrennungsmotor 50 erzeugt in diesem Zusammenhang im Zylinder eine vorwärtsgerichtete Tumble-Strömung, wobei der Abschnitt, auf den die in den Zylinder einströmende Ansaugluft prallt, dem auslassseitigen oberen Abschnitt der Wandfläche des Zylinders 53a entspricht.
Der kopfseitige Wassermantel 521 umfasst im Besonderen mehrere Zweigwassermäntel, darunter einen Zweigwassermantel 521a, einen Zweigwassermantel 521b, einen Zweigwassermantel 521c und einen Zweigwassermantel 521d, die einen zweiten Kühlmittelzweigkanal bilden. Der Zweigwassermantel 521a entspricht einem um den Umfang des Einlasskanals 52a herum vorgesehenen Kühlmittelkanal, Der Zweigwassermantel 521b entspricht einem um den Umfang des Auslasskanals 52b herum vorgesehenen Kühlmittelkanal. Der Zweigwassermantel 521c entspricht einem um die Zündkerze 57 herum vorgesehenen Kühlmittelkanal. Der Zweigwassermantel 521d entspricht einem Kühlmittelkanal zur Kühlung des Abschnitts zwischen dem Einlasskanal 52a und dem Auslasskanal 52b sowie eines weiteren Abschnitts. Das Stromregelventil 14 ist den Zweigwassermänteln 521a bis 521d entsprechend vorgesehen.
Die Kühlvorrichtung 1 weist darüber hinaus eine elektronische Steuereinheit (ECU) 70 auf, die in 3 gezeigt ist. Die ECU 70 beinhaltet einen Mikrocomputer mit CPU 71, ROM 72, RAM 73 und dergleichen, sowie Eingangs-/Ausgangsschaltungen 75, 76, Diese Funktionsabschnitte sind über einen Bus 74 miteinander verbunden. Die ECU 70 steht in elektrischer Verbindung mit verschiedenen Sensoren oder Schaltern, wie z. B. einem Kurbelwellenwinkelsensor 81 zum Erfassen der Drehzahl des Verbrennungsmotors 50, einem Luftmengenmesser 82 zum Messen der Ansaugluftmenge, einem Gaspedalbetätigungssensor 83 zum Erfassen des Gaspedalbetätigungsgrads und einem Wassertemperatursensor 84 zum Erfassen der Temperatur des Kühlmittels. Die ECU 70 erfasst die Last des Verbrennungsmotors 50 auf der Grundlage der Ausgangssignale des Luftmengenmessers 82 und des Gaspedalbetätigungssensors 83. Die ECU 70 ist des Weiteren mit verschiedenen, anzusteuernden Komponenten, z. B. der Wasserpumpe 11 und dem Stromregelventil 14, elektrisch verbunden.
Das ROM 72 speichert Kennfelddaten oder Programme für verschiedenartige, von der CPU 71 auszuführende Prozesse. Die CPU 71 arbeitet nach einem im ROM 72 gespeicherten Programm und nutzt, falls nötig, den temporären Speicherbereich des RAM 73, wodurch die ECU 70 verschiedenste Funktionen, z. B. die Funktion eines Steuerungsabschnitts, eines Bestimmungsabschnitts, eines Erfassungsabschnitts und eines Berechnungsabschnitts, realisieren kann.
Die ECU 70 fungiert beispielsweise als ein Steuerungsabschnitt zur Steuerung oder Regelung der Kühlleistung des Zylinderkopfs 52 in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors. Beispielsweise reduziert oder unterdrückt der Steuerungsabschnitt die Kühlleistung des Zylinderkopfs 52 im Betriebszustand einer hohen Last. Im Besonderen wird im Betriebszustand einer niedrigen Drehzahl und einer hohen Last die durch den kopfseitigen Wassermantel 521 bewirkte Kühlleistung durch eine Ansteuerung des Stromregelventils 14 reduziert oder unterdrückt.
Der Steuerungsabschnitt führt des Weiteren eine Steuerung aus, die neben anderen Betriebszuständen den Betrieb des Verbrennungsmotors 50 im Betriebszustand bei einer hohen Last gewährleistet. Diesbezüglich sind die Betriebszustände des Verbrennungsmotors 50 abhängig von Drehzahl und Last sowie in Abhängigkeit davon, ob der Verbrennungsmotor kalt ist oder gestartet wird, in sechs Bereiche D1 bis D6 aufgeteilt, die in 4 dargestellt sind. Bei der Steuerung legt der Steuerungsabschnitt die für jeden der Bereiche D1 bis D6 zu erfüllenden Erfordernisse sowie Steuerungsindikationen zur Erfüllung der festgelegten Erfordernisse fest.
Im Leerlaufzustand des Verbrennungsmotors, der dem Bereich D1 entspricht, werden zwei Erfordernisse zur Erhöhung der Verbrennungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von einem Anstieg der Ansauglufttemperatur und zur Erhöhung der Abgastemperatur zur Aktivierung des Katalysators festgelegt. Dementsprechend werden zwei Steuerungsindikationen zur Erhöhung der Temperatur des Einlasskanals 52a und des oberen Abschnitts des Zylinders 53a sowie zur Erhöhung der Temperatur des Auslasskanals 52b festgelegt. So wird zur Erhöhung der Temperatur des Einlasskanals 52a beispielsweise das Stromregelventil 14 geschlossen oder nur zu einem geringen Grad geöffnet. Des Weiteren wird zur Erhöhung der Temperatur des oberen Abschnitts des Zylinders 53a beispielsweise die Wasserpumpe 11 angehalten oder nur mit einem niedrigen Fördervolumen betrieben. Weiter wird zur Erhöhung der Temperatur des Auslasskanals 52b beispielsweise das Stromregelventil 14 geschlossen oder nur zu einem geringen Grad geöffnet.
Des Weiteren werden im Betriebszustand des Verbrennungsmotors bei einer niedrigen Last, der dem Bereich D2 entspricht, zwei Erfordernisse zur Verbesserung des Wärmewirkungsgrads (zur Reduzierung des Kühlverlusts) und zur Erhöhung der Verbrennungsgeschwindigkeit durch eine Erhöhung der Ansauglufttemperatur festgelegt, Dementsprechend werden zwei Steuerungsindikationen zur Isolierung des Zylinderkopfs 52 sowie zur Erhöhung der Temperatur des Einlasskanals 52a und des oberen Abschnitts des Zylinders 53a festgelegt. So wird zur Isolierung des Zylinderkopfs 52 beispielsweise das Stromregelventil 14 geschlossen oder nur zu einem geringen Grad geöffnet. Des Weiteren wird zur Erhöhung der Temperatur des Einlasskanals 52a beispielsweise das Stromregelventil 14 geschlossen oder nur zu einem geringen Grad geöffnet. Weiter wird zur Erhöhung der Temperatur des oberen Abschnitts des Zylinders 53a beispielsweise die Wasserpumpe 11 angehalten oder nur mit einem niedrigen Fördervolumen betrieben.
Des Weiteren werden im Betriebszustand des Verbrennungsmotors bei einer niedrigen Drehzahl und einer hohen Last, der dem Bereich D3 entspricht, die Erfordernisse zur Reduzierung des Klopfens und zur Verbesserung des Wärmewirkungsgrads (zur Reduzierung des Kühlverlusts) festgelegt. Dementsprechend werden zwei Steuerungsindikationen zur Kühlung des Einlasskanals 52a und des oberen Abschnitts des Zylinders 53a sowie zur Isolierung des Zylinderkopfs 52 festgelegt. So wird zur Kühlung des Einlasskanals 52a beispielsweise das Stromregelventil 14 voll oder wenigstens zu einem hohen Grad geöffnet. Weiter wird zur Kühlung des oberen Abschnitts des Zylinders 53a beispielsweise die Wasserpumpe 11 mit dem maximalen oder wenigstens einem dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors entsprechenden hohen Fördervolumen betrieben. Weiler wird zur Isolierung des Zylinderkopfs 52 beispielsweise das Stromregelventil 14 geschlossen oder nur zu einem geringen Grad geöffnet.
im Betriebszustand des Verbrennungsmotors bei einer hohen Drehzahl und einer hohen Last, der dem Bereich D4 entspricht, werden zwei Erfordernisse zur Sicherstellung der Zuverlässigkeit und zur Reduzierung des Klopfens festgelegt. Dementsprechend werden zwei Steuerungsindikationen zur Kühlung der Umgebung der Zündkerze 57 und des Abschnitts zwischen dem Einlasskanal 52a und dem Auslasskanal 52b sowie zur Kühlung des Einlasskanals 52a festgelegt. So wird zur Kühlung der Umgebung der Zündkerze 57, des Abschnitts zwischen dem Einlasskanal 52a und dem Auslasskanal 52b und des Auslasskanals 52b beispielsweise das Stromregelventil 14 voll geöffnet. Des Weiteren wird beispielsweise zur Kühlung des Einlasskanals 52a das Stromregelventil 14 voll geöffnet. Andererseits werden zur Reduzierung des Klopfens beispielsweise der obere Abschnitt des Zylinders 53a wie auch der Einlasskanal 52a gekühlt. Zur Kühlung des oberen Abschnitts des Zylinders 53a wird beispielsweise die Wasserpumpe 11 mit einem dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors entsprechenden größtmöglichen Fördervolumen betrieben.
Wenn der Verbrennungsmotor kalt ist, was dem Bereich D5 entspricht, werden zwei Erfordernisse zur Beschleunigung des Warmlaufs des Verbrennungsmotors und zur Erhöhung der Verbrennungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von einem Anstieg der Ansauglufttemperatur festgelegt. Dementsprechend werden zwei Steuerungsindikationen zur Beschleunigung der Wärmeübertragung des Zylinderkopfs 52 sowie zur Erhöhung der Temperatur des Einlasskanals 52a und des oberen Abschnitts des Zylinders 53a festgelegt. So wird zur Beschleunigung der Wärmeübertragung des Zylinderkopfs 52 beispielsweise das Stromregelventil 14 in Anbetracht des grollen Wärmebeitrags des Kühlmittels im Zylinderkopf 52 geöffnet. Des Weiteren wird zur Erhöhung der Temperatur des Einlasskanals 52a beispielsweise das Stromregelventil 14 geschlossen oder nur zu einem geringen Grad geöffnet. Weiter wird zur Erhöhung der Temperatur des oberen Abschnitts des Zylinders 53a beispielsweise die Wasserpumpe 11 angehalten oder nur mit einem niedrigen Fördervolumen betrieben.
Wenn der Verbrennungsmotor startet, was dem Bereich D6 entspricht, werden zwei Erfordernisse zur Verbesserung des Zündvermögens und zur Beschleunigung der Kraftstoffzerstäubung festgelegt. Dementsprechend werden zwei Steuerungsindikationen zur Erhöhung der Temperatur des Einlasskanals 52a und zur Erhöhung der Temperatur der Umgebung der Zündkerze 57 und des Zylinders 53a festgelegt. So wird zur Erhöhung der Temperatur des Einlasskanals 52a beispielsweise das Stromregelventil 14 geschlossen oder nur zu einem geringen Grad geöffnet. Des Weiteren wird zur Erhöhung der Temperatur in der Umgebung der Zündkerze 57 beispielsweise das Stromregelventil 14 geschlossen oder nur zu einem geringen Grad geöffnet. Weiter wird zur Erhöhung der Temperatur des Zylinders 535 beispielsweise die Wasserpumpe 11 angehalten oder nur mit einem niedrigen Fördervolumen betrieben.
Der Steuerungsabschnitt der Kühlvorrichtung 1 steuert die Wasserpumpe 11 hinsichtlich Stimmigkeit oder hinsichtlich einer Vereinfachung der gesamten Steuerung grundsätzlich so an, dass das Fördervolumen mit einer Zunahme der Drehzahl des Verbrennungsmotors 50 erhöht wird. Das Stromregelventil 14 wird dagegen in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors wie folgt angesteuert.
Der Steuerungsabschnitt schließt das Stromregelventil 14, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors der Leerlaufzustand ist, der dem Bereich D1 entspricht, bei einer niedrigen Last, was dem Bereich D2 entspricht, wenn der Verbrennungsmotor kalt ist, was dem Bereich D5 entspricht, oder beim Start des Verbrennungsmotors, was dem Bereich 06 entspricht. Im Betriebszustand des Verbrennungsmotors bei einer niedrigen Drehzahl und einer hohen Last des Verbrennungsmotors schließt der Steuerungsabschnitt das Stromregelventil 14 oder öffnet das Stromregelventil 14 so, dass das ein Sieden des durch den Zylinderkopf 52 strömenden Kühlmittels im Zylinderkopf 52 unterdrückt wird (im Folgenden als Siedeunterdrückungmodus bezeichnet). Im Betriebszustand des Verbrennungsmotors bei einer hohen Drehzahl und einer hohen Last, der dem Bereich 04 entspricht, öffnet der Steuerungsabschnitt das Stromregelventil 14 vollständig.
Um das Stromregelventil 14 im Betriebszustand des Verbrennungsmotors bei niedriger Drehzahl und hoher Last, der dem Bereich D3 entspricht, in den Siedeunterdrückungsmodus zu steuern, kann der Steuerungsabschnitt das Stromregelventil 14 so ansteuern, dass es nur zu einem erforderlichen minimalen Öffnungsgrad öffnet, um ein Sieden des Kühlmittels zu verhindern. Des Weiteren kann der Steuerungsabschnitt die Temperatur des durch den Zylinderkopf 52 strömenden Kühlmittels erfassen oder abschätzen und das Stromregelventil 14 in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels so ansteuern, dass es intermittierend öffnet. Weiter kann der Steuerungsabschnitt das Stromregelventil 14 in Abhängigkeit von einer vorgegebenen oder höheren Drehzahl öffnen. Im Siedeunterdrückungsmdus, in dem die Kühlleistung des Zylinderkopfs 52 unterdrückt wird, kann verhindert werden, dass das Kühlmittel siedet und das Stromregelventil 14 mehr als notwendig öffnet.
Bei der Kühlvorrichtung 1 verringert das vom Steuerungsabschnitt angesteuerte Stromregelventil 14 im Bereich D3 den Volumenstrom des durch den Zylinderkopf 52 strömenden Kühlmittels, wodurch der Volumenstrom des durch den Verbrennungsmotor 50 strömenden Kühlmittels lokal reduziert wird. Die Kühlvorrichtung 1 reduziert oder unterdrückt den Volumenstrom des durch den Zylinderkopf 52 strömenden Kühlmittels, wenn das Stromregelventil 14 nicht vollständig geöffnet ist, wodurch die Kühlleistung des Zylinderkopfs 52 reduziert oder unterdrückt wird. Im Besonderen wird bei der Kühlvorrichtung 1 das Stromregelventil 14 geschlossen oder im Siedeunterdrückungsmodus geöffnet, wodurch die Kühlleistung des Zylinderkopfs 52 unterdrückt oder reduziert wird.
Außerdem steuert der Steuerungsabschnitt der Kühlvorrichtung 1 die gesamte Vorrichtung hinsichtlich Stimmigkeit oder hinsichtlich einer Vereinfachung aller Steuerungsprozesse. Die Steuerungsprozesse sind aber nicht auf die oben geschilderten Prozesse beschränkt. Der Steuerungsabschnitt kann die Wasserpumpe 11 oder das Stromregelventil 14 in Abhängigkeit von den oben erwähnten Steuerungsindikationen beliebig und hinsichtlich Stimmigkeit oder einer Vereinfachung der gesamten Steuerung in einer von den oben geschilderten Steuerungsprozessen abweichenden Weise ansteuern. Dadurch kann ein gewünschter Betrieb des Verbrennungsmotors 50 sichergestellt werden.
Im Folgenden wird mit Hilfe des in 5 gezeigten Ablaufdiagramms der von der ECU 70 ausgeführte Prozess erläutert. Die ECU 70 bestimmt, ob der Verbrennungsmotor 50 soeben gestartet wurde oder nicht (Schritt S1). Falls die Antwort ja lautet, beginnt die ECU 70, die Wasserpumpe 11 in Betrieb zu nehmen (Schritt S3). Die ECU 70 steuert anschließend das Stromregelventil 14 in den geschlossenen Zustand (Schritt S21). Falls die Antwort im Schritt S1 nein lautet, bestimmt die ECU 70, ob der Verbrennungsmotor 50 kalt ist oder nicht (Schritt S5). Um zu bestimmen, ob der Verbrennungsmotor 50 kalt ist oder nicht, bestimmt die ECU 70 beispielsweise, ob die Kühlmitteltemperatur kleiner-gleich einem vorgegebenen Wert (beispielsweise 75° Celsius) ist. Falls die Antwort im Schritt 55 ja lautet, geht der Prozess zum Schritt S21. Wenn die Antwort im Schritt S5 dagegen nein lautet, erfasst die ECU 70 die Drehzahl oder Last des Verbrennungsmotors 50 (Schritt S11).
Die ECU 70 bestimmt den Bereich des Verbrennungsmotors entsprechend der erfassten Drehzahl und Last (Schritte S12 bis S14). Wenn der bestimmte Bereich der Bereich D1 ist, geht der Prozess von der positiven Bestimmung im Schritt S12 zum Schritt S21 weiter. Wenn der bestimmte Bereich der Bereich D2 ist, geht der Prozess von der positiven Bestimmung im Schritt S13 zum Schritt S21 weiter. Entspricht der bestimmte Bereich dagegen dem Bereich D3 geht der Prozess von der positiven Bestimmung im Schritt S14 zum Schritt S31 weiter. In diesem Fall steuert die ECU 70 das Stromregelventil 14 so an, dass es schließt, oder so, dass es im Siedeunterdrückungsmodus öffnet (Schritt S31). Wenn der bestimmte Bereich ferner der Bereich D4 ist, geht der Prozess von der negativen Bestimmung im Schritt S14 zum Schritt S41. In diesem Fall steuert die ECU 70 das Stromregelventil 14 so an, dass es vollständig öffnet (Schritt S41).
Als nächstes wird die Wirkung der Kühlvorrichtung 1 beschrieben. 6 zeigt hierzu die Wärmeübertragungsraten und Oberflächenanteile des Brennraums 56 in Abhängigkeit vom Kurbelwellenwinkel des Verbrennungsmotors 50. Wie es in 6 gezeigt ist, steigt die Wärmeübertragungsrate während des Verdichtungshubs in der Umgebung des oberen Totpunkts an. Die Oberflächenanteile des Zylinderkopfs 52 und des Kolbens 54 steigen während des Verdichtungshubs in der Umgebung des oberen Totpunkts an. Man sieht, dass die Temperatur des Zylinderkopfs 52 einen starken Einfluss auf den Kühlverlust hat. Andererseits hängt das Klopfen von der Verdichtungsendtemperatur ab. Man erkennt, dass der Oberflächenanteil des Zylinders 53a während des Ansaughubs hoch ist. Man erkennt ferner, dass die Temperatur des Zylinders 53a das Klopfen stark beeinflusst.
Aufgrund dieser Erkenntnisse wird bei der Kühlvorrichtung 1 das Stromregelventil 14 im Betriebszustand des Verbrennungsmotors bei einer niedrigen Drehzahl und einer hohen Last geschlossen oder im Siedeunterdrückungsmodus geöffnet. Der Volumenstrom des durch den kopfseitigen Wassermantel 521 strömenden Kühlmittels wird daher begrenzt, wodurch die Kühlleistung des Zylinderkopfs 52 unterdrückt und der Kühlverlust reduziert wird. Andererseits ist in diesem Fall ein Klopfen zu befürchten. Daher steuert die Kühlvorrichtung 1 das Stromregelventil 14, das eine Reduzierung oder Unterdrückung der Kühlleistung des Zylinderkopfs 52 ermöglicht, ohne dabei die Kühlleistung des Zylinderblocks 51 zu reduzieren oder zu unterdrücken, in der Weise an, dass der Volumenstrom des durch den kopfseitigen Wassermantel 521 strömenden Kühlmittels begrenzt wird. Aus diesem Grund kann die Kühlvorrichtung 1 die Kühlung des Zylinders 53a sicherstellen, wodurch ein Klopfen unterdrückt wird.
Bei der Kühlvorrichtung 1 wird demnach der Wärmeübertragungszustand auf der Grundlage der obigen Erkenntnisse in vernünftiger Weise bereichsweise oder partiell geändert, wodurch der Zylinderkopf 52 isoliert (der Kühlverlust reduziert) wird. Gleichzeitig wird der Zylinderblock 51 gekühlt, um ein Klopfen zu verhindern. Diese Vorgehensweise gewährleistet sowohl eine Reduzierung des Kühlverlusts als auch des Klopfens, wodurch der Wärmewirkungsgrad verbessert wird, wie es in 7 gezeigt ist.
Weiter ist bei der Kühlvorrichtung 1, wenn das Stromregelventil 14 den Volumenstrom des durch den kopfseitigen Wassermantel 521 strömenden Kühlmittels einstellt, um die Kühlleistung des Zylinderkopfs 52 zu reduzieren oder zu unterdrücken, der Volumenstrom des durch den blockseitigen Wassermantel 511 strömenden Kühlmittels dahingehend einstellbar, dass die Kühlleistung des Zylinderblocks 51 erhöht wird. Außerdem kann die Ansaugluft bei der Kühlvorrichtung 1 gekühlt werden, wodurch ein Klopfen vorteilhaft unterdrückt werden kann.
Bei der Kühlvorrichtung 1 ist des Weiteren die Zylinderlaufbuchse 53 aus dem funktional gradierten Material ausgebildet, das auf der Seite des oberen Totpunkts eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Im Betriebszustand des Verbrennungsmotors bei einer hohen Last, kann daher der obere Abschnitt des Zylinders 53a durch das durch den Zweigwassermantel 511a strömende Kühlmittel vorteilhaft gekühlt werden. Aus diesem Grund kann die Kühlvorrichtung 1 vorteilhaft ein Klopfen unterdrücken und reduziert darüber hinaus den Kühlverlust. Die Zylinderlaufbuchse 53 ist aus dem funktional gradierten Material ausgebildet, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf der Seite des oberen Totpunkts aufweist. Im Betriebszustand des Verbrennungsmotors bei hoher Drehzahl und hoher Last kann daher auch eine Verformung der Bohrung unterdrückt werden. Die Zylinderlaufbuchse 53 ist weiter aus dem funktional gradierten Material ausgebildet, das eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf der Seite des unteren Totpunkts aufweist. Im Betriebszustand des Verbrennungsmotors bei einer hohen Last kann daher ein Absinken der Temperatur der Wandoberfläche vom mittleren Bohrungsabschnitt bis zum unteren Bohrungsabschnitt verhindert werden. Gleichzeitig kann die Kühlvorrichtung 1 den Reibungsverlust reduzieren. Die Kühlvorrichtung 1 weist ferner die Dichtung 55 auf, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat. Im Betriebszustand des Verbrennungsmotors bei einer niedrigen Last kann die Wärmeübertragung vom Zylinderkopf 52 auf den Zylinderblock 51 die Temperatur des oberen Abschnitts des Zylinder 53a erhöhen. Die Kühlvorrichtung 1 kann somit die Verbrennungsgeschwindigkeit im Zustand niedriger Last erhöhen.
Die Kühlvorrichtung 1 kann primär den Wärmewirkungsgrad im Zustand bei niedriger Drehzahl und hoher Last verbessern und darüber hinaus den Betrieb des Verbrennungsmotors 50 in einem anderen Betriebszustand sicherstellen. In diesem Zusammenhang kann die Kühlvorrichtung 1 die Zuverlässigkeit sicherstellen und ein Klopfen sowie die Wärmebelastung des Katalysators aufgrund der Reduzierung der Abgastemperatur reduzieren. Aus diesem Grund kann die Kühlvorrichtung 1 den Wärmewirkungsgrad über den gesamten Betrieb des Verbrennungsmotors 50 hinweg sowie in besonderen Betriebszuständen verbessern.
Zwar wurden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung ausführlich dargestellt. Die Erfindung ist aber nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr sind andere Ausführungsformen, Änderungen und Abwandlungen innerhalb des Grundgedankens der Erfindung möglich. Im Rahmen der oben beschriebenen Ausführungsform wurde hinsichtlich eines bevorzugten Betriebs des Verbrennungsmotors 50 die Wasserpumpe 11 als ein Beispiel für einen Kühlmitteldruckförderabschnitt beschrieben. Die Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann der Kühlmitteldruckförderabschnitt aus einer beliebigen durch die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors anzutreibenden mechanischen Wasserpumpe gebildet sein.
Im Rahmen der oben beschriebenen Ausführungsform wurde ferner im Zusammenhang mit der Sicherstellung der Betriebszustände des Verbrennungsmotors 50 der Steuerprozess des Steuerungsabschnitts als ein Beispiel erläutert. Die Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt. Der Steuerungsabschnitt kann eine beliebige andere Steuerung ausführen, um die Betriebszustände des Verbrennungsmotors 50 sicherzustellen. In diesem Zusammenhang weist der im Zylinderblock vorgesehene erste Kühlmittelkanal beispielsweise eine Vielzahl von ersten Kühlmittelzweigkanälen und der im Zylinderkopf vorgesehene zweite Kühlmittelkanal eine Vielzahl von zweiten Kühlmittelzweigkanälen auf. In diesem Fall kann eine Vielzahl von Abschnitten zur partiellen Einstellung der Kühlleistung vorgesehen sein, die die Kühlleistung des Zylinderblocks oder des Zylinderkopfs entsprechend den ersten bzw. zweiten Kühlmittelteilkanälen partiell einstellen können. In Abhängigkeit von den oben erwähnten Steuerungsindikationen kann der Kühlmitteldruckförderabschnitt, der Kühlleistungseinstellabschnitt oder der Abschnitt zur partiellen Einstellung der Kühlleistung beliebig angesteuert werden. Dadurch kann ein bevorzugter Betriebszustand des Verbrennungsmotors sichergestellt werden.
Bei der oben erwähnten Ausführungsform steuert der Steuerungsabschnitt im Betriebszustand des Verbrennungsmotors bei einer niedrigen Drehzahl und einer hohen Last, der dem Bereich D3 entspricht, das Stromregelventil 14 so an, dass es schließt oder im Siedeunterdrückungsmodus öffnet, um dadurch die Kühlleistung zu reduzieren oder zu unterdrücken, die über jeden der kopfseitigen Wassermäntel 521 auf den Zylinderkopf 52 ausgeübt wird. Die Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt. Die Kühlvorrichtung kann beispielsweise einen Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme des dem zweiten Kühlmittelkanal entnommenen Kühlmittels und einen Kühlmitteldruckförderabschnitt zum Fördern des Kühlmittels zwischen dem Aufnahmeabschnitt und dem zweiten Kühlmittelkanal umfassen. Der Steuerungsabschnitt kann den Kühlmitteldruckförderabschnitt so ansteuern, dass er im Betriebszustand des Verbrennungsmotors bei einer niedrigen Drehzahl und einer hohen Last dem Zylinderkopf Kühlmittel zumindest temporär entnimmt. Der Aufnahmeabschnitt und der Kühlmitteldruckförderabschnitt entsprechen beispielsweise dem in der JP 2009-79505 A offenbarten Wärmespeicherbehälter bzw. der elektromotorisch angetriebenen Pumpe. Dadurch kann der Kühlverlust geeignet reduziert werden.
Der Aufnahmeabschnitt, der Kühlmitteldruckförderabschnitt und der Steuerungsabschnitt können ferner im Leerlauf des Verbrennungsmotors, im Betriebszustand des Verbrennungsmotors bei einer niedrigen Last oder im kalten Zustand zur Anwendung kommen. In diesem Fall können als Aufnahmeabschnitt ein erster und ein zweiter Aufnahmeabschnitt vorgesehen sein, die das Kühlmittel aus dem ersten bzw. zweiten Kühlmittelkanal aufnehmen. Des Weiteren kann als Kühlmitteldruckförderabschnitt ein erster Kühlmitteldruckförderabschnitt vorgesehen sein, der das Kühlmittel zwischen dem ersten Aufnahmeabschnitt und dem ersten Kühlmittelkanal überträgt. Weiter kann als Kühlmitteldruckförderabschnitt ein zweiter Kühlmitteldruckförderabschnitt vorgesehen sein, der das Kühlmittel zwischen dem zweiten Aufnahmeabschnitt und dem zweiten Kühlmittelkanal überträgt. Wenn in diesem Fall durch den ersten und zweiten Kühlmittelkanal ein gemeinsames Kühlmittel strömt, können der erste und der zweite Aufnahmeabschnitt zu einem einzigen Aufnahmeabschnitt und der erste und zweite Kühlmitteldruckförderabschnitt zu einem einzigen Kühlmitteldruckförderabschnitt zusammengefasst werden. Dadurch kann die Verbrennungsgeschwindigkeit erhöht, der Kühlverlust reduziert und der Warmlauf des Verbrennungsmotors beschleunigt werden, um den bevorzugten Betrieb des Verbrennungsmotors sicherzustellen.
In der obigen Ausführungsform steuert der Steuerungsabschnitt das Stromregelventil 14 so an, dass es schließt, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors der Leerlaufzustand oder der Startzustand ist. Die Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Kühlvorrichtung weiter einen Wärmespeicherkühlmittelförderabschnitt aufweisen, der den ersten und zweiten Kühlmittelkanal mit dem Wärmespeicherkühlmittel versorgen kann. Der Steuerungsabschnitt kann den Wärmespeicherkühlmittelförderabschnitt so ansteuern, dass der erste und der zweite Kühlmittelkanal mit dem Wärmespeicherkühlmittel versorgt werden, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors der Leerlaufzustand ist, oder wenn die Temperatur des Wärmespeicherkühlmittels über derjenigen des Kühlmittels während des kalten Zustands oder des Warmlaufzustands liegt. Der Wärmespeicherkühlmittelförderabschnitt entspricht beispielsweise dem in der JP 2009-208569 A offenbarten Wärmetauscher. In diesem Fall kann der Steuerungsabschnitt von den Abschnitten zur partiellen Einstellung der Kühlleistung den der Zündkerze oder dem Auslasskanal zugeordneten Abschnitt zur partiellen Einstellung der Kühlleistung ansteuern, um den Anstieg des Volumenstroms des Wärmespeicherkühlmittels zu regeln. Dies kann den Warmlauf des Verbrennungsmotors beschleunigen, die unverbrannten HC-Anteile reduzieren und die Zündfähigkeit verbessern. Folglich kann ein bevorzugter Betrieb des Verbrennungsmotors sichergestellt werden
Weiter ist es vernünftig, wenn der Steuerungsabschnitt von der ECU 70 realisiert wird, die in erster Linie den Verbrennungsmotor 50 steuert. Der Steuerungsabschnitt kann beispielsweise durch eine Hardware, z. B. einen anderen Steuerungsabschnitt, eine elektronische Exklusiv-Schaltung oder eine Kombination daraus, realisiert werden.
Des Weiteren kann der Steuerungsabschnitt beispielsweise als eine verteilte Steuerung, durch Hardware, z. B. eine Vielzahl von elektronischen Steuerungen und eine Vielzahl von elektronischen Schaltungen, oder eine Kombination von Hardware, z. B. eine elektronische Steuerung und eine elektronische Schaltung, realisiert werden.
Bezugszeichenliste

1: Kühlvorrichtung
11: Wasserpumpe
12: Kühler
13: Thermostat
14: Stromregelventil
50: Verbrennungsmotor
51: Zylinderblock
511: blockseitiger Wassermantel
52: Zylinderkopf
521: kopfseitiger Wassermantel
53: Zylinderlaufbuchse
53a: Zylinder
55: Dichtung
70: ECU

Claims

Motorkühlvorrichtung (1) mit einem Verbrennungsmotor (50), der einen Zylinder (53a) mit einer Zylinderlaufbuchse (53) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderlaufbuchse (53) aus einem funktional gradierten Material gebildet ist; und die Wärmeleitfähigkeit des funktional gradierten Materials auf der Seite des oberen Totpunkts größer ist als auf der Seite des unteren Totpunkts, wobei: der Verbrennungsmotor (50) einen Zylinderblock (51) und einen Zylinderkopf (52) umfasst; ein Kühlleistungseinstellabschnitt (14) vorgesehen ist, der eine Reduzierung oder Unterdrückung der Kühlleistung des Zylinderkopfs (52) ermöglicht, ohne dabei die Kühlleistung des Zylinderblocks (51) zu reduzieren oder zu unterdrücken; und ein Steuerungsabschnitt (70) vorgesehen ist, der eine Steuerung oder Regelung der zu reduzierenden oder zu unterdrückenden Kühlleistung des Zylinderkopfs (52) durch eine Ansteuerung des Kühlleistungseinstellabschnitts (14) ermöglicht.