DE102009036603A1 - Cooling system for an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Kühlkreis, der einen durch einen Zylinderkopf der Brennkraftmaschine hindurchgeführten Hauptabschnitt sowie einen Nebenabschnitt aufweist, in den ein Wärmeübertrager eingebunden ist, der außerdem in einen Motorölkreis eingebunden ist, wobei der Zylinderkopf für den Hauptabschnitt einen Kühlmitteleinlasspfad und einen Kühlmittelauslasspfad aufweist.
Das Kaltstartverhalten der Brennkraftmaschine kann verbessert werden, wenn ein Bypass vorgesehen ist, der den Kühlmittelauslasspfad über wenigstens einen den Wärmeübertrager aufweisenden Kopplungsbereich des Nebenabschnitts mit dem Kühlmitteleinlasspfad verbindet, wobei eine Bypassschalteinrichtung vorgesehen ist, mit welcher der Bypass aktivierbar und deaktivierbar ist.The invention relates to a cooling system for an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, comprising a cooling circuit having a guided through a cylinder head of the engine main section and a side section in which a heat exchanger is integrated, which is also involved in an engine oil circuit, wherein the cylinder head for the main portion has a coolant inlet path and a coolant outlet path.
The cold start behavior of the internal combustion engine can be improved if a bypass is provided which connects the Kühlmittelauslasspfad at least one heat exchanger having the coupling portion of the auxiliary portion with the coolant inlet path, wherein a bypass switching means is provided, with which the bypass is activated and deactivated.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.The The present invention relates to a cooling system for an internal combustion engine, in particular a motor vehicle.
Aus
der
Weitere
Kühlsysteme für Brennkraftmaschinen sind aus der
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Kühlsystem einer Brennkraftmaschine eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch charakterisiert, dass im Rahmen eines Kaltstarts bzw. während einer Warmlaufphase der Brennkraftmaschine, insbesondere das Schmieröl der Brennkraftmaschine, möglichst rasch auf Betriebstemperatur gebracht werden kann, ohne dass hierzu ein aufwändiger Eingriff in die Konstruktion der Brennkraftmaschine bzw. deren Motorblock oder Zylinderkopf erforderlich ist.The The present invention addresses the problem of for a cooling system of an internal combustion engine a to provide improved embodiment, in particular Characterized in that during a cold start or during a Warm-up phase of the internal combustion engine, in particular the lubricating oil the internal combustion engine, as soon as possible to operating temperature can be brought without a complicated Intervention in the construction of the internal combustion engine or its engine block or cylinder head is required.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention this problem by the subject-matter of the independent claim solved. Advantageous embodiments are the subject the dependent claims.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen steuerbaren, also aktivierbaren und deaktivierbaren Bypass vorzusehen, der es ermöglicht, wenigstens einen den Motorölwärmeübertrager aufweisenden Kopplungsbereich des Nebenabschnitts einerseits mit einem im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine verlaufenden Kühlmittelauslasspfad und andererseits mit einem im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine verlaufenden Kühlmitteleinlasspfad zu verbinden. Zur Steuerung des Bypasses kann eine Bypassschalteinrichtung vorgesehen sein, mit welcher der Bypass aktivierbar und deaktivierbar ist. Vorzugsweise ist der Bypass an einem Heizungskühlmittelkreislauf angeschlossen. Hierdurch kann ein bereits vorhandener Kühlmittelkreislauf in der Brennkraftmaschine verwendet werden, der ohnehin an einen im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine verlaufenden Kühlmittelauslasspfad angeschlossen ist. Diese Bauweise ermöglicht es zum Beispiel bei deaktiviertem Kühlkreis, also während eines Kaltstarts, dem Zylinderkopf unmittelbar über dessen Kühlmittelauslasspfad Wärme zu entziehen, um damit über den Kopplungsteil des Nebenabschnitts und über den darin eingebundenen Motorölwärmeübertrager das Motorschmieröl zu einem sehr frühen Zeitpunkt aufzuheizen. Hierdurch wird das Motoröl vergleichsweise rasch auf seine Betriebstemperatur gebracht, wodurch die Motorschmierung verbessert und die Emissionswerte und Verbrauchswerte der Brennkraftmaschine verbessert werden können.The Invention is based on the general idea of having a controllable, So provide activatable and deactivatable bypass, it allows at least one engine oil heat exchanger having Coupling area of the auxiliary section on the one hand with a cylinder head the internal combustion engine extending Kühlmittelauslasspfad and on the other hand with a in the cylinder head of the internal combustion engine to connect extending coolant inlet path. For controlling the bypass may be provided with a bypass switching device with which bypass can be activated and deactivated. Preferably the bypass is connected to a heating fluid circuit. This allows an already existing coolant circuit be used in the internal combustion engine, anyway to a in the cylinder head of the engine extending Kühlmittelauslasspfad connected. This construction makes it possible, for example with the cooling circuit deactivated, that is during one Cold starts, the cylinder head directly above the coolant outlet Heat to escape, so that over the coupling part of the minor section and the engine oil heat exchanger incorporated therein the engine lubricating oil at a very early date heat. As a result, the engine oil is comparatively quickly brought to its operating temperature, reducing engine lubrication improves and the emission levels and fuel consumption of the internal combustion engine can be improved.
Insbesondere ist es bei dieser Ausgestaltung des Kühlsystems auch möglich, bei einem durch den Zylinderkopf hindurch geführten Kühlkreis, der mittels eines Thermostatventils aktivierbar und deaktivierbar ist, den Bypass so zu gestalten, dass der das Thermostatventil umgeht, um bei deaktiviertem Kühlkreis zumindest den genannten Kopplungsbereich des Nebenabschnitts weiterhin betreiben zu können. Auf diese Weise ist es besonders einfach und mit geringem Eingriff in den Aufbau eines konventionellen Kühlsystems möglich, für einen Kaltstart der Brennkraftmaschine den (großen) Kühlkreis mit Hilfe des Thermostatventils zu deaktivieren, damit die in den Zylindern generierte Wärme den Zylinderkopf aufheizen kann, ohne dabei das Kühlmittel des gesamten Kühlkreises aufheizen zu müssen. Durch Aktivieren des Bypasses, was bspw. mittels einer entsprechenden Bypass-Schalteinrichtung realisierbar ist, kann der mit dem Kühlmittel-Öl-Wärmeübertrager ausgestattete Kopplungsbereich des Nebenabschnitts quasi als kleiner Kühlkreis betrieben werden.Especially it is also possible in this embodiment of the cooling system in a cooling circuit guided through the cylinder head, which can be activated and deactivated by means of a thermostatic valve is to make the bypass so that bypasses the thermostatic valve, at least when the cooling circuit is deactivated Continue to operate coupling area of the auxiliary section. On this way it is particularly easy and with little intervention in the construction of a conventional cooling system possible, for a cold start of the engine the (big) Disable cooling circuit with the aid of the thermostatic valve so that the heat generated in the cylinders the cylinder head can heat up without losing the coolant of the entire cooling circuit to heat up. By activating the bypass, what For example, by means of a corresponding bypass switching device feasible is, can with the coolant-oil heat exchanger equipped coupling area of the Nebenabschnitts quasi as smaller Cooling circuit operated.
Das im kleinen Kühlkreis bzw. im aktivierten Kopplungsbereich des Nebenabschnitts zirkulierende Kühlmittel besitzt im Vergleich zum gesamten oder großen Kühlkreis nur ein deutlich verringertes Volumen und kann dementsprechend bei einer Durchströmung des Zylinderkopfs rasch erwärmt werden, ohne dass dadurch die Aufheizung des Zylinderkopfes signifikant beeinträchtigt wird. Gleichzeitig kann über diesen kleinen Kühlkreis und den darin eingebundenen Wärmeübertrager in Verbindung mit einem damit gekoppelten Motorölkühlkreis das Motoröl vergleichsweise rasch auf eine die Viskosität reduzierende, erhöhte Temperatur gebracht werden. Hierdurch kann das Schmieröl relativ rasch auf eine ausreichende Betriebstemperatur gebracht werden, wodurch die hinsichtlich Emissionen und Kraftstoffverbrauch kritische Kaltstartphase verkürzt werden kann.The in the small cooling circuit or in the activated coupling area the secondary section has circulating coolant in the Comparison to the whole or large cooling circuit only a significantly reduced volume and can accordingly at a flow The cylinder head can be heated quickly without it the heating of the cylinder head significantly affected becomes. At the same time can over this small cooling circuit and the incorporated therein heat exchanger in Connection with a coupled engine oil cooling circuit the engine oil comparatively quickly to a viscosity reducing, elevated temperature. hereby The lubricating oil can relatively quickly to a sufficient Operating temperature can be brought, thereby reducing emissions and fuel consumption shortened critical cold start phase can be.
Die zuvor genannte Bypass-Schalteinrichtung kann entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in das Thermostatventil integriert sein. Grundsätzlich ist jedoch auch eine Bauweise mit einem separaten zusätzlichen Thermostatventil denkbar. Ebenso ist ein elektrisch schaltbares Ventil vorstellbar.The aforementioned bypass switching device may be integrated into the thermostatic valve according to an advantageous embodiment of the present invention. In principle, however, a construction with a separate additional thermostatic valve is conceivable. Likewise is an elek trisch switchable valve conceivable.
Der Bypass kann eine Zusatzkühlmittelpumpe enthalten, die zusätzlich zu einer im Hauptabschnitt angeordneten Hauptkühlmittelpumpe vorhanden sein kann. Diese Zusatzkühlmittelpumpe kann für den Kaltstart bzw. während einer Motorwarmlaufphase aktiviert werden, um im Kopplungsbereich des Nebenabschnitts bzw. im kleinen Kühlkreis das Kühlmittel zu fördern. Eine derartige Zusatzkühlmittelpumpe ist insbesondere dann erforderlich, wenn die Hauptkühlmittelpumpe, aufgrund eines im Kaltstart bzw. während der Warmlaufphase geschlossenen Hauptthermostatventils kein Kühlmittel umwälzt oder abgeschaltet ist, mit der Brennkraftmaschine mechanisch antriebsverbunden ist und/oder wenn im Kopplungsbereich während des Bypassbetriebs, also während des Kaltstartbetriebs bzw. Warmlaufphase eine Kühlmittelströmungsrichtung aufweist, die vorzugsweise entgegengesetzt der Kühlmittelströmungsrichtung orientiert sein kann, die im Warmbetrieb der Brennkraftmaschine im Kopplungsbereich herrscht. Alternativ ist auch denkbar, die ohnehin vorhandene Hauptkühlmittelpumpe mit einer Einrichtung zur Strömungsrichtungsumkehr auszustatten, die es ermöglicht, bei gleich bleibender Antriebsdrehrichtung die Förderrichtung umzukehren. Ebenso ist es alternativ denkbar, eine unabhängig von der Brennkraftmaschine, insbesondere elektrisch, antreibbare Kühlmittelpumpe zu verwenden, die mit zwei Förderrichtungen betrieben werden kann und die sowohl zum Fördern des Kühlmittels im großen Hauptabschnitt als auch zum Fördern des Kühlmittels im Nebenabschnitt bzw. im Kopplungsbereich verwendet werden kann.Of the Bypass may contain an auxiliary coolant pump, in addition to a main coolant pump arranged in the main section can be present. This auxiliary coolant pump can be used for the cold start or during a motor warm-up phase activated be in the coupling area of the secondary section or in the small Cooling circuit to promote the coolant. Such an additional coolant pump is particularly then required if the main coolant pump, due to a in cold start or during the warm-up phase closed main thermostatic valve no coolant is circulated or switched off, is mechanically drive-connected with the internal combustion engine and / or if in the coupling area during the bypass operation, ie during of the cold start operation or warm-up phase, a coolant flow direction which is preferably opposite to the coolant flow direction can be oriented in the warm operation of the internal combustion engine prevails in the coupling area. Alternatively, it is also conceivable that anyway existing main coolant pump with a device for To provide a flow direction reversal that allows with constant drive direction of rotation, the conveying direction reverse. Likewise, it is alternatively conceivable, an independent from the internal combustion engine, in particular electrically, drivable coolant pump to be used, which are operated with two conveying directions can and which both promote the coolant in the big main section as well as to the sponsoring of the coolant in the secondary section or in the coupling region can be used.
Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann der Zylinderkopf einen Zusatzkühlmittelpfad enthalten, der zusätzlich zum Kühlmittelauslasspfad im Bereich von Abgasauslasskanälen angeordnet ist und der in den zuvor genannten Nebenabschnitt eingebunden ist, der im Kaltstartbetrieb den kleinen Kühlkreis bildet. Auf diese Weise kann für den Kaltstart gezielt im Bereich der Abgasseite des Zylinderkopfs Wärme aufgenommen und über den entsprechenden Wärmeübertrager an das Motoröl übertragen werden. Hierdurch kann die Wärmeübertragung auf das Motoröl intensiviert werden. Die Zeit bis zum Erreichen einer hinreichenden Betriebstemperatur für das Motoröl kann dadurch verkürzt werden.Corresponding a particularly advantageous embodiment of the Cylinder head contain an additional coolant path, the in addition to the coolant outlet path in the area is arranged by Abgasauslasskanälen and in the previously mentioned side section is involved in the cold start operation forms the small cooling circuit. This way can for the cold start specifically in the area of the exhaust side of the cylinder head Heat absorbed and over the corresponding Transfer heat exchanger to the engine oil become. As a result, the heat transfer on the engine oil can be intensified. The time to reach a sufficient operating temperature for the engine oil can be shortened.
Alternativ ist der Zusatzkühlmittelpfad als separater Pfad im Zylinderkopf ausgebildet oder wird durch den vorhandenen Kühlwassermantel mittels einer gezielt gebildeten Längsströmung im Zylinderkopf ausgestaltet. Im Sinne der Erfindung ist es weiterhin denkbar, mittels einer gezielt gebildeten Längsströmung entlang der Abgasauslassseite im Zylinderkopf eine erhöhte Wärmeaufnahme des Kühlmittels zu bewirken, so dass beispielsweise die Heizleistung des Motorölwärmeübertragers gesteigert wird.alternative is the additional coolant path as a separate path in the cylinder head trained or is through the existing cooling water jacket by means of a specifically formed longitudinal flow designed in the cylinder head. For the purposes of the invention, it is still conceivable, by means of a specifically formed longitudinal flow along the exhaust outlet in the cylinder head increased To cause heat absorption of the coolant, so that, for example, the heating power of Motorölwärmeübertragers is increased.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention will become apparent from the Subclaims, from the drawings and from the associated Description of the figures with reference to the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in each case specified combination, but also in other combinations or can be used in isolation, without the scope of the present To leave invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.preferred Embodiments of the invention are in the drawings and will become more apparent in the following description explained, wherein the same reference numerals to the same or similar or functionally identical components relate.
Es zeigen, jeweils schematisch,It show, in each case schematically,
Entsprechend
den
Das
Kühlsystem
In
den Nebenabschnitt
Der
Zylinderkopf
Der
Kühlmittelauslasspfad
Ferner
enthält der Zylinderkopf
Des
Weiteren ist der hier gezeigte Kühlkreis
Der
Bypass
Ferner
enthält der Bypass
Entsprechend
einer bevorzugten Ausführungsform kann in den Bypass
Bei
den hier gezeigten Ausführungsformen enthält der
Nebenabschnitt
Diese
Schaltventile
Bei
der in den
Die
in den
Während eines Warmbetriebs der
Brennkraftmaschine
During a warm operation of the internal combustion engine
Zur
Realisierung des kleinen Kühlkreises, der zumindest einen
den Wärmeübertrager
Die
in den
Zur
Realisierung des Kaltstartbetriebs kann bei dieser Ausführungsform
entsprechend
Der
Zusatzkühlmittelpfad
Es
tritt aus dem Zylinderkopf
Die
Zusatzpumpe
Während
dieses Kaltstartbetriebs sind innerhalb des Nebenabschnitts
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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