DE102017212549A1 - Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
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Abstract
Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse und zumindest einem Zylinderkopf, mit einer ersten Kühlmittelpumpe, mit der ein Kühlmittel durch eine Kühlmittelleitung zuerst durch die Brennkraftmaschine, anschließend durch einen Kühlmittelkühler und wieder durch die Kühlmittelpumpe zurück in die Brennkraftmaschine förderbar ist, wobei zwischen der ersten Kühlmittelpumpe und der Brennkraftmaschine ein Sperrventil in der Kühlmittelleitung vorgesehen ist und ein Heizungskreislauf aus dem Kühlmittelkreislauf im Zylinderkopf abzweigt in dem ein Heizungswärmetauscher und eine zweite Kühlmittelpumpe angeordnet sind und wieder in den Kühlmittelkreislauf im Zylinderkopf mündet.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kühlmittelkreislaufs kann die mechanische Antriebsleistung der ersten Kühlmittelpumpe verringert werden, bei gleichzeitiger Verbesserung der Klimatisierung der Fahrgastzelle.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kühlmittelkreislaufs kann die mechanische Antriebsleistung der ersten Kühlmittelpumpe verringert werden, bei gleichzeitiger Verbesserung der Klimatisierung der Fahrgastzelle.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Patentanspruch 1.
- Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2012 205 001 A1 , von der die vorliegende Erfindung ausgeht ist ein Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine bekannt, mit einem Kurbelgehäuse und zumindest einem Zylinderkopf, mit einer von der Brennkraftmaschine antreibbaren ersten Kühlmittelpumpe, wobei der Kühlmittelkreislauf zumindest einen ersten Teil-Kühlmittelkreislauf und einen zweiten Teil-Kühlmittelkreislauf aufweist, wobei in dem Kühlmittelkreislauf von der ersten Kühlmittelpumpe Kühlmittel durch die Brennkraftmaschine und nach dieser einerseits durch den ersten Teil-Kühlmittelkreislauf durch einen Luft-Wärmetauscher und weiter zu einem Ventil und andererseits nach der Brennkraftmaschine durch den zweiten Kühlmittelkreislauf zu dem Ventil und nach dem Ventil das gesamte geförderte Kühlmittel zurück zur ersten Kühlmittelpumpe förderbar ist und wobei die erste Kühlmittelpumpe von der Brennkraftmaschine abkoppelbar ist und ein dritter Teil-Kühlmittelkreislauf in Strömungsrichtung des Kühlmittels vor der Brennkraftmaschine vom Kühlmittelkreislauf abzweigt, wobei im dritten Kühlmittelkreislauf ein Abgas-Wärmetauscher und eine zweite Kühlmittelpumpe angeordnet sind, mit der Kühlmittel zurück zur ersten Kühlmittelpumpe förderbar ist. - Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kühlmittelkreislaufs und dem erfindungsgemäßen Verfahrens werden Kraftstoffverbrauchsvorteile im Warmlauf der Brennkraftmaschine erzielt.
- Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass ein Heizungskreislauf für eine Fahrgastzelle eines Fahrzeuges erst zeitlich verzögert funktioniert, wenn die gesamte Brennkraftmaschine weitgehend erwärmt ist.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, mit der die Fahrgastzelle eines Fahrzeuges schneller aufgewärmt werden kann.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
- In Verbindung mit einem Sperrventil, welches in geschlossenem Zustand die Kühlmittelströmung durch die Brennkraftmaschine (Zylinderkopf und Kurbelgehäuse) absperrt, soll der Heizungskreislauf einzig über den Zylinderkopf strömen. Die Heizungsanschlüsse am Zylinderkopf sind so zu wählen, dass die Kühlmittelströmung im Kurbelgehäuse nicht bzw. nur minimal durch die Strömung im Heizungskreislauf beeinflusst wird. Zylinderkopf und Kurbelgehäuse müssen kühlkreislaufseitig nicht getrennt sein, das Heißt, es ist kein „Split-Cooling“ notwendig. „Split-Cooling“ würde jedoch eine weitere Verbesserung bewirken.
- Zum Erreichen der maximalen Heizleistung sollen die Heizungsanschlüsse am Zylinderkopf diagonal gegenüber angeordnet werden.
- Durch die vorgeschlagene Maßnahme ist in vorteilhafter Weise nur eine kleine elektrische Kühlmittelpumpe im Heizungskreislauf nötig.
- Im Warmlauf der Brennkraftmaschine mit Heizungsanforderung für die Fahrgastzelle wird nicht der gesamte Kühlmittelkreislauf durchströmt und dadurch die Aufheizzeit der Brennkraftmaschine und innere Reibleistung reduziert. Daraus ergibt sich eine entsprechende CO2- bzw. Kraftstoffeinsparung. Auch im Heizkomfort der Fahrgastheizung werden Vorteile während des Warmlaufs der Brennkraftmaschine erzielt. Die Fahrgastheizung bekommt früher wärmeres Kühlmittel.
- Durch die notwendige elektrische Kühlmittelpumpe ergibt sich wieder der Vorteil, dass der Durchfluss im Heizungskreiskreislauf problemlos bedarfsgerecht geregelt werden kann.
- Im Kühlleistungsfall der Brennkraftmaschine strömt kein Kühlmittel durch den Heizungskreislauf, das gesamte Kühlmittel wird über den Kühlmittelkühler geführt, was in vorteilhafter Weise zu einem besseren Thermostatregelungsverhalten führt.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
- So können gemäß Patentanspruch 2 und 3 der zumindest eine Teilkühlmittelkreislauf insbesondere für einen Abgasrückführkühler und/oder einen Motorölkühler und/oder ein SCR (Selective-Catalytic-Reduction) vorgesehen werden.
- Die Ausführungen gemäß Ptentanspruch 4 ist eine bevorzugte Ausführungsvariante.
- Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 5 kann der Durchfluss im Heizungskreiskreislauf problemlos bedarfsgerecht geregelt werden.
- Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 6 ist es möglich den Zylinderkopf und das Kurbelgehäuse unabhängig voneinander zu kühlen und wird der erfindungsgemäße Effekt nochmals verstärkt.
- Im Folgenden ist die Erfindung anhand einer Schemadarstellung in einer einzigen Figur näher erläutert.
-
1 zeigt in einer Schemadarstellung einen erfindungsgemäßen Kühlmittelkreislauf. -
1 zeigt in einer Schemadarstellung einen erfindungsgemäßen Kühlmittelkreislauf1 für eine Brennkraftmaschine2 mit einer nicht dargestellten Heizung für eine Fahrgastzelle. Die Brennkraftmaschine2 weist ein Kurbelgehäuse3 und einen Zylinderkopf4 auf. Das Kurbelgehäuse3 ist in eine erste Längsseite3a und eine zweite Längsseite3b geteilt. - Weiter weist die Brennkraftmaschine
2 in diesem Ausführungsbeispiel eine erste Kühlmittelpumpe5 auf, mit der ein Kühlmittel durch eine nicht bezifferte Kühlmittelleitung zuerst durch die erste Längsseite3a weiter durch den Zylinderkopf4 und weiter durch die zweite Längsseite3b und anschließend durch einen Kühlmittelkühler6 und wieder durch die Kühlmittelpumpe5 zurück in die Brennkraftmaschine2 förderbar ist. Das Kühlmittel kann auch gleichzeitig durch das Kurbelgehäuse3 und den Zylinderkopf4 strömen, oder zuerst durch das Kurbelgehäuse3 und dann durch den Zylinderkopf4 oder nur durch den Zylinderkopf4 . - Weiter ist zwischen der Kühlmittelpumpe
5 und der Brennkraftmaschine2 eine Kühlmittelabzweigung7 vorgesehen für zumindest einen Teilkühlmittelkreislauf8 , im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Teilkühlmittelkreisläufe8 , die wiederum in die Kühlmittelpumpe5 münden. - Die erste Kühlmittelpumpe
5 kann eine elektromechanische oder elektrische oder mechanisch angetriebene Kühlmittelpumpe sein. Weiter ist zwischen der Kühlmittelabzweigung7 und der Brennkraftmaschine2 ein Sperrventil9 in der Kühlmittelleitung vorgesehen. - Weiter ist in der Kühlmittelleitung zwischen dem Kühlmittelkühler
6 und der ersten Kühlmittelpumpe5 ein Thermostatventil17 angeordnet, welches von dem Kühlmittel durchströmt wird. Weiter ist eine Mischleitung19 vorgesehen, die aus der zweiten Längsseite3b des Kurbelgehäuses3 abzweigt, die ebenfalls über ein nicht beziffertes Rückschlagventil mit dem Thermostatventil17 strömungstechnisch in Verbindung steht. - Ferner ist zur Entlüftung des Kühlmittelkreislaufs
1 ein Ausgleichsbehälter16 vorgesehen, der über Verbindungsleitungen18 mit der Kühlmittelleitung vor dem Wärmetauscher6 sowie mit dem Zylinderkopf4 und mit der Kühlmittelleitung vor der ersten Kühlmittelpumpe5 in Wirkverbindung steht. - Weiter ist erfindungsgemäß ein Heizungskreislauf
13 vorgesehen, der aus dem Zylinderkopf4 herauskommt, wobei in dem Heizungskreislauf13 eine zweite Kühlmittelpumpe14 , die bevorzugt elektrisch betreibbar ist. Darüber hinaus ist in dem Heizungskreislauf13 in Strömungsrichtung des Kühlmittels zwischen der Kühlmittelpumpe14 und dem Zylinderkopf4 ein Heizungswärmetauscher15 angeordnet. Zum Erreichen der maximalen Heizleistung sollen die Heizungsanschlüsse des Heizungskreislaufes13 am Zylinderkopf4 bevorzugt diagonal gegenüber angeordnet werden. - Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Sperrventil
9 elektrisch betrieben, in anderen Ausführungsbeispielen kann es auch beispielsweise pneumatisch oder hydraulisch betreibbar sein. - In einem weiteren Ausführungsbeispiel, welches figürlich nicht dargestellt ist, ist das Sperrventil
9 als ein Split-Cooling-Ventil ausgeführt. Dies bedeutet dass nach dem Split-Cooling-Ventil die Kühlmittelleitung auf das Kurbelgehäuse3 und auf den Zylinderkopf4 aufgeteilt wird, so dass eine vollkommen unabhängige Temperaturregelung von Kurbelgehäuse3 und Zylinderkopf4 durchgeführt werden kann. - Zusammengefasst ergeben sich folgende Vorteile:
- - Durch die vorgeschlagene Maßnahme ist in vorteilhafter Weise nur eine kleine, vorzugsweise elektrische Kühlmittelpumpe
14 im Heizungskreislauf nötig. - - Im Warmlauf der Brennkraftmaschine
2 mit Heizungsanforderung für die Fahrgastzelle wird nicht der gesamte Kühlmittelkreislauf1 durchströmt und dadurch die Aufheizzeit der Brennkraftmaschine2 und die innere Reibleistung reduziert. Daraus ergibt sich eine entsprechende CO2- bzw. Kraftstoffeinsparung. Auch im Heizkomfort der Fahrgastheizung werden Vorteile während des Warmlaufs der Brennkraftmaschine2 erzielt. Die Fahrgastheizung bekommt früher wärmeres Kühlmittel. - - Durch die notwendige elektrische Kühlmittelpumpe
14 ergibt sich wieder der Vorteil, dass der Durchfluss im Heizungskreiskreislauf13 problemlos bedarfsgerecht geregelt werden kann. - - Im Kühlleistungsfall der Brennkraftmaschine
2 strömt kein Kühlmittel durch den Heizungskreislauf13 , das gesamte Kühlmittel wird über den Kühlmittelkühler6 geführt, was in vorteilhafter Weise zu einem besseren Thermostatregelungsverhalten führt. - Bezugszeichenliste
-
- 1.
- Kühlmittelkreislauf
- 2.
- Brennkraftmaschine
- 3.
- Kurbelgehäuse
- 3a
- erste Längsseite
- 3b
- zweite Längsseite
- 4.
- Zylinderkopf
- 5.
- erste Kühlmittelpumpe
- 6.
- Kühlmittelkühler
- 7.
- Kühlmittelabzweigung
- 8.
- Teilkühlmittelkreislauf
- 9.
- Sperrventil
- 10.
- Abgasrückrührkühler
- 11.
- Motorölkühler
- 12.
- SCR-System
- 13.
- Heizungskreislauf
- 14.
- Kühlmittelpumpe
- 15.
- Heizungswärmetauscher
- 16.
- Ausgleichsbehälter
- 17.
- Thermostat
- 18.
- Verbindungsleitung
- 19.
- Mischleitung
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102012205001 A1 [0002]
Claims (6)
- Kühlmittelkreislauf (1) für eine Brennkraftmaschine (2) mit einem Kurbelgehäuse (3) und zumindest einem Zylinderkopf (4), mit einer ersten Kühlmittelpumpe (5), mit der ein Kühlmittel durch eine Kühlmittelleitung zuerst durch die Brennkraftmaschine (2), anschließend durch einen Kühlmittelkühler (6) und wieder durch die Kühlmittelpumpe (5) zurück in die Brennkraftmaschine (2) förderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Kühlmittelpumpe (5) und der Brennkraftmaschine (2) ein Sperrventil (9) in der Kühlmittelleitung vorgesehen ist und ein Heizungskreislauf (13) aus dem Kühlmittelkreislauf (1) im Zylinderkopf (4) abzweigt, in dem ein Heizungswärmetauscher (15) und eine zweite Kühlmittelpumpe (14) angeordnet sind und wieder in den Kühlmittelkreislauf (1) im Zylinderkopf (4) mündet.
- Kühlmittelkreislauf nach
Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kühlmittelpumpe (5) und dem Sperrventil (9) eine Kühlmittelabzweigung (7) für zumindest einen Teilkühlmittelkreislauf (8) vorgesehen ist, der wieder in die Kühlmittelpumpe (5) mündet. - Kühlmittelkreislauf nach
Patentanspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Teilkühlmittelkreislauf (8) für einen Abgasrückrührkühler (10) und/oder einen Motorölkühler (11) und/oder ein SCR-System (Selective Catalytic Reduction) (12) vorgesehen ist. - Kühlmittelkreislauf einem der
Patentansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel in der Brennkraftmaschine (2) zuerst durch eine erste Längsseite (3a), weiter durch den Zylinderkopf (4) und anschließend durch eine zweite Längsseite (3b) des Kurbelgehäuses (3) förderbar ist. - Kühlmittelkreislauf nach
Patentanspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kühlmittelpumpe (14) eine elektrisch betreibbare Kühlmittelpumpe ist. - Kühlmittelkreislauf nach einem der
Patentansprüche 1 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrventil (9) ein Split-Cooling-Ventil ist.
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2017
- 2017-07-21 DE DE102017212549.7A patent/DE102017212549A1/de active Pending
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