AT1620U1

AT1620U1 - Brennkraftmaschine mit innerer verbrennung und flüssigkeitskühlung

Info

Publication number: AT1620U1
Application number: AT0009195U
Authority: AT
Inventors: Michael Dipl Ing Egert; Hans Dipl Ing Aufinger
Original assignee: Avl Verbrennungskraft Messtech
Priority date: 1995-02-20
Filing date: 1995-02-20
Publication date: 1997-08-25

Abstract

Um bei einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung und Flüssigkeitskühlung, mit einer die Kühlflüssigkeit im Motorkühlkreislauf (2) fördernden Pumpe (3), mit einem Flüssigkeitskühler (4) zur Kühlung der Kühlflüssigkeit und einem in den Motorkühlkreislauf (2) integrierten Abgaskühler (5) zur Kühlung von rückgeführtem Abgas die Warmlaufphase zu verkürzen, wird vorgeschlagen, daß zusätzlich zum Abgaskühler (5) ein Ölkühler (6) zur Kühlung des Motoröls in den Motorkühlkreislauf (2) integriert ist, wobei vorzugsweise der Ölkühler (6) stromabwärts des Abgaskühlers (5) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung und Flüssigkeitskühlung, mit einer die Kühlflüssigkeit im Motorkühlkreislauf fördernden Pumpe, mit einem Flüssigkeitkühler zur Kühlung der Kühlflüssigkeit und einem in den Motorkühlkreislauf integrierten Abgaskühler zur Kühlung von rückgeführtem Abgas.

Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus der EP 0 080 327 A2 bekannt. Abgasrückführungen werden verwendet, um die Stickoxydemissionen von Brennkraftmaschinen zu senken.

Sowohl bei Diesel- als auch bei Ottomotoren kann eine besonders niedrige NOX-Emission erreicht werden, wenn der Abgasstrom des rückgeführten Abgases gekühlt wird, wobei der rückgeführte Abgasstrom auch mittels eines Filters oder eines Oxydationskatalysators vorgereinigt werden kann.

Wird der Abgaskühler in den Motorkühlkreislauf integriert, so bringt dies den gewünschten Nebeneffekt, dass während der Warmlaufphase das Kühlmittel und damit die Brennkraftmaschine schneller auf Betriebstemperatur gebracht werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Warmlaufphase gegenüber der beschriebenen Anordnung weiter zu verkürzen.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass zusätzlich zum Abgaskühler ein Ölkühler zur Kühlung des Motoröls in den Motorkühlkreislauf integriert ist, wobei vorzugsweise der Ölkühler stromabwärts des Abgaskühlers angeordnet ist. Durch die Integration des Ölkühlers in den Kreislauf wird nicht nur das Kühlmittel, sondern auch das Schmieröl der Brennkraftmaschine schneller auf Betriebstemperatur gebracht, wodurch die Warmlaufphase entscheidend verkürzt werden kann. Die beschleunigte Aufheizung von Kühlmedium und Schmieröl trägt wesentlich zur Verbrauchsverbesserung im Stadtfahrbetrieb bei. Durch das bedeutend schnellere Erreichen des Warmfahrbetriebes können die Abgasemissionen, vorwiegend von Stickoxid und Partikel, aber auch das Warmlaufverbrennungsgeräusch entscheidend verringert werden.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Abgaskühler und/oder der Ölkühler im Motorkühlkreislauf strömungsmässig parallel zum Flüssigkeitskühler angeordnet bzw. schaltbar ist. Der Kühlflüssigkeitsstrom kann dabei entweder dem Abgas- und

Ölkühler oder dem Flüssigkeitskühler zugeführt oder entsprechend aufgeteilt werden.

Zur Verbesserung der Kühlung des Abgases und des Schmieröles im Hochlastbereich ist in einer vorteilhaften Ausführungsvariante vorgesehen, dass der Flüssigkeitskühler dem Abgaskühler und/oder dem Ölkühler vorgeschaltet bzw. vorschaltbar ist. Dies ermöglicht es einerseits die Warmlaufphase bedeutend zu verkürzen und andererseits mit relativ klein ausgelegten Kühlern eine ausreichende Kühlung im Hochlastbetrieb zu gewährleisten.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der Abgaskühler und/oder der Ölkühler im Motorkühlkreislauf strömungsmässig parallel zum Motor angeordnet bzw. schaltbar ist. Stromabwärts der Pumpe wird der Kühlmittelstrom dabei in zwei Teilstränge - einerseits zum Motor und andererseits zum Abgaskühler und Ölkühler aufgeteilt. Die beiden Massenteilströme ermöglichen eine raschere Erwärmung in der Warmlaufphase.

Genauso ist es möglich, Abgaskühler und/oder Ölkühler im Motorkühlsystem strömungsmässig in Serie zum Motor, vorzugsweise unmittelbar stromaufwärts des Motor, anzuordnen bzw. zu schalten. Die aus dem Abgaskühler und bzw. dem Ölkühler austretende Kühlflüssigkeit gelangt dabei direkt in den Motor, was ebenfalls eine rasche Erwärmung ermöglichst. Mittels geeigneter Schaltventile vor dem stromaufwärtigen Kühler - bei- spielsweise dem Abgaskühler - und nach dem stromabwärtigen Kühler - beispielsweise dem Ölkühler - und geeigneter Verbindungsleitungen zwischen dem stromabwärtigen Ventil und der Pumpe bzw. dem Kühlmitteleintritt in den Motor kann auch eine Kombination zwischen Parallel- und Serienschaltung erfolgen.

Durch die wahlweise Umschaltmöglichkeit ermöglicht dies eine hohe Flexibilität und Anpassung an die jeweiligen Betriebserfordernisse.

Um sowohl im Teillastbereich als auch im Hochlastbereich stets eine optimale Temperatur der Kühlflüssigkeit und/oder des Schmieröles und/oder des rückgeführten Abgases zu erreichen, sind in einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante Bypassleitungen zur Umgehung des Flüssigkeitskühlers und/oder des Abgaskühlers und/oder des Ölkühlers vorgesehen.

Die Erfindung wird anhand der folgenden schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 bis 4 mögliche Aus-

führungsvarianten der Erfindung, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1, in deren Kühlkreislauf 2 eine Pumpe 3 zur Förderung des Kühlmittels angeordnet ist. Zur Kühlung der Kühlflüssigkeit ist in den Kühlkreislauf 2 ein Flüssigkeitskühler 4 integriert. Parallel zum Flüssigkeitskühler 4 ist ein Abgaskühler 5 und ein Ölkühler 6 vorgesehen, wobei der Ölkühler 6 stromabwärts des Abgaskühlers 5 angeordnet ist. Mit den Bezugszeichen 5a und 5b ist die Abgasrückführleitung zum und vom Abgaskühler 5 bezeichnet, wobei 5c den ins Freie führenden Abgasstrang andeutet. 6a und 6b symbolisieren die Ölleitungen zwischen Brennkraftmaschine 1 und Ölkühler 6. Mit dem Dreiweg- oder Mischventil, beispielsweise ein Thermostatventil, kann wahlweise der Flüssigkeitskühler 4 oder eine Bypassleitung 7a aktiviert werden.

Fig. 2 und 3 zeigen weitere Ausführungsvarianten der Erfindung, bei denen die Temperatur des rückgeführten Abgases, des Schmieröles sowie des Kühlmittels in sehr weiten Bereichen gesteuert und an die jeweiligen Betriebsbedingungen angepasst werden kann. Zum Unterschied zu Fig. 1 und 2 teilt sich bei Fig. 3 der Kühlmittelstrom nach der Pumpe 3 in Ströme zum Motor 1 und zu den Kühlern 5 und 6 auf.

Sowohl bei der Anordnung in Fig. 2 als auch in Fig. 3 können Abgaskühler 5 und Ölkühler 6 durch Betätigen der Steuerventile 8d und 8e über die Leitung 9 in Serie zum Flüssigkeitskühler 4 und zum Motor 1 geschaltet werden, wodurch der Kühlmitteldurchfluss durch die einzelnen Kühler 4,5, und 6 erhöht wird. Weiters können neben dem Flüssigkeitskühler 4 auch der Abgaskühler 5 bzw. der Ölkühler 6 über beispielsweise als Thermostatventile ausgebildete Dreiweg- oder Mischventile 8b und 8c und die Bypassleitungen 7b und 7c umgangen werden, falls keine Wärmeabgae an das Kühlmittel erfolgen sollen. Über die Umschaltventile 8e und 8d können die beiden Kühler 5 und 6 unter Aktivierung der Leitung 9 dem Motor 1 vorgeschaltet werden.

Fig. 4 zeigt eine gegenüber Fig. 3 einfachere Ausführungsvariante der Erfindung, bei der Abgaskühler 5 und Ölkühler 6 in Serie zwischen Pumpe 3 und Motor 1 im Kühlmittelstrom angeordnet sind. Der durch die Bypassleitung 7a umgehbare Flüssigkeitskühler 4 ist unmittelbar nach dem Motor 1 angeordnet.

Gegebenenfalls können auch die Kühler 5 und 6 mittels der Ven-

tile 8b und 8c über die Bypassleitungen 7b und 7c umgangen werden.

Claims

SCHUTZANSPRÜCHE 1. Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung und Flüssig- keitskühlung, mit einer die Kühlflüssigkeit im Motorkühl- kreislauf fördernden Pumpe, mit einem Flüssigkeitkühler zur Kühlung der Kühlflüssigkeit und einem in den Motor- kühlkreislauf integrierten Abgaskühler zur Kühlung von rückgeführtem Abgas, dadurch gekennzeichnet, dass zusätz- lich zum Abgaskühler (5) ein Ölkühler (6) zur Kühlung des Motoröls in den Motorkühlkreislauf (2) integriert ist, wobei der Ölkühler (6) stromabwärts des Abgaskühlers (5) angeordnet ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass der Abgaskühler (5) und/oder der Ölkühler (6) im Motorkühlkreislauf (2) strömungsmässig parallel zum Flüs- sigkeitskühler (4) angeordnet bzw. schaltbar ist.
3. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da- durch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitskühler (4) dem Abgaskühler (5) und/oder dem Ölkühler (6) vorgeschaltet bzw. vorschaltbar ist.
4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- durch gekennzeichnet, dass der Abgaskühler (5) und/oder der Ölkühler (6) im Motorkühlkreislauf (2) strömungsmässig parallel zum Motor (1) angeordnet bzw. schaltbar ist.
5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- durch gekennzeichnet, dass der Abgaskühler (5) und/oder der Ölkühler (6) im Motorkühlsystem (2) strömungsmässig in Serie zum Motor, vorzugsweise unmittelbar stromaufwärts des Motors (1) angeordnet bzw. schaltbar ist.
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass vor dem stromaufwärtigen Kühler (5) aus der Gruppe Abgaskühler (5) und Ölkühler (6) ein erstes Schaltventil (8d) und nach dem stromabwärtigen Kühler (6) ein zweites Schaltventil (8e) angeordnet ist, welche Schaltventile (8d, 8e) zur wahlweisen Realisierung einer <Desc/Clms Page number 6> Parallel-oder Serienschaltung eine Strömungsverbindung zum Motor (1) freigeben oder sperren.
7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da- durch gekennzeichnet, dass Bypassleitungen (7a, 7b, 7c) zur Umgehung des Flüssigkeitskühlers (4) und/oder des Abgas- kühlers (5) und/oder des Ölkühlers (6) vorgesehen sind.