DE19803884A1 - Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einem Kühlkreislauf mit zumindest einer Pumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einem Kühlkreislauf mit zumindest einer Pumpe, wobei die Brennkraftmaschine in Zylinderkopf und Kurbelgehäuse angeord­ nete Kühlmäntel in zugeordneten inneren Kühlregelkreisen aufweist und die Kühlre­ gelkreise überein Ventil mit einem Wärmetauscher in einem äußeren Kühlreis über einen Wärmetauscher-Bypass sowie einem Wärmetauscher-Vorlauf und einem - Rücklauf in Verbindung stehen und weiter im Kühlregelkreis des Kurbelgehäuses ein Ventil vorgesehen ist derart, daß mittels einer elektronischen Steuereinrichtung in Abhängigkeit von Parametern der Brennkraftmaschine beide Kühlregelkreise über die Ventile bedarfsweise voneinander unabhängig regelbar sind.

Eine derartige Brennkraftmaschine ist beispielsweise Gegenstand des europäischen Patentes EP-B 0 038 556, wobei in dem Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine ne­ ben den ausschließlich über die elektronische Steuereinrichtung tempera­ tur- und/oder lastabhängig gesteuerten Ventilen ferner jeder Kühlregelkreis eine von der Steuereinrichtung angesteuerte und hinsichtlich der jeweiligen erforderlichen Wär­ meabfuhr in der Drehzahl variable Pumpe umfaßt. Weiter ist bei diesem Kühlkreis­ lauf das den Zulauf zum Wärmetauscher im äußeren Kühlkreis regelnde Ventil im Wärmetauscher-Vorlauf angeordnet, über das insbesondere im Kühlleistungsfall bei hoher Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine das Kühlmittel aus dem Zylinder­ kopf und aus dem Kurbelgehäuse dem Wärmetauscher zugeführt ist. Ein den Wär­ metauscher-Vorlauf mit dem Wärmetauscher-Rücklauf verbindender und mit Ab­ zweigungen zu den Kühlmänteln im Zylinderkopf und Kurbelgehäuse versehen er Bypass ist als eine ventillose Drosselleitung gestaltet zur Erzielung einer Kühl­ mittelführung derart, daß zumindest im Kühlleistungsfall das über den Rücklauf in den Bypass eintretende abgekühlte Kühlmittel mit einem stromauf des Wärme­ tauscher-Vorlaufes in den Bypass abgezweigten heißen Kühlmittels gemischt in die jeweiligen Abzweigungen der Brennkraftmaschine eintritt.

Neben dem erheblichen Regelungsaufwand für diesen bekannten Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine ist als besonders nachteilig der ventillose, gedrosselte Wärmetauscher-Bypass anzusehen, da über diesen insbesondere im Kühlleistungsfall bei einem Ausfall einer der geregelt angesteuerten Pumpen über die andere intakte Pumpe zunehmend ungenügend gemischtes, temperaturerhöhtes Kühlmittel angesaugt wird und somit für beide Kühlmäntel die erhebliche Gefahr einer Überhitzung gegeben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine mit bedarfsweise unabhängig regelbaren Kühlregelkrei­ sen für Kühlmäntel in Zylinderkopf und Kurbelgehäuse zumindest durch eine ver­ besserte Anordnung und Auswahl der regelbaren Ventile hinsichtlich geringerem Aufwand und erhöhter Kühlsicherheit weiterzubilden.

Diese Aufgabe ist gemäß dem Patentanspruch 1 bevorzugt dadurch gelöst, daß eine im Kühlregelkreis des Zylinderkopfes in diesen fördernde und mit der Brenn­ kraftmaschine in fester Antriebsverbindung stehende Pumpe ansaugseitig mit einem Ablauf eines im Kühlregelkreis des Kurbelgehäuses angeordneten Drei-Wege-Ven­ tils in Verbindung steht, wobei dieses Drei-Wege-Ventil einerseits einen Kurbel­ gehäuseaustritt und andererseits eine dem Kühlmittelzufluß dienende Verbindungs­ leitung mit einem Ablauf eines im Querschnitt ungedrosselten Wärmetauscher- Bypass angeordneten weiteren Drei-Wege-Ventils regelt.

Eine weitere Lösung der vorstehend angegebenen Aufgabe ist im Nebenanspruch 4 beschrieben.

Der Vorteil beider erfindungsgemäßer Lösungen ist darin zu sehen, daß mit der ge­ schickten Auswahl und Anordnung der Ventile ein verringerter Leitungsaufwand im jeweiligen Kühlkreislauf erzielt ist und weiter über eine zumindest mit der Brenn­ kraftmaschine in antriebsfester Verbindung stehende Pumpe eine erhöhte Kühl­ sicherheit durch den dadurch gegebenen Zwangsumlauf erreicht ist.

Eine wesentlich gesteigerte Kühlsicherheit einerseits und ein deutlich verringerter Steuerungsaufwand andererseits ist in vorteilhafter Weise durch eine Weiterbildung der bevorzugten Lösung nach Patentanspruch 1 dadurch erreicht, daß die beiden Drei-Wege-Ventile als Drei-Wege-Thermostate ausgebildet sind, und jeder Drei- Wege-Thermostat jeweils ein über die Steuereinrichtung ansteuerbares, elektrisch beheizbares Dehnstoffelement umfaßt.

Mit der Verwendung von an sich z. B. aus der DE-C 22 06 266 bekannter Drei- Wege-Thermostate ist aufgrund ihrer selbsttätig, jenseits einer vorbestimmten Grenztemperatur temperaturabhängigen Regelung eine von der elektronischen Steuereinheit unabhängige Regelung gegeben und somit in Verbindung mit der er­ findungsgemäßen Anordnung der beiden Drei-Wege-Ventile in bezug zur einzigen, fest angetriebenen und in den Zylinderkopf fördernden Pumpe eine erhöhte Kühl­ sicherheit erzielt. Diese temperaturabhängig mechanisch bewirkte Regelung der Drei-Wege-Thermostate ist ein vorteilhaftes Sicherheitselement in Verbindung mit elektrisch beheizbaren Dehnstoffelementen, womit bei einem Ausfall eines der Dehnstoffelemente mit der temperaturabhängig mechanisch bewirkten Regelung gegenüber dem bekannten Stand der Technik eine erhöhte Kühlsicherheit erzielt ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Serienschaltung zweier Drei-Wege-Ther­ mostate mit einer aus dem Ablauf des pumpennächsten Drei-Wege-Thermostats absaugenden Pumpe ist zwar per se aus der bereits erwähnten DE-C 22 06 266 bekannt, liefert aber aufgrund der für eine voneinander unabhängige Regelung der Kühlregelkreise erforderlichen beheizbaren Dehnstoffelemente einerseits und der in das Kurbelgehäuse fördernden Pumpe andererseits keine Anregung für die Erfin­ dung, da bei diesem Kühlkreislauf in der Warmlaufphase das Kühlmittel im Kühl­ mantel des Zylinderkopfes stehen bleibt, wogegen das Kühlmittel im Kühlmantel des Kurbelgehäuses durch die Pumpe umgewälzt ist. Im übrigen sind bei diesem Kühl­ kreislauf der Brennkraftmaschine die Kühlmäntel von Zylinderkopf und Kurbel­ gehäuse über Drosselbohrungen verbunden.

Eine derartige Verbindungsanordnung zwischen den Kühlmänteln in Zylinderkopf und Kurbelgehäuse ist auch bei dem erfindungsgemäß gestalteten Kühlkreislauf vorstellbar, wobei im Gegensatz zu dem Kühlkreislauf gemäß der DE-A 29 28 298 mit einem pumpenbespülten Kühlmantel im Zylinderkopf eine durch Thermosiffon- Wirkung bewirkte Förderung des Kühlmittels im Kühlmantel des Kurbelgehäuses bei erhöhtem Wärmeanfall erfindungsgemäß über das den Kurbelgehäuseaustritt re­ gelnde Drei-Wege-Ventil ersetzt ist.

Weiter kann die Erfindung wegen ihrer hohen Regelsicherheit und damit Kühlsicher­ heit aufgrund der geschickten Anordnung der Drei-Wege-Thermostate in Kombina­ tion einer mechanisch automatischen sowie gesteuerten Regelung auch bei einer Brennkraftmaschine Verwendung finden, bei der jeweils einlaßseitig und auslaßsei­ tig in Kurbelgehäuse und Zylinderkopf gemeinsame Kühlmäntel vorgesehen sind, wie dies beispielsweise aus der japanischen Patentoffenlegungsschrift 5-33646 in den Figuren gezeigt ist. Wie aus den Figuren ersichtlich, ist im Wärmetauscher- Bypass ein üblicher Drei-Wege-Thermostat vorgesehen, aus dessen Mischkammer eine Pumpe das Kühlmittel in den auslaßseitigen Kühlmantel direkt fördert und über eine stromab der Pumpe vorgesehene Abzweigung über einen weiteren üblichen Thermostaten in den einlaßseitigen Kühlmantel einbringt.

In Anlehnung an das vorgenannte japanische Dokument ist es weiter denkbar, die Erfindung aufgrund ihrer Vorteile auch für eine Brennkraftmaschine zu verwenden, bei der lediglich der Kühlmantel des Kurbelgehäuses in einen einlaßseitigen und in einen auslaßseitigen Abschnitt unterteilt ist, wie dies beispielsweise aus der DE-A 157 66 98 bekannt ist.

Ferner ist die Verwendung der Erfindung auch für eine Brennkraftmaschine denkbar, bei der sowohl der Zylinderkopf als auch ein horizontal unterteilter Kühlmantel im Kurbelgehäuse gemäß der DE-A 32 26 880 durchspült ist, wobei der triebwerks­ lagerseitige Abschnitt des Kurbelgehäuse-Kühlmantels erfindungsgemäß über das der Pumpe vorgeschaltete Drei-Wege-Thermostat mit beheizbarem Dehnstoff­ element geregelt sein kann.

Dem gegenüber bevorzugt ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Kühl­ mantel des Zylinderkopfes vom Kühlmantel des Kurbelgehäuses getrennt ausgebil­ det, wobei von der Verbindungsleitung zwischen den beiden Drei-Wege-Ventilen ein ventilloser Zulauf zum Kühlmantel des Kurbelgehäuses abzweigt. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist ein geringerer Verbindungsleitungs-Aufwand gegenüber dem gat­ tungsbildenden Stand der Technik.

Zur Erzielung einer hohen Betriebssicherheit des erfindungsgemäßen Kühlkreislau­ fes mit insbesondere in beiden getrennten Kühlmänteln einstellbaren, relativ hohen Kühlmitteltemperaturen (bis 110°C) ist in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung der elektronischen Steuereinrichtung ein Kühlmitteltemperatur-Kennfeld zugeordnet. Damit kann in vorteilhafter Weise in jedem der Kühlmäntel betrieb­ spunktabhängig im Hinblick auf die-Abgasqualität einerseits und die Verlustleistung durch Reibung andererseits die jeweils optimale Kühlmitteltemperatur eingeregelt werden.

Schließlich kann mit der Erfindung im Kühlleistungsfall bei hoher Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine im Gegensatz zum gattungsgemäßen Stand der Technik prinzipiell ähnlich dem Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine in Fig. 1 der DE-A 28 41 555 das gesamte, über den Wärmetauscher rückgekühlte Kühlmittel zunächst ausschließlich dem Kühlmantel des Kurbelgehäuses zugeführt werden zur Einhal­ tung eines vorgegebenen Grenzwertes für die Motoröltemperatur, wobei das aus dem Kurbelgehäuse-Kühlmantel gegenüber dem bislang aufgezeigten Stand der Technik abweichend über das pumpennahe Drei-Wege-Thermostat austretende Kühlmittel über die stromab angeordnete Pumpe dem Zylinderkopf zugeführt ist mit dem Vorteil geringer Temperaturdifferenzen im umlaufenden Kühlmittel, wodurch nachteilige Materialspannungen im Zylinderkopf und Kurbelgehäuse reduziert sind.

Mit der im Nebenanspruch aufgezeigten Lösung der eingangs genannten Aufgabe sind ebenfalls die vorgenannten Vorteile erreicht. Gemäß dieser zweiten Lösung ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß eine im Kühlregelkreis des Zylinderkopfes in diesen fördernde und mit der Brennkraftmaschine in fester Antriebsverbindung stehende Pumpe ansaugseitig über eine dem Kühlmittelzufluß dienende Verbin­ dungsleitung mit einem Ablauf eines im ungedrosselten Wärmetauscher-Bypass angeordneten Drei-Wege-Ventils, vorzugsweise Drei-Wege-Thermostat verbunden ist, und daß die Verbindungsleitung mit einer im Kühlregelkreis des Kurbelgehäuses vorgesehenen Vorlaufleitung und einer Rücklaufleitung in Verbindung steht, wobei im Kurbelgehäuse-Kühlregelkreis eine gesonderte drehzahlregelbare Pumpe und in der Vorlauf- oder Rücklauf-Leitung ein steuer-/regelbares Ventil sind. Im Gegensatz zur ersten Lösung ist hierbei das zweite Ventil im Kurbelgehäuse-Kühlregelkreis ein bekanntes, mechanisch über ein Signal angesteuertes Hubventil. Dieses Ventil dient lediglich der Einhaltung einer Flußrichtung des Kühlmittels durch das Kurbelgehäuse, wobei die Regelung der Kühlmitteltemperatur im Kühlmantel des Kurbelgehäuses durch eine vorzugsweise elektrisch angetriebene Pumpe bewirkt ist. Weiter ist dieses Ventil derart angeordnet und/oder ausgebildet, daß im Kühl­ leistungsfall bei hohem Leistungsanfall der Brennkraftmaschine bei schadhaftem Ventil dieses bei entsprechendem Förderdruck durch die elektrisch angetriebene, drehzahlgeregelte Pumpe zumindest teilweise geöffnet werden kann, um dieses aus dem Kühlmantel des Kurbelgehäuses ablaufende Kühlmittel über die erste, mit der Brennkraftmaschine in fester Antriebsverbindung stehende Pumpe über den Zylin­ derkopf dem Wärmetauscher zuzuführen.

Damit ist auch bei der zweiten Lösung der Erfindung eine Durchspülung beider Kühlmäntel gesichert, die bei der ersten Lösung gemäße dem Patentanspruch 1 bei Ausfall einer elektrischen Heizung des jeweiligen Dehnstoffelementes mittels der durch die Temperatur des Kühlmittels wirksamen Dehnstoffelemente sichergestellt ist. Mit der Erfindung ist damit gemäß den beiden Lösungen bei Ausfall eines elektri­ schen Steuer-/Regelelementes in einem der Kühlmäntel sichergestellt, daß dieser bei einem hohen Leistungsanfall der Brennkraftmaschine in Reihe geschaltet ist mit dem jeweiligen funktionierenden Kühlregelkreis zum Umlauf des Kühlmittels im ge­ samten Kühlkreislauf.

Diese erfindungsgemäß vorteilhafte Kühlmittelführung ist beispielsweise bei dem für eine Brennkraftmaschine bekannten Kühlkreislauf gemäß der japanischen Patent- Offenlegungsschrift 59-213918 nicht gegeben, wobei der in der Brennkraftmaschine zwei getrennt in Zylinderkopf und Kurbelgehäuse angeordnete Kühlmäntel aufwei­ sende Kühlkreislauf von einfachem Aufbau ist mit einer im Rücklauf des Wärmetau­ schers angeordneten Pumpe, die das Kühlmittel über je ein gesondert gesteuertes Ventil dem jeweiligen Kühlmantel zufördert. Bei Ausfall eines des von der Tempera­ tur des jeweiligen Kühlmantels angesteuerten, pneumatisch betätigten Hubventils bleibt der jeweilige Kühlmantel von einem Kühlmittel-Umlauf bis auf den über eine Drossel-Bypassleitung pumpenansaugseitig verursachten Teilumlauf ausgenom­ men. Eine Reihenschaltung der Kühlmäntel im Kühlleistungsfall bzw. im Notfall bei einem ausgefallenen Ventil ist hierbei nicht möglich.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 für eine Brennkraftmaschine einen Kühlkreislauf der ersten Lösungsart mit integrierten Heizkörpern für eine Fahrzeugheizung sowie einem Wärmetauscher für das Getriebeöl der Brennkraftmaschine,

Fig. 2 mit 5 anhand schematisch dargestellter Kühlkreisläufe ausgewählte Phasen des Regelsystems für den Kühlkreislauf nach Fig. 1,

Fig. 6 eine Brennkraftmaschine mit einem Kühlkreislauf gemäß der im Neben­ anspruch beschriebenen Lösung.

Eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine 1 mit einem Kühlkreislauf 2 mit zu­ mindest einer Pumpe 3 umfaßt einen Kühlmantel 4 in einem Zylinderkopf 5 und einen Kühlmantel 6 in einem Kurbelgehäuse 7, wobei die getrennten Kühlmäntel 4 und 6 jeweils einem Kühlregelkreis 8 bzw. 9 zugeordnet sind. Die Kühlregelkreise 8 und 9 stehen über ein Ventil 10 mit einem Wärmetauscher 11 in einem äußeren Kühlkreis 12 über einen Wärmetauscher-Bypass 13 sowie einem Wärmetauscher- Vorlauf 14 und einem Wärmetauscher-Rücklauf 15 in Verbindung. Weiter ist im Kühlregelkreis 9 des Kurbelgehäuses 7 ein Ventil 16 vorgesehen derart, daß mittels einer elektronischen Steuereinrichtung 17 in Abhängigkeit von Parametern der Brennkraftmaschine 1 beide Kühlregelkreise 8 und 9 über die Ventile 10 und 16 be­ darfsweise voneinander unabhängig regelbar sind.

Zur Weiterbildung des Kühlkreislaufes 2 durch eine verbesserte Anordnung und Auswahl der regelbaren Ventile 10 und 16 hinsichtlich geringerem Aufwand und erhöhter Kühlsicherheit wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß eine im Kühlre­ gelkreis 8 des Zylinderkopfes 5 in diesen fördernde und mit der Brennkraftmaschine 1 in fester Antriebsverbindung stehende Pumpe 3 ansaugseitig mit einem Ablauf 18 eines im Kühlregelkreis 9 des Kurbelgehäuses 7 angeordneten Drei-Wege-Ventils 16 in Verbindung steht, wobei dieses Drei-Wege-Ventil 16 einerseits einen Kurbel­ gehäuse-Austritt 19 und andererseits eine dem Kühlmittelzufluß dienenden Verbin­ dungsleitung 20 mit einem Ablauf 21 eines im Querschnitt ungedrosselten Wärme­ tauscher-Bypass 13 angeordneten weiteren Drei-Wege-Ventils 10 regelt.

Vorzugsweise sind zur Erzielung eines geringen Aufwandes und einer erhöhten Kühlsicherheit im Kühlkreislauf 2 die beiden Drei-Wege-Ventile 10 und 16 als Drei- Wege-Thermostate ausgebildet, wobei jeder Drei-Wege-Thermostat 10 und 16 je­ weils ein über die Steuereinrichtung 17 ansteuerbares, elektrisch beheizbares Dehnstoffelement 10' bzw. 16' umfaßt (Fig. 2 bis 5).

In Verbindung mit dieser erfindungsgemäßen Auswahl und Anordnung der Drei- Wege-Thermostate 10 und 16 ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Kühl­ mantel 4 des Zylinderkopfes 5 vorzugsweise vom Kühlmantel 6 des Kurbelgehäuses 7 getrennt ausgebildet, wobei der Aufwand an Kühlleitungen weiter dadurch verrin­ gert ist, daß von der Verbindungsleitung 20 zwischen den beiden Drei-Wege-Ther­ mostaten 10 und 16 ein ventilloser Zulauf 22 zum Kühlmantel 6 des Kurbelgehäuses 7 abzweigt.

Eine optimale Regelung der Kühlmitteltemperatur im Kühlkreislauf 2 bzw. in den einzelnen Kühlregelkreisen 8 und 9 ist weiter dadurch erreicht, daß der elektroni­ schen Steuereinrichtung 17 ein Kühlmitteltemperatur-Kennfeld zugeordnet ist.

Mittels einer derartigen kennfeldgesteuerten Kühlmittel-Temperatur-Regelung, wie dies per se beispielsweise aus der DE-A 43 24 178 bekannt ist, kann die Kühl­ mitteltemperatur je nach leistungsbedingtem Wärmeanfall aus der Brennkraft­ maschine 1 die Kühlmitteltemperatur sowohl im gesamten Kühlkreislauf 2 als auch in den einzelnen Kühlregelkreisen 8 und 9 beispielsweise zwischen den Tempera­ turgrenzen 80°C bis 110°C je nach Belastung der Brennkraftmaschine 1 bzw. deren Betriebsart geregelt werden.

Der erfindungsgemäße Kühlkreislauf 2 umfaßt demnach zwei miteinander ge­ koppelte Kühlregelkreise 8 und 9 für den Zylinderkopf 5 und das Kurbelgehäuse 7. Für eine mechanisch automatisch bewirkte Regelung sind vorzugsweise die Drei- Wege-Thermostate 10 und 16 vorgesehen, die beispielsweise die gewünschten Temperaturbereiche zwischen 80°C und 110°C abdecken. Diese gewünschten Temperaturbereiche werden erfindungsgemäße voneinander unabhängig eingere­ gelt. Die Ansteuerung mit Hilfe elektrisch beheizbarer Dehnstoffelemente 10' und 16' der Drei-Wege-Thermostate 10 und 16 ermöglicht es, die gewünschten Temperatu­ ren über das gesamte Motorkennfeld auswählen zu können. Diese elektrisch be­ heizbaren Dehnstoffelemente 10' und 16' haben vorzugsweise eine Regeltempe­ ratur von z. B. 110°C. Es stellen sich somit im Regelfall daher im Zylinderkopf 5 und im Kurbelgehäuse 7 jeweils eine Temperatur von 110°C ein bei Bestromung des jeweiligen Dehnstoffelementes 10' bzw. 16'. Damit können unabhängig vonein­ ander verschiedene Temperaturen im Zylinderkopf 5 und Kurbelgehäuse 7 einge­ stellt werden, so daß je nach vorbestimmter Wandtemperatur der Verbrauch oder das Drehmoment der Brennkraftmaschine 1 zu beeinflussen sind.

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Kühlmittel-Regelsystems ist folgende:

In der Warmlaufphase gemäß Fig. 2 sind die Drei-Wege-Thermostate 10 und 16 über ihre Ventilteller 100 und 160 geschlossen. Es fließt kein Kühlmittel über den Wärmetauscher 11 bzw. über das Kurbelgehäuse 7. Es fließt im Kurzschlußkreislauf bzw. Kühlregelkreis 8 über den Drei-Wege-Thermostaten 10 und über den nachge­ schalteten Drei-Wege-Thermostaten 16, deren weitere Ventilteller 100' und 160' geöffnet sind. Da im Warmlauf der Brennkraftmaschine 1 durch Anordnung der Drei- Wege-Thermostate 10 und 16 im Kurbelgehäuse 7 das Kühlmittel stillsteht, muß mit Hilfe einer gewissen Leckmenge dafür gesorgt werden, daß die Information der Kühlmitteltemperatur im Kurbelgehäuse 7 an das Dehnstoffelement 16' gelangt, oder ersatzweise wird die Kühlmitteltemperatur oder die Bauteiltemperatur im Kur­ belgehäuse 7 gemessen zur Ausbildung eines Signals in der elektronischen Steuer­ einrichtung 17. Bei Überschreiten einer gewissen Grenztemperatur kann mittels Be­ stromen des elektrisch heizbaren Dehnstoffelementes 16' ein Kühlmittelfluß erzeugt werden, womit im Kurbelgehäuse 7 einer Überhitzung entgegengewirkt wird. Nach Abschluß des Warmlaufes der Brennkraftmaschine 1, der unabhängig von den Temperaturen im Zylinderkopf 5 und Kurbelgehäuse 7 gewählt werden kann, geht das Regelsystem im Kühlkreislauf 2 in-die nächste Regelphase bzw. Wirkungsphase über.

In der anschließenden Regelphase gemäß Fig. 3 wird im Kühlregelkreis 8 des Zy­ linderkopfes 5 die Kühlmitteltemperatur eingeregelt dadurch, daß im Drei-Wege- Thermostaten 10 das Dehnstoffelement 10' über den Ventilteller 100 den Durchfluß über den Wärmetauscher 11 öffnet und somit die Temperatur im Zylinderkopf 5 über das Dehnstoffelement 10' eingeregelt wird, z. B. auf 110°C. Ist eine niedrigere Temperatur gewünscht, ist das Dehnstoffelement 10' über die Steuereinrichtung 17 angesteuert zu bestromen, wobei die gewünschte Regeltemperatur durch die neue Kennlinie des Dehnstoffelementes 10' je nach Dauer und Leistung der Bestromung bestimmt ist.

Die mögliche anschließende dritte Regelphase (Fig. 4) kennzeichnet sich dadurch, daß im Kurbelgehäuse 7 eine maximal vorgegebene Temperatur erreicht ist, durch die über die beispielsweise vorgesehene Leckage im Drei-Wege-Thermostat 16 das Dehnstoffelement 16' veranlaßt ist, den Kurbelgehäuseaustritt 19 über den Ventil­ teller 160 freizugeben, was aber entweder zusätzlich oder allein durch Bestromen des Dehnstoffelementes 16' zu bewirken ist, um den Durchfluß durch das Kurbel­ gehäuse 7 freizugeben. Mit dieser Regelungsmaßnahme wird weiter beispielsweise die Öltemperatur der Brennkraftmaschine 1 unter einem vorbestimmten Grenzwert gehalten. In der dritten Regelphase sind jedenfalls beide Kühlregelkreise 8 und 9 für den Zylinderkopf 5 und das Kurbelgehäuse 7 in Betrieb, wobei ein Teil des Kühl­ mittels im Kurzschluß über den Wärmetauscher-Bypass 13 dem beiderseits geöff­ neten Drei-Wege-Thermostaten 10 zugeführt ist und der andere Teil über den Wär­ metauscher 11 und den Rücklauf 15 dem beiderseits geöffneten Drei-Wege-Ther­ mostat 10 zugeführt ist und von hier aus über die Verbindungsleitung 20 ein Teil in den Zulauf 22 des Kurbelgehäuses 7 und ein weiterer Teil über die Verbindungs­ leitung 20 in den Drei-Wege-Thermostaten 16 geführt ist, in dem die Kühlmittel­ ströme aus der Verbindungsleitung 20 und aus dem Kühleraustritt 19 gemischt der Pumpe 3 zum Zylinderkopf 5 zugeführt sind für den weiteren vorbeschriebenen Umlauf.

Die vierte und letzte Regelphase gemäß Fig. 5 umfaßt den Kühlleistungsfall bei hoher Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine 1 bzw. den Fall der vorgegebenen Bestromung der Drei-Wege-Thermostate 10 und 16 über das Kühlmitteltemperatur- Kennfeld der Steuereinrichtung 17, wobei die Drei-Wege-Thermostate 10 und 16 entweder über die Dehnstoffelemente 10' und 16' allein oder durch Bestromung mittels ihrer Ventilteller 100' bzw. 160' verschlossen sind. Mit dieser Regelmaß­ nahme wird das vom Wärmetauscher 11 in das Drei-Wege-Ventil 10 eintretende Kühlmittel aufgrund des zuflußseitig über den Ventilteller 160' gesperrten Drei- Wege-Thermostaten 16 zuerst dem Kühlmantel 6 des Kurbelgehäuses 7 zugeführt und von diesem über das ablaufseitig geöffnete Drei-Wege-Thermostat 16 und der stromab angeordneten Pumpe 3 dem Kühlmantel 4 des Zylinderkopfes 5 und von diesem über den Wärmetauscher-Vorlauf 14 dem Wärmetauscher 11 für den weite­ ren Umlauf zugeführt. Damit ist sichergestellt, daß die Kühlleistungswerte erfüllt werden und daß die Öltemperatur der Brennkraftmaschine 1 vorgegebene Grenz­ werte nicht übersteigt.

Eine weitere erfindungsgemäße Lösung mit identischer Kühlwirkung ist mit einem Kühlkreislauf 2 gemäß der Brennkraftmaschine 1 in Fig. 6 erzielt, wobei identische Teile mit gleichen Bezugszeichen belegt sind. Zur Lösung der der Erfindung zu­ grunde gelegten Aufgabe wird hierbei vorgeschlagen, daß eine im Kühlregelkreis 8 des Zylinderkopfes 5 in diesen fördernde und mit der Brennkraftmaschine 1 in fester Antriebsverbindung stehende Pumpe 3 ansaugseitig über ein dem Kühlmittelzufluß dienende Verbindungsleitung 20 mit einem Ablauf 21 eines im Leitungsquerschnitt ungedrosselten Wärmetauscher-Bypass 13 angeordneten Drei-Wege-Ventils, vor­ zugsweise Drei-Wege-Thermostat 10, verbunden ist, und daß die Verbindungslei­ tung 20 mit einer im Kühlregelkreis 9 des Kurbelgehäuses 7 vorgesehenen Vorlauf­ leitung 23 und einer Rücklaufleitung 24 in Verbindung steht, wobei im Kurbelge­ häuse-Kühlregelkreis 9 eine gesonderte, drehzahlregelbare Pumpe 25 und in der Vorlauf- oder Rücklaufleitung 23 bzw. 24 ein steuer-/regelbares Ventil 26 angeord­ net sind.

Bei diesem zweiten -Erfindungsvorschlag übernimmt anstelle des der Pumpe 3 vor­ geschalteten Drei-Wege-Thermostaten 16 der ersten Lösung eine vorzugsweise elektrisch angetriebene Pumpe 25 die Regelung der Kühlmitteltemperatur. Dies ist regelungstechnisch dadurch erreicht, daß die Pumpe 25 über die Steuereinrichtung 17 mit jeder Laständerung für eine entsprechend angepaßte Drehzahl angesteuert ist. Im Warmlauf der Brennkraftmaschine 1 kann die Pumpe 25 stillstehen. Weiter ist die Pumpe 25 derart ausgelegt, daß sie für die vorbeschriebenen weiteren Re­ gelungsphasen 2 mit 4 den erforderlichen Volumenstrom bereitstellen kann, um eine Überschreitung der zulässigen Bauteiltemperaturen zu vermeiden. Das Ventil 26 dient bei dieser Lösung lediglich der Einhaltung der Kühlmittel-Flußrichtung und kann beispielsweise zur Erhöhung der Kühlsicherheit so ausgelegt sein, daß es ab einem bestimmten Förderdruck durch die mit der Brennkraftmaschine 1 antriebsfest verbundene Pumpe 3 bei Ausfall der zusätzlichen Pumpe 25 einen vorbestimmten Öffnungsquerschnitt freigibt zur Erzielung eines vorbestimmten Kühlmitteldurchflus­ ses durch den Kühlmantel 6 des Kurbelgehäuses 7.

Claims (5)

1. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einem Kühlkreislauf mit zumin­ dest einer Pumpe,

• - wobei die Brennkraftmaschine (1) in Zylinderkopf (5) und Kurbelgehäuse (7) angeordnete Kühlmäntel (4, 6) in zugeordneten inneren Kühl­ regelkreisen (8, 9) aufweist, und
• - die Kühlregelkreise (8, 9) über ein Ventil (10) mit einem Wärmetauscher (11) in einem äußeren Kühlkreis (12) über einen Wärmetauscher- Bypass (13) sowie einem Wärmetauscher-Vorlauf (14) und einem - Rücklauf (15) in Verbindung stehen, und weiter
• - im Kühlregelkreis (9) des Kurbelgehäuses (7) ein Ventil (16) vorgesehen ist derart, daß
• - mittels einer elektronischen Steuereinrichtung (17) in Abhängigkeit von Parametern der Brennkraftmaschine (1) beide Kühlregelkreise (8, 9) über die Ventile (10, 16) bedarfsweise voneinander unabhängig regelbar sind, dadurch gekennzeichnet,
• - daß eine im Kühlregelkreis (8) des Zylinderkopfes (5) in diesen för­ dernde und mit der Brennkraftmaschine (1) in fester Antriebsverbindung stehende Pumpe (3) ansaugseitig mit einem Ablauf (18) eines im Kühl­ regelkreis (9) des Kurbelgehäuses (7) angeordneten Drei-Wege-Ventils (16) in Verbindung steht, wobei
• - dieses Drei-Wege-Ventil (16) einerseits einen Kurbelgehäuseaustritt (19) und andererseits eine dem Kühlmittelzufluß dienende Verbindungslei­ tung 20 zu einem Ablauf (21) eines im Leitungsquerschnitt unge­ drosselten Wärmetauscher-Bypass (13) angeordneten weiteren Drei- Wege-Ventils (10) regelt.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die beiden Drei-Wege-Ventile (10, 16) als Drei-Wege-Thermostate ausgebildet sind und
• - jeder Drei-Wege-Thermostat (10, 16) jeweils ein über die Steuereinrich­ tung (17) ansteuerbares, elektrisch beheizbares Dehnstoffelement (10', 16') umfaßt.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Kühlmantel (4) des Zylinderkopfes (5) vom Kühlmantel (6) des Kurbelgehäuses (7) getrennt ausgebildet ist, wobei
• - von der Verbindungsleitung (20) zwischen den beiden Drei-Wege-Ven­ tilen bzw. Drei-Wege-Thermostaten (10, 16) ein ventilloser Zulauf (22) zum Kühlmantel (6) des Kurbelgehäuses (7) abzweigt.

4. Flüssigkeitsgefüllte Brennkraftmaschine mit einem Kühlkreislauf mit zumindest einer Pumpe,

• - wobei die Brennkraftmaschine (1) in Zylinderkopf (5) und Kurbelgehäuse (7) angeordnete Kühlmäntel (4, 6) in zugeordneten inneren Kühl­ regelkreisen (8, 9) aufweist, und
• - die Kühlregelkreise (8, 9) über ein Ventil (10) mit einem Wärmetauscher (11) in einem äußeren Kühlkreis (12) über einen Wärmetauscher- Bypass (13) sowie einem Wärmetauscher-Vorlauf (14) und einem Rücklauf (15) in Verbindung stehen, und weiter
• - im Kühlregelkreis (9) des Kurbelgehäuses (7) ein Ventil (16) vorgesehen ist derart, daß
• - mittel einer elektronischen Steuereinrichtung (17) in Abhängigkeit von Parametern der Brennkraftmaschine (1) beide Kühlregelkreise (8, 9) über die Ventile (10, 16) bedarfsweise voneinander unabhängig regelbar sind, dadurch gekennzeichnet,
• - daß eine im Kühlregelkreis (8) des Zylinderkopfes (5) in diesen för­ dernde und mit der Brennkraftmaschine (1) in antriebsfester Verbindung stehende Pumpe (3) ansaugseitig über eine dem Kühlmittelzufluß die­ nende Verbindungsleitung (20) mit einem Ablauf (21) eines im Leitungs­ querschnitt ungedrosselten Wärmetauscher-Bypass (13) angeordneten Drei-Wege-Ventils (Drei-Wege-Thermostat 10) verbunden ist, und
• - daß die Verbindungsleitung (20) mit einer im Kühlregelkreis (9) des Kur­ belgehäuses (7) vorgesehenen Vorlaufleitung (23) und einer Rücklauf­ leitung (24) in Verbindung steht, wobei
• - im Kurbelgehäuse-Kühlregelkreis (9) eine gesonderte, drehzahlregelbar Pumpe (25) und in der Vorlauf- oder Rücklauf-Leitung (23 bzw. 24) ein steuer-/regelbares Ventil (26) angeordnet sind.

5. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der elektronischen Steuereinrichtung (17) ein Kühlmitteltemperatur-Kennfeld zugeordnet ist.