DE19803885B4 - Cooling circuit arrangement for a liquid-cooled internal combustion engine - Google Patents

Cooling circuit arrangement for a liquid-cooled internal combustion engine Download PDF

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Abstract

Kühlkreisanordnung für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine, – wobei die Brennkraftmaschine (2, 2') im Zylinderkopf (3) und im Kurbelgehäuse (4) jeweils gesteuert gesondert mit von einer einzigen Pumpe (5) gefördertem Kühlmittel gesondert durchströmte Kühlmäntel (6, 7) umfaßt, und – die bedarfsweise in den Zylinderkopf-Kühlmantel (6) fördernde Pumpe (5) ansaugseitig mit einer über ein Drei-Wege-Ventil (8) gesteuerten/geregelten Bypassleitung (9) zu einem mit dieser über eine Vorlaufleitung (10) und eine Rücklaufleitung (11) verbundenen Wärmetauscher (12) in einem äußeren Kühlkreis (13) in Verbindung steht, wobei – der Kurbelgehäuse-Kühlmantel (7) über ein steuerbares Ventil (14, 14') mit dem äußeren Kühlkreis (13) gesondert verbindbar ist bei Erreichen einer vorbestimmten Temperatur im/am Kurbelgehäuse (4), wobei die ansaugseitig mit einem Ablauf (15) eines in der Bypassleitung (9) angeordneten Drei-Wege-Thermostaten (16) verbundene Pumpe (5) förderseitig mit dem durchströmten Zylinderkopf (3) in Verbindung steht, und der Zylinderkopf (3) über eine Verbindungsleitung (19) mit der Bypassleitung (9) und...Cooling circuit arrangement for a liquid-cooled internal combustion engine, - wherein the internal combustion engine (2, 2 ') in the cylinder head (3) and in the crankcase (4) each controlled separately with separately from a single pump (5) promoted coolant flowed through cooling jackets (6, 7), and - the need for the cylinder head cooling jacket (6) promotional pump (5) on the suction side with a three-way valve (8) controlled / regulated bypass line (9) to a via this a feed line (10) and a return line (11) connected heat exchanger (12) in an outer cooling circuit (13) is in communication, - the crankcase cooling jacket (7) via a controllable valve (14, 14 ') with the outer cooling circuit (13) is separately connectable upon reaching a predetermined temperature in / on the crankcase (4), wherein the suction side connected to a drain (15) of a in the bypass line (9) arranged three-way thermostat (16) connected to the pump (5) f rderseitig communicates with the flow-through cylinder head (3) in combination, and the cylinder head (3) via a connecting line (19) to the bypass line (9) and ...

Description

Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf eine Kühlkreisanordnung für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine.The invention relates according to the preamble of claim 1 to a cooling circuit arrangement for a liquid-cooled internal combustion engine.

Aus der DE 28 41 555 A1 , von der die vorliegende Erfindung ausgeht, ist eine Kühlkreisanordnung für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine bekannt,

  • – wobei die Brennkraftmaschine im Zylinderkopf und im Kurbelgehäuse jeweils gesteuert gesondert mit von einer einzigen Pumpe gefördertem Kühlmittel gesondert durchströmte Kühlmäntel umfaßt, und
  • – die bedarfsweise in den Zylinderkopf-Kühlmantel fördernde Pumpe ansaugseitig mit einer über ein Drei-Wege-Ventil gesteuerten/geregelten Bypassleitung zu einem mit dieser über eine Vorlaufleitung und eine Rücklaufleitung verbundenen Wärmetauscher in einem äußeren Kühlkreis in Verbindung steht, wobei
  • – der Kurbelgehäuse-Kühlmantel über ein steuerbares Ventil mit dem äußeren Kühlkreis gesondert verbindbar ist bei Erreichen einer vorbestimmten Temperatur im Kurbelgehäuse, wobei
  • – die ansaugseitig mit einem Ablauf eines in der Bypassleitung angeordneten Drei-Wege-Thermostaten verbundene Pumpe förderseitig mit dem durchströmten Zylinderkopf in Verbindung steht, und
  • – der Zylinderkopf über eine Verbindungsleitung mit der Bypassleitung und der Wärmetauscher-Vorlaufleitung verbunden ist.
From the DE 28 41 555 A1 , from which the present invention proceeds, a cooling circuit arrangement for a liquid-cooled internal combustion engine is known,
  • - Wherein the internal combustion engine in the cylinder head and in the crankcase each controlled separately with separately conveyed by a single pump coolant flowed through cooling jackets, and
  • - If necessary, in the cylinder head cooling jacket promotional pump suction side with a controlled via a three-way valve / regulated bypass line to a connected thereto via a feed line and a return line heat exchanger in an outer cooling circuit is connected,
  • - The crankcase cooling jacket via a controllable valve with the outer cooling circuit is separately connectable upon reaching a predetermined temperature in the crankcase, wherein
  • - The pump connected to the suction side connected to a flow of a arranged in the bypass line three-way thermostat pump connected to the flow through the cylinder head, and
  • - The cylinder head is connected via a connecting line to the bypass line and the heat exchanger supply line.

Weiter ist aus der DE 196 28 762 A1 ein Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem innerhalb des Kühlkreislaufs Kühlwasserkanäle im Zylinderkopf und im Zylinderblock durch innerhalb des Zylinderblocks ausgebildete Kühlwasserführungen mit der Kühlwasserpumpe verbunden werden. Von der Flanschfläche zwischen Zylinderblock und Zylinderkopf ausgehend verlaufen im Zylinderblock Kanäle, die mit Hauptkanälen des Kühlkreislaufes verbunden sind und zur Versorgung bzw. Entsorgung des Zylinderkopfes dienen. Diese Kanäle sind über eingegossene Schlitze, die von der Flanschfläche ausgehen, mit dem Kühlwassermantel des Zylinderblockes verbunden.Next is from the DE 196 28 762 A1 a cooling circuit of an internal combustion engine is known, in which cooling water passages in the cylinder head and in the cylinder block are connected by formed within the cylinder block cooling water ducts with the cooling water pump within the cooling circuit. Starting from the flange surface between cylinder block and cylinder head run in the cylinder block channels, which are connected to the main channels of the cooling circuit and are used to supply or disposal of the cylinder head. These channels are connected via cast-in slots, which emanate from the flange, with the cooling water jacket of the cylinder block.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 43 24 178 A1 ist ebenfalls eine Kühlanlage für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges mit einem Thermostatventil bekannt, das ein Dehnstoffelement enthält, das zum Reduzieren der Kühlmitteltemperatur elektrisch beheizbar ist.From the German patent application DE 43 24 178 A1 Also, a cooling system for an internal combustion engine of a motor vehicle with a thermostatic valve is known which contains an expansion element which is electrically heated to reduce the coolant temperature.

Aus der DE 44 16 039 C1 ist ein Regelventil bekannt, umfassend ein Gehäuse mit einer zylinderförmigen Ventilkammer, wobei die Ventilkammer mit zumindest einem Zulauf und zumindest zwei Abläufen versehen ist. Der Zulauf und die Abläufe sind durch nur einen gemeinsamen, um eine Achse drehbaren und in der Ventilkammer angeordneten Ventilkörper bedarfsweise verschließbar. Der Ventilkörper ist als Drehschieber ausgebildet und von einem Antrieb betätigbar. Der Zulauf und/oder zumindest einer der Abläufe ist auf der dem Ventilkörper zugewandten Seite des Gehäuses von einer Dichtung umschlossen, wobei die Dichtung mit dem Ventilkörper unter elastischer Vorspannung dichtend in Eingriff bringbar ist. Das Regelventil ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper kreissegmentförmig ausgebildet und umfangsseitig durch zwei Begrenzungsflächen begrenzt ist, die auf der dem Gehäuse zugewandten Seite jeweils eine Kante aufweisen, dass die den Zulauf während seiner Öffnung überfahrende Kante als Abströmkante ausgebildet ist und eine sich in axialer Richtung erstreckende elliptisch gestaltete Ausnehmung aufweist und dass im Ventilkörper eine kanalförmige Durchbrechung angeordnet ist, die sich zwischen den Begrenzungsflächen erstreckt und diese durchdringt.From the DE 44 16 039 C1 a control valve is known, comprising a housing with a cylindrical valve chamber, wherein the valve chamber is provided with at least one inlet and at least two processes. The inlet and the drains are closed by only one common, about an axis rotatable and arranged in the valve chamber valve body as needed. The valve body is designed as a rotary valve and actuated by a drive. The inlet and / or at least one of the drains is enclosed on the side of the housing facing the valve body by a seal, wherein the seal is sealingly engageable with the valve body under elastic prestressing. The control valve is characterized in that the valve body is formed in a circular segment and circumferentially delimited by two boundary surfaces, each having an edge on the side facing the housing, that the edge passing over the inlet during its opening is formed as a trailing edge and one in the axial direction having extending elliptically shaped recess and in that a channel-shaped opening is arranged in the valve body, which extends between the boundary surfaces and penetrates them.

Aus dem amerikanischen Patent US 5,121,714 ist es bekannt, um einen Verbrennungsmotor effektiv zu kühlen, einen Motoröl-Temperatursensor vorzusehen. Wenn die Motoröltemperatur über einem vorbestimmten Wert liegt, wird der Kühlmittelstrom aufgeteilt, in einen Teilkühlmittelstrom durch den Zylinderkopf und einen Teilkühlmittelstrom durch das Kurbelgehäuse. Die Kühlmittelmenge durch das Kurbelgehäuse wird abhängig von der Öltemperatur eingestellt.From the American patent US 5,121,714 It is known to effectively cool an internal combustion engine to provide an engine oil temperature sensor. When the engine oil temperature is above a predetermined value, the coolant flow is split into a partial coolant flow through the cylinder head and a partial coolant flow through the crankcase. The amount of coolant through the crankcase is adjusted depending on the oil temperature.

Auch wenn der bekannte Stand der Technik keine gravierenden Nachteile aufweist, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Kühlkreisanordnung für eine Brennkraftmaschine mit relativ geringem Aufwand derart zu verbessern, daß bei ausreichender Kühlsicherheit eine dem jeweiligen Lastbereich der Brennkraftmaschine vorteilhafte Kühlmitteltemperatur im jeweiligen Kühlmantel von Zylinderkopf und Kurbelgehäuse einstellbar ist.Even if the known prior art has no serious disadvantages, the invention has the object to improve the generic cooling circuit arrangement for an internal combustion engine with relatively little effort such that with sufficient cooling safety a the respective load range of the engine advantageous coolant temperature in the respective cooling jacket of the cylinder head and crankcase is adjustable.

Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 gelöst und zwar dadurch, daß

  • – die Kühlmittelströmung im Zylinderkopf von einem auslaßseitigen Längskanal des Kühlmantels im zu einem einlaßseitigen Längskanal quer erfolgt und dass
  • – der einlaßseitige Längskanal über die Verbindungsleitung mit der Bypassleitung und der Wärmetauscher-Vorlaufleitung verbunden ist und wobei
  • – der Kurbelgehäuse-Kühlmantel über ein mittels einer elektronischen Steuereinheit kennfeldgesteuertes Ein- oder Mehr-Wege-Ventil mit dem äußeren Kühlkreis mittel- oder unmittelbar verbindbar ist, wobei
  • – der Kühlmantel des Kurbelgehäuses in getrennte, einlaßseitig und auslaßseitig ausgebildete Kammern unterteilt ist, und
  • – jede Kammer mit dem zugeordneten Längskanal des Kühlmantels im Zylinderkopf über Drosselverbindungen verbunden ist, wobei
  • – jede Kammer des Kurbelgehäuse-Kühlmantels mit einer Förderleitung zwischen Pumpe und Zylinderkopf über eine ventilgesteuerte Zulaufleitung in Verbindung steht und wobei
  • – im Kühlleistungsfall das die Brennkraftmaschine durchströmende Kühlmittel über den einlaßseitigen Längskanal in deren Verbindungsleitung zur Wärmetauscher-Vorlaufleitung geführt ist.
This object is achieved with the patent claim 1 and in that
  • - The coolant flow in the cylinder head from an outlet side longitudinal channel of the cooling jacket is transverse to an inlet side longitudinal channel and that
  • - The inlet-side longitudinal channel is connected via the connecting line to the bypass line and the heat exchanger supply line and wherein
  • - The crankcase cooling jacket via a map-controlled by means of an electronic control unit one-way or multi-way valve with the outer cooling circuit medium or directly connectable, wherein
  • - The cooling jacket of the crankcase is divided into separate, inlet side and outlet side formed chambers, and
  • - Each chamber is connected to the associated longitudinal channel of the cooling jacket in the cylinder head via throttle connections, wherein
  • - Each chamber of the crankcase cooling jacket is connected to a delivery line between the pump and cylinder head via a valve-controlled supply line and wherein
  • - In the cooling power case, the coolant flowing through the internal combustion engine is guided via the inlet-side longitudinal channel in the connecting line to the heat exchanger supply line.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Merkmalskombination ist, daß zum einen mit der per se bekannten Zylinderkopfgestaltung und einem üblichen, nicht zusätzlich geheizten Drei-Wege-Thermostaten mit einer relativ niedrigen Regeltemperatur um ca. 80°C besonders temperaturgefährdete Bauteilabschnitte im Zylinderkopf gezielt gekühlt werden bei unwesentlich über die Ansaugkanäle erwärmter zugeführter Ladung. Zugleich kann im Kurbelgehäuse-Kühlmantel das Kühlmittel über ein kennfeldgesteuertes Zu- oder Abfluß-Ventil auf eine lastpunktabhängig günstige Temperatur hinsichtlich Reibleistung und Schmieröltemperatur eingestellt werden.The advantage of the combination of features according to the invention is that on the one hand with the per se known cylinder head design and a conventional, not additionally heated three-way thermostat with a relatively low control temperature to about 80 ° C particularly temperature-prone component sections in the cylinder head are selectively cooled at negligible the intake ducts of heated supplied charge. At the same time in the crankcase cooling jacket, the coolant can be adjusted via a map-controlled inlet or outlet valve to a load point-dependent favorable temperature in terms of friction and lubricating oil temperature.

In einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kühlkreisanordnung ist der Kühlmantel des Kurbelgehäuses in getrennte, einlaßseitig und auslaßseitig ausgebildete Kammern unterteilt und jede Kammer mit dem zugeordneten Längskanal des Kühlmantels im Zylinderkopf über Drosselverbindungen verbunden, wie dies per se aus der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 5-33 646 bekannt ist. Weiter steht in Kombination mit den vorgenannten Merkmalen jede Kammer des Kurbelgehäuse-Kühlmantels mit der Förderleitung zwischen Pumpe und Zylinderkopf über eine ventilgesteuerte Zulaufleitung in Verbindung und wobei im Kühlleistungsfall das die Brennkraftmaschine durchströmende Kühlmittel über den einlaßseitigen Längskanal in deren Verbindungsleitung zum Wärmetauscher-Vorlauf geführt ist.In a first embodiment of the cooling circuit according to the invention, the cooling jacket of the crankcase is divided into separate, inlet side and outlet side formed chambers and each chamber connected to the associated longitudinal channel of the cooling jacket in the cylinder head via throttle connections, as per se from the Japanese Patent Laid-Open 5-33646 is known. Further, in combination with the aforementioned features, each chamber of the crankcase cooling jacket communicates with the delivery line between the pump and cylinder head via a valve-controlled supply line and wherein in the cooling power case, the coolant flowing through the engine via the inlet side longitudinal channel is guided in the connecting line to the heat exchanger flow.

Der Vorteil dieser Weiterbildung ist gegenüber dem zusätzlich genannten Stand der Technik in der Kombination von kennfeldgesteuerten Zulaufleitungen zu den Kammern einerseits in Verbindung mit einem nicht zusätzlich geregelten Drei-Wege-Thermostaten in der Wärmetauscher-Bypassleitung andererseits zu sehen. Ein über diesen Drei-Wege-Thermostaten temperaturgeregeltes Kühlmittel ist vorteilhafterweise einem ausschließlich im Zylinderkopf ausgebildeten Kühlmantel über den auslaßseitigen Längskanal zugeführt und den im Kurbelgehäuse gesondert ausgebildeten Kühlmantel-Kammern über die kennfeldgesteuerten Ventile in den Zulaufleitungen. Dies ermöglicht im Kühlungs-Normalbetrieb der Brennkraftmaschine mittels des über den Wärmetauscher rückgekühlten und über den Drei-Wege-Thermostaten temperaturgeregelten Kühlmittels beispielsweise bei zu stark erhöhter Kühlmitteltemperatur im einlaßseitigen Längskanal des Zylinderkopfes die einlaßseitige Kammer des Kurbelgehäuse-Kühlmantel gezielt bzw. bedarfsweise zeitlich begrenzt zu beaufschlagen für eine Spülung über die Drosselverbindungen in den einlaßseitigen Längskanal, dessen Ablauf zum Wärmetauscher gerichtet ist. Bei hohem auslaßseitigem Wärmeanfall der Brennkraftmaschine kann anstelle der einlaßseitigen Kammer des Kurbelgehäuse-Kühlmantels auch die auslaßseitige Kammer des Kurbelgehäuse-Kühlmantels beaufschlagt werden und gegebenenfalls bei stark erhöhtem Wärmeanfall sind beide Kammern des Kurbelgehäuse-Kühlmantels beaufschlagt. Damit ist auch eine verbesserte Vergleichmäßigung der Bauteiltemperaturen erzielt.The advantage of this development is compared to the additionally cited prior art in the combination of map-controlled supply lines to see the chambers on the one hand in conjunction with a not additionally controlled three-way thermostat in the heat exchanger bypass line on the other. A temperature controlled via this three-way thermostat coolant is advantageously fed to a trained exclusively in the cylinder head cooling jacket on the outlet side longitudinal channel and the crankcase separately formed cooling jacket chambers on the map controlled valves in the supply lines. This allows in the cooling normal operation of the internal combustion engine by means of the cooled over the heat exchanger and temperature controlled via the three-way thermostat coolant, for example, at too high coolant temperature in the inlet side longitudinal channel of the cylinder head, the inlet-side chamber of the crankcase cooling jacket specifically or as needed to apply for a limited time for a purge through the throttle connections in the inlet-side longitudinal channel, whose outlet is directed to the heat exchanger. At high auslaßseitigem heat accumulation of the internal combustion engine, the exhaust-side chamber of the crankcase cooling jacket can be applied instead of the inlet-side chamber of the crankcase cooling jacket and optionally at greatly increased heat accumulation both chambers of the crankcase cooling jacket acted upon. Thus, an improved homogenization of the component temperatures is achieved.

Zur vorteilhaften Umsetzung der vorbeschriebenen Regelung in der erfindungsgemäßen Kühlkreisanordnung wird weiter vorgeschlagen, daß die kurbelgehäuseseitigen Zulaufleitungen über ein Mehr-Wege-Ventil mit der Pumpen-Förderleitung in Verbindung stehen.For advantageous implementation of the above-described control in the cooling circuit arrangement according to the invention is further proposed that the crankcase side supply lines are connected via a multi-way valve with the pump delivery line.

Eine die Möglichkeit einer zusätzlichen Regelung des Kühlmantels im Zylinderkopf eröffnende Weiterbildung ist dadurch erreicht, daß die kurbelgehäuseseitigen Zulaufleitungen und ein zylinderkopfseitiger Abschnitt der Pumpen-Förderieitung über ein Vier-Wege-Ventil mit dem pumpenseitigen Abschnitt der Pumpen-Fördereleitung in Verbindung stehen. Mit dieser Weiterbildung kann die Kühlkreisanordnung einer Brennkraftmaschine ohne großen Steuerungs-/Regelungsaufwand bei geringer Sensor-Anzahl lastpunktabhängig angepaßt kennfeldgeregelt werden.A further possibility of additional control of the cooling jacket in the cylinder head opening further development is achieved in that the crankcase side inlet pipes and a cylinder head side portion of the pump Förderieitung via a four-way valve with the pump-side portion of the pump delivery line in conjunction. With this development, the cooling circuit arrangement of an internal combustion engine without large control / regulatory effort at low sensor count depending on the load point can be adjusted map-controlled.

Diese auch im Hinblick auf den Aufwand an Kühlmittelleitungen vorteilhafte Weiterbildung ermöglicht ebenfalls eine voll kennfeldgesteuerte Kühlkreisanordnung dadurch, daß der in der Wärmetauscher-Bypassleitung angeordnete Drei-Wege-Thermostat mit einem über die Steuereinheit angesteuert elektrisch beheizbaren Dehnstoffelement ausgerüstet ist.This also advantageous in terms of the cost of coolant lines development also allows a full map controlled cooling circuit arrangement in that the arranged in the heat exchanger bypass line three-way thermostat is equipped with a controlled via the control unit electrically heated expansion element.

Schließlich ist für einen Fahrzeug-Heizungswärmetauscher ein vorteilhafter Anschluß und Rücklauf dadurch erreicht, daß der Heizungs-Vorlauf von der vom Zylinderkopf abgehenden Verbindungsleitung abzweigt und der Heizungs-Rücklauf stromauf der Pumpe in deren Ansaugleitung zum Drei-Wege-Thermostaten mündet.Finally, for a vehicle heating heat exchanger, an advantageous connection and return is achieved in that the heating flow diverts from the outgoing from the cylinder head connecting line and the heating return flows upstream of the pump in the intake to the three-way thermostat.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt The invention is described with reference to embodiments shown in the drawing. It shows

1 eine erfindungsgemäße Kühlkreisanordnung für eine Brennkraftmaschine, deren Warmlauf-Phase durch Pfeile symbolisiert ist. 1 a cooling circuit arrangement according to the invention for an internal combustion engine, whose warm-up phase is symbolized by arrows.

2 die o. g. Brennkraftmaschine im Normalbetrieb mit entsprechender Kühlmittelförderung gemäß weiterer Strömungspfeile, 2 the above-mentioned internal combustion engine in normal operation with appropriate coolant delivery according to further flow arrows,

3 die o. g. Brennkraftmaschine im Kühlleistungsfall mit veränderter Kühlmittelführung gemäß zusätzlicher Strömungspfeile. 3 the above-mentioned internal combustion engine in the cooling output case with modified coolant guide according to additional flow arrows.

In einer Kühlkreisanordnung 1 für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine 2 umfaßt diese im Zylinderkopf 3 und im Kurbelgehäuse 4 jeweils gesondert mit von einer einzigen Pumpe 5 gefördertem Kühlmittel gesteuert durchströmte Kühlmäntel 6 und 7. Die bedarfsweise in den Zylinderkopf-Kühlmantel 6 fördernde Pumpe 5 steht ansaugseitig mit einer über ein Drei-Wege-Ventil 8 gesteuerten/geregelten Bypassleitung 9 zu einem mit dieser über eine Vorlaufleitung 10 und eine Rücklaufleitung 11 verbundenen Wärmetauscher 12 in einem äußeren Kühlkreis 13 in Verbindung. Weiter ist der Kurbelgehäuse-Kühlmantel 7 über ein steuerbares Ventil 14 mit dem äußeren Kühlkreis 13 gesondert verbindbar bei Erreichen einer vorbestimmten Temperatur im/am Kurbelgehäuse 4, z. B. gemessen mittels eines Sensors 32.In a cooling circuit arrangement 1 for a liquid-cooled internal combustion engine 2 includes this in the cylinder head 3 and in the crankcase 4 each separately with a single pump 5 promoted coolant controlled by flowed cooling jackets 6 and 7 , The as needed in the cylinder head cooling jacket 6 pump pumping 5 is on the intake side with a via a three-way valve 8th controlled / regulated bypass line 9 to one with this over a supply line 10 and a return line 11 connected heat exchanger 12 in an external cooling circuit 13 in connection. Next is the crankcase cooling jacket 7 via a controllable valve 14 with the outer cooling circuit 13 separately connectable upon reaching a predetermined temperature in / on the crankcase 4 , z. B. measured by a sensor 32 ,

Um aufgabengemäß bei ausreichender Kühlsicherheit eine dem jeweiligen Lastbereich oder dem Lastpunkt der Brennkraftmaschine vorteilhafte Kühlmitteltemperatur im jeweiligen Kühlmantel 6, 7 von Zylinderkopf 3 und Kurbelgehäuse 4 zu erzielen, steht erfindungsgemäß die ansaugseitig mit einem Ablauf 15 eines in der Bypassleitung 9 angeordneten Drei-Wege-Thermostaten 16 verbundene Pumpe 5 förderseitig mit einem auslaßseitigen Längskanal 17 des Kühlmantels 6 im zu einem einlaßseitigen Längskanal 18 quer durchströmten Zylinderkopf 3 in Verbindung, wobei der einlaßseitige Längskanal 18 über eine Verbindungsleitung 19 mit der Wärmetauscher-Bypassleitung 9 und der Wärmetauscher-Vorlaufleitung 10 verbunden ist, und ferner zumindest der Kurbelgehäuse-Kühlmantel 7 über ein mittels einer elektronischen Steuereinheit 20 kennfeldgesteuertes Ein- oder Mehr-Wege-Ventil 14 mit dem äußeren Kühlkreis 13 mittel- oder unmittelbar verbindbar ist.In accordance with the task, with sufficient cooling safety, a coolant temperature in the respective cooling jacket which is advantageous for the respective load range or the load point of the internal combustion engine 6 . 7 from cylinder head 3 and crankcase 4 to achieve according to the invention, the suction side with a drain 15 one in the bypass line 9 arranged three-way thermostats 16 connected pump 5 conveying side with an outlet-side longitudinal channel 17 of the cooling jacket 6 im to an inlet side longitudinal channel 18 flowed through cylinder head 3 in connection, wherein the inlet side longitudinal channel 18 over a connecting line 19 with the heat exchanger bypass line 9 and the heat exchanger feed line 10 is connected, and further at least the crankcase cooling jacket 7 via an electronic control unit 20 Map-controlled single or multi-way valve 14 with the outer cooling circuit 13 medium or directly connectable.

In einer ersten Ausgestaltung der Kühlkreisanordnung 1 ist der Kühlmantel 7 des Kurbelgehäuses 4 in getrennte, einlaßseitig und auslaßseitig ausgebildete Kammern 7' und 7'' unterteilt, wobei jede Kammer 7', 7'' mit dem zugeordneten Längskanal 17, 18 des Kühlmantels 6 im Zylinderkopf 3 über Drosselverbindungen 21 verbunden ist. Zur Erzielung einer optimalen Regelung des Kühlmittels ist ferner jede Kammer 7', 7'' des Kurbelgehäuse-Kühlmantels 7 mit der Förderleitung 22 zwischen Pumpe 5 und Zylinderkopf 3 über jeweils eine ventilgesteuerte Zulaufleitung 23 und 24 verbunden, und wobei im Kühlleistungsfall bei hoher Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine das diese durchströmende Kühlmittel über den einlaßseitigen Längskanal 18 in deren Verbindungsleitung 19 zur Wärmetauscher-Vorlaufleitung 10 geführt ist.In a first embodiment of the cooling circuit arrangement 1 is the cooling jacket 7 of the crankcase 4 in separate, inlet side and outlet side formed chambers 7 ' and 7 '' divided, each chamber 7 ' . 7 '' with the associated longitudinal channel 17 . 18 of the cooling jacket 6 in the cylinder head 3 via throttle connections 21 connected is. To achieve optimum control of the coolant is also each chamber 7 ' . 7 '' the crankcase cooling jacket 7 with the support line 22 between pump 5 and cylinder head 3 via a valve-controlled supply line 23 and 24 connected, and wherein in the cooling power case at high power output of the internal combustion engine, the coolant flowing through these via the inlet-side longitudinal channel 18 in their connection line 19 to the heat exchanger feed line 10 is guided.

Um die Kammern 7' und 7'' voneinander unabhängig oder gemeinsam mit Kühlmittel aus der Förderleitung 22 beaufschlagen zu können, sind die kurbelgehäuseitigen Zulaufleitungen 23 und 24 mit der Förderleitung 22 über ein mehrere Durchgänge aufweisendes Ventil 14 bzw. ein Mehr-Weg-Ventil 14 verbunden.To the chambers 7 ' and 7 '' independently or together with coolant from the delivery line 22 to be able to act on the crankcase side supply lines 23 and 24 with the support line 22 via a multi-pass valve 14 or a multi-way valve 14 connected.

Eine vorteilhafte Möglichkeit voneinander unabhängiger Temperatur-Regelungen in den Kühlmänteln 6 und 7 bzw. in deren Unterteilungen gemäß den Längskanälen 17 und 18 zylinderkopfseitig und den Kammern 7' und 7'' kurbelgehäuseseitig eröffnet sich dadurch, daß die kurbelgehäuseseitigen Zulaufleitungen 23 und 24 und ein zylinderkopfseitiger Abschnitt 22' der Pumpen-Förderleitung 22 über ein durch die Steuereinheit 20 kennfeldgesteuertes Vier-Wege-Ventil 25 mit dem pumpenseitigen Abschnitt 22'' der Pumpen-Förderleitung 22 in Verbindung stehen. Damit kann kennfeldabhängig für jeden Lastpunkt der Brennkraftmaschine in jedem der vorgenannten Kühlmäntel 6 und 7 bzw. deren Unterteilungen die optimale Kühlmitteltemperatur eingeregelt werden.An advantageous possibility of mutually independent temperature controls in the cooling jackets 6 and 7 or in their subdivisions according to the longitudinal channels 17 and 18 cylinder head side and the chambers 7 ' and 7 '' crankcase side opened up by the fact that the crankcase side inlet pipes 23 and 24 and a cylinder head side section 22 ' the pump delivery line 22 via a through the control unit 20 map-controlled four-way valve 25 with the pump-side section 22 '' the pump delivery line 22 keep in touch. This can map-dependent for each load point of the internal combustion engine in each of the aforementioned cooling jackets 6 and 7 or whose subdivisions the optimum coolant temperature can be adjusted.

Die Funktion der Kühlkreisanordnung 1 ist folgende:
Nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 2 läuft das Kühlmittel im sogenannten Kurzschluß gemäß den mit ”W” bezeichneten Pfeilen über den Zylinderkopf 3 der Brennkraftmaschine 2 um. Hierbei fördert die Pumpe 5 aus der Wärmetauscher-Bypassleitung 9 über den kurzschlußseitig offen gesteuerten Drei-Wege-Thermostaten 16 und die Ansaugleitung 31 das Kühlmittel über die Förderleitung 22 in den auslaßseitigen Längskanal 17 des Kühlmantels 6 im Zylinderkopf 3, wobei das Kühlmittel im weiteren über Querströmungen im Zylinderkopf 3 in den einlaßseitigen Längskanal 18 eintritt und von diesem über die Verbindungsleitung 19 zur Bypassleitung 9 zurückgeführt ist.The function of the cooling circuit arrangement 1 is the following:
After a cold start of the engine 2 the coolant runs in the so-called short circuit according to the arrows marked with "W" on the cylinder head 3 the internal combustion engine 2 around. This promotes the pump 5 from the heat exchanger bypass line 9 over the short-circuit side open controlled three-way thermostat 16 and the suction line 31 the coolant via the delivery line 22 in the outlet side longitudinal channel 17 of the cooling jacket 6 in the cylinder head 3 , wherein the coolant in the further over cross flows in the cylinder head 3 in the inlet side longitudinal channel 18 enters and from this over the connecting line 19 to the bypass line 9 is returned.

Bei Kühlung der Brennkraftmaschine 2 im Normalbetrieb läuft das Kühlmittel in der Kühlkreisanordnung 1 gemäß den mit ”N” bezeichneten Pfeilen um. Bei dem an den Warmlauf sich anschließenden Normalbetrieb beginnt der mit einem üblichen Dehnstoffelement ausgerüstete Drei-Wege-Thermostat 16 zu regeln, wobei anteiliges heißes Kühlmittel aus der Verbindungsleitung 19 und über die Wärmetauscher-Rücklaufleitung 11 zugeführtes, abgekühltes Kühlmittel gemischt in die Ansaugleitung 31 der Pumpe 5 eintreten zur Weiterförderung des Kühlmittels über die Förderleitung 22 in den auslaßseitigen Längskanal 17 und über Querströmungen des Zylinderkopfes 3 in dessen einlaßseitigen Längskanal 18 zum Austritt in die Verbindungsleitung 19.When cooling the internal combustion engine 2 In normal operation, the coolant runs in the cooling circuit arrangement 1 according to the arrows marked "N". In the normal operation subsequent to the warm-up of the equipped with a conventional expansion element three-way thermostat begins 16 to regulate, with pro rata hot coolant from the connecting line 19 and via the heat exchanger return line 11 supplied, cooled coolant mixed in the suction line 31 the pump 5 enter for further promotion of the coolant via the delivery line 22 in the outlet side longitudinal channel 17 and over cross flows of the cylinder head 3 in the inlet-side longitudinal channel 18 to exit into the connecting line 19 ,

Sollte im Zylinderkopf 3 das Kühlmittel auslaßseitig oder einlaßseitig eine vorbestimmte Temperatur überschreiten, kann mittels des Vier-Wege-Ventils 25 über die Steuereinheit 20 angesteuert die eine oder andere Kammer 7' bzw. 7'' durchströmt werden, wobei ein jeweiliges Kammer-Kühlmittel anteilig über die Drosselverbindungen 21 in einen oder in beide der Längskanäle 17 und 18 übertritt zur Reduzierung der Kühlmittel-Temperatur im Zylinderkopf 3.Should be in the cylinder head 3 the coolant outlet side or inlet side exceed a predetermined temperature, by means of the four-way valve 25 via the control unit 20 controlled one or the other chamber 7 ' respectively. 7 '' be flowed through, wherein a respective chamber coolant proportionately via the throttle connections 21 in one or both of the longitudinal channels 17 and 18 exceeds to reduce the coolant temperature in the cylinder head 3 ,

Es ist weiter möglich, einerseits für den Warmlauf und andererseits bei Bedarf im Normalbetrieb die Förderleitung 22 von der Pumpe 5 zum Kühlmantel 6 des Zylinderkopfes 3 über das Vier-Weg-Ventil 25 kennfeldgesteuert zu sperren, wobei im Warmlauf mit den übrigen gesperrten Zulaufleitungen 23 und 24 zum Kurbelgehäuse 4 eine rasche Erwärmung der Brennkraftmaschine 2 erzielt ist und ferner bei Normalbetrieb der Brennkraftmaschine 2, z. B. bei niedrigen Außentemperaturen der Durchfluß des Kühlmittels durch die gesamte Brennkraftmaschine über das gedrosselt gesteuerte Vier-Wege-Ventil 25 vorzugsweise über die auslaßseitige Kammer 7'' des Kurbelgehäuse-Kühlmantels 7 und die Drosselverbindungen 21 in den Kühlmantel 6 des Zylinderkopfes 3 bewirkt ist.It is also possible, on the one hand for warm-up and on the other hand, if necessary, in normal operation, the delivery line 22 from the pump 5 to the cooling jacket 6 of the cylinder head 3 via the four-way valve 25 map-controlled to lock, with the other locked supply lines during warm-up 23 and 24 to the crankcase 4 a rapid heating of the internal combustion engine 2 achieved and further in normal operation of the internal combustion engine 2 , z. B. at low ambient temperatures, the flow of coolant through the entire internal combustion engine via the throttled controlled four-way valve 25 preferably via the outlet-side chamber 7 '' the crankcase cooling jacket 7 and the throttle connections 21 in the cooling jacket 6 of the cylinder head 3 is effected.

Für den Kühlleistungsfall bei hoher Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine 2 ist der Umlauf des Kühlmittels in der Kühlkreisanordnung 1 gemäß 3 durch die mit ”K” bezeichneten Strömungspfeile angedeutet. In diesem Fall ist der im Bypass 9 angeordnete Drei-Wege-Thermostat 16 zur Wärmetauscher-Rücklaufleitung 11 voll geöffnet bei vollem Verschluß zur Wärmetauscher-Vorlaufleitung 10, so daß das im Wärmetauscher 12 entsprechend der Kühlerkonstante rückgekühlte Kühlmittel ungeregelt über den Drei-Wege-Thermostaten 16 und die Ansaugleitung 31 von der Pumpe 5 angesaugt ist und über den Abschnitt 22'' der Förderleitung 22 sämtlichen geöffneten Ventilen des Vier-Wege-Ventils 25 zugeführt ist zur Verteilung auf die Kühlmäntel 6 und 7 bzw. auf den auslaßseitigen Längskanal 17 des Zylinderkopfes 3 und die beiden Kammern 7' und 7'' des Kühlmantels 7.For the cooling output case with high power output of the internal combustion engine 2 is the circulation of the coolant in the cooling circuit arrangement 1 according to 3 indicated by the flow arrows designated "K". In this case, the one in the bypass 9 arranged three-way thermostat 16 to the heat exchanger return line 11 fully opened with full closure to the heat exchanger supply line 10 , so that in the heat exchanger 12 according to the cooler constant recooled coolant uncontrolled via the three-way thermostat 16 and the suction line 31 from the pump 5 is sucked in and over the section 22 '' the support line 22 all open valves of the four-way valve 25 is supplied for distribution on the cooling jackets 6 and 7 or on the outlet side longitudinal channel 17 of the cylinder head 3 and the two chambers 7 ' and 7 '' of the cooling jacket 7 ,

Claims (5)

Kühlkreisanordnung für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine, – wobei die Brennkraftmaschine (2, 2') im Zylinderkopf (3) und im Kurbelgehäuse (4) jeweils gesteuert gesondert mit von einer einzigen Pumpe (5) gefördertem Kühlmittel gesondert durchströmte Kühlmäntel (6, 7) umfaßt, und – die bedarfsweise in den Zylinderkopf-Kühlmantel (6) fördernde Pumpe (5) ansaugseitig mit einer über ein Drei-Wege-Ventil (8) gesteuerten/geregelten Bypassleitung (9) zu einem mit dieser über eine Vorlaufleitung (10) und eine Rücklaufleitung (11) verbundenen Wärmetauscher (12) in einem äußeren Kühlkreis (13) in Verbindung steht, wobei – der Kurbelgehäuse-Kühlmantel (7) über ein steuerbares Ventil (14, 14') mit dem äußeren Kühlkreis (13) gesondert verbindbar ist bei Erreichen einer vorbestimmten Temperatur im/am Kurbelgehäuse (4), wobei die ansaugseitig mit einem Ablauf (15) eines in der Bypassleitung (9) angeordneten Drei-Wege-Thermostaten (16) verbundene Pumpe (5) förderseitig mit dem durchströmten Zylinderkopf (3) in Verbindung steht, und der Zylinderkopf (3) über eine Verbindungsleitung (19) mit der Bypassleitung (9) und der Wärmetauscher-Vorlaufleitung (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, – daß die Kühlmittelströmung im Zylinderkopf (3) von einem auslaßseitigen Längskanal (17) des Kühlmantels (6) im zu einem einlaßseitigen Längskanal (18) quer erfolgt und dass – der einlaßseitige Längskanal (18) über die Verbindungsleitung (19) mit der Bypassleitung (9) und der Wärmetauscher-Vorlaufleitung (10) verbunden ist und – wobei der Kurbelgehäuse-Kühlmantel (7) über ein mittels einer elektronischen Steuereinheit (20) kennfeldgesteuertes Ein- oder Mehr-Wege-Ventil (14, 14') mit dem äußeren Kühlkreis (13) mittel- oder unmittelbar verbindbar ist, wobei – der Kühlmantel (7) des Kurbelgehäuses (4) in getrennte, einlaßseitig und auslaßseitig ausgebildete Kammern (7', 7'') unterteilt ist, und – jede Kammer (7', 7'') mit dem zugeordneten Längskanal (17, 18) des Kühlmantels (6) im Zylinderkopf (3) über Drosselverbindungen (21) verbunden ist, wobei – jede Kammer (7', 7'') des Kurbelgehäuse-Kühlmantels (7) mit einer Förderleitung (22) zwischen Pumpe (5) und Zylinderkopf (3) über eine ventilgesteuerte Zulaufleitung (23, 24) in Verbindung steht, und wobei – im Kühlleistungsfall das die Brennkraftmaschine (2) durchströmende Kühlmittel über den einlaßseitigen Längskanal (18) in deren Verbindungsleitung (19) zur Wärmetauscher-Vorlaufleitung (10) geführt ist.Cooling circuit arrangement for a liquid-cooled internal combustion engine, - wherein the internal combustion engine ( 2 . 2 ' ) in the cylinder head ( 3 ) and in the crankcase ( 4 ) each controlled separately with a single pump ( 5 ) conveyed coolant separately flowed through cooling jackets ( 6 . 7 ), and - if necessary, in the cylinder head cooling jacket ( 6 ) pump ( 5 ) on the suction side with a via a three-way valve ( 8th ) controlled / regulated bypass line ( 9 ) to one with this via a flow line ( 10 ) and a return line ( 11 ) connected heat exchanger ( 12 ) in an external cooling circuit ( 13 ), wherein - the crankcase cooling jacket ( 7 ) via a controllable valve ( 14 . 14 ' ) with the outer cooling circuit ( 13 ) is separately connectable upon reaching a predetermined temperature in / on the crankcase ( 4 ), wherein the suction side with a drain ( 15 ) one in the bypass line ( 9 ) arranged three-way thermostat ( 16 ) connected pump ( 5 ) on the delivery side with the flow through the cylinder head ( 3 ) and the cylinder head ( 3 ) via a connecting line ( 19 ) with the bypass line ( 9 ) and the heat exchanger feed line ( 10 ), characterized in that - the coolant flow in the cylinder head ( 3 ) from an outlet side longitudinal channel ( 17 ) of the cooling jacket ( 6 ) in an inlet side longitudinal channel ( 18 ) transversely and that - the inlet-side longitudinal channel ( 18 ) via the connecting line ( 19 ) with the bypass line ( 9 ) and the heat exchanger feed line ( 10 ) and wherein the crankcase cooling jacket ( 7 ) via an electronic control unit ( 20 ) map-controlled one-way or multi-way valve ( 14 . 14 ' ) with the outer cooling circuit ( 13 ) is directly or indirectly connectable, whereby - the cooling jacket ( 7 ) of the crankcase ( 4 ) in separate, inlet side and outlet side formed chambers ( 7 ' . 7 '' ), and - each chamber ( 7 ' . 7 '' ) with the associated longitudinal channel ( 17 . 18 ) of the cooling jacket ( 6 ) in the cylinder head ( 3 ) via throttle connections ( 21 ), where - each chamber ( 7 ' . 7 '' ) of the crankcase cooling jacket ( 7 ) with a delivery line ( 22 ) between pump ( 5 ) and cylinder head ( 3 ) via a valve-controlled supply line ( 23 . 24 ), and wherein - in the cooling power case, the internal combustion engine ( 2 ) flowing coolant through the inlet side longitudinal channel ( 18 ) in their connecting line ( 19 ) to the heat exchanger feed line ( 10 ) is guided. Kühlkreisanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kurbelgehäuseseitigen Zulaufleitungen (23, 24) über ein Mehr-Wege-Ventil (14) mit der Förderleitung (22) in Verbindung stehen.Cooling circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the crankcase side Supply lines ( 23 . 24 ) via a multi-way valve ( 14 ) with the delivery line ( 22 ) keep in touch. Kühlkreisanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kurbelgehäuseseitigen Zulaufleitungen (23, 24) und ein zylinderkopfseitiger Abschnitt (22') der Pumpen-Förderleitung (22) über ein Vier-Wege-Ventil (25) mit dem pumpenseitigen Abschnitt (22'') der Pumpen-Förderleitung (22) in Verbindung stehen.Cooling circuit arrangement according to Claim 1, characterized in that the crankcase-side supply lines ( 23 . 24 ) and a cylinder head side portion ( 22 ' ) of the pump delivery line ( 22 ) via a four-way valve ( 25 ) with the pump-side section ( 22 '' ) of the pump delivery line ( 22 ) keep in touch. Kühlkreisanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Wärmetauscher-Bypassleitung (9) angeordnete Drei-Wege-Thermostat (16) mit einem über die Steuereinheit (20) angesteuert elektrisch beheizbaren Dehnstoffelement ausgerüstet ist.Cooling circuit arrangement according to claim 1, characterized in that in the heat exchanger bypass line ( 9 ) arranged three-way thermostat ( 16 ) with one via the control unit ( 20 ) is driven electrically heated expansion element is equipped. Kühlkreisanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, – daß von der jeweiligen Verbindungsleitung (19) ein Vorlauf (28) für einen Fahrzeug-Heizungswärmetauscher (29) abzweigt und – ein Rücklauf (30) ansaugseitig mit der Pumpe (5) in Verbindung steht.Cooling circuit arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that - of the respective connecting line ( 19 ) a flow ( 28 ) for a vehicle heater core ( 29 ) and - a return ( 30 ) on the suction side with the pump ( 5 ).
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