DE2928298A1 - LIQUID-COOLED INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents
LIQUID-COOLED INTERNAL COMBUSTION ENGINEInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches Eine derartige Brennkraftmaschine ist beispielsweise aus der AT-PS 283 82^ bekannt.The invention relates to a liquid-cooled Internal combustion engine according to the preamble of claim Such an internal combustion engine is, for example, from AT-PS 283 82 ^ known.
Bei einer Brennkraftmaschine der genannten Art sind die Kühlflüssigkeitshohlräume im Zylinderkopf und im Zylinderblock voneinander getrennt und in beiden Gehäuseteilen sind eigene Zufluß- und Rücklaufanschlüsse vorgesehen, die mit je einem eigenen Kühlflüssigkeitssystem in Verbindung stehen. Mit dieser Anordnung wird die Absicht verfolgt, den Kühlbedarf von Zylinderkopf und Zylinderblock unabhängig voneinander auf einen günstigen Wert einstellen zu können und somit verbesserte Kühlbedingungen zu erreichen. Die getrennte Regelung der Kühlverhältnisse setzt allerdings voraus, daß für jedes Kühlflüssigkeitssystem zusätzlich eine Umwälzpumpe, ein Kühler und ein Kühlflüssigkeits-Thermostat-Regelventil erforderlich sind, was eine verhältnismäßig aufwendige Bauweise bedeutet. Außerdem ist es schwierig, die beiden Kühlsysteme aufeinander abzustimmen, und an den Kühlbedarf der thermisch hoch beanspruchten Teile der Brennkraftmaschine anzupassen, da eine zu starke oder zu geringe Kühlung eines der beiden Gehäuseteile die für den Verbrennungsablauf und den Kaltverschleiß richtige Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine beeinträchtigt. Bei einem Ausfall oder bei Störungen in der Regelung eines der beiden Kühlflüssigkeitssysteme besteht schließlich die Gefahr einer erheblichen Überhitzung des jeweiligen Gehäuseteiles, ohne daß die zu Kalkablagerungen in den Hohlräumen und zu Verformungen führende Überhitzung durch das andere Kühlflüssigkeitssystem ausgeglichen werden kann.In an internal combustion engine of the type mentioned, the coolant cavities are in the cylinder head and in the cylinder block are separated from each other and in both housing parts are separate Inflow and return connections are provided, each of which is connected to its own coolant system. With this Arrangement, the intention is to reduce the cooling requirements of the cylinder head and cylinder block independently of one another to one to be able to set a favorable value and thus to achieve improved cooling conditions. The separate regulation of the cooling conditions assumes, however, that for each coolant system additionally a circulation pump, a cooler and a Cooling liquid thermostat control valve are required, which means a relatively complex design. Also is It is difficult to coordinate the two cooling systems and the cooling requirements of the thermally highly stressed parts to adapt to the internal combustion engine, since it is too strong or too low Cooling of one of the two housing parts for the combustion process and the cold wear affects the correct operating temperature of the internal combustion engine. In the event of a failure or in the event of malfunctions in the control of one of the two coolant systems there is finally the risk of considerable overheating of the respective housing part without the overheating caused by the other coolant system, which leads to limescale deposits in the cavities and deformations can be compensated.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentan-The invention is based on the object of a liquid-cooled Internal combustion engine according to the generic term of the patent
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Spruches 1 zu schaffen, die bei einer schnellen Erwärmung der Brennkraftmaschine gleichzeitig eine zuverlässige Kühlung sicherstellt, aber einfach aufgebaut ist.Spruches 1 to create that with a rapid heating of the internal combustion engine at the same time a reliable cooling ensures, but is simply structured.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruches 1 gelöst.The task is determined by the characteristics of the identifier of the Claim 1 solved.
Bei der vorgeschlagenen Verbesserung sind im Gegensatz zu der bekannten Ausführung nur die Hohlräume im Zylinderkopf mit Zufluß- und Rücklaufanschlüssen versehen. Die Hohlräume des Zylinderblockes weisen dagegen keine eigenen Anschlüsse/auf, sondern sind an die Hohlräume des Zylinderkopfes angeschlossen. Nach einem Kaltstart kann sich durch diesen vereinfachten A1Ufbau die Kühlflüssigkeit, die sowohl über den Zylinderkopf umläuft als auch sich im Zylinderblock befindet und zwangsläufig nicht umläuft, durch den Verbrennungsablauf sehr schnell erwärmen, so daß die Brennkraftmaschine nach verhältnismäßig kurzer Zeit ihre Betriebstemperatur erreicht. Dies wird zusätzlich dadurch begünstigt, daß die Kühlflüssigkeit in der Warmlaufphase ohnedies über den üblichen, eine geringe Kühlflüssigkeitsmenge enthaltenden Kühlflüssigkeits-Bypass-Kreislauf geführt wird. Obgleich keine direkte Durchströmung des Zylinderblockes erfolgt, tritt bei Betriebstemperatur keine zu Verformungen oder Kalkablagerungen führende Überhitzung im Zylinderblock ein, da zwischen den Hohlräumen von Zylinderblock und Zylinderkopf durch Thermosyphonwirkung ein ständiger Austausch der Kühlflüssigkeit stattfindet. In den Hohlräumen des Zylinderblockes etwa entstehende Dampfblasen steigen nach oben in die Hohlräume des Zylinderkopfes und gelangen" in den Kühlflüssigkeitskreislauf für die Hohlräume. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß im Schiebebetrieb oder im Teillastbetrieb keine wesentliche Temperaturschwankung gegenüber dem Vollastbetrieb eintreten kann, da die im Zylinderblock befindliche und nicht direkt am Kühlkreislauf des Zylinderkopfes teilnehmende Kühlflüssigkeit auch in diesen Betriebszuständen immer noch verhältnismäßig stark erwärmt wird und somit die erreichte Kühlflüssigkeitstemperatur des gesamten Kühlkreislaufes weitgehend beibehalten wird.In the proposed improvement, in contrast to the known design, only the cavities in the cylinder head are provided with inflow and return connections. The cavities of the cylinder block, on the other hand, do not have their own connections /, but are connected to the cavities of the cylinder head. After a cold start the cooling liquid may by this simplified A 1 TRUCTURE that both the cylinder head rotates and is located in the cylinder block and necessarily does not circulate through the combustion process rapidly heating so that the internal combustion engine after a relatively short period of time reached its operating temperature. This is additionally promoted by the fact that the cooling liquid in the warm-up phase is in any case passed via the usual cooling liquid bypass circuit containing a small amount of cooling liquid. Although there is no direct flow through the cylinder block, there is no overheating in the cylinder block leading to deformations or limescale deposits at operating temperature, since a constant exchange of the coolant takes place between the cavities of the cylinder block and cylinder head due to the thermosyphon effect. Any vapor bubbles that may arise in the cavities of the cylinder block rise up into the cavities of the cylinder head and enter the coolant circuit for the cavities The cooling liquid located in the cylinder block and not directly participating in the cooling circuit of the cylinder head is still relatively strongly heated even in these operating states and thus the achieved cooling liquid temperature of the entire cooling circuit is largely maintained.
Durch die bei dieser Lösung erzielbare schnelle Erwärmung und weitgehende Beibehaltung der Betriebstemperatur können nicht nur die bei einem Kaltstart auftretenden Reibungsverluste sehr rasch abgebaut werden, wodurch ein Kaltverschleiß weitgehend verhindert wird, sondern, es wird auch bei wechselnden Lastzuständen die Schmierfilmtemperatur auf der Zylinderlaufbahn weitgehend aufrechterhalten, so daß die Reibverluste der Brennkraftmaschine insgesamt gesenkt werden können.Due to the rapid heating and largely maintaining the operating temperature that can be achieved with this solution, it is not possible only the frictional losses that occur during a cold start are reduced very quickly, which largely results in cold wear is prevented, but the temperature of the lubricating film on the cylinder liner is increased even with changing load conditions largely maintained, so that the friction losses of the internal combustion engine can be reduced overall.
Um zu erreichen, daß die über den Zylinderkopf umlaufende Kühlflüssigkeit den Hohlraum des Zylinderkopfes vollständig durchströmt, können die Zufluß- und Rücklaufanschlüsse im Zylinderkopf an einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet sein. Bei einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine mit mehreren im Gehäuse in Reihe angeordneten Zylindern ist es zweckmäßig, wenn der Zuflußanschluß nahe dem ersten Zylinder und der Rücklaufanschluß nahe dem letzten Zylinder angeordnet ist.In order to ensure that the cooling liquid circulating over the cylinder head completely clears the cavity of the cylinder head flows through, the inflow and return connections in the cylinder head can be arranged on opposite sides be. In the case of a liquid-cooled internal combustion engine with several cylinders arranged in series in the housing, it is useful if the inflow connection is close to the first Cylinder and the return port near the last cylinder is arranged.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben, in der eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit erfindungsgemäßem Kühlflüssigkeitskreislauf schematisch dargestellt ist.An embodiment of the invention is described in more detail below with reference to the drawing, in which a liquid-cooled internal combustion engine with the invention Coolant circuit is shown schematically.
Die als Beispiel vereinfacht gezeigte Brennkraftmaschine weist ein Gehäuse 1 auf, das sich im wesentlichen aus einem Zylinderblock 2 und einem Zylinderkopf 3 zusammensetzt. Der Zylinderblock 2 umschließt die Zylinder mit den darin angeordneten Kolben und weist einen in üblicher Weise gestalteten Hohlraum k für die Aufnahme von Kühlfüssigkeit auf, während der Zylinderkopf 3 die Verbrennungsräume sowie die Gaswechselkanäle enthält und einen Hohlraum 5 für den Durchfluß von Kühlflüssigkeit aufweist. Für den Umlauf der Kühlflüssigkeit durch den Hohlraum 5 weist der Zylinderkopf 3 auf seiner einen Seite nahe dem ersten Zylinder einen Zuflußanschluß 6 und auf der gegenüberliegenden Seite nahe dem letzten Zylinder einen Rüek-The internal combustion engine shown in simplified form as an example has a housing 1 which is composed essentially of a cylinder block 2 and a cylinder head 3. The cylinder block 2 encloses the cylinder with the piston arranged therein and has a customarily designed cavity k for receiving cooling liquid, while the cylinder head 3 contains the combustion chambers and gas exchange channels and has a cavity 5 for the flow of cooling liquid. For the circulation of the cooling liquid through the cavity 5, the cylinder head 3 has an inflow connection 6 on one side near the first cylinder and a back connection on the opposite side near the last cylinder.
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laufanschluß 7 auf. die Hohlräume k und 5 stehen an der Trennfuge zwischen dem Zylinderblock 2 und dem Zylinderkopf 3 über mehrere Offnungen 8 miteinander in Verbindung.connection 7 on. the cavities k and 5 are connected to one another at the parting line between the cylinder block 2 and the cylinder head 3 via a plurality of openings 8.
Von dem Rücklaufanschluß 7 führt eine Kühlflüssigkeitsleitung 9 zu einem Kühler 10, aus dem eine Kühlflüssigkeitsleitung 11 austritt, die in ein Thermostatventil 12 mündet. Von der Kühlflüssigkeitsleitung 9 zweigt eine den Kühler 10 umgehende Bypassleitung 13 ab, die ebenfalls in das Thermostatventil 12 mündet. An das Thermostatventil 12 schließt sich eine Umwälzpumpe l4 an, die mit dem Zufluß an Schluß 6 verbunden ist.A cooling liquid line 9 leads from the return connection 7 to a cooler 10, from which a coolant line 11 emerges, which opens into a thermostatic valve 12. From the coolant line 9 branches off a bypass line 13 which bypasses the cooler 10 and which also enters the thermostatic valve 12 flows out. A circulation pump connects to the thermostatic valve 12 14, which is connected to the inflow at terminal 6.
Der Kühlflüssigkeitskreislauf der Brennkraftmaschine funktioniert folgerndermaßen:The coolant circuit of the internal combustion engine works inferring:
Nach einem Kaltstart wird die von der Pumpe lk in Umlauf gebrachte Kühlflüssigkeit durch den Hohlraum 5 des Zylinderkopfes 3 geleitet und über die Leitungen 9 und I3 sowie über das Thermostatventil 12 zur Pumpe lk zurückgeführt, wobei das Thermostatventil 12 eine Stellung einnimmt, die der Kühlflüssigkeitstemperatur nach einem Kaltstart entspricht und den Kühler 10 kurz schließt. Die im Hohlraum 4 des Zylinderblockes 2 befindliche, stehende Kühlflüssigkeit, die nicht direkt am Kühlflüssigkeitskreislauf des Zylinderkopfes 3 teilnimmt, erlaubt in dieser Betriebsphase ein sehr schnelles Aufheizen der Zylinderwände, so daß Reibungsverluste sehr.schnell überwunden werden und Kaltverschleiß verhindert wird. In dieser Betriebsphase bzw· Stellung des Thermostatventiles 12 wird aber auch mit zunehmender Erwärmung des Zylinderkopfes 3 die den Hohlraum 5 durchströmende Kühlflüssigkeit, die um die im Kühler 10 und in der Leitung 11 verbleibende Kühlflüssigkeit vermindert ist, entsprechend schnell erwärmt.After a cold start, the cooling liquid circulated by the pump lk is passed through the cavity 5 of the cylinder head 3 and returned to the pump lk via the lines 9 and I3 and via the thermostatic valve 12, the thermostatic valve 12 assuming a position that corresponds to the coolant temperature corresponds to a cold start and short-circuits the cooler 10. The standing coolant in the cavity 4 of the cylinder block 2, which does not participate directly in the coolant circuit of the cylinder head 3, allows the cylinder walls to be heated very quickly in this operating phase, so that friction losses are overcome very quickly and cold wear is prevented. In this operating phase or position of the thermostatic valve 12, however, with increasing heating of the cylinder head 3, the cooling liquid flowing through the cavity 5, which is reduced by the cooling liquid remaining in the radiator 10 and in the line 11, is heated correspondingly quickly.
Mit zunehmender Erwärmung wird die Kühlflüssigkeit durch das Thermostatventil 12 in zunehmendem Maße und bei Erreichen der Betriebstemperatur schließlich vollständig über den Kühler 10As the temperature increases, the coolant is replaced by the Thermostatic valve 12 to an increasing extent and, when the operating temperature is reached, finally completely via the radiator 10
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und die Leitung 11 gelenkt. Nach Erreichen der Betriebstemperatur ist eine Überhitzung der im Hohlraum k desand the line 11 steered. After the operating temperature has been reached, the in the cavity k des overheats
Zylinderblockes 2 befindlichen Kühlflüssigkeit ausgeschlosda Cylinder block 2 located coolant ruled out
sen,/die sich im Hohlraum h des Zylinderblockes 2 aufheizende Kühlflüssigkeit über die Öffnungen 8 in den Hohlraum 5 des Zylinderkopfes 3 aufsteigt und in den Kühlkreislauf des Zylinderkopfes 3 gelangt, während Kühlflüssigkeit aus dem Hohlraum 5 des Zylinderkopfes 3 über die Öffnungen 8 in den Hohlraum k des Zylinderblockes 2 übertritt, also durch Thermosyphonvrirkung ausgetauscht wird.sen, / the cooling liquid heating up in the cavity h of the cylinder block 2 rises through the openings 8 into the cavity 5 of the cylinder head 3 and enters the cooling circuit of the cylinder head 3, while the cooling liquid from the cavity 5 of the cylinder head 3 via the openings 8 into the cavity k of the cylinder block 2 crosses, that is, is exchanged by thermosyphon effect.
10. Juli 1979
N/EXP, Co/tkJuly 10, 1979
N / EXP, Co / tk
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