EP1900919B1 - Kühlmittelkreislauf - Google Patents

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EP1900919B1
EP1900919B1 EP06120586A EP06120586A EP1900919B1 EP 1900919 B1 EP1900919 B1 EP 1900919B1 EP 06120586 A EP06120586 A EP 06120586A EP 06120586 A EP06120586 A EP 06120586A EP 1900919 B1 EP1900919 B1 EP 1900919B1
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EP
European Patent Office
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coolant
thermostat
water jacket
heater
cylinder head
Prior art date
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EP06120586A
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English (en)
French (fr)
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EP1900919A1 (de
Inventor
Jan Mehring
Bernd Steiner
Bernd Harbolla
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Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
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Filing date
Publication date
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Priority to EP06120586A priority patent/EP1900919B1/de
Priority to US11/853,067 priority patent/US20080060592A1/en
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    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/02—Arrangements for cooling cylinders or cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/165—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control characterised by systems with two or more loops
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    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/02—Arrangements for cooling cylinders or cylinder heads
    • F01P2003/028—Cooling cylinders and cylinder heads in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/08—Cabin heater

Definitions

  • the invention relates to a separate coolant circuit of an internal combustion engine, wherein a cylinder head water jacket and an engine block water jacket is provided, wherein the separate coolant circuit comprises a pump, a radiator, a thermostat and a heater, and wherein circulates in the separate coolant circuit, a coolant, the thermostat arranged in such a way in that it controls a flow of the coolant through the engine block water jacket and through the radiator simultaneously when the coolant exceeds a predetermined temperature.
  • the DE 103 42 935 A1 z. B. is an internal combustion engine with a cooling circuit with at least a first coolant channel and at least one second coolant channel, which is connected in parallel with the first coolant channel. Furthermore, the internal combustion engine has throttling means assigned to the coolant channels for influencing the coolant flow passing through the coolant channels, and a mechanically drivable coolant pump for circulating the coolant through the coolant channels. Control means are provided which provide manipulated variables for the individual control of the throttling means.
  • the DE 195 24 424 A1 relates to a liquid cooling of an internal combustion engine with a cooling liquid flow through a cooling liquid circuit in which a cooling liquid flowed through by the cooling chamber of the internal combustion engine, a cooler for the cooling liquid, a cooling liquid circulating pump and a thermostatically controlled valve is provided which at a low coolant temperature, the cooling liquid flow through the cooling space of the internal combustion engine at a low coolant temperature reduces the coolant flow through the radiator below the value of the coolant flow through the cooling chamber of the internal combustion engine.
  • a load sensor of the internal combustion engine which counteracts the reduction of the cooling liquid flow through the cooling space of the internal combustion engine at a high load of the internal combustion engine.
  • a heating heat exchanger connected to the cooling liquid circuit and an adjusting means may be provided which counteracts the reduction of the cooling liquid flow through the radiator when operating and / or increasing an operation of the heating heat exchanger.
  • the DE 102 61 070 A1 discloses a water jacket structure for a cylinder head and a cylinder block of an engine having a split cooling system adapted therein.
  • the water jackets for the cylinder head and the cylinder block are respectively and independently formed with an inlet shared between the cylinder head and the cylinder block. Its cross-sectional area is reduced to the inside, wherein positions of two outlets are shifted to the cylinder head.
  • the JP 0 828 873 discloses a separate coolant circuit with two thermostats and a heater.
  • the heater is located between the cylinder head water jacket and a thermostat. Between the cylinder block water jacket and the same thermostat, a bypass line is arranged.
  • KR 1020040033579 A discloses a split-cooling system, wherein a thermostat housing is designed as a single object and is arranged at a rear end of the internal combustion engine.
  • the DE 102 19 481 A1 is concerned with an internal combustion engine with a cylinder crankcase and a cylinder head, with a cooling water circuit with a cylinder head between an inlet opening and an outlet opening extending formed first water jacket and a separately thereof in the cylinder crankcase between an inlet opening and an outlet opening extending second cooling water channel and with a in the Cooling water circuit arranged, common cooling water pump.
  • a third cooling water channel connects the outlet opening of the first cooling water channel formed in the cylinder head with the inlet opening of the cooling water pump.
  • a fourth cooling water channel connects the outlet opening of the cooling water pump to the inlet opening of the second cooling water channel formed in the cylinder crankcase for passing the cooling water from the first into the second cooling water channel.
  • DE 196 28 542 A1 deals with a split-cooling system, wherein the cylinder head or the cylinder heads are cooled by a cooling water circuit, which runs only through the cylinder head and in which a cooling water pump is inserted.
  • the DE 34 40 504 C2 with the split-cooling system or separate coolant circuits for a cylinder block and the engine block.
  • the EP 0 816 651 B1 addresses the problem of providing a device which can reduce the heat-up time of an exhaust line and at the same time quickly raise and maintain the temperature of the walls of the engine block at a low load to a sufficient value, in any case to improve the operating conditions of the engine in all operating conditions .
  • the EP 0 816 651 B1 a device for the An internal combustion engine comprising a cylinder block and a cylinder head whose walls are designed to define a first part and a second part different therefrom and the same cooling circuit separated by said walls.
  • the EP 1 239 129 A2 deals with a simple cooling system for cooling the internal combustion engine.
  • the FR 2 860 833 A1 discloses a refrigeration cycle of an internal combustion engine having at least one cylinder head and a cylinder housing consisting of at least three cooling passages.
  • the circuit includes heat exchange means, a heat exchange medium drive means, and at least one heat exchange medium flow control means through the cylinder head, the cylinder housing, or the heat exchange means.
  • the refrigeration cycle has at least three independent passages for engine cooling, wherein the first and second passages are disposed in the cylinder head and the third passage is disposed in the cylinder housing, and wherein the passages are independent from each other and include at least one inlet and one outlet such that they allow independent flow of the heat exchange medium through each of the passages of the cylinder head and the cylinder housing.
  • the FR 2 860 833 A1 discloses that three control means are provided to control various circulations of the heat exchange medium can. Of the control means in each case one inlet side and one outlet side is arranged. The third control means is connected to the respective other two control means.
  • the US 5,385,123 discloses a separate coolant circuit with a single thermostat, which is arranged in one embodiment in an outlet line of the outlet side of a cylinder head to a pump, the line opens inlet side in the cylinder head. From the outlet line branches off a bypass and a block line, which opens in the cylinder block. The bypass leads to the pump.
  • the thermostat is arranged in this embodiment in the branch of the three lines. During the warm-up phase, the thermostat closes the block line with the bypass fully open. When the thermostat is open, the coolant flows through the bypass to the pump and from there into the cylinder head. As the coolant temperature increases, the thermostat gradually closes the bypass, so that the direct flow towards the pump is continuously reduced, and is completely interrupted when the bypass is fully closed. The coolant then flows out of the cylinder head through the exhaust pipe and the block pipe into the cylinder block which is connected to a radiator and from there to the pump.
  • a conventional cooling system 1 is in the FIGS. 1 and 2 shown.
  • the conventional cooling system 1 has both a cylinder head water jacket 2 and an engine block water jacket 3, a pump 4, a radiator 6 (FIG. FIG. 2 ), a thermostat 7 and a heater 8.
  • the coolant circuit 1 can have degassing devices 9 and of course connecting lines 11 to the individual components.
  • the coolant flows through the pump 4, through the two water jackets 2, 3, the heater 8 and the thermostat 7, wherein the respective components are connected in series with each other.
  • a specific cooling temperature of for example 90 ° C the coolant flows through the pump 4, through the two water jackets 2, 3, the heater 8 and the thermostat 7, wherein the respective components are connected in series with each other.
  • FIG. 1 shown as a representation of the known prior art.
  • the thermostat 7 opens, so that the coolant additionally flows through the radiator 6 in parallel with the heater 8.
  • the specific temperature for opening the thermostat is set or predetermined at 90 ° C, this temperature is of course not limited to the amount mentioned, but of course may have other amounts.
  • the invention has for its object to improve a separate coolant circuit of the type mentioned by simple means so that the warm-up phase of the engine block is significantly reduced.
  • the individual components of the separate coolant circuit are interconnected in comparison to the prior art, of different types, so that the heat output from the engine block during its warm-up phase is considerably reduced.
  • the advantageous embodiment of the coolant circuit according to the invention combines the advantages of the separate coolant circuit (rapid warm-up), whereby the fuel consumption and the generation of harmful emissions are significantly reduced, but also the life of the internal combustion engine is extended or increased.
  • the same components can be used as in the conventional coolant circuit.
  • the thermostat is arranged in the flow direction of the coolant between the engine and the heater.
  • the thermostat is connected via a connecting line to the engine block water jacket, wherein the engine block water jacket is conveniently connected to the radiator.
  • the heater is connected to the pump, it is expediently provided that the radiator is connected to a connecting line of the heater to the pump.
  • thermostat simultaneously controls the flow of coolant through both the radiator and the engine block water jacket, the thermostat can be advantageously designed as a single-acting thermostat.
  • FIG. 1 and 2 were already dealt with in the assessment of the state of the art.
  • the Figures 3 and 4 show a separate coolant circuit 16 ("split-cooling system") of an internal combustion engine 17, wherein a cylinder head water jacket 18 and an engine block water jacket 19 (FIG. FIG. 4 ) is provided.
  • the separate coolant circuit 16 has a pump 21, a radiator 22, a thermostat 23 and a heater 24, wherein in the separate coolant circuit 16, a coolant circulates.
  • the thermostat 23 is arranged to simultaneously control a flow of the coolant through the engine block water jacket 19 and through the radiator 22 when the coolant exceeds a predetermined temperature ( FIG. 4 ).
  • the predetermined temperature should be 90 ° C in the illustrated embodiments, so that the thermostat is closed below a coolant temperature of 90 ° C ( FIG. 3 ) and opened above a coolant temperature of 90 ° C. is ( FIG. 4 ).
  • the indicated coolant temperature is given by way of example only, and is not intended to be limiting.
  • the thermostat 23 is disposed between the engine 17 and the heater 24.
  • the heater 24 is connected via a connecting line 26 to the pump 21, which is connected via a connecting line 27 to the engine 17. Again FIG. 3 can be seen, the coolant flows from the pump 21, starting directly into the cylinder head water jacket 18 and is supplied from there via a connecting line 28 to the thermostat 23.
  • the thermostat 23 is designed as a single-acting thermostat so that it is closed at a coolant temperature below the exemplified 90 ° C, which means that the coolant is fed through the thermostat 23 directly to the heater 24, which of course also a connecting line 29th is provided. It is easily conceivable that a warm-up phase of the internal combustion engine 17 can be significantly reduced by this arrangement, since the engine block is not initially cooled.
  • the thermostat 23 opens to a connecting line 32, which is connected to the engine block water jacket 19 ( FIG. 4 ).
  • the coolant flows like the FIG. 4 can be seen, by the thermostat 23 so both to the heater 24 and to the engine block water jacket 19.
  • the coolant flows via a connecting line 33 to the radiator 22, wherein the coolant is cooled here similar to the heater 24.
  • the radiator 22 is connected via a connecting line 34 with the connecting line 26 of the heater 24 to the pump 21, wherein the connecting line 34 opens into the connecting line 26.
  • FIG. 4 Next is the FIG. 4 can be seen that the degassing device 31 with the connecting line 32 of the thermostat 23 to the engine block water jacket 19 and on the other hand with the connecting line 26 of the heater 24 is connected to the pump 21.
  • the warm-up of the engine is considerably shortened, this effect using known components surprisingly by a different arrangement of the components, in particular the thermostat 23, which is advantageously designed as a low-cost, single-acting thermostat is achieved.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft einen getrennten Kühlmittelkreislauf eines Verbrennungsmotors, wobei ein Zylinderkopfwassermantel und ein Motorblockwassermantel vorgesehen ist, wobei der getrennte Kühlmittelkreislauf eine Pumpe, einen Kühler, ein Thermostat und eine Heizung aufweist, und wobei in dem getrennten Kühlmittelkreislauf ein Kühlmittel zirkuliert, wobei das Thermostat derart angeordnet ist, daß dieses eine Strömung des Kühlmittels durch den Motorblockwassermantel und durch den Kühler simultan steuert, wenn das Kühlmittel eine vorgegebene Temperatur übersteigt.
  • Bekannt ist, daß es zweckmäßig ist, den Motorblock und den Zylinderkopf des Verbrennungsmotors jeweils getrennt oder wenigstens überwiegend getrennt voneinander mit einem Kühlmittel eines Kühlmittelkreislaufs durchströmen zu lassen. Auf diese Weise können der Zylinderkopf, der thermisch vor allem mit der Brennraumwand, der Ansaugluftführung und der Abgasabführung gekoppelt ist und der Motorblock, der thermisch vor allem mit den Reibstellen gekoppelt ist, unterschiedlich gekühlt werden. Durch dieses so genannte "Split-Cooling-System" (getrennter Kühlmittelkreislauf) soll erreicht werden, daß in der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors der Zylinderkopf gekühlt wird, wobei der Motorblock zunächst noch nicht gekühlt werden soll, so daß der Motorblock schneller auf die erforderliche Betriebstemperatur geführt werden kann, d. h. unter getrenntem Kühlkreislauf sind nicht zwei Kühlkreisläufe zu verstehen, sondern es ist ein Kühlkreislauf für eine Brennkraftmaschine gemeint, bei der der Wassermantel des Zylinderkopfes von dem Wassermantel des Zylinderblocks durch geeignete Mittel separiert ist. Bei manchen Konstruktionsformen können allerdings auch kleine Leckagen vom Zylinderkopfwassermantel zum Zylinderblockwassermantel vorgesehen sein, wobei die Leckagemengen so gering sind, daß man trotzdem von einem getrennten Kühlkreislauf sprechen kann.
  • In der DE 103 42 935 A1 z. B. ist eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Kühlkreislauf mit wenigstens einem ersten Kühlmittelkanal und wenigstens einem zweiten Kühlmittelkanal offenbart, der parallel mit dem ersten Kühlmittelkanal verbunden ist. Weiter weist die Verbrennungskraftmaschine den Kühlmittelkanälen zugeordnete Drosselungsmittel für die Beeinflussung des die Kühlmittelkanäle passierenden Kühlmittelstroms auf, sowie eine mechanisch antreibbare Kühlmittelpumpe für die Umwälzung des Kühlmittels durch die Kühlmittelkanäle. Es sind Steuermittel vorgesehen, die Stellgrößen für die individuelle Steuerung der Drosselungsmittel bereitstellen.
  • Die DE 195 24 424 A1 betrifft eine Flüssigkeitskühlung einer Brennkraftmaschine mit einem Kühlflüssigkeitsstrom durch einen Kühlflüssigkeitskreislauf, in dem ein von der Kühlflüssigkeit durchströmter Kühlraum der Brennkraftmaschine, ein Kühler für die Kühlflüssigkeit, eine die Kühlflüssigkeit umwälzende Pumpe und ein thermostatisch kontrolliertes Ventil vorgesehen ist, das bei einer niedrigen Kühlflüssigkeitstemperatur den Kühlflüssigkeitsstrom durch den Kühlraum der Brennkraftmaschine bei einer niedrigen Kühlflüssigkeitstemperatur den Kühlflüssigkeitsstrom durch den Kühler unterhalb des Wertes des Kühlflüssigkeitsstroms durch den Kühlraum der Brennkraftmaschine reduziert. Es kann aber auch ein Lastsensor der Brennkraftmaschine vorgesehen sein, der bei einer hohen Last der Brennkraftmaschine der Reduzierung des Kühlflüssigkeitsstroms durch den Kühlraum der Brennkraftmaschine entgegenwirkt. Zudem können ein mit dem Kühlflüssigkeitskreislauf verbundener Heizungswärmetauscher und ein Stellmittel vorgesehen sein, das bei einer in Betriebnahme und/oder Steigerung einer Betriebsamkeit des Heizungswärmetauschers der Reduzierung des Kühlflüssigkeitsstromes durch den Kühler entgegenwirkt.
  • Die DE 102 61 070 A1 offenbart eine Wasserummantelungsstruktur für einen Zylinderkopf und einen Zylinderblock eines Motors mit einem darin angepaßten, geteilten Kühlsystem. Die Wasserummantelungen für den Zylinderkopf und den Zylinderblock sind jeweilig und unabhängig voneinander geformt, wobei ein Einlaß zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock geteilt ist. Dessen Querschnittsfläche ist nach innen gelangend reduziert, wobei Positionen von zwei Auslässen zu dem Zylinderkopf verschoben sind.
  • Die JP 0 828 873 offenbart einen getrennten kühlmittelkreislauf mit zwei Thermostaten und einer Heizung. Die Heizung ist zwischen dem zylinderkopfwassermantel und einen Thermostat angeordnet. Zwischen dem Zylinderblockwassermantel und dem selben Thermostat ist eine Bypassleitung angeordnet.
  • Auch in der KR 1020040033579 A ist ein Split-Cooling-System offenbart, wobei ein Thermostatgehäuse als einzelner Gegenstand ausgestaltet ist und an einem hinteren Ende des Verbrennungsmotors angeordnet ist. In der DE 101 27 219 A1 ist eine Kühlanlage für einen Verbrennungsmotor mit wenigstens zwei Zylinderreihen, insbesondere für einen V-Motor offenbart.
  • Die DE 102 19 481 A1 beschäftigt sich mit einem Verbrennungsmotor mit einem Zylinderkurbelgehäuse und einem Zylinderkopf, mit einem Kühlwasserkreislauf mit einem im Zylinderkopf zwischen einer Zutrittsöffnung und einer Austrittsöffnung erstreckend ausgebildeten ersten Kühlwassermantel und mit einem hiervon getrennt in Zylinderkurbelgehäuse zwischen einer Zutrittsöffnung und einer Austrittsöffnung erstreckend ausgebildeten zweiten Kühlwasserkanal und mit einer im Kühlwasserkreislauf angeordneten, gemeinsamen Kühlwasserpumpe. Ein dritter Kühlwasserkanal verbindet die Austrittsöffnung des ersten im Zylinderkopf ausgebildeten Kühlwasserkanals mit der Zutrittsöffnung der Kühlwasserpumpe. Ein vierter Kühlwasserkanal verbindet die Austrittsöffnung der Kühlwasserpumpe mit der Zutrittsöffnung des zweiten im Zylinderkurbelgehäuse ausgebildeten Kühlwasserkanals zur Weiterleitung des Kühlwassers aus dem ersten in den zweiten Kühlwasserkanal.
  • Auch die DE 196 28 542 A1 beschäftigt sich mit einem Split-Cooling-System, wobei der Zylinderkopf bzw. die Zylinderköpfe durch einen Kühlwasserkreislauf gekühlt sind, der nur durch den Zylinderkopf verläuft und in dem eine Kühlwasserpumpe eingefügt ist.
  • Ebenso beschäftigt sich die DE 34 40 504 C2 mit dem Split-Cooling-System bzw. getrennten Kühlmittelkreisläufen für einen Zylinderblock und den Motorblock.
  • Die EP 0 816 651 B1 beschäftigt sich mit dem Problem, eine Vorrichtung anzugeben, welche die Aufheizzeit einer Auspuffleitung verringern und gleichzeitig die Temperatur der Wände des Motorblocks bei geringer Last auf einen ausreichenden Wert schnell ansteigen lassen und halten kann, wobei jedenfalls die Betriebsbedingungen des Motors in allen Betriebszuständen verbessert werden sollen. Zu diesem Zweck offenbart die EP 0 816 651 B1 eine Vorrichtung für den Verbrennungsmotor, welcher einen Zylinderblock und einen Zylinderkopf aufweist, deren Wände zum Begrenzen eines ersten Teils und eines zweiten, davon unterschiedlichen Teils, und desselben durch diese Wände getrennten Kühlkreislauf gestaltet sind.
  • Die EP 1 239 129 A2 beschäftigt sich mit einem einfachen Kühlsystem zur Kühlung des Verbrennungsmotors.
  • Die FR 2 860 833 A1 offenbart einen Kühlkreislauf eines Verbrennungsmotors mit mindestens einem Zylinderkopf und einem Zylindergehäuse bestehend aus mindestens drei Kühldurchlässen. Der Kreislauf weist Wärmeaustauschmittel, ein Antriebsmittel für ein Wärmeaustauschmedium und mindestens ein Steuermittel für den Durchfluss des Wärmeaustauschmediums durch den Zylinderkopf, das Zylindergehäuse oder die Wärmeaustauschmittel auf. Der Kühlkreislauf hat mindestens drei unabhängige Durchlässe für die Motorkühlung, wobei der erste und der zweite Durchlass in dem Zylinderkopf angeordnet sind und der dritte Durchlass im Zylindergehäuse angeordnet ist und wobei die Durchlässe voneinander unabhängig sind und mindestens einen Einlass und einen Auslass umfassen, so dass sie einen unabhängigen Durchfluss des Wärmeaustauschmediums durch jeden der Durchlässe des Zylinderkopfs und des Zylindergehäuses ermöglichen. Die FR 2 860 833 A1 offenbart, dass drei Steuermittel vorgesehen sind, um verschiedene Umwälzungen des Wärmeaustauschmediums regeln zu können. Von den Steuermitteln ist jeweils eines Einlassseitig und eines Auslassseitig angeordnet. Das dritte Steuermittel ist mit den jeweils anderen beiden Steuermitteln verbunden.
  • Die US 5,385,123 offenbart einen getrennten Kühlmittelkreislauf mit einem einzigen Thermostat, das in einer Ausgestaltung in einer Auslassleitung der Auslassseite eines Zylinderkopfes zu einer Pumpe angeordnet ist, deren Leitung einlassseitig im Zylinderkopf mündet. Von der Auslassleitung zweigt ein Bypass und eine Blockleitung ab, die im Zylinderblock mündet. Der Bypass führt zur Pumpe. Das Thermostat ist bei dieser Ausgestaltung im Abzweig der drei Leitungen angeordnet. Während der Aufwärmphase verschließt das Thermostat die Blockleitung, wobei der Bypass vollständig geöffnet ist. Das Kühlmittel strömt bei geöffnetem Thermostat durch den Bypass zur Pumpe und von dort in den Zylinderkopf. Mit ansteigender Kühlmitteltemperatur schließt das Thermostat sukzessive den Bypass, so dass die direkte Strömung in Richtung zur Pumpe fortlaufend reduziert wird, und bei vollständig geschlossenem Bypass vollständig unterbrochen ist. Das Kühlmittel strömt dann aus dem Zylinderkopf durch die Auslassleitung und die Blockleitung in den Zylinderblock der mit einem Kühler verbunden ist und von dort zur Pumpe.
  • Ein herkömmliches Kühlsystem 1 ist in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Das herkömmliche Kühlsystem 1 weist sowohl einen Zylinderkopfwassermantel 2 und einen Motorblockwassermantel 3, eine Pumpe 4, einen Kühler 6 (Figur 2), ein Thermostat 7 und eine Heizung 8 auf. Weiter kann der Kühlmittelkreislauf 1 Entgasungsvorrichtungen 9 und natürlich Verbindungsleitungen 11 zu den einzelnen Bestandteilen aufweisen.
  • Unterhalb einer spezifischen Kühltemperatur von beispielsweise 90°C fließt das Kühlmittel durch die Pumpe 4, durch die beiden Wassermäntel 2, 3, die Heizung 8 und das Thermostat 7, wobei die jeweiligen Bestandteile in Serie zueinander geschaltet sind. Dies ist beispielhaft in Figur 1 als Darstellung des bekannten Standes der Technik dargestellt.
  • Wenn das Steuerelement dem Thermostat 7 das Erreichen der spezifischen Temperatur anzeigt, öffnet das Thermostat 7, so daß das Kühlmittel zusätzlich durch den Kühler 6 parallel zu der Heizung 8 fließt. Dies ist beispielhaft in Figur 2 zum Stand der Technik dargestellt. In dem in den Figur 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die spezifische Temperatur zum Öffnen des Thermostats auf 90°C festgelegt bzw. vorgegeben, wobei diese Temperatur natürlich nicht auf den genannten Betrag beschränkt sein soll, sondern natürlich auch andere Beträge aufweisen kann.
  • Im Stand der Technik sind die Vorteile und Ausgestaltungskonzepte von getrennten Kühlkreisläufen (Split-Cooling-System) im Vergleich zu dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten konventionellen Kühlmittelkreislauf seit langer Zeit bekannt, wobei aber die Realisation, insbesondere wegen der entstehenden Kosten eines zusätzlichen Thermostats oder eines komplexen zweifach wirkenden Thermostats äußerst schwierig ist. Nachteilig ist weiterhin, daß die Kühlmittelströmungsaufteilung zwischen dem Zylinderkopf und dem Motorblockwassermantel in beiden Phasen (Thermostat geschlossen unterhalb 90°C, Thermostat geöffnet oberhalb 90°C) fixiert ist, was zu einer unnötigen hohen Wärmeabgabe und einer geringen Aufwärmung des Motorblocks und des Ölfilms entlang der Laufbuchsen führt.
  • Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen getrennten Kühlmittelkreislauf der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln so zu verbessern, daß die Aufwärmphase des Motorblocks erheblich reduziert ist.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen getrennten Kühlmittelkreislauf mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhaft sind die einzelnen Komponenten des getrennten Kühlmittelkreislaufes in, im Vergleich zum Stand der Technik, unterschiedlicher Art miteinander verbunden, so daß die Wärmeabgabe von dem Motorblock während seiner Aufwärmphase erheblich reduziert ist. Dies führt zu höheren Werkstoff- als auch Öltemperaturen, wodurch die Reibung und die thermischen Verluste reduziert werden. Die vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Kühlmittelkreislaufs kombiniert die Vorteile des getrennten Kühlmittelkreislaufs (schnelles Aufwärmen), wodurch der Kraftstoffverbrauch und die Entstehung schädlicher Emissionen erheblich verringert werden, wodurch aber auch die Lebensdauer des Verbrennungsmotors verlängert bzw. erhöht wird.
  • Vorteilhaft können aber die gleichen Komponenten verwendet werden, wie in dem konventionellen Kühlmittelkreislauf. Günstig im Sinne der Erfindung ist vorgesehen, daß das Thermostat in Fließrichtung des Kühlmittels gesehen zwischen dem Verbrennungsmotor und der Heizung angeordnet ist.
  • Zweckmäßigerweise ist das Thermostat über eine Verbindungsleitung mit dem Motorblockwassermantel verbunden, wobei der Motorblockwassermantel günstigerweise mit dem Kühler verbunden ist.
  • Vorteilhaft ist die Heizung mit der Pumpe verbunden, wobei zweckmäßigerweise vorgesehen ist, daß der Kühler mit einer Verbindungsleitung der Heizung zur Pumpe verbunden ist.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des getrennten Kühlmittelkreislaufes, bei dem das Thermostat den Kühlmittelfluß sowohl durch den Kühler als auch durch den Motorblockwassermantel simultan steuert, kann das Thermostat vorteilhaft als einfach wirkendes Thermostat ausgeführt sein.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:
    • Fig. 1 und Fig. 2
    Ausführungen von Kühlmittelkreisläufen nach dem Stande der Technik
    Fig. 3
    eine Prinzipskizze eines getrennten Kühlmittelkreislaufes mit einem geschlossenen Thermostat, und
    Fig. 4
    den Kühlmittelkreislauf aus Figur 3 mit geöffnetem Thermostat.
  • In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
  • Figur 1 und 2 wurden bereits bei der Würdigung des Standes der Technik behandelt.
  • Die Figuren 3 und 4 zeigen einen getrennten Kühlmittelkreislauf 16 ("Split-cooling-System") eines Verbrennungsmotors 17, wobei ein Zylinderkopfwassermantel 18 und ein Motorblockwassermantel 19 (Figur 4) vorgesehen ist. Der getrennte Kühlmittelkreislauf 16 weist eine Pumpe 21, einen Kühler 22, ein Thermostat 23 und eine Heizung 24 auf, wobei in dem getrennten Kühlmittelkreislauf 16 ein Kühlmittel zirkuliert. Das Thermostat 23 ist derart angeordnet, daß dieses eine Strömung des Kühlmittels durch den Motorblockwassermantel 19 und durch den Kühler 22 simultan steuert, wenn das Kühlmittel eine vorgegebene Temperatur übersteigt (Figur 4).
  • Die vorgegebene Temperatur soll in den dargestellten Ausführungsbeispielen 90°C betragen, so daß das Thermostat unterhalb einer Kühlmitteltemperatur von 90°C geschlossen ist (Figur 3) und oberhalb einer Kühlmitteltemperatur von 90°C geöffnet ist (Figur 4). Selbstverständlich ist die angegebene Kühlmitteltemperatur nur beispielhaft genannt, und soll nicht beschränkend sein.
  • Das Thermostat 23 ist zwischen dem Verbrennungsmotor 17 und der Heizung 24 angeordnet. Die Heizung 24 ist über eine Verbindungsleitung 26 mit der Pumpe 21 verbunden, welche über eine Verbindungsleitung 27 mit dem Verbrennungsmotor 17 verbunden ist. Wie der Figur 3 zu entnehmen ist, fließt das Kühlmittel von der Pumpe 21 ausgehend direkt in den Zylinderkopfwassermantel 18 und wird von dort aus über eine Verbindungsleitung 28 dem Thermostat 23 zugeführt.
  • Das Thermostat 23 ist als einfach wirkendes Thermostat ausgeführt, so daß dieses bei einer Kühlmitteltemperatur unterhalb der beispielhaft genannten 90°C geschlossen ist, was bedeutet, daß das Kühlmittel durch das Thermostat 23 direkt der Heizung 24 zugeleitet wird, wobei hier natürlich ebenfalls eine Verbindungsleitung 29 vorgesehen ist. Es ist leicht vorstellbar, daß durch diese Anordnung eine Aufwärmphase des Verbrennungsmotors 17 erheblich reduziert werden kann, da der Motorblock zunächst nicht gekühlt wird.
  • Den Figuren 3 und 4 ist weiterhin eine Entgasungsvorrichtung 31 zu entnehmen.
  • Wenn die Kühlmitteltemperatur die vorgegebene Temperatur von beispielsweise 90°C übersteigt, öffnet das Thermostat 23 zu einer Verbindungsleitung 32, welche mit dem Motorblockwassermantel 19 verbunden ist (Figur 4). Das Kühlmittel fließt, wie der Figur 4 zu entnehmen ist, durch das Thermostat 23 also sowohl zu der Heizung 24 als auch zu dem Motorblockwassermantel 19. Aus dem Motorblockwassermantel 19 strömt das Kühlmittel über eine Verbindungsleitung 33 zum Kühler 22, wobei das Kühlmittel hier ähnlich wie in der Heizung 24 gekühlt wird. Der Kühler 22 ist über eine Verbindungsleitung 34 mit der Verbindungsleitung 26 der Heizung 24 zur Pumpe 21 verbunden, wobei die Verbindungsleitung 34 in die Verbindungsleitung 26 mündet.
  • Weiter ist der Figur 4 zu entnehmen, daß die Entgasungsvorrichtung 31 mit der Verbindungsleitung 32 des Thermostats 23 zum Motorblockwassermantel 19 und zum anderen mit der Verbindungsleitung 26 der Heizung 24 zur Pumpe 21 verbunden ist.
  • Bei dem in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Aufwärmphase des Verbrennungsmotors erheblich verkürzt, wobei dieser Effekt unter Verwendung bekannter Komponenten überraschenderweise durch eine andere Anordnung der Komponenten, insbesondere des Thermostats 23, welches vorteilhaft als preiswertes, einfach wirkendes Thermostat ausgeführt ist, erreicht wird.

Claims (3)

  1. Getrennter Kühlmittelkreislauf eines Verbrennungsmotors (17), wobei ein Zylinderkopfwassermantel (18) und ein Motorblockwassermantel (19) vorgesehen ist, wobei der getrennte Kühlmittelkreislauf (16) eine Pumpe (21), einen Kühler (22), ein einziges Thermostat (23) und eine Heizung (24) aufweist, und wobei in dem getrennten Kühlmittelkreislauf (16) ein Kühlmittel zirkuliert, wobei das Thermostat (23) derart angeordnet ist, daß dieses eine Strömung des Kühlmittels durch den Motorblockwassermantel (19) und durch den Kühler (22) simultan steuert, wenn das Kühlmittel eine vorgegebene Temperatur übersteigt.
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Thermostat (23) in Fließrichtung des Kühlmittels gesehen zwischen dem Verbrennungsmotor (17) und der Heizung (24) angeordnet ist, die über eine Verbindungsleitung (26) mit der Pumpe (21) verbunden ist, wobei der Kühler (22) mit der Verbindungsleitung (26) der Heizung (24) zur Pumpe (21) verbunden ist, und wobei das Kühlmittel aus dem Zylinderkopfwassermantel (18) strömend durch das Thermostat (23) lediglich der Heizung (24) zugeleitet wird, wenn das Kühlmittel einen Temperaturbetrag unterhalb der vorgegebenen Temperatur aufweist, und wobei das Kühlmittel durch das Thermostat (23) sowohl zu der Heizung (24) als auch zu dem Motorblockwassermantel (19) fließt, aus dem das Kühlmittel über eine Verbindungsleitung (33) zum Kühler (22) strömt, wenn das Kühlmittel die vorgegebene Temperatur übersteigt.
  2. Getrennter Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Thermostat (23) über eine Verbindungsleitung (32) mit dem Motorblockwassermantel (19) verbunden ist.
  3. Getrennter Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Thermostat (23) als einfach wirkendes Thermostat ausgeführt ist.
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