DE1576706C3

DE1576706C3 - Liquid-cooled internal combustion engine with lubricant cooling

Info

Publication number: DE1576706C3
Application number: DE19671576706
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. 7300 Esslingen Casimir
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1967-04-20
Filing date: 1967-04-20
Publication date: 1976-02-19

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit Schmiermittelkühlung, bei der unter normalen Betriebsdrücken stehendes Schmiermittel nach dem Passieren von Schmierstellen über eine Schmiermittel-Zulaufleitung einem Wärmetauscher für die Kühlung des Schmiermittels zuströmt und anschließend den Schmierstellen zugeleitet wird sowie eine unter Umgehung dieses Wärmetauschers mit den Schmierstellen in Verbindung stehende thermostatgesteuerte Bypass-Schmiermittelverbindung durch ein Bypass-Ventil an die Schmiermittel-Zulaufleitung anschließbar ist.The invention relates to a liquid-cooled internal combustion engine with lubricant cooling, when the lubricant is under normal operating pressures after passing through lubrication points A heat exchanger for cooling the lubricant flows through a lubricant feed line and then fed to the lubrication points and one bypassing this heat exchanger Thermostatically controlled bypass lubricant connection connected to the lubrication points can be connected to the lubricant feed line through a bypass valve.

Bei der bekannten Brennkraftmaschine der GB-PS 3 34 760 dieser Art wird der Wärmetauscher für die Kühlung des Schmiermittels durch das alternativ entweder vom Druck oder der Temperatur des Schmiermittels steuerbare Bypass-Ventil beim Anlaufen der Brennkraftmaschine vom Schmiermittelkreislauf abgeschaltet, um das Schmiermittel rasch auf seine günstigste Betriebstemperatur zu bringen. Dabei kann das Bypass-Ventil an einer beliebigen Stelle in den Schmiermittelkreislauf eingeschaltet sein. Nach Erreichen der erwünschten Betriebstemperatur findet ein Wärmeaustausch in dem dann wieder zugeschalteten Wärmetauscher zwischen dem Schmiermittel und der Kühlflüssigkeit für die Maschinenkühlung statt.In the known internal combustion engine of GB-PS 3 34 760 of this type, the heat exchanger for the Cooling of the lubricant by either the pressure or the temperature of the lubricant controllable bypass valve disconnected from the lubricant circuit when the internal combustion engine starts up, in order to quickly bring the lubricant to its most favorable operating temperature. The bypass valve can be switched on at any point in the lubricant circuit. After reaching the At the desired operating temperature, heat is exchanged in the heat exchanger, which is then switched on again place between the lubricant and the coolant for machine cooling.

Wagenheizungen von Kraftfahrzeugen nutzen üblicherweise die Wärme der vom Motor aufgeheizten Kühlflüssigkeit aus. Die Kühlung des SchmiermittelsVehicle heaters in motor vehicles usually use the heat from that heated by the engine Coolant off. The cooling of the lubricant

2Q kann daher im Leerlauf- und Teillast-Bereich des Motores das Ansprechen der Wagenheizung unangenehm verzögern und bei tieferen Außentemperaturen zu .einem Dauermangel an Heizleistung führen, da die Zuführung von gekühltem Schmiermittel zum Motor eine Verringerung der vom Motor abgegebenen Wärmemenge zur Folge hat.2Q can therefore be used in the idling and partial load range of the engine Delay the response of the car heating unpleasantly and at lower outside temperatures .a permanent lack of heating power, since the supply of cooled lubricant to the engine is a Reduction in the amount of heat given off by the engine.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht im wesentlichen darin, bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art die geschilderten nachteiligen Auswirkungen der Schmiermittelkühlung auf die Wagenheizung zu vermeiden.The object on which the invention is based essentially consists in an internal combustion engine of the type mentioned above, the described adverse effects of lubricant cooling to avoid the car heater.

Die erläuterte Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch in vorteilhafter Weise gelöst, daß das Bypass-Ventil von der Temperatur der Kühlflüssigkeit für die Maschinenkühlung gesteuert ist.The explained object is achieved according to the invention in an advantageous manner that the bypass valve is controlled by the temperature of the cooling liquid for the machine cooling.

Bei der Brennkraftmaschine nach der Erfindung arbeitet das Bypass-Ventil im Gegensatz zu der bekannten Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der Temperatur der Kühlflüssigkeit, so daß bei einem für die Wagenheizung ungenügenden Wärmeanfall in der Kühlflüssigkeit der Wärmetauscher für die Kühlung des Schmiermittels abgeschaltet und das vom Motor aufgeheizte Schmiermittel ohne Abkühlung wieder dem Motor zugeführt wird, um dort seine Wärme an die die Wagenheizung speisende Kühlflüssigkeit abzugeben.In the internal combustion engine according to the invention, the bypass valve works in contrast to the known one Internal combustion engine as a function of the temperature of the cooling liquid, so that in one for the Car heating insufficient heat accumulation in the coolant of the heat exchanger for cooling the The lubricant is switched off and the lubricant heated by the engine returns to the engine without cooling is supplied in order to give off its heat there to the cooling liquid feeding the car heater.

■ Bei der bekannten Brennkraftmaschine mit druckabhängiger Steuerung des Bypass-Ventils ist das Ventilschließglied des letzteren durch eine in ihrer Vorspannung auf den kritischen Schmiermitteldruck zum Abschalten des Wärmetauschers für die Kühlung des Schmiermittels abgestimmten Schließfeder belastet. Um dieses druckabhängig arbeitende Bypass-Ventil gemäß der Erfindung auch zusätzlich von der Temperatur der Kühlflüssigkeit zu steuern, wird vorgeschlagen, daß das Widerlager der Schließfeder lageveränderlich ist und mit dem von einem Mittel hoher Wärmeausdehnungsfähigkeit beaufschlagten Stellglied eines von Kühlflüssigkeit der Maschinenkühlung benetzten Temperaturfühlers gekoppelt ist.In the known internal combustion engine with pressure-dependent control of the bypass valve, the valve closing element is the latter by one in their bias to the critical lubricant pressure to shutdown of the heat exchanger for the cooling of the lubricant is loaded. This pressure-dependent bypass valve according to the invention also depends on the temperature To control the cooling liquid, it is proposed that the abutment of the closing spring is variable in position and with the actuator acted upon by a high thermal expansion agent, one of Cooling liquid is coupled to the machine cooling wetted temperature sensor.

Bei tieferen Außentemperaturen ist eine erhöhte Leistung der Wagenheizung erwünscht. Bei der Brennkraftmaschine nach der Erfindung kann dies auf einfache Weise dadurch erreicht werden, daß das Bypass-Ventil von der Temperatur der Kühlflüssigkeit im Wärmetauscher für die Kühlung der Kühlflüssigkeit gesteuert ist. Auf diese Weise ist das Bypass-Ventil zusätzlich noch von der Temperatur der Außenluft gesteuert. Dabei ist es von Vorteil, daß der Wärmetau-When the outside temperature is lower, an increased output of the car heater is desirable. In the internal combustion engine according to the invention this can be achieved in a simple manner in that the bypass valve controlled by the temperature of the cooling liquid in the heat exchanger for cooling the cooling liquid is. In this way, the bypass valve is also controlled by the temperature of the outside air. It is advantageous that the heat exchange

scher für die Kühlung der Kühlflüssigkeit bei tieferen Außentemperaturen öfters von der Brennkraftmaschine abgeschaltet ist als bei normalen Außentemperaturen, wodurch das Temperaturniveau der Kühlflüssigkeit in diesem Wärmetauscher stark absinkt und damit zwangläufig auch der Wärmetauscher für die Kühlung des Schmiermittels abgeschaltet wird und sich ein erhöhter Wärmeanfall in der den Motor verlassenden Kühlflüssigkeitsmenge einstellt.shear for cooling the cooling liquid at lower outside temperatures often from the internal combustion engine is switched off than at normal outside temperatures, reducing the temperature level of the coolant in this heat exchanger drops sharply and thus inevitably so does the heat exchanger for cooling of the lubricant is switched off and there is an increased build-up of heat in the motor leaving the engine Adjusts the amount of coolant.

Bei der bekannten Brennkraftmaschine sind die beiden Wärmetauscher für die Kühlung des Schmiermittels und der Kühlflüssigkeit zu einer Baueinheit zusammengefaßt. Um bei der Brennkraftmaschine nach der Erfindung das Bypass-Ventil in eine derartige Baueinheit zu integrieren, wird vorgeschlagen, daß ein im wesentlichen zylindrisches Ventilgehäuse zwischen seinen Stirnenden einen äußeren Bund aufweist und der zwischen dem einen Stirnende und dem Bund sich erstrekkende Gehäuseteil als in den Wärmetauscher für die Kühlung der Kühlflüssigkeit einsetzbarer Zylinder für das Mittel hoher Wärmeausdehnungsfähigkeit ausgebildet ist und die entgegengesetzte Gehäusestirnwand eine an ihrer gehäuseinneren Mündung als Ventilsitz ausgebildete Gehäuseöffnung aufweist. Dabei kann die Anordnung in vorteilhafter Weise so getroffen sein, daß die den Ventilsitz aufweisende Gehäusestirnwand in eine Öffnung einer Trennwand eines Sammelkastens des Wärmetauschers für die Kühlung des Schmiermittels einsetzbar ist und der zwischen dem Bund und dieser Gehäusestirnwand liegende Gehäuseteil wenigstens eine Öffnung aufweist. Die Trennwand teilt hierbei einen an die Schmiermittelpumpe anschließbaren Schmiermittel-Zulauf von einem an die Schmiermittelverbindung der Schmierstellen anschließbaren Schmiermittel-Ablauf des Sammelkastens ab.In the known internal combustion engine, the two heat exchangers are for cooling the lubricant and the cooling liquid combined into one structural unit. To the internal combustion engine after Invention to integrate the bypass valve in such a unit, it is proposed that a substantially cylindrical valve housing has an outer collar between its front ends and the between the one end face and the collar extending housing part than in the heat exchanger for the Cooling of the cooling liquid usable cylinder designed for the means of high thermal expansion capacity and the opposite end wall of the housing is one at its mouth inside the housing as a valve seat having formed housing opening. The arrangement can advantageously be made in such a way that that the housing end wall having the valve seat into an opening of a partition wall of a collecting tank of the heat exchanger can be used for cooling the lubricant and that between the collar and this Housing end wall lying housing part has at least one opening. The partition divides it a lubricant inlet that can be connected to the lubricant pump from one to the lubricant connection the lubricant drain of the collecting tank that can be connected to the lubrication points.

Wie eine Brennkraftmaschine nach der Erfindung beispielsweise im einzelnen ausgeführt sein kann, ist im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist eine aus einem Wärmetauscher für Kühlung des Schmiermittels und einem Wärmetauscher für die Kühlung der Kühlflüssigkeit zusammengefaßte Baueinheit mit einem integriertem Bypass-Ventil mit den für die Erfindung wesentlichen Merkmalen in einem Teilschnitt dargestellt.How an internal combustion engine according to the invention can be designed in detail, for example, is in described below with reference to the drawing. In the drawing is one of a heat exchanger for cooling of the lubricant and a heat exchanger for cooling the cooling liquid combined Unit with an integrated bypass valve with the features essential to the invention in shown in a partial section.

In einem Kühlluft-Strom sind nebeneinander ein Wärmetauscher 10 für die Kühlung der Kühlflüssigkeit für die Maschinenkühlung und ein Wärmetauscher 11 für die Kühlung des Schmiermittels der nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine angeordnet und bei 17 lösbar miteinander verbunden.A heat exchanger 10 for cooling the cooling liquid is located next to one another in a cooling air flow for the machine cooling and a heat exchanger 11 for the cooling of the lubricant of the unspecified The internal combustion engine shown is arranged and releasably connected to one another at 17.

Vom Wärmetauscher 10 sind bei 12 der Block mit den Kühllamellen und bei 13 der untere Sammelkasten angedeutet, während beim Wärmetauscher 11 der Block mit den Kühllamellen mit 14, der untere Sammelkasten mit 36, der an die Schmiermittelpumpe anschließbare Schmiermittel-Zulauf des Sammelkastens 36 mit 15 und der an eine Schmiermittelverbindung für die Schmierstellen anschließbare Schmiermittel-Ablauf des Sammelkastens 36 mit 16 bezeichnet sind. Zulauf 15 und Ablauf 16 sind durch eine Trennwand 35 voneinander abgeteilt.From the heat exchanger 10 are at 12 the block with the cooling fins and at 13 the lower collecting tank indicated, while the heat exchanger 11, the block with the cooling fins with 14, the lower collecting tank with 36, the lubricant inlet of the collecting tank that can be connected to the lubricant pump 36 with 15 and the lubricant drain that can be connected to a lubricant connection for the lubrication points of the collecting tank 36 are denoted by 16. Inlet 15 and outlet 16 are separated from one another by a partition 35 partitioned off.

In miteinander fluchtende öffnungen 25, 34 und 37 der beiden Sammelkästen 13 und 36 ist ein zylindrisches Ventilgehäuse 18 eines thermostatgesteuerten Bypass-Ventils 21 fest oder lösbar, jedoch druck- und flüssigkeitsfest eingesetzt. Das Ventilgehäuse 18 ist durch einen Stellkolben 19 in eine Ventilkammer 20 für ein Rückschlagventil 30 und in eine Zylinderkammer 22 für einen Stoff hoher Wärmeausdehnungsfähigkeit unterteilt. Die Kammern 20 und 22 sind durch eine vom Stellkolben 19 durchsetzte Ringdichtung 23 druck- und flüssigkeitsdicht voneinander getrennt. Der die Zylinderkammer 22 enthaltende Zylinderteil 24 bestehtIn mutually aligned openings 25, 34 and 37 of the two collecting tanks 13 and 36 there is a cylindrical one Valve housing 18 of a thermostat-controlled bypass valve 21 fixed or detachable, but pressure and used liquid-proof. The valve housing 18 is by an actuating piston 19 in a valve chamber 20 for a check valve 30 and divided into a cylinder chamber 22 for a substance of high thermal expansion capacity. The chambers 20 and 22 are pressure and pressure-resistant by an annular seal 23 penetrated by the actuating piston 19 separated from each other in a liquid-tight manner. The cylinder part 24 containing the cylinder chamber 22 consists

ίο aus einem wärmeleitenden Material und arbeitet als Temperaturfühler für die Temperatur der im Sammelkasten 13 enthaltenen Kühlflüssigkeit.ίο made of a thermally conductive material and works as a Temperature sensor for the temperature of the coolant contained in the collecting tank 13.

Das Ventilgehäuse 18 ist in seinem mittleren Bereich mit einem Bund 26 versehen, der eine Ringdichtung 27 gegen die Außenwand des Sammelkastens 13 preßt, um die Öffnung 25 nach außen abzudichten. Der Bund 26 ist mit der Außenwand des anderen Sammelkastens 36 verlötet, so daß auch die Öffnung 37 nach außen druck- und flüssigkeitsdicht abgedichtet ist.In its central area, the valve housing 18 is provided with a collar 26 which has an annular seal 27 presses against the outer wall of the collecting tank 13 to seal the opening 25 to the outside. The federal government 26 is soldered to the outer wall of the other collecting tank 36, so that the opening 37 is also pressurized to the outside. and is sealed liquid-tight.

An seinem in die Ventilkammer 20 hineinragenden Ende trägt der Stellkolben 19 ein Widerlager 32 für eine Schließfeder 31, die sich am Rückschlagventil 30 abstützt. Das Rückschlagventil 30 steuert eine Ventilöffnung 28, die in die entgegengesetzt zum Zylinderteil 24 liegende Gehäusestirnwand 33 des Ventilgehäuses 18 eingebracht ist. Die Gehäusestirnwand 33 verschließt die Öffnung 34 der Trennwand 35. In seinem den Schmiermittel-Ablauf 16 durchsetzenden Bereich ist das Ventilgehäuse 18 ferner mit Gehäuseöffnungen 29 versehen, um die Ventilkammer 20 mit dem Ablauf 16 zu verbinden. Auf diese Weise ist das Rückschlagventil 30 wirkungsmäßig zwischen Schmiermittel-Zulauf 15 und Schmiermittel-Ablauf 16 eingeschaltet.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende:At its end protruding into the valve chamber 20, the actuating piston 19 carries an abutment 32 for a closing spring 31 which is supported on the check valve 30. The check valve 30 controls a valve opening 28 which is made in the housing end wall 33 of the valve housing 18, which is opposite to the cylinder part 24. The housing end wall 33 closes the opening 34 of the partition 35. In its area penetrating the lubricant outlet 16, the valve housing 18 is also provided with housing openings 29 in order to connect the valve chamber 20 to the outlet 16. In this way, the check valve 30 is switched on in terms of effect between the lubricant inlet 15 and the lubricant outlet 16.
The mode of operation of the arrangement described is as follows:

Bei hohem Wärmeanfall in der Brennkraftmaschine ist der Wärmetauscher 10 durch das zugehörige, jedoch nicht gezeigte Thermostat-Ventil in den Kühlwasser-Kreislauf eingeschaltet. Hierdurch ist auch die Temperatur des Kühlwassers im unteren Sammelkasten 13 relativ hoch. Der von der wärmeempfindlichen Füllung in der Zylinderkammer 22 beaufschlagte Stellkolben 19 übt somit eine relativ hohe Kraft über die Feder 31 auf das Rückschlagventil 30 aus. Infolgedessen muß das Schmieröl aus dem Zulauf 15 zunächst die Kühllamellen im Block 14 durchströmen, ehe es durch den Ablauf 16 wieder der Maschine zufließen kann. Der Wärmetauscher 11 ist demzufolge in den Schmiermittel-Kreislauf eingeschaltet.If there is a high build-up of heat in the internal combustion engine, the heat exchanger 10 is through the associated, however Thermostatic valve, not shown, switched on in the cooling water circuit. This also changes the temperature of the cooling water in the lower collecting tank 13 is relatively high. The one from the heat-sensitive filling in The actuating piston 19 acted upon by the cylinder chamber 22 thus exerts a relatively high force via the spring 31 the check valve 30 off. As a result, the lubricating oil from the inlet 15 must first pass the cooling fins flow through in block 14 before it can flow through the outlet 16 back to the machine. The heat exchanger 11 is therefore switched into the lubricant circuit.

Bei geringem Wärmeanfall, beispielsweise infolge einer niedrigen Außentemperatur, ist der Wärmetauscher 10 vom Kühlwasser-Kreislauf durch das nicht gezeigte Thermostat-Ventil abgeschaltet. Infolgedessen ist die Wassertemperatur im Sammelkasten 13 relativ niedrig, so daß das Rückschlagventil 30 nur geringfügig im Schließsinn belastet ist und das Schmiermittel aus dem Zulauf 15 unter Umgehung des Blockes 14 direkt in den Ablauf 16 abströmen kann. Infolgedessen ist der zweite Wärmetauscher 11 vom Schmiermittel-Kreislauf abgeschaltet, so daß dem Schmiermittel an dieser Stelle keine Wärme entzogen wird. Somit wird die gesamte Schmiermittel-Wärme an das Kühlwasser in der Maschine abgegeben und durch dieses der Heizvorrichtung zugeführt.When there is little heat, for example due to a low outside temperature, the heat exchanger is 10 switched off from the cooling water circuit by the thermostatic valve, not shown. Consequently the water temperature in the collecting tank 13 is relatively low, so that the check valve 30 is only slightly is loaded in the closing direction and the lubricant from the inlet 15 bypassing the block 14 directly can flow into the drain 16. As a result, the second heat exchanger 11 is from the lubricant circuit switched off so that no heat is extracted from the lubricant at this point. Thus the whole Lubricant heat is given off to the cooling water in the machine and through this the heating device fed.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Liquid-cooled internal combustion engine with lubricant cooling, in which under normal operating pressures Stagnant lubricant after passing through lubrication points via a lubricant supply line flows to a heat exchanger for cooling the lubricant and then is fed to the lubrication points as well as a bypassing this heat exchanger with the Thermostat-controlled bypass lubricant connection connected to the lubrication points a bypass valve can be connected to the lubricant feed line, characterized in that that the bypass valve (21) on the temperature of the cooling liquid for the machine cooling (Heat exchanger 10) is controlled.

2. Internal combustion engine according to claim 1, wherein the valve closing member of the thermostat-controlled Bypass valve is loaded by a closing spring, characterized in that the abutment (32) the closing spring (31) is variable in position and with that of a means of high thermal expansion capacity acted upon actuator (19) one wetted by the cooling liquid of the machine cooling Temperature sensor (22,24) is coupled.

3. Internal combustion engine according to one or both of claims 1 and 2, characterized in that that the bypass valve (21) from the temperature of the cooling liquid in the heat exchanger (10) for cooling the coolant is controlled.

4. Internal combustion engine according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that that a substantially cylindrical valve housing (18) has an outer one between its end faces Has collar (26) and the housing part extending between the one end face and the collar (26) as a cylinder which can be inserted into the heat exchanger (10) for cooling the cooling liquid (24) is designed for the means of high thermal expansion capacity and the opposite housing end wall (33) a housing opening designed as a valve seat on its opening inside the housing (28).

5. Internal combustion engine according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that that the housing end wall (33) having the valve seat into an opening (34) of a partition (35) a collecting tank (36) of the heat exchanger (11) can be used for cooling the lubricant and the housing part lying between the collar (26) and this housing end wall (33) at least has an opening (29).