DE102018201992A1

DE102018201992A1 - Method for operating an internal combustion engine and corresponding internal combustion engine

Info

Publication number: DE102018201992A1
Application number: DE102018201992.4A
Authority: DE
Inventors: Björn Meyer; Hannes Dietz
Original assignee: Audi AG; Technische Universitaet Muenchen
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2018-02-08
Filing date: 2018-02-08
Publication date: 2019-08-08
Anticipated expiration: 2038-02-09
Also published as: DE102018201992B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), wobei die Brennkraftmaschine (1) einen Zylinderkopf (3) und zur Kühlung des Zylinderkopfs (3) einen Kühlmittelkreislauf (4) aufweist, wobei der Zylinderkopf (3) über einen Kühlmitteleinlass (5) und einen Kühlmittelauslass (6) verfügt und der Kühlmittelauslass (6) über einen ersten Kühlmittelpfad (9) und über einen strömungstechnisch parallel zu dem ersten Kühlmittelpfad (9) verlaufenden, einen Wärmeübertrager (18) aufweisenden zweiten Kühlmittelpfad (10) an eine zur Förderung von Kühlmittel ausgebildete Kühlmittelpumpe (11) strömungstechnisch angeschlossen ist, die auf ihrer den beiden Kühlmittelpfaden (9,10) abgewandten Seite strömungstechnisch an den Kühlmitteleinlass (5) angeschlossen ist. Dabei ist vorgesehen, dass in einer Aufwärmbetriebsart der Brennkraftmaschine (1) mittels eines Thermostatventils (12) ein Kühlmittelmassenstrom über den ersten Kühlmittelpfad (9) zumindest zeitweise kleiner eingestellt wird als ein Kühlmittelmassenstrom über den zweiten Kühlmittelpfad (10). Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine (1).The invention relates to a method for operating an internal combustion engine (1), wherein the internal combustion engine (1) has a cylinder head (3) and a coolant circuit (4) for cooling the cylinder head (3), the cylinder head (3) being connected via a coolant inlet (5 ) and a coolant outlet (6) and the coolant outlet (6) via a first coolant path (9) and via a fluidically parallel to the first coolant path (9) extending, a heat exchanger (18) having second coolant path (10) to a for promotion formed by coolant coolant pump (11) is fluidically connected, which is on its side facing away from the two coolant paths (9,10) side fluidly connected to the coolant inlet (5). It is provided that in a Aufwärmbetriebsart the internal combustion engine (1) by means of a thermostatic valve (12), a coolant mass flow through the first coolant path (9) is at least temporarily set smaller than a coolant mass flow through the second coolant path (10). The invention further relates to an internal combustion engine (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine einen Zylinderkopf und zur Kühlung des Zylinderkopfs einen Kühlmittelkreislauf aufweist, wobei der Zylinderkopf über einen Kühlmitteleinlass und einen Kühlmittelauslass verfügt und der Kühlmittelauslass über einen ersten Kühlmittelpfad und über einen strömungstechnisch parallel zu dem ersten Kühlmittelpfad verlaufenden, einen Wärmeübertrager aufweisenden zweiten Kühlmittelpfad an eine zur Förderung von Kühlmittel ausgebildete Kühlmittelpumpe strömungstechnisch angeschlossen ist, die auf ihrer den beiden Kühlmittelpfaden abgewandten Seite strömungstechnisch an den Kühlmitteleinlass angeschlossen ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine, wherein the internal combustion engine has a cylinder head and for cooling the cylinder head a coolant circuit, wherein the cylinder head has a coolant inlet and a coolant outlet and the coolant outlet via a first coolant path and via a fluidic parallel to the first coolant path extending, a heat exchanger having second coolant path is fluidly connected to a coolant pump designed for the promotion of coolant, which is connected on its side facing away from the two coolant paths side fluidly connected to the coolant inlet. The invention further relates to an internal combustion engine.

Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift KR 2001-0002382 A bekannt. Diese betrifft ein Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine zur Reduzierung einer Warmlaufzeit der Brennkraftmaschine.From the prior art, for example, the publication KR 2001-0002382 A known. This relates to a cooling system for an internal combustion engine for reducing a warm-up time of the internal combustion engine.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere im Rahmen eines Warmlaufbetriebs ein schnelleres Erreichen einer Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine ermöglicht und zudem auch während des Warmlaufbetriebs eine hinreichende Wärmemenge zum Betreiben einer externen Einrichtung, beispielsweise einer Fahrgastraumheizung eines Kraftfahrzeugs, bereitstellt.It is an object of the invention to provide a method for operating an internal combustion engine, which has advantages over known methods, especially in the context of a warm-up operation, a faster reaching an operating temperature of the internal combustion engine and also during the warm-up operation, a sufficient amount of heat to operate an external device, for example a passenger compartment heating of a motor vehicle, provides.

Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit dem Merkmal des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass in einer Aufwärmbetriebsart der Brennkraftmaschine mittels eines Thermostatventils ein Kühlmittelmassenstrom über den ersten Kühlmittelpfad zumindest zeitweise kleiner eingestellt wird als ein Kühlmittelmassenstrom über den zweiten Kühlmittelpfad.This is achieved according to the invention with a method for operating an internal combustion engine with the feature of claim 1. It is envisaged that in a warm-up mode of the internal combustion engine by means of a thermostatic valve, a coolant mass flow through the first coolant path is at least temporarily set smaller than a coolant mass flow through the second coolant path.

Das Verfahren dient dem Betreiben der Brennkraftmaschine, welche ein Zylinderkurbelgehäuse sowie den Zylinderkopf aufweist. In dem Zylinderkurbelgehäuse ist wenigstens ein Zylinder der Brennkraftmaschine ausgebildet, in welchem ein Kolben linear verlagerbar angeordnet beziehungsweise gelagert ist. Bevorzugt liegen in dem Zylinderkurbelgehäuse jedoch mehrere Zylinder vor, in welchen jeweils ein Kolben angeordnet ist. Vorzugsweise wird der Zylinder beziehungsweise werden die mehreren Zylinder jeweils gemeinsam von dem Zylinderkurbelgehäuse und dem Zylinderkopf begrenzt. Das bedeutet, dass der Zylinderkopf den Zylinder beziehungsweise die Zylinder jeweils in einer Richtung begrenzt. Der Zylinderkopf weist Gaswechselventile der Brennkraftmaschine auf, wobei jedem der Zylinder mehrere Gaswechselventile zugeordnet sind, vorzugsweise jeweils wenigstens ein Einlassventil und wenigstens ein Auslassventil.The method is used to operate the internal combustion engine, which has a cylinder crankcase and the cylinder head. In the cylinder crankcase, at least one cylinder of the internal combustion engine is formed, in which a piston is arranged or stored linearly displaceable. Preferably, however, there are a plurality of cylinders in the cylinder crankcase, in each of which a piston is arranged. Preferably, the cylinder or the plurality of cylinders is respectively limited in common by the cylinder crankcase and the cylinder head. This means that the cylinder head limits the cylinder or the cylinders in each case in one direction. The cylinder head has gas exchange valves of the internal combustion engine, wherein each of the cylinders are assigned a plurality of gas exchange valves, preferably in each case at least one inlet valve and at least one outlet valve.

Zur Kühlung der Brennkraftmaschine, insbesondere des Zylinderkopfs, verfügt die Brennkraftmaschine über den Kühlmittelkreislauf, in welchem wenigstens zeitweise ein Kühlmittel umgewälzt wird. Das Umwälzen des Kühlmittels erfolgt mithilfe der Kühlmittelpumpe, welche entsprechend zum Umwälzen beziehungsweise Fördern des Kühlmittels vorgesehen und ausgebildet ist. Der hier beschriebene Kühlmittelkreislauf dient ausschließlich der Kühlung des Zylinderkopfs. Entsprechend durchströmt das Kühlmittel in der Brennkraftmaschine ausschließlich den Zylinderkopf, nicht jedoch das Zylinderkurbelgehäuse. Zur Kühlung des Zylinderkurbelgehäuses kann ein weiterer Kühlmittelkreislauf vorgesehen sein, welcher beispielsweise strömungstechnisch separat von dem Kühlmittelkreislauf vorliegt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der weitere Kühlmittelkreislauf zumindest zeitweise strömungstechnisch mit dem Kühlmittelkreislauf verbunden ist oder als Teilkreislauf des Kühlmittelkreislaufs vorliegt.For cooling the internal combustion engine, in particular the cylinder head, the internal combustion engine has the coolant circuit, in which at least temporarily a coolant is circulated. The circulation of the coolant takes place with the aid of the coolant pump, which is provided and designed correspondingly for circulating or conveying the coolant. The coolant circuit described here is used solely for cooling the cylinder head. Accordingly, the coolant in the internal combustion engine flows through only the cylinder head, but not the cylinder crankcase. For cooling the cylinder crankcase, a further coolant circuit may be provided which, for example, is fluidically separate from the coolant circuit. However, it can also be provided that the additional coolant circuit is at least temporarily fluidly connected to the coolant circuit or present as a partial circuit of the coolant circuit.

Zur Kühlung des Zylinderkopfs ist der Kühlmittelkreislauf an diesen strömungstechnisch angeschlossen. Hierzu verfügt der Zylinderkopf über den Kühlmitteleinlass und den Kühlmittelauslass. Über den Kühlmitteleinlass ist dem Zylinderkopf Kühlmittel zuführbar und über den Kühlmittelauslass entnehmbar. Der Kühlmittelkreislauf ist sowohl an den Kühlmitteleinlass als auch an den Kühlmittelauslass strömungstechnisch angeschlossen. Der Kühlmittelkreislauf verfügt über mehrere Kühlmittelpfade, nämlich zumindest den ersten Kühlmittelpfad und den zweiten Kühlmittelpfad. Die beiden Kühlmittelpfade sind strömungstechnisch parallel einerseits an den Kühlmittelauslass und andererseits an die Kühlmittelpumpe angeschlossen.For cooling the cylinder head, the coolant circuit is connected to these fluidically. For this purpose, the cylinder head has the coolant inlet and the coolant outlet. Coolant can be supplied to the cylinder head via the coolant inlet and can be removed via the coolant outlet. The coolant circuit is fluidically connected both to the coolant inlet and to the coolant outlet. The coolant circuit has a plurality of coolant paths, namely at least the first coolant path and the second coolant path. The two coolant paths are fluidically connected in parallel on the one hand to the coolant outlet and on the other hand to the coolant pump.

Das bedeutet, dass der erste Kühlmittelpfad und der zweite Kühlmittelpfad auf ihrer einen Seite gemeinsam an dem Kühlmittelauslass und auf ihrer anderen Seite gemeinsam an die Kühlmittelpumpe angeschlossen sind. Die Kühlmittelpumpe ist auf ihrer den Kühlmittelpfaden strömungstechnisch abgewandten Seite an den Kühlmitteleinlass angeschlossen. In anderen Worten ist die Kühlmittelpumpe auf ihrer Saugseite an die beiden Kühlmittelpfade und auf ihrer Druckseite an den Kühlmitteleinlass angeschlossen, sodass mithilfe der Kühlmittelpumpe Kühlmittel aus den Kühlmittelpfaden in Richtung des Kühlmitteleinlasses gefördert werden kann.That is, the first coolant path and the second coolant path are connected in common to the coolant outlet on one side and to the coolant pump in common on the other side thereof. The coolant pump is connected on its side facing away from the coolant paths fluidically side to the coolant inlet. In other words, the coolant pump is connected on its suction side to the two coolant paths and on its pressure side to the coolant inlet, so that coolant can be conveyed from the coolant paths in the direction of the coolant inlet by means of the coolant pump.

Der erste Kühlmittelpfad verfügt über den Wärmeübertrager beziehungsweise ist der Wärmeübertrager in dem ersten Kühlmittelpfad angeordnet. Das bedeutet, dass der Wärmeübertrager strömungstechnisch zwischen dem Kühlmittelauslass und der Kühlmittelpumpe in dem ersten Kühlmittelpfad angeordnet ist. Der Wärmeübertrager dient beispielsweise zur Bereitstellung von Wärme für die vorstehend bereits erwähnte externe Einrichtung, insbesondere die Fahrgastraumheizung. Beispielsweise ist der Wärmeübertrager ein Heizungswärmeübertrager der Fahrgastraumheizung.The first coolant path has the heat exchanger or is the heat exchanger in the first coolant path arranged. This means that the heat exchanger is arranged fluidically between the coolant outlet and the coolant pump in the first coolant path. The heat exchanger is used, for example, to provide heat for the above-mentioned external device, in particular the passenger compartment heating. For example, the heat exchanger is a heating heat exchanger of the passenger compartment heating.

Aufgrund fortwährender Wirkungsgradoptimierungen von Brennkraftmaschinen, beispielsweise im Bereich der Brennverlaufsformung, sinkt die Wärmefreisetzung der Brennkraftmaschinen immer weiter ab. Dies führt zum einen dazu, dass die Dauer des Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine verlängert wird, was Wirkungsgradeinbußen durch höhere Reibungsverluste zur Folge hat. Zudem wird die bei der Verbrennung innerhalb der Brennkraftmaschine entstehende Wärmemenge verringert, was insbesondere niedrigere Abgastemperaturen zur Folge hat. Dies wiederum wirkt sich nachteilig auf die Wirkungsgrade der Abgasnachbehandlung aus. Hinzu kommt, dass durch die reduzierte Wärmefreisetzung in das Kühlmittel auch weniger Wärme zur Aufheizung des Fahrgastraums zur Verfügung steht, insbesondere bei geringen Umgebungstemperaturen.Due to continuous optimization of the efficiency of internal combustion engines, for example in the field of Brennverlaufsformung, the heat release of the internal combustion engine continues to decrease. On the one hand, this leads to an increase in the duration of the warm-up operation of the internal combustion engine, which results in losses of efficiency due to higher friction losses. In addition, the amount of heat generated during combustion within the internal combustion engine is reduced, which in particular has lower exhaust gas temperatures result. This in turn has a detrimental effect on the efficiencies of the exhaust aftertreatment. In addition, due to the reduced heat release into the coolant, less heat is also available for heating the passenger compartment, in particular at low ambient temperatures.

Gerade im Hinblick auf die Reibungsoptimierung wird während des Warmlaufbetriebs vorzugsweise die Durchströmung des Zylinderkurbelgehäuses mit Kühlmittel unterbunden. Hierzu wird beispielsweise der Kühlmittelkreislauf oder der weitere Kühlmittelkreislauf strömungstechnisch von dem Zylinderkurbelgehäuse entkoppelt. Dies führt zu einer schnelleren Aufheizung des Zylinderkurbelgehäuses, insbesondere einer in dem wenigstens einen Zylinder angeordneten Zylinderlaufbuchse und somit zu einer Reduktion der Reibungsverluste. Der Zylinderkopf hingegen wird auch während der Aufwärmbetriebsart mit Kühlmittel durchströmt, weil über ihn der größte Teil der Verbrennungswärme abgeführt wird. Mittels des Kühlmittelkreislaufs soll insoweit eine lokale Überhitzung des Zylinderkopfs und des Kühlmittels verhindert werden. Hierzu ist eine entsprechende Durchströmungsgeschwindigkeit des Zylinderkopfs mit Kühlmittel, entsprechend einem bestimmten Kühlmittelmassenstrom, notwendig.Especially with regard to the optimization of friction, preferably the flow through the cylinder crankcase with coolant is prevented during the warm-up operation. For this purpose, for example, the coolant circuit or the further coolant circuit is fluidly decoupled from the cylinder crankcase. This leads to a faster heating of the cylinder crankcase, in particular arranged in the at least one cylinder cylinder liner and thus to a reduction of the friction losses. The cylinder head, however, is also flowed through during the warm-up mode with coolant, because it dissipates most of the heat of combustion. By means of the coolant circuit, a local overheating of the cylinder head and the coolant should be prevented so far. For this purpose, a corresponding flow rate of the cylinder head with coolant, corresponding to a certain coolant mass flow, necessary.

Zumindest während der Durchführung der Aufwärmbetriebsart wird insoweit der Kühlmittelkreislauf derart eingestellt, dass der Kühlmittelmassenstrom durch den Zylinderkopf einem bestimmten Kühlmittelmassenstrom entspricht oder größer ist als dieser. Eine hydraulische Auslegung des Zylinderkopfs hinsichtlich seiner Durchströmung mit Kühlmittel zielt in erster Linie darauf ab, bei hohen Motorlasten und hohen Motordrehzahlen große Wärmemengen abzuführen, sodass eine maximal zulässige Temperatur des Zylinderkopfs nicht überschritten wird. Vorzugsweise ist die Kühlmittelpumpe mechanisch mit der Brennkraftmaschine gekoppelt, sodass der Kühlmittelmassenstrom in dem Kühlmittelkreislauf, insbesondere durch den Zylinderkopf, als Funktion der Drehzahl der Brennkraftmaschine vorliegt, insbesondere proportional zu der Drehzahl ist.At least during the implementation of the warm-up mode, the coolant circuit is adjusted in this respect so that the coolant mass flow through the cylinder head corresponds to or is greater than a certain coolant mass flow. A hydraulic design of the cylinder head with respect to its flow with coolant aims primarily to dissipate large amounts of heat at high engine loads and high engine speeds, so that a maximum allowable temperature of the cylinder head is not exceeded. Preferably, the coolant pump is mechanically coupled to the internal combustion engine, so that the coolant mass flow in the coolant circuit, in particular by the cylinder head, as a function of the rotational speed of the internal combustion engine is present, in particular proportional to the rotational speed.

Die Aufwärmbetriebsart wird zum Aufwärmen der Brennkraftmaschine durchgeführt, also solange die Temperatur der Brennkraftmaschine und/oder die Temperatur des Kühlmittels kleiner sind als eine jeweilige Betriebstemperatur. Beispielsweise wird die Aufwärmbetriebsart in einem ersten Temperaturbereich der Brennkraftmaschine beziehungsweise des Kühlmittels durchgeführt. In der Aufwärmbetriebsart ist es nun zur Erzielung einer rascheren Erwärmung der Brennkraftmaschine bei gleichzeitig ausreichender Durchströmung des zweiten Kühlmittelpfads und mithin des Wärmeübertragers vorgesehen, den Kühlmittelmassenstrom über den ersten Kühlmittelpfad kleiner einzustellen als den Kühlmittelmassenstrom über den zweiten Kühlmittelpfad. Dies erfolgt mithilfe des Thermostatventils.The warm-up mode is performed for warming up the internal combustion engine, that is, as long as the temperature of the internal combustion engine and / or the temperature of the coolant are smaller than a respective operating temperature. For example, the warm-up mode is performed in a first temperature range of the engine or the coolant. In the warm-up mode, it is now provided to achieve a faster heating of the internal combustion engine with sufficient flow through the second coolant path and thus of the heat exchanger to set the coolant mass flow via the first coolant path smaller than the coolant mass flow via the second coolant path. This is done by means of the thermostatic valve.

Das Thermostatventil ist beispielsweise Bestandteil des ersten Kühlmittelpfads, liegt also in diesem vor. In anderen Worten ist der Kühlmittelauslass des Zylinderkopfs über das Thermostatventil an die Kühlmittelpumpe strömungstechnisch angeschlossen. Unter dem Thermostatventil ist ein Stellventil zu verstehen, welches einen Durchströmungsquerschnitt und mithin den Kühlmittelmassenstrom in Abhängigkeit von einer Temperatur einstellt, beispielsweise in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels. Hierzu verfügt das Thermostatventil beispielsweise über ein Dehnstoffelement, welches mit einem Ventilelement des Thermostatventils wirkverbunden ist. Das Dehnstoffelement verlagert das Ventilelement in Abhängigkeit von der Temperatur.The thermostatic valve is for example part of the first coolant path, so it is in this. In other words, the coolant outlet of the cylinder head is fluidly connected via the thermostatic valve to the coolant pump. Under the thermostatic valve is a control valve to understand, which sets a flow cross-section and therefore the coolant mass flow in dependence on a temperature, for example, as a function of the temperature of the coolant. For this purpose, the thermostatic valve has, for example, an expansion element, which is operatively connected to a valve element of the thermostatic valve. The expansion element displaces the valve element as a function of the temperature.

In einer ersten Stellung des Ventilelements wirkt dieses mit einem Ventilsitz zum Einstellen des Kühlmittelmassenstroms auf einen ersten Kühlmittelmassenstrom zusammen, in einer zweiten Stellung zum Einstellen des Kühlmittelmassenstroms auf einen zweiten Kühlmittelmassenstrom. Die zweite Stellung ist dabei von der ersten Stellung verschieden und entsprechend auch der zweite Kühlmittelmassenstrom von dem ersten Kühlmittelmassenstrom. In der ersten Stellung liegt zwischen dem Ventilelement und dem Ventilsitz ein erster Durchströmungsquerschnitt und in der zweiten Stellung ein zweiter Durchströmungsquerschnitt vor, wobei wiederum die Durchströmungsquerschnitte voneinander verschieden sind.In a first position of the valve element, this cooperates with a valve seat for adjusting the coolant mass flow to a first coolant mass flow, in a second position for adjusting the coolant mass flow to a second coolant mass flow. The second position is different from the first position and correspondingly also the second coolant mass flow from the first coolant mass flow. In the first position, a first flow cross-section is present between the valve element and the valve seat and, in the second position, a second flow cross-section, wherein in turn the flow cross-sections are different from one another.

Vorzugsweise wird der Kühlmittelkreislauf derart betrieben, insbesondere in der Aufwärmbetriebsart, dass der Kühlmittelmassenstrom über den zweiten Kühlmittelpfad stets einem Mindestkühlmittelmassenstrom entspricht oder größer ist als dieser. Der Mindestkühlmittelmassenstrom entspricht beispielsweise wenigstens 100 l/h, wenigstens 200 l/h, wenigstens 300 l/h, wenigstens 400 l/h oder wenigstens 500 l/h. Durch ein derartiges Einstellen des Kühlmittelmassenstroms über den zweiten Kühlmittelpfad werden Wirkungsgradeinbußen an den Wärmeübertrager vermieden.Preferably, the coolant circuit is operated in such a way, in particular in the warm-up mode, that the coolant mass flow over the second coolant path always a Minimum coolant mass flow is equal to or greater than this. The minimum coolant mass flow corresponds for example to at least 100 l / h, at least 200 l / h, at least 300 l / h, at least 400 l / h or at least 500 l / h. Such a setting of the coolant mass flow via the second coolant path avoids losses of efficiency in the heat exchanger.

Aufgrund der Reduzierung des Kühlmittelmassenstroms über den ersten Kühlmittelpfad wird jedoch eine Reduzierung des Kühlmittelmassenstroms durch den Zylinderkopf erzielt. Beispielsweise wird der Kühlmittelmassenstrom durch den Zylinderkopf, entsprechend der Summe aus dem Kühlmittelmassenstrom über den ersten Kühlmittelpfad und der Summe des Kühlmittelmassenstroms über den zweiten Kühlmittelpfad, auf einen Wert von höchstens 10 l/min eingestellt. Hieraus folgt, dass während der Aufwärmbetriebsart der Kühlmittelmassenstrom über den zweiten Kühlmittelpfad zumindest zeitweise kleiner ist als der Kühlmittelmassenstrom über den zweiten Kühlmittelpfad.Due to the reduction of the coolant mass flow via the first coolant path, however, a reduction of the coolant mass flow through the cylinder head is achieved. For example, the coolant mass flow through the cylinder head, corresponding to the sum of the coolant mass flow via the first coolant path and the sum of the coolant mass flow via the second coolant path, is set to a value of at most 10 l / min. It follows that during the Aufwärmbetriebsart the coolant mass flow through the second coolant path is at least temporarily smaller than the coolant mass flow through the second coolant path.

In anderen Worten betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, welche sich dadurch auszeichnet, dass in der Aufwärmbetriebsart der Brennkraftmaschine mittels des Thermostatventils der Kühlmittelmassenstrom durch den Zylinderkopf gegenüber einer Normalbetriebsart der Brennkraftmaschine reduziert wird, insbesondere bei gleicher Drehzahl der Brennkraftmaschine in der Aufwärmbetriebsart und der Normalbetriebsart. Die Aufwärmbetriebsart wird gemäß den vorstehenden Ausführungen durchgeführt, solange die Temperatur der Brennkraftmaschine und/oder die Temperatur des Kühlmittels kleiner sind als ein Grenzwert, insbesondere einer Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine. Die Normalbetriebsart wird hingegen durchgeführt, sobald die Temperatur der Brennkraftmaschine und/oder die Temperatur des Kühlmittels größer oder gleich dem Grenzwert beziehungsweise der Betriebstemperatur sind.In other words, the invention relates to a method for operating an internal combustion engine, which is characterized in that is reduced in the warm-up mode of the internal combustion engine by means of the thermostatic valve, the mass flow of coolant through the cylinder head compared to a normal mode of the internal combustion engine, in particular at the same speed of the internal combustion engine in the warm-up mode and the normal mode. The Aufwärmbetriebsart is carried out according to the above embodiments, as long as the temperature of the internal combustion engine and / or the temperature of the coolant are smaller than a limit value, in particular an operating temperature of the internal combustion engine. By contrast, the normal operating mode is carried out as soon as the temperature of the internal combustion engine and / or the temperature of the coolant are greater than or equal to the limit value or the operating temperature.

Mithilfe der beschriebenen Vorgehensweise werden in dem Zylinderkopf höhere Kühlmitteltemperaturen erreicht, sodass Wärmeverluste an Auslassventilen des Brennraums reduziert werden, was wiederum höhere Abgastemperaturen zur Folge hat. Dies wirkt sich betriebspunktabhängig positiv auf die Wirksamkeit der Abgasnachbehandlung aus.The procedure described achieves higher coolant temperatures in the cylinder head, thus reducing heat losses at exhaust valves of the combustion chamber, which in turn results in higher exhaust gas temperatures. Depending on the operating point, this has a positive effect on the effectiveness of the exhaust aftertreatment.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Thermostatventil einen unter Umgehung eines Kühlmittelkühlers an den Kühlmittelauslass strömungstechnisch angeschlossenen ersten Einlassanschluss, einen über den Kühlmittelkühler an den Kühlmittelauslass strömungstechnisch angeschlossenen zweiten Einlassanschluss und einen an die Kühlmittelpumpe strömungstechnisch angeschlossenen Auslassanschluss aufweist, wobei das Thermostatventil in dem Aufwärmbetrieb den Kühlmittelmassenstrom zwischen den Einlassanschlüssen und dem Auslassanschluss derart einstellt, dass er kleiner ist als der Kühlmittelmassenstrom über den zweiten Kühlmittelpfad, oder die Strömungsverbindung zwischen den Einlassanschlüssen und dem Auslassanschluss unterbricht.A further development of the invention provides that the thermostatic valve has a first inlet connection fluidically connected to the coolant outlet while bypassing a coolant radiator, a second inlet connection fluidly connected to the coolant outlet via the coolant radiator and an outlet port fluidically connected to the coolant pump, the thermostatic valve being in the warm-up mode adjusts the mass flow of coolant between the inlet ports and the outlet port to be less than the mass flow of coolant through the second coolant path, or interrupts the flow communication between the inlet ports and the outlet port.

Das Thermostatventil weist also mehrere Einlassanschlüsse, nämlich den ersten Einlassanschluss und den zweiten Einlassanschluss, sowie den Auslassanschluss auf. Die Einlassanschlüsse sind mittelbar oder unmittelbar an den Kühlmittelauslass des Zylinderkopfs angeschlossen. Im Falle des ersten Einlassanschlusses ist eine unmittelbare Strömungsverbindung zu dem Kühlmittelauslass vorgesehen, nämlich unter Umgehung des Kühlmittelkühlers. Der zweite Einlassanschluss ist hingegen lediglich mittelbar an den Kühlmittelauslass angeschlossen, nämlich über den Kühlmittelkühler.The thermostatic valve thus has a plurality of inlet connections, namely the first inlet connection and the second inlet connection, as well as the outlet connection. The intake ports are connected directly or indirectly to the coolant outlet of the cylinder head. In the case of the first inlet port, a direct flow connection to the coolant outlet is provided, namely bypassing the coolant radiator. The second inlet port, however, is only indirectly connected to the coolant outlet, namely via the coolant radiator.

Unter dem Kühlmittelkühler ist vorzugsweise ein direkter Kühlmittelkühler, wird also unmittelbar von Kühlluft zum Kühlen des Kühlmittels angeströmt beziehungsweise durchströmt. Der Kühlmittelkühler kann jedoch auch als indirekter Kühler ausgestaltet sein, welcher Bestandteil eines Kühlkreislaufs ist, in welchem vorzugsweise ein Kältemittel zum Kühlen des Kühlmittels herangezogen wird.Under the coolant radiator is preferably a direct coolant radiator, so is directly flowed by cooling air for cooling the coolant or flows through it. However, the coolant radiator can also be designed as an indirect radiator, which is part of a cooling circuit, in which preferably a refrigerant is used for cooling the coolant.

Der Auslassanschluss des Thermostatventils ist strömungstechnisch an die Kühlmittelpumpe angeschlossen, vorzugsweise unmittelbar. Beispielsweise mündet der zweite Kühlmittelpfad strömungstechnisch zwischen dem Thermostatventil und der Kühlmittelpumpe ein, sodass der Auslassanschluss des Thermostatventils und der zweite Kühlmittelpfad über eine gemeinsame Anschlussleitung an die Kühlmittelpumpe angeschlossen sind. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der zweite Kühlmittelpfad über das Thermostatventil an die Kühlmittelpumpe angeschlossen ist. In diesem Fall kann dem Thermostatventil ein Pilotmassenstrom an Kühlmittel über den zweiten Kühlmittelpfad zugeführt werden, sodass eine hinreichend schnelle Reaktion des Thermostatventils realisiert ist.The outlet port of the thermostatic valve is fluidly connected to the coolant pump, preferably immediately. For example, the second coolant path opens fluidically between the thermostatic valve and the coolant pump, so that the outlet port of the thermostatic valve and the second coolant path are connected via a common connecting line to the coolant pump. However, it can also be provided that the second coolant path is connected via the thermostatic valve to the coolant pump. In this case, a pilot mass flow of coolant can be supplied to the thermostat valve via the second coolant path, so that a sufficiently fast reaction of the thermostatic valve is realized.

Der zweite Kühlmittelpfad ist beispielsweise an einen Pilotanschluss des Thermostatventils strömungstechnisch angeschlossen. Der Pilotanschluss ist vorzugsweise permanent mit dem Auslassanschluss strömungsverbunden, unabhängig von einer Einstellung des Thermostatventils. Insbesondere weist die Strömungsverbindung zwischen dem Pilotanschluss und dem Auslassanschluss permanent denselben Durchströmungsquerschnitt auf. Es kann auch vorgesehen sein, dass der zweite Kühlmittelpfad sowohl an den Pilotanschluss als auch strömungstechnisch zwischen dem Thermostatventil und der Kühlmittelpumpe angeschlossen ist, nämlich vorzugsweise derart, dass der Anteil des durch den zweiten Kühlmittelpfads strömenden Kühlmittels, der über das Thermostatventil strömt höchstens dem stromabwärts des Thermostatventils zugeführten Anteils ist.The second coolant path is fluidly connected, for example, to a pilot port of the thermostatic valve. The pilot port is preferably permanently fluidly connected to the outlet port regardless of adjustment of the thermostatic valve. In particular, the flow connection between the pilot connection and the outlet connection permanently has the same flow cross-section. It can also be provided that the second coolant path both to the pilot port and fluidically between the Thermostat valve and the coolant pump is connected, namely preferably such that the proportion of the coolant flowing through the second coolant path, which flows through the thermostatic valve is at most the downstream of the thermostatic valve supplied portion.

Das Thermostatventil ist derart ausgestaltet, dass es in dem Aufwärmbetrieb den Kühlmittelmassenstrom zwischen den Einlassanschlüssen und dem Auslassanschluss derart einstellt, dass er kleiner ist als der Kühlmittelmassenstrom über den zweiten Kühlmittelpfad. Vorzugsweise liegt der Kühlmittelmassenstrom über den ersten Kühlmittelpfad zumindest zeitweise unter Umgehung des Kühlmittelkühlers vor, also zwischen dem ersten Einlassanschluss und dem zweiten Auslassanschluss des Thermostatventils. Es kann vorgesehen sein, dass das Thermostatventil die Strömungsverbindung zwischen den Einlassanschlüssen und dem Auslassanschluss in der Aufwärmbetriebsart zumindest zeitweise vollständig unterbricht, sodass der Kühlmittelmassenstrom über den ersten Kühlmittelpfad gleich Null ist. Mit einer derartigen Vorgehensweise wird das Einstellen der Kühlmittelmassenströme mit lediglich einem einzigen Ventil, nämlich dem Thermostatventil, erreicht, sodass keine oder allenfalls geringfügige Änderungen an weiteren Bereichen des Kühlmittelkreislaufs notwendig sind. Entsprechend wird eine äußerst einfache und kostengünstige Umsetzung realisiert.The thermostatic valve is configured to adjust, in the warm-up operation, the mass flow of coolant between the inlet ports and the outlet port to be less than the mass flow of coolant through the second coolant path. Preferably, the coolant mass flow over the first coolant path is at least temporarily bypassing the coolant radiator, ie between the first inlet port and the second outlet port of the thermostatic valve. It can be provided that the thermostatic valve completely interrupts the flow connection between the inlet connections and the outlet connection in the warm-up mode at least temporarily, so that the coolant mass flow over the first coolant path is equal to zero. With such a procedure, the adjustment of the coolant mass flows is achieved with only a single valve, namely the thermostatic valve, so that no or at most minor changes to other areas of the coolant circuit are necessary. Accordingly, an extremely simple and cost-effective implementation is realized.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Thermostatventil in einer weiteren Aufwärmbetriebsart einen Kühlmittelmassenstrom zwischen dem ersten Einlassanschluss und dem Auslassanschluss größer einstellt als einen Kühlmittelmassenstrom zwischen dem zweiten Einlassanschluss und dem Auslassanschluss, insbesondere eine Strömungsverbindung zwischen dem ersten Einlassanschluss und dem Auslassanschluss freigibt und eine Strömungsverbindung zwischen dem zweiten Einlassanschluss und dem Auslassanschluss unterbricht. Die weitere Aufwärmbetriebsart wird beispielsweise in einem zweiten Temperaturbereich der Brennkraftmaschine und/oder des Kühlmittels durchgeführt, also jedenfalls bei einer Temperatur der Brennkraftmaschine und/oder des Kühlmittels, die höher ist als in der Aufwärmbetriebsart.A further embodiment of the invention provides that in a further warm-up mode the thermostatic valve sets a coolant mass flow between the first inlet port and the outlet port greater than a coolant mass flow between the second inlet port and the outlet port, in particular enables a flow connection between the first inlet port and the outlet port, and a Flow communication between the second inlet port and the outlet port interrupts. The further warm-up mode is carried out, for example, in a second temperature range of the internal combustion engine and / or of the coolant, that is, in any case at a temperature of the internal combustion engine and / or the coolant, which is higher than in the warm-up mode.

Auch in der weiteren Aufwärmbetriebsart kann es vorgesehen sein, dass mittels des Thermostatventils der Kühlmittelmassenstrom über den ersten Kühlmittelpfad kleiner eingestellt wird als der Kühlmittelmassenstrom über den zweiten Kühlmittelpfad, nämlich zumindest zeitweise. In der weiteren Aufwärmbetriebsart soll insoweit der Kühlmittelkühler weiterhin strömungstechnisch umgangen werden, jedoch zumindest ein Teil des aus dem Zylinderkopf über den Kühlmittelauslass austretenden Kühlmittels über den zweiten Kühlmittelpfad zu der Kühlmittelpumpe gelangen. Beispielsweise ist es hierbei vorgesehen, die Strömungsverbindung zwischen dem ersten Einlassanschluss und dem Auslassanschluss wenigstens teilweise, insbesondere nur teilweise oder vollständig, freizugeben und die Strömungsverbindung zwischen dem zweiten Einlassanschluss und dem Auslassanschluss zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, zu unterbrechen.It can also be provided in the further warm-up mode that the coolant mass flow via the first coolant path is set smaller than the coolant mass flow via the second coolant path, namely, at least temporarily, by means of the thermostatic valve. In the further warm-up mode, the coolant cooler should continue to be bypassed in terms of flow, but at least part of the coolant emerging from the cylinder head via the coolant outlet reaches the coolant pump via the second coolant path. For example, it is provided here to release the flow connection between the first inlet connection and the outlet connection at least partially, in particular only partially or completely, and to interrupt the flow connection between the second inlet connection and the outlet connection at least partially, preferably completely.

In der weiteren Aufwärmbetriebsart wird also das aus dem Zylinderkopf austretende Kühlmittel auf den ersten Kühlmittelpfad und den zweiten Kühlmittelpfad aufgeteilt, wobei der Kühlmittelkühler strömungstechnisch umgangen wird. Hierdurch kann der Kühlmittelmassenstrom durch den Zylinderkopf gegenüber der Aufwärmbetriebsart vergrößert werden und dennoch weiterhin ein effektives Aufwärmen der Brennkraftmaschine beziehungsweise des Zylinderkopfs sichergestellt sein.In the further warm-up mode, therefore, the coolant emerging from the cylinder head is split between the first coolant path and the second coolant path, the coolant radiator being bypassed in terms of flow. As a result, the coolant mass flow through the cylinder head can be increased compared to the warm-up mode, and nevertheless an effective warm-up of the internal combustion engine or of the cylinder head can still be ensured.

Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Thermostatventil in einer Normalbetriebsart den Kühlmittelmassenstrom zwischen dem ersten Einlassanschluss und dem Auslassanschluss zumindest zeitweise kleiner einstellt als den Kühlmittelmassenstrom zwischen dem zweiten Einlassanschluss und dem Auslassanschluss, insbesondere die Strömungsverbindung zwischen dem ersten Einlassanschluss und dem Auslassanschluss unterbricht und die Strömungsverbindung zwischen dem zweiten Einlassanschluss und dem Auslassanschluss freigibt. Die Normalbetriebsart der Brennkraftmaschine wird bevorzugt in einem dritten Temperaturbereich des Kühlmittels durchgeführt, welcher größere Temperaturen umfasst als der erste Temperaturbereich und/oder der zweite Temperaturbereich. In der Normalbetriebsart soll zumindest ein Teil des Kühlmittels den Kühlmittelkühler zu seiner Kühlung durchströmen.A preferred further embodiment of the invention provides that the thermostatic valve in a normal mode, the coolant mass flow between the first inlet port and the outlet port at least temporarily set smaller than the coolant mass flow between the second inlet port and the outlet port, in particular the flow connection between the first inlet port and the outlet port and the flow communication between the second inlet port and the outlet port releases. The normal operating mode of the internal combustion engine is preferably carried out in a third temperature range of the coolant, which comprises greater temperatures than the first temperature range and / or the second temperature range. In the normal operating mode, at least part of the coolant should flow through the coolant cooler for its cooling.

Hierzu wird der Durchströmungsquerschnitt zwischen dem ersten Einlassanschluss und dem Auslassanschluss kleiner gewählt als der Durchströmungsquerschnitt zwischen dem zweiten Einlassanschluss und dem Auslassanschluss, sodass der Kühlmittelmassenstrom zwischen dem ersten Einlassanschluss und dem Auslassanschluss kleiner ist als der Kühlmittelmassenstrom zwischen dem zweiten Einlassanschluss und dem Auslassanschluss. Um in der Normalbetriebsart eine effektive Kühlung des Kühlmittels zu gewährleisten, kann es vorgesehen sein, die Strömungsverbindung zwischen dem ersten Einlassanschluss und dem Auslassanschluss zu unterbrechen, insbesondere vollständig zu unterbrechen. Die Strömungsverbindung zwischen dem zweiten Einlassanschluss und dem Auslassanschluss wird hingegen freigegeben, insbesondere vollständig freigegeben. Einerseits wird mit der beschriebenen Vorgehensweise also eine rasche Erwärmung des Zylinderkopfs erzielt und zum anderen eine dauerhaft hinreichende Kühlung des Kühlmittels sichergestellt.For this purpose, the flow cross-section between the first inlet port and the outlet port is selected to be smaller than the flow cross-section between the second inlet port and the outlet port, so that the coolant mass flow between the first inlet port and the outlet port is smaller than the coolant mass flow between the second inlet port and the outlet port. In order to ensure effective cooling of the coolant in the normal operating mode, it may be provided to interrupt the flow connection between the first inlet port and the outlet port, in particular to completely interrupt it. The flow connection between the second inlet port and the outlet port, however, is released, in particular fully released. On the one hand, the described procedure thus becomes rapid Heating the cylinder head achieved and on the other hand ensures a sufficient long-term cooling of the coolant.

Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Aufwärmbetriebsart in einem ersten Temperaturbereich des Kühlmittels, die weitere Aufwärmbetriebsart in einem zweiten Temperaturbereich des Kühlmittels und die Normalbetriebsart in einem dritten Temperaturbereich des Kühlmittels durchgeführt wird. Die Aufwärmbetriebsart, die weitere Aufwärmbetriebsart und die Normalbetriebsart werden insoweit bei unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt.A preferred further embodiment of the invention provides that the warm-up mode is performed in a first temperature range of the coolant, the further warm-up mode in a second temperature range of the coolant and the normal mode in a third temperature range of the coolant. The warm-up mode, the further warm-up mode and the normal mode are performed at different temperatures insofar.

Beispielsweise erstreckt sich der erste Temperaturbereich in Richtung steigender Temperaturen bis hin zu einem ersten Temperaturgrenzwert, wird also nach oben von diesem begrenzt. Der zweite Temperaturbereich erstreckt sich hingegen ausgehend von dem ersten Temperaturgrenzwert bis hin zu einem zweiten Temperaturgrenzwert. In anderen Worten wird der zweite Temperaturbereich nach unten von dem ersten Temperaturgrenzwert und nach oben von dem zweiten Temperaturgrenzwert begrenzt. Der dritte Temperaturbereich ist hingegen nach unten von dem zweiten Temperaturgrenzwert begrenzt, also in Richtung niedrigerer Temperaturen.By way of example, the first temperature range extends in the direction of increasing temperatures up to a first temperature limit value, that is to say is limited upwardly therefrom. The second temperature range, however, extends from the first temperature limit to a second temperature limit. In other words, the second temperature range is limited downwards from the first temperature limit value and upwards from the second temperature limit value. The third temperature range, however, is limited to the bottom of the second temperature limit, ie in the direction of lower temperatures.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in der Aufwärmbetriebsart eine Drehzahlbegrenzung und/oder eine Leistungsbegrenzung der Brennkraftmaschine und/oder einer in dem zweiten Kühlmittelpfad vorliegenden Zusatzpumpe und/oder Kühlmittelpumpe erfolgt. Die Drehzahlbegrenzung beziehungsweise Leistungsbegrenzung der Brennkraftmaschine wird insbesondere durchgeführt, falls die Kühlmittelpumpe mechanisch mit der Brennkraftmaschine gekoppelt ist, also von der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Der Kühlmittelmassenstrom über den zweiten Kühlmittelpfad ist begrenzt, insbesondere liegt ein maximaler Kühlmittelmassenstrom über den ersten Kühlmittelpfad unter einem Maximalmassenstrom für den ersten Kühlmittelpfad.A development of the invention provides that, in the warm-up mode, a speed limitation and / or a power limitation of the internal combustion engine and / or an auxiliary pump and / or coolant pump present in the second coolant path takes place. The speed limitation or power limitation of the internal combustion engine is in particular carried out if the coolant pump is mechanically coupled to the internal combustion engine, that is driven by the internal combustion engine. The coolant mass flow over the second coolant path is limited; in particular, a maximum coolant mass flow over the first coolant path is below a maximum mass flow for the first coolant path.

Weil nicht unmittelbar von der Aufwärmbetriebsart in die weitere Aufwärmbetriebsart oder die Normalbetriebsart umgeschaltet werden kann, ist es daher notwendig, die Drehzahl der Brennkraftmaschine oder ihre Leistung zu begrenzen. Beispielsweise wird in der Aufwärmbetriebsart die Drehzahl der Brennkraftmaschine auf einen Drehzahlgrenzwert begrenzt, welcher beispielsweise höchsten 4000 U/min, höchstens 3500 U/min, höchstens 3000 U/min oder höchstens 2500 U/min beträgt oder - anders formuliert - höchstens 25 %, höchstens 30 %, höchstens 40 %, höchstens 50 %, höchstens 60 %, höchstens 70 % oder höchstens 75 % einer Maximaldrehzahl der Brennkraftmaschine.Therefore, because it is not possible to switch directly from the warm-up mode to the further warm-up mode or the normal mode, it is necessary to limit the number of revolutions of the engine or its output. For example, in the warm-up mode, the engine speed is limited to a speed limit which is, for example, 4,000 rpm, 3500 rpm, 3,000 rpm, 2,500 rpm or, in other words, 25% or less 30%, at most 40%, at most 50%, at most 60%, at most 70% or at most 75% of a maximum speed of the internal combustion engine.

Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, die Drehzahlbegrenzung beziehungsweise Leistungsbegrenzung für die Zusatzpumpe oder die Kühlmittelpumpe vorzunehmen. Die Zusatzpumpe liegt in dem zweiten Kühlmittelpfad vor und dient der Förderung des Kühlmittels entlang des zweiten Kühlmittelpfads. Aufgrund der Einstellung des Kühlmittelmassenstroms über den ersten Kühlmittelpfad derart, dass er zumindest zeitweise kleiner ist als der Kühlmittelmassenstrom über den zweiten Kühlmittelpfad, fördert die Kühlmittelpumpe das Kühlmittel bevorzugt entlang des zweiten Kühlmittelpfads, sodass die Leistung der in diesem vorliegenden Zusatzpumpe reduziert werden kann. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, die Drehzahl beziehungsweise Leistung der Kühlmittelpumpe zu begrenzen, insbesondere falls die Kühlmittelpumpe als elektrisch angetriebene Kühlmittelpumpe vorliegt.Additionally or alternatively, it may be provided to make the speed limitation or power limitation for the auxiliary pump or the coolant pump. The booster pump is in the second coolant path and serves to convey the coolant along the second coolant path. Due to the setting of the coolant mass flow via the first coolant path such that it is at least temporarily smaller than the coolant mass flow via the second coolant path, the coolant pump preferably conveys the coolant along the second coolant path, so that the power of the auxiliary pump present in this can be reduced. Additionally or alternatively, it is possible to limit the speed or power of the coolant pump, in particular if the coolant pump is present as an electrically driven coolant pump.

Schließlich kann im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Thermostatventil zum Umschalten von der Aufwärmbetriebsart in die weitere Aufwärmbetriebsart oder die Normalbetriebsart mittels einer Heizeinrichtung beheizt wird. Die Heizeinrichtung dient dem Beheizen des Thermostatventils, insbesondere eine in dem Thermostatventil vorliegenden Dehnstoffelements. Durch das Beheizen des Thermostatventils wird von der Aufwärmbetriebsart in die weitere Aufwärmbetriebsart beziehungsweise die Normalbetriebsart umgeschaltet. In anderen Worten kann dieses Umschalten gezielt vorgenommen werden. Hierzu wird beispielsweise die Heizeinrichtung mittels eines Steuergeräts angesteuert. Die Heizeinrichtung liegt besonders bevorzugt als elektrische Heizeinrichtung vor. Eine derartige Vorgehensweise macht das gezielte Umschalten zwischen den Betriebsarten möglich.Finally, it can be provided in the context of a further embodiment of the invention that the thermostatic valve is heated to switch from the warm-up mode in the further warm-up mode or the normal mode by means of a heater. The heating device serves to heat the thermostatic valve, in particular an expansion element present in the thermostatic valve. By heating the thermostatic valve is switched from the warm-up mode in the further warm-up mode or the normal mode. In other words, this switching can be made specifically. For this purpose, for example, the heating device is controlled by means of a control device. The heating device is particularly preferably in the form of an electrical heating device. Such a procedure makes the targeted switching between the operating modes possible.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Brennkraftmaschine einen Zylinderkopf und zur Kühlung des Zylinderkopfs einen Kühlmittelkreislauf aufweist, und wobei der Zylinderkopf über einen Kühlmitteleinlass und einen Kühlmittelauslass verfügt und der Kühlmittelauslass über einen ersten Kühlmittelpfad und über einen strömungstechnisch parallel zu dem ersten Kühlmittelpfad verlaufenden, einen Wärmeübertrager aufweisenden zweiten Kühlmittelpfad an eine zur Förderung von Kühlmittel ausgebildete Kühlmittelpumpe strömungstechnisch angeschlossen ist, die auf ihrer den beiden Kühlmittelpfaden abgewandten Seite strömungstechnisch an den Kühlmitteleinlass angeschlossen ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine dazu ausgebildet ist, in einer Aufwärmbetriebsart der Brennkraftmaschine mittels eines Thermostatventils einen Kühlmittelmassenstrom über den ersten Kühlmittelpfad zumindest zeitweise kleiner einzustellen als einen Kühlmittelmassenstrom über den zweiten Kühlmittelpfad.The invention further relates to an internal combustion engine, in particular for carrying out the method according to the statements in this description, wherein the internal combustion engine has a cylinder head and for cooling the cylinder head a coolant circuit, and wherein the cylinder head has a coolant inlet and a coolant outlet and the coolant outlet via a first coolant path and via a fluidically parallel to the first coolant path extending, a heat exchanger having second coolant path is connected fluidly connected to a designed for the promotion of coolant coolant pump, which is connected on its side facing away from the two coolant paths fluidly connected to the coolant inlet. It is provided that the internal combustion engine is designed to at least temporarily in a warm-up mode of the internal combustion engine by means of a thermostatic valve, a coolant mass flow over the first coolant path to be set smaller than a coolant mass flow via the second coolant path.

Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung der Brennkraftmaschine wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Brennkraftmaschine als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.The advantages of such an approach or such an embodiment of the internal combustion engine has already been pointed out. Both the internal combustion engine and the method for its operation can be further developed according to the statements in the context of this description, so that reference is made to this extent.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Kühlmittelauslass einen ersten Kühlmittelauslassanschluss und einen zweiten Kühlmittelauslassanschluss aufweist, wobei der erste Kühlmittelauslassanschluss über den ersten Kühlmittelpfad und der zweite Kühlmittelauslassanschluss über den zweiten Kühlmittelpfad an die Kühlmittelpumpe angeschlossen ist. Das Aufteilen des Kühlmittels auf die beiden Kühlmittelpfade erfolgt insoweit nicht erst außerhalb des Zylinderkopfs beziehungsweise stromabwärts des Kühlmittelauslasses, sondern vielmehr innerhalb des Zylinderkopfs. Hierzu weist der Kühlmittelauslass den ersten Kühlmittelauslassanschluss und den zweiten Kühlmittelauslassanschluss auf, welche beide an den Kühlmitteleinlass angeschlossen sind.A further embodiment of the invention provides that the coolant outlet has a first coolant outlet port and a second coolant outlet port, wherein the first coolant outlet port is connected to the coolant pump via the first coolant path and the second coolant outlet port via the second coolant path. The splitting of the coolant on the two coolant paths takes place so far not only outside of the cylinder head or downstream of the coolant outlet, but rather within the cylinder head. For this purpose, the coolant outlet has the first coolant outlet port and the second coolant outlet port, which are both connected to the coolant inlet.

Die Strömungsverbindungen zwischen dem Kühlmitteleinlass einerseits und dem ersten Kühlmittelauslassanschluss und dem zweiten Kühlmittelauslassanschluss andererseits verlaufen durch den Zylinderkopf. Der erste Kühlmittelpfad ist an den ersten Kühlmittelauslassanschluss und der zweite Kühlmittelpfad an den zweiten Kühlmittelauslassanschluss angeschlossen. Auf ihren den Kühlmittelauslassanschlüssen abgewandten Seiten sind die beiden Kühlmittelpfade an die Kühlmittelpumpe strömungstechnisch angeschlossen. Eine derartige Ausgestaltung der Brennkraftmaschine macht eine besonders gezielte Durchströmung des Zylinderkopfs mit Kühlmittel möglich.The flow connections between the coolant inlet on the one hand and the first coolant outlet port and the second coolant outlet port on the other run through the cylinder head. The first coolant path is connected to the first coolant outlet port and the second coolant path is connected to the second coolant outlet port. On their sides facing away from the coolant outlet ports, the two coolant paths are fluidically connected to the coolant pump. Such a design of the internal combustion engine makes a particularly targeted flow through the cylinder head with coolant possible.

Eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Thermostatventil mittels eines Dehnstoffelements und/oder aufgrund einer Druckdifferenz über das Thermostatventil betätigt ist. Das Thermostatventil verfügt insoweit über das Dehnstoffelement und/oder ein druckbetätigtes Mittel. Das Dehnstoffelement ändert seine Ausdehnung in Abhängigkeit von einer Temperatur, insbesondere des Kühlmittels. Hierzu wird das Dehnstoffelement mit dem Kühlmittel beaufschlagt, insbesondere von dem Kühlmittel angeströmt oder von dem Kühlmittel überströmt.A further particularly preferred embodiment of the invention provides that the thermostatic valve is actuated by means of an expansion element and / or due to a pressure difference across the thermostatic valve. The thermostatic valve has so far on the expansion element and / or a pressure-actuated means. The expansion element changes its extent as a function of a temperature, in particular of the coolant. For this purpose, the expansion element is acted upon by the coolant, in particular flowed by the coolant or overflowed by the coolant.

Zusätzlich oder alternativ kann das Thermostatventil von der Druckdifferenz über das Thermostatventil betätigt sein. Hierzu weist das Thermostatventil entsprechende Mittel auf. Beispielsweise ist das Thermostatventil derart ausgestaltet, dass der Durchströmungsquerschnitt zwischen dem ersten Einlassanschluss und dem Auslassanschluss in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen dem Druck an dem ersten Einlassanschluss und dem Druck an dem Auslassanschluss eingestellt wird. Beispielsweise wird der Durchströmungsquerschnitt umso größer eingestellt, je größer die Druckdifferenz ist. Anders ausgedrückt wird der Massenstrom zwischen dem ersten Einlassanschluss und dem Auslassanschluss umso größer eingestellt, je größer die Druckdifferenz ist. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht eine selbsttätige Reaktion des Thermostatventils auf unterschiedliche Druckdifferenzen beziehungsweise auf unterschiedliche Leistungen der Kühlmittelpumpe.Additionally or alternatively, the thermostatic valve may be actuated by the pressure difference across the thermostatic valve. For this purpose, the thermostatic valve corresponding means. For example, the thermostatic valve is configured such that the flow area between the first inlet port and the outlet port is adjusted depending on the pressure difference between the pressure at the first inlet port and the pressure at the outlet port. For example, the larger the pressure difference, the larger the flow cross section is set. In other words, the larger the pressure difference, the larger the mass flow between the first inlet port and the outlet port is set. Such a configuration allows an automatic reaction of the thermostatic valve to different pressure differences or to different outputs of the coolant pump.

Schließlich kann im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Thermostatventil ein Ventilelement aufweist, der in wenigstens einer Stellung eine Strömungsverbindung zwischen einem ersten Einlassanschluss und einem Auslassanschluss des Thermostatventils und eine Strömungsverbindung zwischen einem zweiten Einlassanschluss und dem Auslassanschluss des Thermostatventils unterbricht. In der wenigstens einen Stellung wird insoweit eine Durchströmung des Thermostatventils, welches den ersten Einlassanschluss, den zweiten Einlassanschluss und den Auslassanschluss aufweist, vollständig unterbunden. Dies ermöglicht eine besonders rasche Aufheizung der Brennkraftmaschine.Finally, in the context of a further preferred embodiment of the invention, it can be provided that the thermostatic valve has a valve element which in at least one position interrupts a flow connection between a first inlet port and an outlet port of the thermostatic valve and a flow connection between a second inlet port and the outlet port of the thermostatic valve. In the at least one position, a flow through the thermostatic valve, which has the first inlet connection, the second inlet connection and the outlet connection, is completely prevented to this extent. This allows a particularly rapid heating of the internal combustion engine.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf und einem Kühlmittelkreislauf zur Kühlung des Zylinderkopfs,
2 ein Diagramm, in welchem ein Durchströmungsquerschnitt zwischen einem ersten Einlassanschluss und einem Auslassanschluss eines Thermostatventils und eines Durchströmungsquerschnitts zwischen einem zweiten Einlassanschluss und dem Auslassanschluss über einer Stellung eines Ventilelements gezeigt ist,
3 ein Diagramm, welches den Durchströmungsquerschnitt zwischen dem ersten Einlassanschluss und dem Auslassanschluss und den Durchströmungsquerschnitt zwischen dem zweiten Einlassanschluss und dem Auslassanschluss über einer Temperatur zeigt,
4 eine schematische Darstellung des Thermostatventils, welches ein Ventilelement aufweist,
5 eine weitere schematische Darstellung des Thermostatventils, sowie
6 eine schematische Darstellung eines Bereichs eines Ventilelements des Thermostatventils.

The invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the drawings, without any limitation of the invention. Showing:

1 a schematic representation of an internal combustion engine with a cylinder head and a coolant circuit for cooling the cylinder head,
2 3 is a diagram in which a throughflow cross section between a first inlet connection and an outlet connection of a thermostatic valve and a flow cross section between a second inlet connection and the outlet connection is shown over a position of a valve element;
3 a diagram showing the flow cross-section between the first inlet port and the outlet port and the flow cross-section between the second inlet port and the outlet port over a temperature,
4 a schematic representation of the thermostatic valve, which has a valve element,
5 another schematic representation of the thermostatic valve, as well
6 a schematic representation of a portion of a valve element of the thermostatic valve.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine 1, die in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel über mehrere Zylinderblöcke 2 verfügt. Nachfolgend wird lediglich auf einen der Zylinderblöcke 2 eingegangen. Die Ausführungen sind in jedem Fall auf jeden der Zylinderblöcke 2 und auch eine Brennkraftmaschine 1 mit lediglich einem einzigen Zylinderblock 2 übertragbar. Die Brennkraftmaschine 1 beziehungsweise ihr Zylinderblock 2 verfügt über einen Zylinderkopf 3 sowie über einen Kühlmittelkreislauf 4, mittels welchem der Zylinderkopf 3 gekühlt wird beziehungsweise gekühlt werden kann.The 1 shows a schematic representation of an internal combustion engine 1 in the embodiment shown here over several cylinder blocks 2 features. The following is just on one of the cylinder blocks 2 received. The designs are in any case on each of the cylinder blocks 2 and also an internal combustion engine 1 with only a single cylinder block 2 transferable. The internal combustion engine 1 or her cylinder block 2 has a cylinder head 3 as well as via a coolant circuit 4 , by means of which the cylinder head 3 is cooled or can be cooled.

Der Zylinderkopf 3 ist über einen Kühlmitteleinlass 5 und einen Kühlmittelauslass 6 an den Kühlmittelkreislauf 4 strömungstechnisch angeschlossen. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Kühlmittelauslass 6 einen ersten Kühlmittelauslassanschluss 7 und einen zweiten Kühlmittelauslassanschluss 8 auf. Der Kühlmittelauslass 6 ist über einen ersten Kühlmittelpfad 9 sowie einen zweiten Kühlmittelpfad 10 strömungstechnisch an eine Kühlmittelpumpe 11 angeschlossen. Bei der hier dargestellten Ausführungsform mit mehreren Kühlmittelauslassanschlüssen 7 und 8 ist der erste Kühlmittelpfad 9 an den ersten Kühlmittelauslassanschluss 7 und der zweite Kühlmittelpfad 10 an den zweiten Kühlmittelauslassanschluss 8 angeschlossen.The cylinder head 3 is via a coolant inlet 5 and a coolant outlet 6 to the coolant circuit 4 fluidically connected. In the embodiment shown here, the coolant outlet 6 a first coolant outlet port 7 and a second coolant outlet port 8th on. The coolant outlet 6 is via a first coolant path 9 and a second coolant path 10 fluidically to a coolant pump 11 connected. In the embodiment shown here with several Kühlmittelauslassanschlüssen 7 and 8th is the first coolant path 9 to the first coolant outlet port 7 and the second coolant path 10 to the second coolant outlet port 8th connected.

Die Brennkraftmaschine 1, beispielsweise der erste Kühlmittelpfad 9, weist ein Thermostatventil 12 auf, welches über einen ersten Einlassanschluss 13, einen zweiten Einlassanschluss 14 sowie einen Auslassanschluss 15 verfügt. Der erste Einlassanschluss 13 ist unter Umgehung eines Kühlmittelkühlers 16 strömungstechnisch an den Kühlmittelauslass 6 beziehungsweise den ersten Kühlmittelauslassanschluss 7 angeschlossen. Der zweite Einlassanschluss 14 hingegen ist über den Kühlmittelkühler 16 an den Kühlmittelauslass 6 beziehungsweise den ersten Kühlmittelauslassanschluss 7 angeschlossen. Der Auslassanschluss 15 des Thermostatventils 12 ist über eine Anschlussleitung 17 an die Kühlmittelpumpe 11 angeschlossen, genauer gesagt an eine Saugseite der Kühlmittelpumpe 11.The internal combustion engine 1 , For example, the first coolant path 9 , has a thermostatic valve 12 on, which via a first inlet port 13 , a second inlet port 14 and an outlet port 15 features. The first inlet connection 13 is bypassing a coolant radiator 16 fluidically to the coolant outlet 6 or the first coolant outlet port 7 connected. The second inlet port 14 however, is above the coolant radiator 16 to the coolant outlet 6 or the first coolant outlet port 7 connected. The outlet connection 15 of the thermostatic valve 12 is via a connection cable 17 to the coolant pump 11 connected, more precisely to a suction side of the coolant pump 11 ,

Der zweite Kühlmittelpfad 10 weist einen Wärmeübertrager 18 auf, welcher der Bereitstellung von Wärme für eine externe Einrichtung, beispielsweise für eine Fahrgastraumheizung, dient. Zudem kann in dem zweiten Kühlmittelpfad 10 eine (optionale) Zusatzpumpe 19 vorliegen. Der zweite Kühlmittelpfad 10 ist einerseits an den Kühlmittelauslass 6, insbesondere den zweiten Kühlmittelauslassanschluss 8, und andererseits an die Kühlmittelpumpe 11 strömungstechnisch angeschlossen. Hierzu mündet der zweite Kühlmittelpfad 10 auf seiner dem Zylinderkopf 3 abgewandten Seite in die Anschlussleitung 17 ein. Zusätzlich oder alternativ ist er an einen Pilotanschluss des Thermostatventils 12 angeschlossen, der permanent mit dem Auslassanschluss 15 in Strömungsverbindung steht.The second coolant path 10 has a heat exchanger 18 on which provides the provision of heat for an external device, for example for a passenger compartment heating. In addition, in the second coolant path 10 an (optional) additional pump 19 available. The second coolant path 10 on the one hand to the coolant outlet 6 , in particular the second coolant outlet port 8th , and on the other hand to the coolant pump 11 fluidically connected. For this purpose, the second coolant path opens 10 on his the cylinder head 3 opposite side into the connecting line 17 on. Additionally or alternatively, it is connected to a pilot port of the thermostatic valve 12 connected permanently to the outlet port 15 is in flow communication.

Es ist nun vorgesehen, in einer Aufwärmbetriebsart der Brennkraftmaschine 1 das Thermostatventil 12 derart einzustellen, dass ein Kühlmittelmassenstrom über den ersten Kühlmittelpfad 9 zumindest zeitweise kleiner ist als ein Kühlmittelmassenstrom über dem zweiten Kühlmittelpfad 10. Hierzu wird vorzugsweise zumindest zeitweise die Strömungsverbindung durch das Thermostatventil 12 zwischen dem ersten Einlassanschluss 13 sowie dem zweiten Einlassanschluss 14 einerseits und dem Auslassanschluss 15 andererseits vollständig unterbrochen, sodass das Kühlmittel ausschließlich über den zweiten Kühlmittelpfad 10 strömt.It is now provided in a warm-up mode of the internal combustion engine 1 the thermostatic valve 12 to adjust such that a coolant mass flow through the first coolant path 9 at least temporarily smaller than a coolant mass flow over the second coolant path 10 , For this purpose, preferably at least temporarily, the flow connection through the thermostatic valve 12 between the first inlet port 13 and the second inlet port 14 on the one hand and the outlet port 15 on the other hand completely interrupted, so that the coolant exclusively via the second coolant path 10 flows.

Die 2 zeigt ein Diagramm, in welchem ein Verlauf 20 den Durchströmungsquerschnitt in dem Thermostatventil 12 zwischen dem ersten Einlassanschluss 13 und dem Auslassanschluss 15 und ein Verlauf 21 den Durchströmungsquerschnitt über das Thermostatventil 12 zwischen dem zweiten Einlassanschluss 14 und dem Auslassanschluss 15, jeweils über eine Stellung eines Ventilelements 25 (hier nicht dargestellt) des Thermostatventils 12 zeigt. Die Stellung des Ventilelements 25 entspricht in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel einer Drehwinkelstellung α. Der Durchströmungsquerschnitt ist in Prozent zwischen 0 % und 100 % dargestellt. Ein Durchströmungsquerschnitt von 0 % entspricht einer vollständigen Versperrung, wohingegen ein Durchströmungsquerschnitt von 100 % einer vollständigen Freigabe entspricht.The 2 shows a diagram in which a course 20 the flow area in the thermostatic valve 12 between the first inlet port 13 and the outlet port 15 and a course 21 the flow cross section through the thermostatic valve 12 between the second inlet port 14 and the outlet port 15 , in each case via a position of a valve element 25 (not shown here) of the thermostatic valve 12 shows. The position of the valve element 25 corresponds in the embodiment shown here a rotational angle position α. The flow cross section is shown in percent between 0% and 100%. A flow area of 0% corresponds to a complete blockage, whereas a flow area of 100% corresponds to a complete clearance.

Es ist erkennbar, dass bei einer Drehwinkelstellung α₀ beide Durchströmungsquerschnitte gleich 0 % sind. Ausgehend von der Drehwinkelstellung α₀ bis hin zu der Drehwinkelstellung α₁ steigt der Durchströmungsquerschnitt zwischen dem ersten Einlassanschluss 13 und dem Auslassanschluss 15 stetig an, vorzugsweise linear. Er erreicht bei der Drehwinkelstellung α₁ sein Maximum von 100 %. Zwischen der Drehwinkelstellung α₁ und der Drehwinkelstellung α₂ verbleibt der Durchströmungsquerschnitt zwischen dem ersten Einlassanschluss 13 und dem Auslassanschluss 15 bei 100 %, der Durchströmungsquerschnitt zwischen dem zweiten Einlassanschluss 14 und dem Auslassanschluss 15 bei 0 %.It can be seen that at a rotational angle position α ₀ both flow cross sections are equal to 0%. Starting from the angular position α ₀ up to the angular position α ₁ the flow cross section between the first inlet port increases 13 and the outlet port 15 steady, preferably linear. He reached at the angular position α ₁ its maximum of 100%. Between the angular position α ₁ and the angular position α ₂ the flow cross-section remains between the first inlet port 13 and the outlet port 15 at 100%, the flow area between the second inlet port 14 and the outlet port 15 at 0%.

Ausgehend von der Drehwinkelstellung α₂ bis hin zu der Drehwinkelstellung α₃ verringert sich der Durchströmungsquerschnitt zwischen dem ersten Einlassanschluss 13 und dem Auslassanschluss 15, vorzugsweise stetig, insbesondere linear. Bei der Drehwinkelstellung α₃ erreicht der Durchströmungsquerschnitt sein Minimum, nämlich 0 %. Der Durchströmungsquerschnitt zwischen dem zweiten Einlassanschluss 14 und dem Auslassanschluss 15 steigt ausgehend von der Drehwinkelstellung α₂ bis hin zu der Drehwinkelstellung α₄ an, vorzugsweise stetig, insbesondere linear. Der Durchströmungsquerschnitt zwischen dem ersten Einlassanschluss 13 und dem Auslassanschluss 15 verbleibt hingegen ausgehend von der Drehwinkelstellung α₃ bis hin zu der Drehwinkelstellung α₄ bei 0 %. Starting from the angular position α ₂ up to the angular position α ₃ the flow cross-section between the first inlet port decreases 13 and the outlet port 15 , preferably continuous, in particular linear. At the angle of rotation position α ₃ reaches the flow area its minimum, namely 0%. The flow cross-section between the second inlet port 14 and the outlet port 15 rises starting from the angular position α ₂ up to the angular position α ₄ on, preferably steadily, in particular linear. The flow cross-section between the first inlet port 13 and the outlet port 15 on the other hand, it remains on the basis of the angular position α ₃ up to the angular position α ₄ at 0%.

Es sei darauf hingewiesen, dass anstelle der Werte 0 % und 100 % ein generischer erster Wert und ein generischer zweiter Wert verwendet werden können. An die Stelle des Werts von 0 % tritt insoweit der erste Wert und an die Stelle des Werts von 100 % der zweite Wert. Der erste Wert ist kleiner als der zweite Wert, ansonsten können die Werte jedoch beliebig gewählt sein.It should be noted that instead of the values 0% and 100%, a generic first value and a generic second value may be used. In this case, the first value is substituted for the value of 0%, and the second value is substituted for the value of 100%. The first value is smaller than the second value, otherwise the values can be chosen arbitrarily.

Die 3 zeigt ein Diagramm, in welchem die vorstehend bereits erwähnten Durchströmungsquerschnitte anhand von Verläufen 23 und 24 über einer Temperatur T aufgetragen sind. Der Verlauf 23 beschreibt den Durchströmungsquerschnitt durch das Thermostatventil 12 zwischen dem ersten Einlassanschluss 13 und dem Auslassanschluss 15. Der Verlauf 24 beschreibt den Durchströmungsquerschnitt durch das Thermostatventil 12 zwischen dem zweiten Einlassanschluss 14 und dem Auslassanschluss 15.The 3 shows a diagram in which the above-mentioned flow cross sections based on progressions 23 and 24 are plotted above a temperature T. The history 23 describes the flow area through the thermostatic valve 12 between the first inlet port 13 and the outlet port 15 , The history 24 describes the flow area through the thermostatic valve 12 between the second inlet port 14 and the outlet port 15 ,

Es ist erkennbar, dass bis hin zu der Temperatur T₁ beide Durchströmungsquerschnitte gleich 0 % betragen. Ausgehend von der Temperatur T₁ steigt der Durchströmungsquerschnitt zwischen dem ersten Einlassanschluss 13 und dem Auslassanschluss 15 bis hin zu der Temperatur T₂ an, vorzugsweise stetig, insbesondere linear. Ausgehend von der Temperatur T₂ sinkt er bis zum Erreichen einer Temperatur T₃ ab, wiederum vorzugsweise stetig, insbesondere linear.It can be seen that down to the temperature T ₁ both flow areas are equal to 0%. Starting from the temperature T ₁ the flow cross section between the first inlet port increases 13 and the outlet port 15 up to the temperature T ₂ on, preferably steadily, in particular linear. Starting from the temperature T ₂ it sinks until it reaches a temperature T ₃ again, preferably continuously, in particular linear.

Bei der Temperatur T₃ erreicht der Durchströmungsquerschnitt zwischen dem ersten Einlassanschluss 13 und dem Auslassanschluss 15 sein Minimum, nämlich 0 %. Er verbleibt auf diesem Wert bis zu der Temperatur T₄ . Der Durchströmungsquerschnitt zwischen dem zweiten Einlassanschluss 14 und dem Auslassanschluss 15 verbleibt bis zu der Temperatur T₂ bei 0 %. Anschließend steigt er bis hin zu der Temperatur T₄ an, vorzugsweise stetig, insbesondere linear. Bei der Temperatur T₄ erreicht er den Wert von 100 %. Wiederum sei darauf hingewiesen, dass die Werte 0 % und 100 % durch die generischen Werte ersetzbar sind.At the temperature T ₃ reaches the flow area between the first inlet port 13 and the outlet port 15 its minimum, namely 0%. It remains at this value up to the temperature T ₄ , The flow cross-section between the second inlet port 14 and the outlet port 15 remains up to the temperature T ₂ at 0%. Then it goes up to the temperature T ₄ on, preferably steadily, in particular linear. At the temperature T ₄ it reaches the value of 100%. Again, it should be noted that the values 0% and 100% can be replaced by the generic values.

Die 4 zeigt eine schematische Darstellung des Thermostatventils 12, wobei der erste Einlassanschluss 13 und der zweite Einlassanschluss 14 zu erkennen sind. Der Auslassanschluss 15 ist in der hier dargestellten Schnittdarstellung nicht gezeigt. Das Thermostatventil 12 verfügt über ein Ventilelement 25, welches im Schnitt gesehen teilkreisförmig ist. Beispielsweise ist das Ventilelement 25 kugelförmig oder zumindest teilkugelförmig. Das Ventilelement 25 ist um eine Drehachse 26 drehbar gelagert, sodass sich unterschiedliche Drehwinkelstellungen α einstellen lassen. Die hier dargestellte Drehwinkelstellung α entspricht der vorstehend beschriebenen Drehwinkelstellung α₀, für welche die Durchströmungsquerschnitte zwischen den Einlassanschlüssen 13 und 14 einerseits und dem Auslassanschluss 15 andererseits unterbrochen sind. Größere Werte von α werden durch eine Drehung des Ventilelements 25 im Uhrzeigersinn erreicht.The 4 shows a schematic representation of the thermostatic valve 12 , wherein the first inlet port 13 and the second inlet port 14 can be seen. The outlet connection 15 is not shown in the section shown here. The thermostatic valve 12 has a valve element 25 which is part-circular in section. For example, the valve element 25 spherical or at least partially spherical. The valve element 25 is about a rotation axis 26 rotatably mounted, so that different rotational position α can be adjusted. The rotational angle position α shown here corresponds to the rotational angle position α ₀ described above, for which the flow cross-sections between the inlet ports 13 and 14 on the one hand and the outlet port 15 on the other hand are interrupted. Larger values of α become due to a rotation of the valve element 25 reached in a clockwise direction.

Es wird deutlich, dass mit größer werdender Drehwinkelstellung α eine Ausnehmung 27 des Ventilelements 25 in Überdeckung mit dem ersten Einlassanschluss 13 gerät, über welche eine Strömungsverbindung zwischen dem ersten Einlassanschluss 13 und dem Auslassanschluss 15 hergestellt ist. Der zweite Einlassanschluss 14 bleibt hierbei zunächst verschlossen. Erst wenn die Ausnehmung 27 vollständig in Überdeckung mit dem ersten Einlassanschluss 13 steht, sodass sich der Überdeckungsgrad bei weiter ansteigender Drehwinkelstellung α wieder verkleinert, gibt das Ventilelement 25 die Strömungsverbindung zwischen dem zweiten Einlassanschluss 14 und dem Auslassanschluss 15 frei. Eine Verlagerung des Ventilelements 25 beziehungsweise eine Drehung des Ventilelements 25 um die Drehachse 26 wird mittels einer Betätigungseinrichtung 28 (hier nicht dargestellt) erzielt, die an einer Anlenkstelle 29 an dem Ventilelement 25 angreift.It becomes clear that with increasing angular position α a recess 27 of the valve element 25 in overlap with the first inlet port 13 device via which a flow connection between the first inlet port 13 and the outlet port 15 is made. The second inlet port 14 initially remains closed. Only when the recess 27 completely in registration with the first inlet port 13 stands, so that the degree of coverage decreases again with increasing angular position α, is the valve element 25 the flow connection between the second inlet port 14 and the outlet port 15 free. A displacement of the valve element 25 or a rotation of the valve element 25 around the axis of rotation 26 is by means of an actuator 28 (not shown here) achieved at a pivot point 29 on the valve element 25 attacks.

Die 5 zeigt eine weitere schematische Darstellung des Thermostatventils 12, wobei der zweite Einlassanschluss 14 sowie der Auslassanschluss 15 zu erkennen sind. Dargestellt sind ebenso das Ventilelement 25 sowie die Betätigungseinrichtung 28, die in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ein Dehnstoffelement 30 aufweist, das in einer Führungseinrichtung 31 angeordnet ist und sich an einer Wand 32 des Thermostatventils 12 abstützt. Dehnt sich das Dehnstoffelement 30 aus, so drängt es die Führungseinrichtung 31 in Richtung einer der Wand 32 gegenüberliegenden Wand 33. Hierdurch wird die Drehbewegung des Ventilelements 25 bewirkt. Der Verlagerung der Führungseinrichtung 31 durch das Dehnstoffelement 30 wirkt eine Feder 34 entgegen, die sich an der Wand 33 abstützt. Die Feder 34 sorgt für eine zuverlässige Rückstellung des Ventilelements 25.The 5 shows a further schematic representation of the thermostatic valve 12 , wherein the second inlet port 14 and the outlet port 15 can be seen. Also shown are the valve element 25 and the actuator 28 in the embodiment shown here, an expansion element 30 comprising, in a guide device 31 is arranged and attached to a wall 32 of the thermostatic valve 12 supported. The expansion element expands 30 out, it urges the leadership institution 31 towards one of the wall 32 opposite wall 33 , As a result, the rotational movement of the valve element 25 causes. The relocation of the management facility 31 through the expansion element 30 a spring acts 34 against, which is on the wall 33 supported. The feather 34 ensures a reliable return of the valve element 25 ,

Die 6 zeigt schematisch einen Ausschnitt des Ventilelements 25. Angedeutet ist ebenso der erste Einlassanschluss 13. Dargestellt ist das Ventilelement 25 für die Drehwinkelstellung α₀ , in welcher die Strömungsverbindung zwischen den Einlassanschlüssen 13 und 14 einerseits und dem Auslassanschluss 15 unterbrochen ist. Das Ventilelement 25 ist derart ausgestaltet, dass es aufgrund einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Einlassanschluss 13 und dem Auslassanschluss 15 in Richtung größerer Drehwinkelstellungen α gedrängt wird, sodass der Durchströmungsquerschnitt zwischen dem ersten Einlassanschluss 13 und dem Auslassanschluss 15 zunimmt. Dies wird durch eine Ausbuchtung 35 in dem Ventilelement 25 erzielt, welche im Wesentlichen schaufelförmig ist.The 6 schematically shows a section of the valve element 25 , Also indicated is the first inlet port 13 , Shown is the valve element 25 for the angular position α ₀ in which the flow connection between the inlet ports 13 and 14 on the one hand and the outlet port 15 is interrupted. The valve element 25 is configured such that due to a pressure difference between the first inlet port 13 and the outlet port 15 is urged in the direction of larger rotational position α, so that the flow cross-section between the first inlet port 13 and the outlet port 15 increases. This is through a bulge 35 in the valve element 25 scored, which is essentially scoop-shaped.

Die beschriebene Ausgestaltung der Brennkraftmaschine 1 beziehungsweise das beschriebene Verfahren ermöglichen ein besonders effizientes Erwärmen der Brennkraftmaschine 1 beziehungsweise ihres Zylinderkopfs 3, wobei gleichzeitig eine für den Betrieb einer externen Einrichtung hinreichende Wärmemenge über den Wärmeübertrager 18 bereitgestellt werden kann. Insgesamt werden hierdurch deutliche Effizienzgewinne erzielt.The described embodiment of the internal combustion engine 1 or the method described enable a particularly efficient heating of the internal combustion engine 1 or her cylinder head 3 , Wherein at the same time for the operation of an external device sufficient amount of heat through the heat exchanger 18 can be provided. Overall, this results in significant efficiency gains.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

KR 20010002382 A [0002]KR 20010002382 A [0002]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), wobei die Brennkraftmaschine (1) einen Zylinderkopf (3) und zur Kühlung des Zylinderkopfs (3) einen Kühlmittelkreislauf (4) aufweist, wobei der Zylinderkopf (3) über einen Kühlmitteleinlass (5) und einen Kühlmittelauslass (6) verfügt und der Kühlmittelauslass (6) über einen ersten Kühlmittelpfad (9) und über einen strömungstechnisch parallel zu dem ersten Kühlmittelpfad (9) verlaufenden, einen Wärmeübertrager (18) aufweisenden zweiten Kühlmittelpfad (10) an eine zur Förderung von Kühlmittel ausgebildete Kühlmittelpumpe (11) strömungstechnisch angeschlossen ist, die auf ihrer den beiden Kühlmittelpfaden (9,10) abgewandten Seite strömungstechnisch an den Kühlmitteleinlass (5) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Aufwärmbetriebsart der Brennkraftmaschine (1) mittels eines Thermostatventils (12) ein Kühlmittelmassenstrom über den ersten Kühlmittelpfad (9) zumindest zeitweise kleiner eingestellt wird als ein Kühlmittelmassenstrom über den zweiten Kühlmittelpfad (10).Method for operating an internal combustion engine (1), wherein the internal combustion engine (1) has a cylinder head (3) and a coolant circuit (4) for cooling the cylinder head (3), the cylinder head (3) having a coolant inlet (5) and a coolant outlet (6) and the coolant outlet (6) via a first coolant path (9) and via a fluidically parallel to the first coolant path (9) extending, a heat exchanger (18) having the second coolant path (10) formed on a for pumping coolant coolant pump (11) is connected in terms of flow, which is on its side facing away from the two coolant paths (9,10) fluidly connected to the coolant inlet (5), characterized in that in a warm-up mode of the internal combustion engine (1) by means of a thermostatic valve (12) a coolant mass flow at least temporarily smaller via the first coolant path (9) This is done as a coolant mass flow via the second coolant path (10).

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermostatventil (12) einen unter Umgehung eines Kühlmittelkühlers (16) an den Kühlmittelauslass (6) strömungstechnisch angeschlossenen ersten Einlassanschluss (13), einen über den Kühlmittelkühler (16) an den Kühlmittelauslass (6) strömungstechnisch angeschlossen zweiten Einlassanschluss (14) und einen an die Kühlmittelpumpe (11) strömungstechnisch angeschlossenen Auslassanschluss (15) aufweist, wobei das Thermostatventil (12) in dem Aufwärmbetrieb den Kühlmittelmassenstrom zwischen den Einlassanschlüssen (13,14) und dem Auslassanschluss (15) derart einstellt, dass er kleiner ist als der Kühlmittelmassenstrom über den zweiten Kühlmittelpfad (10), oder die Strömungsverbindung zwischen den Einlassanschlüssen (13,14) und dem Auslassanschluss (15) unterbricht.Method according to Claim 1 , characterized in that the thermostatic valve (12) bypassing a coolant cooler (16) to the coolant outlet (6) fluidly connected first inlet port (13) via the coolant radiator (16) to the coolant outlet (6) fluidly connected second inlet port (16) 14) and one to the coolant pump (11) fluidly connected outlet port (15), wherein the thermostatic valve (12) in the warm-up the coolant mass flow between the inlet ports (13,14) and the outlet port (15) adjusted so that it is smaller as the coolant mass flow via the second coolant path (10), or the flow connection between the inlet ports (13,14) and the outlet port (15) interrupts.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermostatventil (12) in einer weiteren Aufwärmbetriebsart einen Kühlmittelmassenstrom zwischen dem ersten Einlassanschluss (13) und dem Auslassanschluss (15) größer einstellt als einen Kühlmittelmassenstrom zwischen dem zweiten Einlassanschluss (14) und dem Auslassanschluss, insbesondere eine Strömungsverbindung zwischen dem ersten Einlassanschluss (13) und dem Auslassanschluss (15) freigibt und eine Strömungsverbindung zwischen dem zweiten Einlassanschluss (14) und dem Auslassanschluss (15) unterbricht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the thermostatic valve (12) in a further warm-up mode, a coolant mass flow between the first inlet port (13) and the outlet port (15) sets greater than a coolant mass flow between the second inlet port (14) and the outlet port , in particular, releases flow communication between the first inlet port (13) and the outlet port (15) and interrupts flow communication between the second inlet port (14) and the outlet port (15).

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermostatventil (12) in einer Normalbetriebsart den Kühlmittelmassenstrom zwischen dem ersten Einlassanschluss (13) und dem Auslassanschluss (15) zumindest zeitweise kleiner einstellt als den Kühlmittelmassenstrom zwischen dem zweiten Einlassanschluss (14) und dem Auslassanschluss (15), insbesondere die Strömungsverbindung zwischen dem ersten Einlassanschluss (13) und dem Auslassanschluss (15) unterbricht und die Strömungsverbindung zwischen dem zweiten Einlassanschluss (14) und dem Auslassanschluss (15) freigibt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the thermostatic valve (12) in a normal mode, the coolant mass flow between the first inlet port (13) and the outlet port (15) at least temporarily set smaller than the coolant mass flow between the second inlet port (14) and the Outlet port (15), in particular the flow connection between the first inlet port (13) and the outlet port (15) interrupts and the flow communication between the second inlet port (14) and the outlet port (15) releases.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aufwärmbetriebsart eine Drehzahlbegrenzung und/oder eine Leistungsbegrenzung der Brennkraftmaschine (1) und/oder einer in dem zweiten Kühlmittelpfad (10) vorliegenden Zusatzpumpe (19) und/oder der Kühlmittelpumpe (11) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the warm-up mode, a speed limitation and / or a power limitation of the internal combustion engine (1) and / or a present in the second coolant path (10) auxiliary pump (19) and / or the coolant pump (11) he follows.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermostatventil (12) zum Umschalten von der Aufwärmbetriebsart in die weitere Aufwärmbetriebsart oder die Normalbetriebsart mittels einer Heizeinrichtung beheizt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the thermostatic valve (12) for switching from the warm-up mode in the further warm-up mode or the normal mode is heated by a heater.

Brennkraftmaschine (1), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brennkraftmaschine (1) einen Zylinderkopf (3) und zur Kühlung des Zylinderkopfs (3) einen Kühlmittelkreislauf (4) aufweist, und wobei der Zylinderkopf (3) über einen Kühlmitteleinlass (5) und einen Kühlmittelauslass (6) verfügt und der Kühlmittelauslass (6) über einen ersten Kühlmittelpfad (9) und über einen strömungstechnisch parallel zu dem ersten Kühlmittelpfad (9) verlaufenden, einen Wärmeübertrager (18) aufweisenden zweiten Kühlmittelpfad (10) an eine zur Förderung von Kühlmittel ausgebildete Kühlmittelpumpe (11) strömungstechnisch angeschlossen ist, die auf ihrer den beiden Kühlmittelpfaden (9,10) abgewandten Seite strömungstechnisch an dem Kühlmitteleinlass (5) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) dazu ausgebildet ist, in einer Aufwärmbetriebsart der Brennkraftmaschine (1) mittels eines Thermostatventils (12) einen Kühlmittelmassenstrom über den ersten Kühlmittelpfad (9) zumindest zeitweise kleiner einzustellen als einen Kühlmittelmassenstrom über den zweiten Kühlmittelpfad (10).Internal combustion engine (1), in particular for carrying out the method according to one or more of the preceding claims, wherein the internal combustion engine (1) has a cylinder head (3) and for cooling the cylinder head (3) a coolant circuit (4), and wherein the cylinder head (3 ) via a coolant inlet (5) and a coolant outlet (6), and the coolant outlet (6) via a first coolant path (9) and via a second coolant path having a heat exchanger (18) running parallel to the first coolant path (9) 10) is fluidically connected to a coolant pump (11) designed to convey coolant, which is fluidly connected to the coolant inlet (5) on its side facing away from the two coolant paths (9, 10), characterized in that the internal combustion engine (1) is formed, in a warm-up mode of the internal combustion engine (1) by means of a it thermostat valve (12) to set a coolant mass flow over the first coolant path (9) at least temporarily smaller than a coolant mass flow through the second coolant path (10).

Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelauslass (6) einen ersten Kühlmittelauslassanschluss (7) und einen zweiten Kühlmittelauslassanschluss (8) aufweist, wobei der erste Kühlmittelauslassanschluss (7) über den ersten Kühlmittelpfad (9) und der zweite Kühlmittelauslassanschluss (8) über den zweiten Kühlmittelpfad (10) an die Kühlmittelpumpe (11) angeschlossen ist.Internal combustion engine after Claim 7 characterized in that the coolant outlet (6) has a first coolant outlet port (7) and a second coolant outlet port (8), the first coolant outlet port (7) communicating via the first coolant path (9) and the second coolant outlet port (8) via the second coolant path (10) is connected to the coolant pump (11).

Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermostatventil (12) mittels eines Dehnstoffelements (30) und/oder aufgrund einer Druckdifferenz über das Thermostatventil (12) betätigt ist. Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the thermostatic valve (12) by means of an expansion element (30) and / or due to a pressure difference across the thermostatic valve (12) is actuated.

Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermostatventil (12) ein Ventilelement (25) aufweist, der in wenigstens einer Stellung eine Strömungsverbindung zwischen einem ersten Einlassanschluss (13) und einem Auslassanschluss (15) des Thermostatventils (12) und eine Strömungsverbindung zwischen einem zweiten Einlassanschluss (14) und dem Auslassanschluss (15) des Thermostatventils (12) unterbricht.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the thermostatic valve (12) has a valve element (25) in at least one position, a flow connection between a first inlet port (13) and an outlet port (15) of the thermostatic valve (12) and a Flow communication between a second inlet port (14) and the outlet port (15) of the thermostatic valve (12) interrupts.