WO2015149764A1 - Wärmemanagementmodul kombiniert mit einer thermostatischen regelung - Google Patents

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WO2015149764A1
WO2015149764A1 PCT/DE2015/200122 DE2015200122W WO2015149764A1 WO 2015149764 A1 WO2015149764 A1 WO 2015149764A1 DE 2015200122 W DE2015200122 W DE 2015200122W WO 2015149764 A1 WO2015149764 A1 WO 2015149764A1
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WO
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cooling
thermostat
coolant
cooling system
management module
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PCT/DE2015/200122
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English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastian Hurst
Michael Weiss
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • 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
    • 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
    • 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
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/02—Arrangements for cooling cylinders or cylinder heads
    • F01P2003/027—Cooling cylinders and cylinder heads in parallel
    • 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
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P2007/146—Controlling of coolant flow the coolant being liquid using valves
    • 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
    • F01P2037/00—Controlling
    • F01P2037/02—Controlling starting

Definitions

  • the present invention relates to a cooling system of an internal combustion engine, which is designed as a split cooling system, at least two cooling circuits and for controlling a coolant flow of a coolant pump is designed as a rotary valve with associated actuator or sensor thermal management module or at least one thermostat is used, according to the preamble of the independent Claims 1 and 6.
  • the coolant flow bypasses the radiator, so that the coolant heats up faster and the internal combustion engine reaches an optimum operating temperature in the short term.
  • the faster heating leads to a reduction of cold start emissions and a reduced fuel consumption.
  • the switching of the coolant flow between a bypass circuit and the radiator circuit by means of a thermostat.
  • a typical thermostat uses a wax motor to switch a valve between a position in which all the coolant is passed through the bypass and no coolant to the radiator, and another position in which all the coolant through the radiator and no coolant is passed to the bypass ,
  • a thermal management module which has a rotary valve for switching a bypass circuit and a cooler circuit of the cooling system.
  • the electric motor driven rotary valve can optionally between a blocking position for the radiator circuit and the
  • Bypass circuit or be adjusted in an open position.
  • an optimal coolant temperature can be achieved by a suitable switching position of the rotary valve for each operating state of the internal combustion engine. This can be a previously mentioned
  • US 4 644 909 A discloses another thermal management module comprising a valve mechanism with which a radiator circuit and / or a bypass circuit of a cooling system are switchable. This is done by means of an electric motor, which can be controlled by an electronic control, which evaluates the input side, the signal of a cooling water temperature sensor. Depending on the prevailing cooling water temperature, the valve mechanism is actuated to thereby adjust a mixing ratio of the cooling water between the two cooling circuits based on a predetermined temperature.
  • the present invention is based on the object, a cooling system
  • Regulation of the further cooling circuit is effected by means of a thermostat designed as a split cooling thermostat.
  • the outputs as well as the inputs of the Rotary valve housing, including a designed as a bypass connection of the rotary valve housing and the leakage opening of the thermostat are in individual warm-up phases of the internal combustion engine ine demand-dependent together or separately selectively shut off.
  • Rotary valve housing of the thermal management module is with the
  • Coolant pump connected.
  • a coolant flow of the second cooling circuit passing through the leakage opening or leakage bore of the thermostat thereby passes from the thermostat into the thermal management module together with the coolant flow of the crankcase.
  • WMM thermal management module
  • Heat management module and the other cooling circuit by a known thermostat to regulate.
  • the separate control elements are required because the actuated rotary valve axis of the rotary valve usually used in the thermal management module can not perform two independent positioning movements.
  • the split cooling thermostat is preferably positioned so that it is
  • At least one leakage opening is required so that the thermostat is acted upon by the coolant.
  • no relevant coolant temperature can otherwise be set on the actuating sensor or the temperature measurement of the thermostat due to the then stationary or stationary coolant. If the Splitkühlthermostat integrated in the thermal management module and thus, for example, located away from the actual heat source, also a leakage opening in the thermostat is necessary, which does not allow a BlockNoFlow according to the definition.
  • Thermal management module or the housing of the rotary valve a another controlled lockable connection, which with a
  • Coolant drain are prevented so as not to adversely affect the warm-up time by a coolant drain.
  • the invention causes that with the controlled shut-off connection according to the invention, a functionally reliable and cost-feasible solution is created, which uses the CO2-saving potential in the warm-up phase of the internal combustion engine in full.
  • This coolant circuit can be demand-dependent by other consumers to be cooled, for example, the main radiator of the
  • the Splitkühlthermostat is intended for coolant-side control of the cooling circuit, the cylinder block or the
  • Crankcase is assigned to the internal combustion engine. About the function of a bypass accepting controlled connection to the
  • Rotary valve housing of the thermal management module for example, at a certain warm-up phase of the internal combustion engine a
  • the temperature of the coolant can be immediately sensed and the volume or coolant flow can be sensed accordingly in the crankcase. Cooling circuit to be regulated. Alternatively, it is appropriate, the
  • Heat management module to position. This requires to provide the thermostat with at least one leakage hole, advantageously with multiple leakage holes. This is necessary because otherwise, when the thermostat is closed, the relevant coolant temperature in the region of the cylinder liners does not reach the actuated actuator, in particular a wax element of the thermostat, due to the then-standing coolant.
  • lockable output to the thermostat can be realized by corresponding switching positions different warm-up phases after a start of the internal combustion engine.
  • it lends itself to three
  • Rotary valve housing closed. This also includes the switchable connection connected to the bypass of the thermostat and the input to the thermostat. Due to lack of actuation, the function of the thermostat and a flow through the thermal management module is completely interrupted. According to the second, also referred to as BlockNoFlow position
  • the cooling system is extended by a controlled shut off, connected to the bypass port on the rotary valve housing, which only in the first warm-up phase, the TotalNoFlow
  • the switchable connection is open. Furthermore, if required, the controlled shut-off connection can be closed both in the first warm-up phase (TotalNoFlow) and in the second warm-up phase (BlockNoFlow).
  • the inventive structure of the Splitkühlthermostats preferably comprises a housing having ports and thus flow connections, via which the thermostat directly or indirectly with the crankcase or the cylinder block and the rotary valve housing of the
  • Thermal management module is connected.
  • the thermostat housing is advantageously a spherical, rotatable about an axis of rotation in the housing valve element integrated, which is adjustable by a controlled drive, for example, an expansion element, such as a wax element.
  • the thermostat can also be any other valve element
  • a plate-like valve element include, for example, a plate-like valve element.
  • Another aspect of the invention relates to a method according to claim 6, which relates to a designed as a split cooling system cooling system of an internal combustion engine comprising at least two cooling circuits, a first, the crankcase or the cylinder block, and a second, the cylinder head associated cooling circuit. These cooling circuits are acted upon jointly by a coolant flow of a coolant pump. For controlling the coolant flows in the
  • Cooling circuits are a Splitksselthermostat as well as a rotary valve with associated actuator or sensor designed thermal management module provided.
  • the Splitksselthermostat for controlling the cooling circuit which is assigned to the crankcase, includes a leakage hole, which in
  • a rotary valve housing of the thermal management module includes a targeted lockable port forming a pump connected to the coolant bypass.
  • the switchable connection can be closed if necessary, and thus the coolant flow can be selectively stopped via the bypass.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a cooling system according to the invention of an internal combustion engine.
  • Fig. 2 shows the cooling system of FIG. 1, a first warm-up phase of a
  • Fig. 3 shows the cooling system of FIG. 1, a second warm-up phase of a
  • Fig. 4 shows the cooling system of FIG. 1, a third warm-up phase of a
  • FIG. 1 shows a cooling system 10 designed as a split cooling system
  • the cooling system 10 comprises two cooling circuits 1 1, 12 and a coolant pump 13, which acts on the cooling system 10 with coolant, in particular with cooling water.
  • the cooling circuit 1 1 is a Cylinder head 14 and the cooling circuit 12 associated with a crankcase 15 or cylinder block of the internal combustion engine. The respective coolant flow is guided through cooling passages within the cylinder head 14 and the crankcase 15.
  • the cooling circuit 1 1 is to run as a rotary valve 16
  • the cooling circuit 12 includes a designed as Splitkühlthermostat thermostat 19 a. With the help of the thermostat 19 and the
  • Heat management module 17 it is possible to independently regulate the volume and the temperature of the coolant flowing through each of the cooling circuits 1 1, 12 coolant.
  • a rotary valve housing 20 of the rotary valve 16 includes a plurality of coolant-flow-through outputs 21 a, 21 b, via which the thermal management module 17 directly or indirectly with different
  • the rotary valve housing 20 comprises a controlled shut-off, a bypass-forming port 22, flows back to the coolant pump 13 in the individual, referred to as warm-up stages switching positions coolant.
  • FIGS. 2 to 4 likewise show the cooling system 10, wherein these
  • the cooling system 12 is in a first warm-up phase, i.
  • Coolant flow adjusts.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem (10) einer Brennkraftmaschine, das als ein Splitkühlsystem ausgelegt, zumindest zwei Kühlkreise (11, 12) umfasst, die von einem Kühlmittelstrom einer Kühlmittelpumpe (13) beaufschlagt werden. Zur Regelung von Kühlmittelströmen der Kühlkreise (11, 12) sind ein als Drehschieber (16) mit zugehöriger Aktuatorik (18) ausgeführtes Wärmemanagementmodul (17) und ein Thermostat (19) eingesetzt. Das Drehschiebergehäuse (20) weist mehrere von Kühlmittel durchströmbare Ausgänge (21a, 21b) oder Anschlüsse (22) auf. Das Wärmemanagementmodul (17) ist zur Regelung des ersten Kühlkreises(11) des Kühlsystems (10) und das als Splitkühlthermostat ausgeführte Thermostat (19) zur Regelung des weiteren Kühlkreises (12) vorgesehen. In einzelnen Warmlaufphasen der Brennkraftmaschine sind die die Ausgänge (21a, 21b), ein als Bypass ausgeführter, mit der Kühlmittelpumpe (13) verbundener Anschluss (22) des Drehschiebergehäuses (20) sowie die Leckageöffnung des Thermostats (19) gemeinsam oder getrennt gezielt absperrbar.

Description

Wärmemanagementmodul kombiniert mit einer thermostatischen Regelung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem einer Brennkraftmaschine, das als ein Splitkühlsystem ausgelegt, zumindest zwei Kühlkreise umfasst und zur Regelung von einem Kühlmittelstrom einer Kühlmittelpumpe ein als Drehschieber mit zugehöriger Aktuatorik bzw. Sensorik ausgeführtes Wärmemanagementmodul oder zumindest ein Thermostat eingesetzt ist, nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1 und 6. Nach einem Start der Brennkraftmaschine, in der Warmlaufphase umgeht der Kühlmittelstrom den Kühler, damit sich das Kühlmittel schneller erwärmt und die Brennkraftmaschine kurzfristig eine optimale Betriebstemperatur erreicht. Die schnellere Erwärmung führt zu einer Verringerung von Kaltstartemissionen und einem reduzierten Kraftstoffverbrauch. Konventionell erfolgt das Umschalten des Kühlmittelstroms zwischen einem Bypasskreislauf und dem Kühlerkreislauf mittels Thermostat. Ein typischer Thermostat nutzt einen Wachsmotor zum Schalten eines Ventils zwischen einer Stellung, in der das gesamte Kühlmittel durch den Bypass und kein Kühlmittel zum Kühler geleitet wird, und einer anderen Stellung, in der das gesamte Kühlmittel durch den Kühler und kein Kühlmittel zum Bypass geleitet wird.
Es ist bekannt, innerhalb der Brennkraftmaschine nach erfolgtem Start
stillstehendes Kühlmittel mittels eines Wärmemanagementmoduls zu erzeugen. Die sich damit einstellende schnellere Erwärmung des Kühlmittels und des Motoröls sowie der Bauteile der Brennkraftmaschine sind probate Mittel, um Kraftstoffverbrauchsverbesserungen zu realisieren.
Aus der DE 198 49 492 A1 ist ein Wärmemanagementmodul bekannt, das einen Drehschieber zum Schalten eines Bypasskreises sowie eines Kühlerkreises des Kühlsystems aufweist. Der elektromotorisch angetriebene Drehschieber kann wahlweise zwischen einer Sperrstellung für den Kühlerkreis sowie den
Bypasskreis oder in eine Offenstellung verstellt werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, einen Mischbetrieb durch gleichzeitige Verbindung des Kühlerkreises und des Bypasskreises mit dem Abführanschluss herzustellen, um ein Wärmemanagement innerhalb des Kühlsystems durch eine kennfeldgeregelte Kühlung zu realisieren. Weiterhin kann durch eine geeignete Schaltstellung des Drehschiebers für jeden Betriebszustand der Brennkraftmaschine eine optimale Kühlmitteltemperatur erreicht werden. Damit kann eine zuvor erwähnte
Verringerung des Kraftstoffverbrauchs sowie der Schadstoffemission bei gleichzeitiger Schonung der Brennkraftmaschine, insbesondere in der
Warmlaufphase der Brennkraftmaschine, realisiert werden. Die US 4 644 909 A offenbart ein weiteres Wärmemanagementmodul, das einen Ventilmechanismus umfasst, mit dem ein Kühlerkreis und/oder ein Bypasskreis eines Kühlsystems schaltbar sind. Dies erfolgt mit Hilfe eines Elektromotors, welcher durch eine elektronische Steuerung ansteuerbar ist, die eingangsseitig das Signal eines Kühlwassertemperatursensors auswertet. Abhängig von der herrschenden Kühlwassertemperatur wird der Ventilmechanismus betätigt, um damit ein Mixverhältnis des Kühlwassers zwischen den beiden Kühlkreisen anhand einer vorgegebenen Temperatur einzustellen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlsystem
bereitzustellen, bei dem insbesondere in einer Warmlaufphase der
Brennkraftmaschine eine Leckage des Thermostats funktionssicher und dauerhaft mittels einer kostengünstigen Maßnahme wirksam unterbunden wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Kühlsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den auf den Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüchen angegeben. Gemäß der Erfindung nach Anspruch 1 ist vorgesehen, dass ein erster Kühlkreis des Kühlsystems von einem Wärmemanagementmodul geregelt wird. Die
Regelung des weiteren Kühlkreises erfolgt mittels eines als Splitkühlthermostat ausgeführten Thermostats. Die Ausgänge sowie die Eingänge des Drehschiebergehäuses, einschließlich ein als Bypass ausgeführter Anschluss des Drehschiebergehäuses sowie die Leckageöffnung des Thermostats sind in einzelnen Warmlaufphasen der Brenn kraftmasch ine bedarfsabhängig gemeinsam oder getrennt gezielt absperrbar.
Der gezielt absperrbare, einen Bypass bildende Anschluss des
Drehschiebergehäuses vom Wärmemanagementmodul ist mit der
Kühlmittelpumpe verbunden. Ein die Leckageöffnung oder Leckagebohrung des Thermostats passierender Kühlmittelstrom des zweiten Kühlkreises gelangt dabei gemeinsam mit dem Kühlmittelstrom des Kurbelgehäuses vom Thermostat in das Wärmemanagementmodul. Bei der Temperaturregelung von Brennkraftmaschinen mit einem Splitkühlsystem und Verwendung eines Wärmemanagementmoduls (WMM) zur aktiven Regelung der Kühlmittelströme in den einzelnen Kühlkreisen des Kühlsystems bietet es sich an, einen Kreislauf mittels
Wärmemanagementmodul und den weiteren Kühlkreis durch ein bekanntes Thermostat zu regeln. Die getrennten Regelelemente sind erforderlich, da die aktuierte Drehschieberachse des üblicherweise im Wärmemanagementmodul eingesetzten Drehschiebers keine zwei unabhängigen Stellbewegungen ausführen kann. Das Splitkühlthermostat wird bevorzugt so positioniert, damit dieses die sich
einstellenden Kühlmitteltemperaturen des betreffenden Kühlkreises erfasst. Zur exakten Temperaturbestimmung ist zumindest eine Leckageöffnung erforderlich, damit das Thermostat von dem Kühlmittel beaufschlagt wird. Bei geschlossenem Thermostat kann sich ansonsten keine relevante Kühlmitteltemperatur aufgrund des dann ruhenden bzw. stehenden Kühlmittels an dem aktuierenden Sensor oder der Temperaturmessung des Thermostats einstellen. Falls das Splitkühlthermostat im Wärmemanagementmodul integriert und damit beispielsweise entfernt von der eigentlichen Wärmequelle angeordnet ist, ist ebenfalls eine Leckageöffnung im Thermostat notwendig, welche einen definitionsgemäßen BlockNoFlow nicht zulässt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ergänzend zu dem eine
Leckageöffnung einschließenden Splitkühlungsthermostat das
Wärmemanagementmodul bzw. das Gehäuse des Drehschiebers einen weiteren kontrolliert absperrbaren Anschluss aufweist, der mit einer
Strömungsverbindung einen Bypass mit der Kühlmittelpumpe bildet. Mit diesem Aufbau kann durch ein gezieltes Schließen des kontrolliert absperrbaren Anschlusses in der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine ein
Kühlmittelabfluss unterbunden werden, um die Aufwärmzeit durch einen Kühlmittelabfluss nicht nachteilig zu beeinflussen. Vorteilhaft kann mit der erfindungsgemäßen kühlmittelseitigen Regelung der getrennten Kühlkreise über das Splitkühlthermostat oder das Wärmemanagement die sich
einstellende Leckage in dem Thermostat im Warmlauf in zumindest einer Warmlaufphase unterbunden werden. Weiterhin bewirkt die Erfindung, dass mit dem kontrolliert absperrbaren Anschluss gemäß der Erfindung eine funktionssichere und kostengünstig durchführbare Lösung geschaffen ist, die das CO2-Einsparpotential in der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine im vollen Umfang nutzt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass für Brennkraftmaschinen mit einer Splitkühl-Kühlsystem-Architektur eine getrennte Regelung der Volumen- bzw. Kühlmittelströme innerhalb der
Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Die Regelung des Kühlmittelstroms in dem Kühlkreis, dem der Zylinderkopf zugeordnet ist, erfolgt mit dem
Wärmemanagementmodul. Dieser Kühlmittelkreis kann bedarfsabhängig durch andere zu kühlende Verbraucher, beispielsweise dem Hauptkühler des
Kühlsystems ergänzt werden. Das Splitkühlthermostat ist zur kühlmittelseitigen Regelung des Kühlkreises bestimmt, dem der Zylinderblock bzw. das
Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine zugeordnet ist. Über den die Funktion eines Bypasses übernehmenden kontrollierten Anschluss an dem
Drehschiebergehäuse des Wärmemanagementmoduls kann beispielsweise bei einer bestimmten Warmlaufphase der Brennkraftmaschine eine
Strömungsverbindung zur Kühlmittelpumpe gezielt abgesperrt werden.
Durch ein beispielsweise in der Nähe der Zylinderlaufbahnen platziertes Splitkühlthermostat kann die Temperatur des Kühlmittels unmittelbar sensiert und der Volumen- bzw. Kühlmittelstrom entsprechend in dem Kurbelgehäuse- Kühlkreis geregelt werden. Alternativ dazu bietet es sich an, das
Splitkühlthermostat den Zylinderlaufbuchsen nachgeordnet, insbesondere im Bereich zwischen dem Zylinderblockaustritt und dem
Wärmemanagementmodul zu positionieren. Das erfordert, das Thermostat mit zumindest einer Leckagebohrung, vorteilhaft mit mehreren Leckagebohrungen, zu versehen. Dies ist notwendig, da ansonsten bei geschlossenem Thermostat die relevante Kühlmitteltemperatur im Bereich der Zylinderlaufbuchsen aufgrund des dann stehenden Kühlmittels nicht das aktuierte Stellglied, insbesondere ein Wachselement des Thermostats, nicht erreicht.
Über den gezielt bzw. kontrolliert absperrbaren, mit dem Bypass verbundenen Anschluss an dem Drehschiebergehäuse in Verbindung mit einem
absperrbaren Ausgang an dem Thermostat können nach einem Start der Brennkraftmaschine durch entsprechende Schaltpositionen unterschiedliche Warmlaufphasen realisiert werden. Vorteilhaft bietet es sich an, drei
Warmlaufphasen vorzusehen. In einer ersten, als TotalNoFlow bezeichneten Warmlaufphase, sind alle Ausgänge und Eingänge an dem
Drehschiebergehäuse geschlossen. Damit auch der mit dem Bypass des Thermostats verbundene schaltbare Anschluss sowie der Eingang nach dem Thermostat. Wegen fehlender Aktuierung ist die Funktion des Thermostats und eine Strömung durch das Wärmemanagementmodul vollständig unterbrochen. Gemäß der zweiten, auch als BlockNoFlow-Position bezeichneten
Warmlaufphase ist der schaltbare Anschluss an dem Drehschiebergehäuse geöffnet, wodurch sich eine Kühlmittelströmung vom Kühlmittel des
Zylinderkopfkühlkreises über den Bypass zur Kühlmittelpumpe einstellt. In der dritten Warmlaufphase, einer NoCooling-Position, ist zusätzlich zu dem geöffneten schaltbaren Anschluss das Splitkühlthermostat geöffnet, so dass sich ein Leckagestrom vom Kühlmittel des Zylinderblocks bzw. des
Kurbelgehäuses über das Thermostat in das Wärmemanagement einstellt. Die Temperatur des Leckagestroms überträgt sich auf das Thermostat, das bei Bedarf öffnet, wodurch ein größerer Kühlmittelstrom und folglich Wärme aus dem Zylinderblock abgeführt werden kann. Durch die Erfindung wird das Kühlsystem um einen kontrolliert absperrbaren, mit dem Bypass verbundenen Anschluss an dem Drehschiebergehäuse erweitert, welcher nur in der ersten Warmlaufphase, der TotalNoFlow
geschlossen ist. In allen weiteren Schaltzuständen des
Wärmemanagementmoduls, insbesondere nach Erreichen der
Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine, ist der schaltbare Anschluss geöffnet. Weiterhin kann bei Bedarf der kontrolliert absperrbare Anschluss sowohl in der ersten Warmlaufphase (TotalNoFlow) als auch in der zweiten Warmlaufphase (BlockNoFlow) geschlossen sein.
Bei einem Aufbau eines Kühlmittelkreises, der ein Splitkühlthermostat, aber keinen kontrollierbaren, schaltbaren Anschluss umfasst, stellt sich keine zweite, als BlockNoFlow-Position bezeichnete Warmlaufphase nach der ersten Warmlaufphase, der TotalNoFlow-Position, ein.
Der erfindungsgemäße Aufbau des Splitkühlthermostats umfasst vorzugsweise ein Gehäuse, das Anschlüsse und folglich Strömungsverbindungen aufweist, über die das Thermostat mittelbar oder unmittelbar mit dem Kurbelgehäuse bzw. dem Zylinderblock sowie dem Drehschiebergehäuse des
Wärmemanagementmoduls verbunden ist. In dem Thermostatgehäuse ist vorteilhaft ein kugelförmiges, um eine Drehachse im Gehäuse drehbares Ventilelement integriert, das von einem gesteuerten Antrieb, beispielsweise einem Dehnstoffelement, wie einem Wachselement, verstellbar ist. Alternativ dazu kann das Thermostat auch ein beliebig anderes Ventilelement
einschließen, beispielsweise ein tellerartiges Ventilelement.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren nach Anspruch 6, das sich auf ein als Splitkühlsystem ausgelegtes Kühlsystem einer Brennkraftmaschine bezieht, das zumindest zwei Kühlkreise umfasst, einen ersten, dem Kurbelgehäuse bzw. dem Zylinderblock, und einen zweiten, dem Zylinderkopf zugeordneten Kühlkreis. Diese Kühl kreise werden gemeinsam von einem Kühlmittelstrom einer Kühlmittelpumpe beaufschlagt. Zur Regelung der Kühlmittelströme in den
Kühlkreisen sind ein Splitkühlthermostat sowie ein als Drehschieber mit zugehöriger Aktuatorik bzw. Sensorik ausgeführtes Wärmemanagementmodul vorgesehen. Das Splitkühlthermostat zur Regelung des Kühlkreises, dem das Kurbelgehäuse zugeordnet ist, schließt eine Leckagebohrung ein, die in
Verbindung mit dem Wärmemanagementmodul steht. Ein Drehschiebergehäuse des Wärmemanagementmoduls umfasst einen gezielt absperrbaren Anschluss, der einen mit der Kühlmittel pumpe verbundenen Bypass bildet. In der
Warmlaufphase der Brennkraftmaschine kann der schaltbare Anschluss bedarfsweise geschlossen und so die Kühlmittelströmung über den Bypass gezielt gestoppt werden.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die dargestellte Ausführungsform zeigt ein Beispiel von einer erfindungsgemäßen Lösung, die jedoch keine abschließende Begrenzung der Erfindung darstellt. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kühlsystems einer Brennkraftmaschine; Fig. 2 das Kühlsystem gemäß Fig. 1 , das eine erste Warmlaufphase eines
Kühlkreises verdeutlicht;
Fig. 3 das Kühlsystem gemäß Fig. 1 , das eine zweite Warmlaufphase eines
Kühlkreises verdeutlicht; und
Fig. 4 das Kühlsystem gemäß Fig. 1 , das eine dritte Warmlaufphase eines
Kühlkreises verdeutlicht;
Die Fig. 1 zeigt ein als Splitkühlsystem ausgelegtes Kühlsystem 10 einer
Brennkraftmaschine (nicht gezeigt), wobei sich die Darstellung auf
erfindungswesentliche Bauelemente beschränkt. Das Kühlsystem 10 umfasst zwei Kühlkreise 1 1 ,12 sowie eine Kühlmittel pumpe 13, die das Kühlsystem 10 mit Kühlmittel, insbesondere mit Kühlwasser, beaufschlagt. Der Kühlkreis 1 1 ist einem Zylinderkopf 14 und der Kühlkreis 12 einem Kurbelgehäuse 15 oder Zylinderblock der Brennkraftmaschine zugeordnet. Der jeweilige Kühlmittelstrom wird durch Kühlkanäle innerhalb des Zylinderkopfes 14 und des Kurbelgehäuses 15 geführt. Dem Kühlkreis 1 1 ist dazu ein als Drehschieber 16 ausgeführtes
Wärmemanagementmodul 17 mit zugehöriger Aktuatorik 18 bzw. Sensorik zugeordnet. Dagegen schließt der Kühlkreis 12 ein als Splitkühlthermostat ausgebildetes Thermostat 19 ein. Mit Hilfe des Thermostats 19 und des
Wärmemanagementmoduls 17 ist es möglich, das Volumen und die Temperatur des durch jeden der Kühlkreise 1 1 ,12 strömenden Kühlmittels unabhängig voneinander zu regeln. Ein Drehschiebergehäuse 20 des Drehschiebers 16 schließt mehrere von Kühlmittel durchströmbare Ausgänge 21 a,21 b ein, über die das Wärmemanagementmodul 17 direkt oder indirekt mit verschiedenen
Verbrauchern verbunden ist. Weiterhin umfasst das Drehschiebergehäuse 20 einen kontrolliert absperrbaren, einen Bypass bildenden Anschluss 22, über den in einzelnen, als Warmlaufstufen bezeichneten Schaltstellungen Kühlmittel zur Kühlmittelpumpe 13 zurückströmt. Das bevorzugt direkt an dem
Drehschiebergehäuse 20 angeflanschte, von dem Kühlmittel nach Durchströmung des Kurbelgehäuses 13 beaufschlagte, ein Thermostatventil bildende Thermostat 19 schließt eine gedrosselte Leckageöffnung ein, über die eine Teilmenge des Kühlmittels in das Wärmemanagementmodul 17 einströmen kann.
Die Fig. 2 bis Fig. 4 zeigen ebenfalls das Kühlsystem 10, wobei diese
Darstellungen verschiedene Warmlaufphasen des Kühlkreises 12 verdeutlichen. Dabei stimmen die Bezugszeichen für gleiche oder funktionsgleiche Komponenten bzw. Bauteile mit denen der Fig. 1 überein. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich daher weitestgehend auf erfindungswesentliche unterschiedliche Ausgestaltungen.
Gemäß Fig. 2 ist das Kühlsystem 12 in einer ersten Warmlaufphase, d.h.
unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine, gezeigt. In dieser auch als TotalNoFlow bezeichneten Phase ist sowohl das Thermostat 19 als auch die Ausgänge 21 a,21 b sowie der Anschluss 22 geschlossen. Damit wird eine
Kühlmittelströmung durch das Kurbelgehäuse 15 und den Zylinderkopf 14 vollständig unterbunden, wodurch die Brennkraftmaschine die Betriebstemperstur schnell erreicht. Die Darstellung in Fig. 3 zeigt die zweite Warmlaufphase
(BlockNoFlow) mit einem geöffneten Anschluss 22, wodurch sich eine Strömung des den Zylinderkopf 14 passierenden Kühlmittels über den Bypass, den geöffneten Anschluss 22 einstellt. In der dritten Warmlaufphase (NoCooling- Position), gezeigt in Fig. 4, ist zusätzlich zu dem schaltbaren Anschluss 22 das Thermostat 19 geöffnet, so dass sich sowohl in dem Kühlkreis 14 des
Zylinderkopfs 14 als auch im Kühlkreis 15 des Kurbelgehäuses 15 eine
Kühlmittelströmung einstellt.
Bezugszeichenliste
Kühlsystem
Kühl kreis
Kühlkreis
Kühlmittelpumpe
Zylinderkopf
Kurbelgehäuse
Drehschieber
Wärnnennanagennentnnodul
Aktuatorik
Thermostat
Drehschiebergehäuse
Ausgang
Anschluss

Claims

Patentansprüche
Kühlsystem einer Brennkraftmaschine, das als ein Splitkühlsystem ausgelegt, zumindest zwei Kühlkreise (1 1 ,12) umfasst, die von einem Kühlmittelstrom einer Kühlmittelpumpe (13) beaufschlagt werden und zur Regelung von Kühlmittelströmen der Kühlkreise (1 1 ,12) ein als Drehschieber (16) mit zugehöriger Aktuatorik (18) ausgeführtes
Wärmemanagementmodul (17) und ein Thermostat (19) eingesetzt ist, wobei ein Drehschiebergehäuse (20) mehrere von Kühlmittel
durchströmbare Ausgänge (21 a, 21 b) vorsieht, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmemanagementmodul (17) einen ersten Kühlkreis (1 1 ) des Kühlsystems (10) regelt und das als Splitkühlthermostat ausgeführte, zumindest eine Leckageöffnung einschließende Thermostat (19) die Regelung des weiteren Kühlkreises (12) vornimmt, wobei die Ausgänge (21 a, 21 b), ein als Bypass ausgeführter, mit der Kühlmittelpumpe (13) verbundener Anschluss (22) des Drehschiebergehäuses (20) sowie die Leckageöffnung des Thermostats (19) in einzelnen Warmlaufphasen der Brennkraftmaschine bedarfsabhängig gemeinsam oder getrennt gezielt absperrbar sind.
Kühlsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mittels des Wärmemanagementmoduls (17) geregelte Kühlkreis (1 1 ) einem Zylinderkopf (14) und der weitere mittels des Thermostats (19) geregelte Kühlkreis (12) einem Kurbelgehäuse (15) der Brennkraftmaschine zugeordnet ist.
Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein gezieltes Absperren der Ausgänge (21 a,21 b) und/oder des Anschlusses (22) sowie des Thermostats (19) nach einem Start der Brennkraftmaschine unterschiedliche
Warmlaufphasen oder Schaltpositionen realisierbar sind. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse des Thermostats (19) mittelbar oder unmittelbar über Strömungsverbindungen mit dem Kurbelgehäuse (15) und dem Drehschiebergehäuse (20) verbunden ist.
Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermostat (19) ein um eine Drehachse drehbares Ventilelement umfasst, das von einem gesteuerten Antrieb verstellbar ist.
Verfahren zum Kühlen einer Brennkraftmaschine, die ein als
Splitkühlsystem ausgelegtes Kühlsystem (10) mit zumindest zwei Kühlkreisen (1 1 ,12) umfasst, einen dem Kurbelgehäuse (15) und einen dem Zylinderkopf (14) zugeordneten Kühlkreis (1 1 ,12), die von einem Kühlmittelstrom einer Kühlmittelpumpe (13) beaufschlagt werden und zur Regelung von Kühlmittelströmen in den Kühlkreisen (1 1 ,12) ein als Drehschieber (16) mit zugehöriger Aktuatorik (18) ausgeführtes
Wärmemanagementmodul (17) und ein Thermostat (19) eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Regelung des Kühlkreises (12) vorgesehene, als Splitkühlthermostat ausgeführte Thermostat (19) eine Leckageöffnung (23) aufweist, und ein bedarfsweise gezielt
absperrbarer Anschluss (22) an einem Drehschiebergehäuse (20) des Wärmemanagementmoduls (17) als Bypass mit der Kühlmittelpumpe (13) verbunden ist.
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