DE3139621A1

DE3139621A1 - Temperatursteuervorrichtung fuer einen verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE3139621A1
Application number: DE19813139621
Authority: DE
Inventors: Dean H. Columbus Ind. Reichenbach; David A. Ruthmansdorfer; John H. Stang
Original assignee: Cummins Engine Co Inc
Current assignee: Cummins Inc
Priority date: 1980-10-16
Filing date: 1981-10-06
Publication date: 1982-05-27
Also published as: GB2085524A; JPS5797018A; GB2085524B; BR8106664A; JPS6326255B2; KR830008014A; US4348991A

Description

HOEGER, STELUREGHT: &JPA:RiTNER

PATENTANWÄLTE" UHLANDSTRASSE 14 C D 7000 STUTTOiART 1

A 44 871 m Anmelder: Cummins Engine Company, Inc.

nt — 192 1ooo 5th Street

29. September 1981 Columbus, Indiana 472o1

U.S.A.

Beschreibung:

Temperatursteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor

Die Erfindung betrifft eine Temperatursteuervorrichtung für einen unter Luftzufuhr arbeitenden Verbrennungsmotor mit einem Zylinderblock, eineit Kreislaufsystem für Schmieröl, welches gleichzeitig als primäres Kühlmedium dient, vorzugsweise einem Kompressor für die zugeführte Luft mit Nachkühler zur Anpassung der Temperatur der zugeführten, komprimierten Luft und mit ersten Leitungsmitteln zur Verbringung des als primäres Kühlmittel dienenden Schmieröls in Wärmeaustauschbeziehung mit einem oder mehreren Motorzylindern, wobei diese ersten ■Leitungsmittel erste Steuermittel umfassen zur Aufrechterhaltung der Schmieröltemperatur auf einem ersten Niveau, welches im wesentlichen bei allen Betriebsbedingungen des Motors relativ konstant ist.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Kühl.-sy steine mit zwei Kühlmittelkreisläufen zur Verwendung bei Verbren.iungskraf tmaschinen, insbesondere

A 44 871 m

m - 192

29. September 1981

•Hochleistungs-Dieselmotoren.

Die Konstrukteure von Verbrennungskraftmaschinen haben seit langem erkannt, daß der Wirkungsgrad solcher Maschinen dadurch verbessert werden kann, daß man die Betriebstemperatur des Motors und der ihm zugeführten Verbrennungsluft sorgfältig einsteuert. Neuerdings wurden auch intensive Anstrengungen dem Studium von neuen Techniken zur Steuerung der Emission von Schadstoffen durch Verbrennungskraftmaschinen gewidmet, wobei sich ebenfalls ergab, daß eine Temperatursteuerung mit Bezug auf die Ausschaltung bestimmter, unerwünschter Schadstoffe wesentlich ist. Unglücklicherweise ist die ideale Temperatur zur Erzielung eines maximalen Wirkungsgrades wie einer maximalen Emissionsausschaltung bei allen Betriebsbedingungen des Motors nicht die gleiche. Dies gilt auch im Hinblick auf die Temperatur aller Motorteile und der zugeführten Verbrennungsluft. Nachdem diese Tatsachen bekannt geworden waren, entwickelten die Verbrennungskraftmaschinenkonstrukteure immer kompliziertere Motorkühlsysteme, um so zu versuchen, die gewünschten Resultate zu erzielen.

Das Problem der hier vorliegenden Komplexität wird besonders akut, wenn der 'Motor turboaufgeladen wird, da derartige Motoren im allgemeinen einen Nachkühler erfordern, in welchem die Temperatur der

A 44 871 m

m - 192

29. September 1981

vom Kompressor abgegebenen Luft reduziert wird. Normalerweise wird bei derartigen Nachkühlern ein Motorkühlmittel als aufnehmendes Wärmeübertragungsmedium benutzt, wodurch das Kühlsystem des Motors weiterhin kompliziert wird. Bei dem üblichen, nur einen einzigen Kühlkreis umfassenden System ist das Kühlmedium häufig nicht unter etwa 76 C am kältesten Punkt im Kühlkreislauf, nachdem der Motor seine normale Betriebstemperatur erreicht hat. Eine derartige Temperatur ist nicht ausreichend niedrig, um einen idealen Nachkühlerbetrieb unter bestimmten Betriebsverhältnissen des Motors zu gewährleisten.

Wenn das dem Nachkühler zugeführte Kühlmittel in seiner Temperatur weiter reduziert werden könnte, wäre eine weitere Verbesserung des MotorWirkungsgrades möglich. Unglücklicherweise kann eine Reduzierung der normalen Betriebstemperatur des Motorkühlmittels abträgliche Einflüsse auf den Motor haben, da bei gewissen Motoren unter bestimmten Betriebsbedingungen das Motorkühlmedium dazu benötigt wird, dem Schmieröl des Motors Wärme zu liefern. Die Notwendigkeit, das Schmieröl aufzuheizen, rührt teilweise von der Tatsache her, daß bestimmte Verbrennungsgase in sehr kleinen Mengcjn (sogenannte Durchblasgase) stets an den Kolbenringen vorbei in das Kurbelgehäuse des Motors austreten. Wenn das Schmieröl im Kurbelgehäuse nicht bei einer ausreiche id hohen Temperatur gehalten

- To -

A 44 871 m

m - 192 ■

29, September 1981

ist, werden die Durchblasgase im Schmieröl kondensiert und bilden höchst schädliche Säuren und Schlämme. Eine Aufwärmung des Schmieröls ist ferner .erwünscht, da das öl bei niederen Betriebstemperaturen übermäßig zäh wird, wodurch der Wirkungsgrad reduziert wird, indem ein übermäßiger Leistungsverbrauch an dor Schmierölpumpe auftritt (als parasitärer Pumpverlust bezeichnet). Im Idealfall soll-die Betriebstemperatur des Schmieröls in den meisten Motoren im Bereich von etwa 9o bis 125 C liegen. So erreichen beispielsweise von der Anmelderin hergestellte Motoren optimale Durchschnitts-Betriebsbedingungen, wenn das Schmieröl im Temperaturbereich zwischen etwa 98 und 11o C gehalten wird.

Um die Herabsetzung parasitärer Pumpverluste zu unterstützen und die Bildung von Säure und Schlamm im Schmieröl zu reduzieren, wird das Kühlmedium des Motors dazu ausgenutzt, das Schmieröl über besondere Wärmetauscher aufzuheizen, die als "Ölkühler" bezeichnet werden. Beispiele solcher Wärmetauscher sind in den US-Patentschriften 21 88 172 und 24 46 995 beschrieben. Diese Vorrichtungen nutzen aufgrund ihrer besonderen Konstruktion die Tatsache in vorteilhafter. Weise aus, daß das Kühlmittel des Motors dazu tendiert, sich viel rascher aufzuwärmen als das Schmieröl, wenn der Motor zum ersten Mal gestartet wird. Insbesondere sind Ölkühler so konstruiert, daß sie das Schmieröl in Wärmeaustausch-

A 44 871 m

m - 192

29. September 1981

beziehung mit dem Motorkühlmittel während des Aufwärmens des Motors leiten, so daß das kalte Schn.ieröl durch das Kühlmedium des Motors aufgeheizt wird. Unter bestimmten Betriebsbedingungen eines in einem Fahrzeug angeordneten Motors, beispielsweise bei fortgesetzter, hoher Geschwindigkeit im Autobahnbetrieb, hat die Schmieröltemperatur das Bestreben, unter diejenige Temperatur zu fallen, bei welcher die Bildung von Säure und Schlamm ein ernsthaftes Problem wird. Unter diesen Umständen wird der Ölkühler normalerweise kontinuierlich dazu benutzt, das Schmieröl aufzuwärmen, indem man Wärme aus dem auf höherer Temperatur befindlichen Motorkühlmedium veranlaßt, in das Schmieröl zu fließen.

Es ist somit ersichtlich, daß es für bestimmte Zwecke, beispielsweise einen wirksamen Nachkühlerbetrieb, erwünscht wäre, das Kühlsystem einer Verbrennungskraftmaschine so zu betreiben, daß die tiefstmögliche Kühlmitteltemperatur erreicht wird." Für die Erreichung anderer Zwecke, beispielsweise einen wirksamen Ölkühlerbetrieb, sollte das Motorkühlmedium bei einer viel höheren Temperatur in Betrieb genommen werden, um dazu beizutragen, die ideale Schmieröltemperatur zu erreichen und beizubehalten. Dieses Dilemma kann bis zu einem bestimmten Grad dadurch gemildert werden, daß man Kühlmittel aus einem Abschnitt des Kühlsystems mit tieferer Temperatur für den 1 achkühler und Kühlmittel aus

W I V

A 44 871 m "

m - 192 ·

29. September 1981

einem Abschnitt des Kühlsystems mit höherer Temperatur für den Ölkühler benutzt. Bei weiterhin verfeinerten Motorkühlsystemen, wie sie beispielsweise in den US-Patentschriften 4o 61 187, 3S 72 835, 38 63 612, 37 52 132, 31 34 371 und 17 74 881 beschrieben sind, werden getrennte Kühlkreise vorgesehen, wobei ein Kreis bei höherer Temperatur als der andere Kreis arbeitet. Solche dualen oder doppelte Kühlkreislaufsysteme lösen einige der Probleme, welche mit der Notwendigkeit verbunden sind, Kühlmittel sowohl hoher als auch niederer Temperatur zu verschiedenen Motorteilen hin zu liefern. Tut man dies aber, so entstehen weitere Probleme. So sind beispielsweise doppelte Kühlkreislaufsysteme teurer in der Herstellung und Unterhaltung. Weiterhin tragen derartige Systeme zum Gesamtgewicht des Motors bei und unterstützen selbst gegebenenfalls die gesamten, parasitären Pumpverluste, die sich ergeben, wenn Medien durch komplexere Strömungswege laufen.

Die bekannten, doppelten Kühlmittelkreislaufsysteme waren ferner auch nicht in.der Lage, den Rauch zu eliminieren, der manchmal von einer turbogeladenen und nachgekühlten Verbrennungskraftmaschine abgegeben wird, wenn das Drosselventil vorgeschoben wird. Wie in der US-PS 4o oo 725 erörtert, wird das Rauchemiss ionsproblem dann besonders akut, wenn ein Motor unmittelbar vorher eine längere Leerlauf-

A 44 871 m

m - 192

29, September 1981

Periode durchlaufen hat. Die theoretische Erklärung, welche für diese Erscheinung in der vorgenannter Patentschrift gegeben wird, liegt darin, daß der Motor schneller beschleunigt als der Turbolader und die zugeführte Verbrennungsluft veranlaßt, sich in bestimmtem Maße aufzuheizen, anstatt durch den tachkühler gekühlt zu werden. In einem Versuch, dieses Problem zu lösen, werden in der genannten Patentschrift Mittel vorgeschlagen, mit deren Hilfe d; s Ausmaß der Erwärmung der zugeführten Luft durch den Nachkühler dadurch reduziert wird, daß man den Kühlmittelfluß durch den Nachkühler während der Leerlaufperioden des Motors verringert.

Trotz der oben erörterten Verfeinerungen in den Kühlsystemen liegen Brennstoffausnutzung und Emissionsausschaltung beim Betrieb von Verbrennungskraftmaschinen immer noch unter den Idealwerten. In einem Versuch, zahlreiche der mit der Verwendung von Wasser als Motorkühlmedium verbundenen Nach-, teile zu überwinden, wurden bereits viele Anregungen in der Vergangenheit dahingehend gemacht, Motorschmieröl als Kühlmedium in einer Verbrennungskraftmaschine zu verwenden. Beispiele solcher Vorschläge sind in den US-Patentschriften 2o 85 810, 29 44 534, 31 27 879, 36 87 232 und in der GB-PS 2o oo 223 enthalten. Derartige Systeme haben jedoch nie eine verbreitete, gewerbliche Verwendung gefunden, und zwar aus verschiedenen Gründen, die in erster Linie

ι \j ν/ ν c ι

A 44 871 m -

m - 192

29. September 1981

darauf zurückgehen, daß Öl eine kleinere spezifische Wärme und eine höhere Viskosität im Vergleich mit Wasser hat und daher kernen ausreichenden Kühleffekt vermittelt, wenn es in einem üblichen Wasserströmungskreis verwendet wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik dadurch zu überwinden, daß ein Kühlsystem für einen. Verbrennungsmotor vorgeschlagen wird, welches so wirkt, daß der Brennstoffverbrauch herabgesetzt und der Leistungsausgang erhöht wird, während gleichzeitig Rauch und die Emission unverbrannter Kohlenwasserstoffe und von Stickstoffoxiden ausgeschaltet wird.

Hierzu zeichnet sich eine gattungsgemäße Temperatursteuervorrichtung aus durch zweite Leitungsmittel· für ein vom ersten Kühlmedium verschiedenes, zweites Kühlmedium, durch welche dieses zweite Kühlmedium im Nachkühler in Wärmeaustauschbeziehung mit der dem Motor zugeführten, gegebenenfalls komprimierten Luft bringbar ist und mit den zweiten Leitungsmitteln zusammenwirkende, zweite Steuermittel zur Steuerung der Temperatur der Luft durch Veränderung der Temperatur des zweiten, dem Nachkühler zugeleiteten Kühlmediums in Abhängigkeit vom Ausgangsmotordrehmoment derart, daß die zugeführte Luft veranlaßt ist, bei maximalem Drehmoment ihre niedrigste und bei minimalem Drehmoment ihre höchste Temperatur anzunehmen .

A 44 871 m

m - 192

29. September 1981

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus folgendem: Es wird ein Kühlsystem für einen turbogeladenen Motor mit Nachkühler vorgeschlagen, das derart betrieben wird, daß die bei niedriger.) Ausgangsmotordrehmoment zugeführte Luft aufgeheizt wird, wodurch die Emission von weißem Rauch und/oder unverbranntem Kohlenwasserstoff reduziert wird;

I- "

ferner wird die zugeführte Verbrennungsluft bei hohem Ausgangsdrehmoment des Motors gekühlt, wodurch die maximale Ausgangsleistung, die Wirksamkeit der Brennstoffausnutzung und die Ausschaltung von Stickoxidemission verbessert wird.

Weiterhin wird erfindungsgemäß ein doppeltes oder duales Kühlkreislaufsystem vorgeschlagen, welches weniger parasitären Pumpverlust enthält, -und bei dem das Kühlmittel in einem Kreislauf Wasser und im anderen Kreislauf MotorSchmieröl ist. Die Kühlmedientemperaturen werden sorgfältig so einreguliert, daß sich optimale Aufwärm- und Kühleffekte an denjenigen Motorkomponenten ergeben, die mit den Kühlmedien in Wärmeaustauschbeziehung stehen. Auf diese Weise läßt sich der Brennstoffverbrauch und die Ausbildung weißen Rauches herabsetzen. Dasselbe gilt auch für die Emission von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Stickstoffoxiden sowie für eine Schlammbildung im Schmieröl.

A 44 871 m

m - 192

29. September 1981

Insbesondere wird erfindungsgemäß ein Kühlsystem für einen turbogeladenen und nachgekühlten Verbrennungsmotor vermittelt, bei dem die Temperatur des als Kühlmedium verwendeten Wassers durch einen TemperaturSteuermechanismus reguliert wird, der so konstruiert ist, daß er die in den Einlaßverteiler eintretende Verbrennungsluft veranlaßt, bei maximalem Ausgangsdrehmoment des Motors die niedrigste und bei einem Motordrehmoment von Null die höchste Temperatur anzunehmen. Das erfindungsgemäße Kühlsystem erreicht dieses Ergebnis dadurch, daß es auf den Drehmomentausgang des Motors in solcher Weise anspricht, daß die Temperatur des dem Nachkühler zugeführten Kühlmediums bei einem Drehmoment von Null am höchsten und bei maximalem Drehmoment am niedrigsten • ist. Der Sensor, welcher das Motordrehmoment abfühlt, kann, auf die Temperatur des den Motor verlassenden Kühlmediums ansprechen, auf den Druck im Einlaßluftverteiler, auf die Temperatur der vom Kompressor abgegebenen Luft,auf den Brennstoffe ' schienendruck oder auf die Position der. Brennstoffpump.enzahnstange.

Erfindungsgemäß wird ein Wasser-Öl-Kühlsystem für turbogeladene und nachgekühlte Verbrennungskraftmaschinen vermittelt, bei dem der Wasserkreislauf durch den Nachkühler und durch den Zylinderkopfabschnitt des Motors hindurch verläuft, um die dem Motor zugeführte Luft und die Zylinderköpfe zu

A 44 871 m

m -192

29. September 1981

kühlen, während der Ölkreislauf lediglich durch den Motorblockteil der Verbrennungskraftmaschine in Wärmeaustauschbeziehung mit den Motorzylindern hindurch verläuft, um so die Motorzylinder zu kühlen und die Temperatur des Schmieröls auf einem gewünschten Niveau zu halten. Die Temperatur des Kühlwassers wird reguliert, um die dem Motor zugeführte Luft, welche den Nachkühler verläßt, zu veranlassen, ihre niedrigste Temperatur bei maximalem Ausgancrsdrehmoment des Motors und ihre höchste Temperatur bei einem Drehmoment von Null einzunehmen. Die Schmieröltemperatur wird so reguliert, daß die Temperatur des Motorblocks auf einem hohen und stabilen Niveau gehalten wird, und zwar im wesentlichen bei allen Betriebsbedingungen. Insbesondere wird erfindungsgemäß ein Kühlsystem vorgeschlagen, bei dem MotorSchmieröl so geleitet wird, daß es Wärme von den Motorkolben und Zylinderbüchsen abführt um so das Motorschmieröl, welches den Motorlagern zugeführt wird, dazu zu bringen, bei einer Temperatur zwischen etwa 98 und 11o C gehalten zu werden, und zwar im wesentlichen bei allen Betriebsbedingungen,, welche dem Warmlaufen des Motors nachfolgen. Ein Wärmetauscher verbindet den Schmierölkreis in Wärmeaustauschbeziehung mit einem getrennten Kühlwasserkreislauf und wird so betrieben, daß die Wärme lediglich vom Schmieröl in das Kühlwasser fließen kann. Die angestrebte Temperatur des Schmieröls wird in erster Linie dadurc. erreicht und aufrecht erhalten,

ο ι

A- 44 871 m

m - 192

29. September 1981

daß das öl veranlaßt wird, in Wärmeaustauschbeziehung mit den Motorzylindern zu strömen.

Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführüngsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise schematische Quer-

schnittsansicht einer Verbrennungskraftmaschine mit doppeltem Kühlsystem;

Fig. 2 eine schematische Einzelansicht des in Pig. 1 dargestellten Kühlsystems mit zusätzlichen Komponenten;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Kühlwasserumleiteinrichtung, welche auf den im Einlaßverteiler herrschenden Druck anspricht und bei der Anordnung gemäß Fig. 2 Anwendung finden kann und

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Kühlwasserumleiteinrichtung, welche auf die Temperatur der Einlaßverteilefluft anspricht und ebenfalls bei

A 44 871 m

m - 192

29. September 1981

der Anordnung gemäß Fig. 2 verwendet werden kann.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt einen mit Luft gespeisten Verbrennungsmotor 2 mit einem Motor- oder Zylinderblock 4, welcher mehrere Zylinder 6 umfaßt, von denen lediglich einer dargestellt ist. In dem Zylinder 6 ist ein Kolben 8 hin- und herbeweglich angeordnet. Die obere Stirnseite des Motorzylinders 6 ist durch einen Zylinderkopfdeckel 1o verschlossen, durch welchen hindurch Brennstoff und Verbrennungsluft dem Zylinder zugeleitet werden. Abgase werden aus dem Zylinder durch (nicht dargestellte) Abgasleitungen entfernt, die ebenfalls im Zylinderkopfdeckel 1o enthalten sind. Der Kolben 8 ist über ein Pleuel 14 mit einer umlaufenden Kurbelwelle 12 verbunden. An der Unterseite des Motorblocks 4 ist eine ölwanne 16 angeordnet, welche einen Sumpf für das MotorSchmieröl bildet.

Der Motor 2 ist ein turbogeladener Motor, bei welchem die Abgase durch eine Abgassammelleitung 18 vom Zylinderkopfdeckel her gesammelt werden. Die gesammelten Abgase werden einer Abgasturbine 2o zugeleitet, die ihrerseits einen Luftkompressor 22 antreibt. Dieser führt die unter Druck gesetzte Luft den (nicht dargestellten) Einlaßöffnungen zu. Dabei folgt die komprimierte Luft dem durch die Pfeile 26 dargestellten Weg vnä verläuft dabei durch einen Nachkühler 28, der aazu dient, die Temperatur der

ν ν ν C- \

a««

- 2ο - ■

A 44 871 m

m - 192

29. September 1981

komprimierten Luft zu verringern, bevor sie in die Motorzylinder über (nicht dargestellte) Einlaßleitungen im Zylinderkopfdeckel 1o zugeleitet wird. Der Nachkühler begünstigt den Betrieb des Motors dadurch, daß er die Dichte der zugeführten Verbrennungsluft erhöht und hierdurch den Wirkungsgrad und den Leistungsausgang der mit dem Nachkühler ausgerüsteten Verbrenn.ungskraftmaschine steigert.

Bei einem turbogeladenen, mit Nachkühler ausgerüstetem Motor ist es üblich, das Motorkühlmedium als aufnehmendes Wärmeaustauschmedium für die Kühlung der komprimierten Luft im Nachkühler zu benutzen. Die Notwendigkeit für eine Tieftemperaturkühlung für den Nachkühler bei gleichzeitiger Einsteuerung der Temperatur auf einem konstanten, höheren Niveau ■ für das Motorschmieröl hat in der Vergangenheit zur Entwicklung komplizierter, doppelter oder zweikreisiger Kühlsysteme geführt. Die Erfindung vermittelt die normalerweise mit doppelten Kühlsystemeh verbundenen Vorteile und weiterhin eine erhebliche Vereinfachung, einen verminderten Energieverbrauch und einen erhöhten Wirkungsgrad. Dieses verbesserte Ergebnis wird teilweise erreicht durch Verwendung von Bauteilen, die einen Teil des bereits vorhandenen Schmierölkreislaufsystems des Motors bilden. Insbesondere sind die meisten Motoren normalerweise mit. einem Ölreislauf ausgerüstet, beispielsweise dem Kreislauf 32, mit dessen Hilfe Schmieröl den

A 44 871 m

m - 192

29. September 1981

Motorlagern und anderen Flächen zugeleitet wird, die eine Schmierung erfordern. Der Ölkreislauf wird normalerweise durch eine Schmierölpumpe 34 mit unter Druck stehendem Öl versorgt. Wie weiter unten noch erläutert werden wird, wurde der nornale Strömungsweg jedoch modifiziert, so daß sich ein Mediumkreislaufmittel 36 ergibt, mit dessen Hilie das Schmieröl in Wärmeaustauschbeziehung mit einem oder mehreren Motorzylindern geleitet werden kann. Auf diese Weise ergibt sich für diese das" primäre Kühlmedium.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Verbrennungskraftmaschine wird der Motorzylinder 6 von einer Zylinderbüchse 38 gebildet, die von einer Zylinderbohrung 4o aufgenommen wird. Die Außenseite der Büchse 38 und die Innenseite der Zylinderbohrung 4o sind so gestaltet, daß sich ein Ölzuführkanal 4 2 am oberen Ende des Zylinders 6 und ein ringförmiger Ölaufnahmekanal 44 in der Nähe des zentralen, axicilen Bereiches der Büchse ergibt, wobei ein zylindrischer Strömungsweg 46 die Zuführ- und Aufnahmekanäle verbindet, durch den das Schmieröl unter laminaren Strömungsbedingungen fließt. Die genaue Ausgestaltung des bevorzugten Ölfließweges, der jede Zylin- ·. derbüchse umgibt, ist im einzelnen in der schwebenden US-Patentanmeldung Nr. 149 332 vom 13. Mai 198ο beschrieben.

A 44 871 m

m - 192

29. September 1981

Der zweite Kreis des doppelten Motorkühlmedxumsystems wird von einem zweiten Mediumkreis 48 gebildet, mit dessen Hilfe ein zweites Kühlmedium, beispielsweise Wasser, durch den Nachkühler 28 in Wärmeaustauschbeziehung mit der komprimierten Einlaßluft gesetzt wird, die ihrerseits vom Turbolader 2o und 22 zugeführt wird. Das sekundäre Kühlmedium strömt durch den Zylinderkopfdeckel 1o und steuert die Temperatur dieses Deckels.und der darin angeordneten Motorteile. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß gefunden wurde, daß sich eine erhebliche Ausschaltung der Emission dadurch erzielen läßt, daß man den Grad der Kühlung, welcher durch den Nachkühler 28 erzielt wird, in Abhängigkeit vom Äusgangsdrehmoment des Motors steuert. Insbesondere sind die Leitmittel 48 für das sekundäre Kühlmedium so ausgebildet, daß sie die dem Motor zugeführte Luft veranlassen, bei maximalem Motor-Ausgangsdrehmoment die niedrigste und bei minimalem Motor-Ausgangsdrehmoment ihre höchste Temperatur anzunehmen.

Die Art und Weise, aufgrund welcher die ersten und zweiten Kühlmedium-Kreislaufmittel in der Lage sind, die angestrebte Temperatursteuerung des Schmieröls bzw. des sekundären Kühlmediums zu erreichen, werden nun im einzelnen beschrieben. Zunächst wird auf die ersten Leitmittel 36 für das erste oder primäre Kühlmedium Bezug genommen. Die Schmierölpumpe. 34 ist so konstruiert und angenommen, daß sie Öl aus einem

A 44 871 m

m - 192

29. September 1981

Ölsumpf, beispielsweise der ölwanne 16, über eine LeitungS& aufnimmt. Die Pumpe 34 liefert das Schmieröl unter Druck über eine Leitung 52 zum Wärmetauscher 54, welcher dazu dient, die ersten und zweiten Mediumleitmittel· in Wärmeaustauschbeziehung miteinander zu verbinden. Der Wärmetauscher 54 wird weiter unten noch detailliert beschrieben. Aus dem Wärmetauscher 54 gelangt das Schmieröl über Leitungen und 58 in einen ringförmigen Kanal 42, welcher den oberen Teil jeder Zylinderbüchse umgibt. Nachdem das Öl in Wärmeaustauschkontakt mit der Zylinderbüchse durch den Durchlaß 46 geflossen ist, tritt es durch die Leitung 6o aus, um zur Ölwanne 16 zurückzukehren. Eine Ölkreisleitung 32, welche dazu dient, Schmieröl zu den Motorlagern und anderen, eine Schmierung erfordernden Flächen hinzuführen, erhält einen Teil des temperaturgesteuerten Schmieröls aus der Lei-, tung 58 über eine Zweigleitung 62. Durch eine weitere Zweigleitung 64 kehrt das Schmieröl zum Ölsumpf zurück.

Zur Realisierung der angestrebten Temperatursteuerung des der Leitung 58 zugeleiteten Öls ist ein erstes Steuermittel 66 vorgesehen, welches den Wärmetauscher 54 einschließt und weiterhin ein Ölumleitmittel 68 zur Steuerung des Schmierölflusses unter Umgehung des Wärmetauschers 54, und zwar in Abhängigkeit von der Öltemperatur," so daß hierdurch die Wärmemenge gesteuert wird, welche vom Schmieröl

A 44 871 m

m - 192

29. September 1981

in das sekundäre oder zweite Kühlmedium der zweiten Kühlmedium-Leitmittel 48 fließt. Das Ölumleitmittel 68 umfaßt eine Nebenleitung 7o, die an einer Seite mit der Leitung 52 verbunden ist, sowie ein Steuerventil 72, welches in Abhängigkeit von einem Steuersignal betätigbar ist, um die Menge an Schmieröl zu verändern oder zu modulieren, welche durch den Wärmetauscher 54 fließen soll. So kann beispielsweise ein Temperaturfühler vorgesehen werden, welcher die Temperatur des Öls in der Leitung 58 abfühlt, um nach Art einer Rückkopplung die Einstellung des Steuerventils 72 zu steuern, wodurch die Schmierölmenge gesteuert wird, welche durch den Wärmetauscher 54 fließt. Da die erwünschte Temperatur des Schmieröls immer oberhalb der Temperatur des zweiten, durch den Wärmetauscher 54 fließenden Kühlmediums liegt, vermittelt die Schmierölmenge, welche durch den Wärmetauscher 54 fließt, einen einfachen Mechanismus zur Aufrechterhaltung der Temperatur des Schmieröls bei einem bestimmten Wert. Somit muß das Kühlmedium in den Leitmitteln 48 nicht dazu herangezogen werden, um dem Schmieröl Wärme zu vermitteln, wie dies oft bei üblichen Motoren der Fall ist. Somit können die Probleme vermieden werden, welche mit der oben erwühnten Kondensation der Durchblasgase verbunden sind. Durch Verwendung des Schmieröls als primäres Kühlmedium für die Motorzylinder läßt sich eine Anhebung der Schmieröltemperatur auf dem gewünschten Betriebstemperaturwert sehr rasch erreichen, und

ι* * f · t*

- 25 -

A 44 871 m

m - 192

29. September 1981

zwar unmittelbar im Anschluß an den Start oder das Anlassen eines kalten Motors. Bei den meisten Motoren liegt die ideale Schmieröltemperatur etwa zwischen 9o und 125 C. Bei Motoren, wie sie von der Anmelderin hergestellt werden, liegt die durchschnittliche ideale Betriebstemperatur des Schmieröls zwischen etwa 98 und 11o C. Darüber hinaus reduziert die Verwendung der bereits vorhandenen Sehuiiei ölpumpe des Motors die Kosten tür die Bw. oitijtollung eines doppelten Kühlkreislaufsystems für den Motor erheblich.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, umfassen die für das zweite Kühlmedium vorgesehenen, zweiten Leitungsmittel 48 eine Kühlmittelpumpe 76, welche Kühlmittel über eine Leitung 78 aus dem Nachkühler 28 ansaugt und es unter Druck in eine Leitung 8o einspeist, so daß es durch den oben erwähnten Wärmetauscher 54 fließt. Aus dem Wärmetauscher 54 strömt das zweite Kühlmedium über eine Leitung 82 zum Zylinderkopfdeckel 1o und durch dort vorgesehene, innere Durchlässe, wonach das Kühlmedium schließlich durch eine Leitung 84 austritt.

Die Eintritts- und Austrittsstellen für das Kühlmittel sind in Fig. 1 lediglich schematisch dargestellt. Die tatsächlichen Ein- und Austrittsstellen liegen in Wirklichkeit anderswo. Die Kühlmittelleitung 84 mündet zunä :hst in ein zweites Steuermittel 9o,

A 44 871 m

m - 192

29. September 1981

welches dazu dient, die Temperatur der unter Druck gesetzten, dem Motor zugeführten Einlaßluft zu steuern, und zwar durch Modulation oder Veränderung der Temperatur des zweiten Kühlmediums, welches in Wärmeaustauschbeziehung mit der unter Druck gesetzten EinlaßIuft durch den Nachkühler 28 strömt. Das zweite Steuermittel 9o umfaßt einen Radiator 86 zur Übertragung von Wärme aus dem zweiten Kühlmedium in die Umgebung sowie zweite Umleitmittel 92 für das zweite Kühlmedium, mit deren Hilfe die Strömung des zweiten Kühlmediums unter Umgehung des Radiators gesteuert wird, um auf diese Weise die gewünschte Temperaturmodulation des zweiten, dem Nachkühler zugeleiteten Kühlmediums zu erreichen.

Das Umleitmittel 92 für das zweite Kühlmedium umfaßt ein Strömungs-Steuerventil· 94 für dieses Kühlmedium und eine Nebenleitung 96, die auf einer Seite mit der Leitung 88 verbunden ist, wodurch das Steuerventil 94 auf ein Steuersignal anspricht, um zu veranlassen, daß das aus der Leitung 84 eintretende Kühlmittel entweder zum Radiator hin oder über die Zweigleitung 96 zur Leitung 88 hin strömt, und zwar in Abhängigkeit von dem betreffenden Steuersignal. Wie im einzelnen weiter unten noch beschrieben werden wird, ist das Steuersignal so beschaffen, daß es die dem Motor zugeführte Einlaßluft veranlaßt, bei maximalem Motor-Ausgangsdrehmoment ihre niedere Temperatur und bei minimalem Motor-Ausgangsdreh-

A 44 871 m

m - 192

29. September 1981

moment ihre höchste Temperatur anzunehmen. Dabei kann irgendeiner von zahlreichen möglichen und verschiedenen, die Motorbetrxebsbedingungen abfühlenden Sensoren und irgendein passendes Strömungssteuerungsventil verwendet werden, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. So kann beispielsweise das Strömungssteuerventil 94 auf ein Signal ansprechen, welches für die Auslaßtemperatur des in die Leitung 84 eintretenden Motorwassers repräsentativ ist. Alternativ kann das Ventil 94 auch auf ein Signal ansprechen, welches für den im Lufteinlaßverteiler herrschenden Druck repräsentativ ist. Weitere Möglichkeiten können darin bestehen, das Ventil 94 in Abhängigkeit von einem Signal zu steuern, welches für die Temperatur der aus dem Kompressor austretenden Verbrennungsluft repräsentativ ist. Weitere Möglichkeiten für die Steuerung des Ventils 94 bieten der Ölschienendruck oder die Zahnstangenstellung der Brennstoffpumpe .

Irgendeine dieser Techniken läßt sich anwenden, da das abgeleitete Signal in voraussagbarer Weise auf das Ausgang.sdrehmoment des Motors anspricht, wobei eine Ansprechkurve den abgefühlten Zustand mit dem Ausgangsdrehmoment des Motors in Beziehung setzt. Durch einen geeigneten elektrischen oder mechanischen Steuermechanismus kann das StrömungsSteuerventil so eingestellt werden, daß es die Temperatur des zweiten, dem Nachkühlei 28 zugeleiteten Kühlmediums in

V I VV «J

A 44 871 m

m - 192

29. September 1981

einer Art und Weise variiert , die wiederum Veranlassung gibt, daß die Einlaßluft ihre niedrigste Temperatur annimmt, wenn das Ausgangsdrehmoment des Motors maximal ist, während die Einlaßluft die höchste Temperatur hat, wenn das Ausgangsdrehmoment des Motors minimal ist. Der Betrieb eines Motors in Übereinstimmung mit diesem Programm vermittelt im Bedarfsfall die höchste Leistungskapazität, während gleichzeitig im allgemeinen erreicht wird, daß die zugeführte Verbrennungsluft im Anschluß an längere Leerlaufperioden etwas angewärmt wird. Der Vorteil, der sich aus der Anwärmung der Einlaßluft bei einem Ausgangsdrehmoment Null ergibt, liegt darin, daß eine Emission von "weißem Rauch" und unverbrannten Kohlenwasserstoffen reduziert wird. Das System dient weiterhin dazu, die Erzeugung von Stickoxiden bei voller Leistung zu unterdrücken.

Das erfindungsgemäße Kühlsystem ist besonders vorteilhaft, wenn es bei turbogeladenen, nachgekühlten Motoren angewandt wird. Es läßt sich jedoch auch bei :;olehen Vox-brennungskraf tinaschinen einsetzen, bei denen ein rezirkulierendes Schmiersystem vorhanden und es erwünscht ist, das Schmieröl bei einer hohen und ziemlich konstanten Temperatur zu halten, während ein Kühlmedium von variabler Temperatur einer anderen Motorkomponente vermittelt wird,- dessen Temperatur unter verschiedenen Motorbetriebsbedingungen moduliert oder verändert werden muß, um einen

A 44 871 m

m - 192

.29. September 1981

bestimmten Motorwirkungsgrad zu erzielen.

Die Fig. 2 zeigt eine mehr schematische Darstellung der Temperatursteuervorrichtung gemäß der Erfindung zusammen mit einer Vielfalt zusätzlicher Motor- und Fahrzeugkomponenten. Gleiche Teile sind in Fig. 1 und 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Wie klar aus Fig. 2 hervorgeht, umfassen die ersten Leitmittel 36 für das erste Kühlmedium die Leitung 5o, die Schmiermittelpumpe 34 und das erste Steuermittel 66, welches seinerseits gebildet ist vom Wärmetauscher 54, der Leitung 56 und dem Öl-Umleitmittel 68. Das letztere besteht aus der Ncbenleitung 7o und dem Strömungssteuerventil 72. Die Strömung durch den ersten Kühlmediumkreis wird vervollständigt -durch die Leitung 58 und die im Motorblock 4 enthaltenen Durchlässe, welche veranlassen, daß Schmieröl in Wärmeaustauschbeziehung mit den Zylindern des Blocks 4 strömt. Wie oben bereits erläutert, wird das Strömungssteuerventil 72 durch einen (nicht dargestellten) temperaturempfindlichen Steuermechanismus betätigt, welcher in der Lage ist, eine Strömung durch den Wärmetauscher 54 und die Leitung 56 lediglich dann zu ermöglichen, wenn das Schmieröl ein vorbestimmtes Betriebsniveau einnimmt oder gerade erreicht.

Die zweiten Leitmittel 48 für das zweite Kühlmedium sind ebenfalls klar in Fig. 2 dargestellt und um-

- 3ο -

A 44 871 m

m - 192

29. September 1981

fassen einen Kreislauf, der von der Kühlmittelpumpe 76, der Leitung 8o, dem Wärmetauscher 54, der Leitung 82, dem ZyIinderkopfdeckel 1o, der Leitung 84, dem zweiten Steuermittel 9o, der Leitung 88, dem Nachkühler 28 und der Leitung 78 gebildet wird, wobei die Leitung 78 dazu dient, das Kühlmedium der Pumpe 76 wieder zuzuführen. Wenn das dargestellte System dazu bestimmt ist, bei einem Fahrzeugmotor eingesetzt zu werden, kann ein Luftkompressor in den Strömungsweg 8o eingesetzt werden, so daß er Kühlmedium aus dem Strömungskreislauf aufnimmt. Weiterhin kann eine Fahrzeugheizung 1oo in der Leitung 84 "- oder an anderen Stellen angeordnet werden, um das Fahrzeuginnere aufzuheizen. Ein Vorratstank 1o2 kann an verschiedenen Stellen derart angeschlossen werden, daß er in Strömungsverbindung mit der'Leitung 78 steht und Kühlmedium ersetzt, welches aus dem System austritt oder verdampft.

Wie oben festgestellt, arbeitet das ümleitmittel 92 für das zweite Kühlmedium, welches vom Strömüngsventil 94 und der Nebenleitung 96 gebildet ist, derart, daß es die Temperatur des dem Nachkühler 28 zugeleiteten Kühlmediums steuert, und zwar in einer Weise, daß auch wiederum die Temperatur der unter Druck gesetzten, dem Motor zugeführten Einlaßluft gesteuert wird, mit dem Ergebnis, daß letzten Endes die Einlaßluft bei maximalem Ausgangsdrehmoment des Motors ihre niedrigste und bei minimalem Ausgangs-

A 44 871 ία

m - 192

29. September 1981

drehmoment des Motors ihre höchste Temperatur annimmt. Eine Vielfalt von Steuermitteln kann diesem Zweck dienen, beispielsweise das Strömungssteuerventil 94, welches auf ein von einem Temperaturfühler 1o4 abgeleitetes Signal anspricht. Der Temperaturfühler 1o4 ist so angeordnet, daß er die Temperatur des Kühlwassers abfühlt, welches aus dem Motor austritt, beispielsweise die Temperatur des durch die Leitung 84 fließenden Wassers. Die Temperatur des an dieser Stelle des Kreislaufes fließenden Wassers steht bekanntlich in einer bestimmten Beziehung zu dem in einem bestimmten Zeitpunkt vorliegenden Ausgangs**²'* drehmoment des Motors. Dementsprechend ist es möglich, den Steuermechanismus für das Strömungssteuerventil 94 so auszubilden, daß er eine Ansprechkurve besitzt^ welche veranlaßt, daß die Temperatur des in den Nachkühler 28 gelangenden Kühlmediums bei einer Temperatur ist, die ihrerseits dazu führt, daß die zugeführte Verbrennungsluft ihre niedrigste Temperatur bei maximalem Ausgangsdrehmonient des Motors hat und ihre höchste Temperatur bei minimalem Ausgangsdrehmoment des Motors einnimmt.

Eine alternative Anordnung zur Ausbildung des Umleitmittels für das zweite Kühlmedium ist in Fig. dargestellt, wo ein den im Verteiler herrschenden Druck abfühlender Sensor 1o6 vorgesehen ist, welcher den Druck der Luft im Einlaßverteiler abfühlt und ein Signal erzeugt, das (seinerseits das Strömungs-

A 44 871 m

m - 192

29. September 1981

steuerventil 94' in einer Weise steuert, daß die Einlaßluft veranlaßt wird, bei maximalem Motor-Aus gangs drehmoment ihre niedrigste und bei minimalem Motor-Ausgangsdrehmoment ihre höchste Temperatur einzunehmen. Wiederum hat bekanntlich der Luftdruck im Einlaßverteiler eine vorbestimmte Beziehung zum Ausgangsdrehmoment des Motors. Dementsprechend kann der (nicht dargestellte) Steuermechanismus des Strömungssteuerventils 94' eine Ansprechkurve haben, welche in der Lage ist, den Wert des Einlaßverteilerdruckes, welcher vom Sensor 1o6 geliefert ist, zu empfangen und von da aus das Strömungssteuerventil 94' zu steuern, so daß sich das gewünschte Ergebnis einstellt.

Die Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform-des Umleitmittels 92 für das zweite Kühlmedium, wobei ein Temperaturfühler 1o8 vorgesehen ist, welcher die Temperatur des aus dem Kompressor austretenden, dem Motor zugeführten Luft abfühlt. Der Fühler 1o8 erzeugt ein für die Temperatur der vom Kompressor abgegebenen Luft repräsentatives Signal, welches wiederum bekanntlich eine vorgegebene Beziehung mit dem Motor-Ausgangsdrehmoment hat, so daß das Strömungssteuerventil 94' in solcher Weise ansprechen kann, daß es die angestrebte Temperaturmodulation der Einlaßluft hervorruft. Bei Anwendung der in. Fig. 3 und 4 dargestellten Steuereinrichtungen kann in das System eine Überholsteuerung eingeschlossen

A 44 871 m

m - 192

29. September 1981

werden, um eine Kühlung zu verhindern, wenn die Ölsumpftemperatur niedriger als etwa 77 C ist. Darüber hinaus läßt sich leicht feststellen, daß das Ansprechen der Leitmittel 48 für das zweite Kühlmedium einzig von dem Steuerprogramm zur Betätigung · der Strömungssteuerventile 94, 94' oder 94" abhangt. Die tatsächlichen Werte sind Funktionen der thermischen Trägheit der Motorteile und der vorliegenden Ventilkonstruktionen. Es ist zu erwarten, daß das in Fig. 3 dargestellte Steuersystem, welches auf den Druck im EinlaßVerteiler anspricht, das rascheste Ansprechverhalten zeigt bezüglich einer Änderung des Motorbetriebs. Das Steuersystem gemäß Fig.·2, bei dem das Ventil 94 in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlwassers arbeitet, spricht vermutlich am langsamsten an. Voraussagen für die Wirkungsweise eines erfindungsgemäßen Kühlsystems entsprechend Fig. 2 sind in der nachstehenden Tabelle enthalten. Die Angaben beziehen sich auf eine von der Anmelderin hergestellte Verbrennungskraftmaschine des Typs N 14 mit bis zu 35o PS. Zu dieser Voraussage wurde angenommen, daß der Nachkühler 28 mit einem Wirkungsgrad von o,95 arbeitet. Im Zusammenhang mit dem Radiator 86 wurde angenommen, daß er mehrere Durchlässe und einen Wirkungsgrad von o,75 aufweist. Die

wirksame Fläche ist 7 742 cm bei 7,5 bis 4 cm Dicke

2 mit einem zu erwartenden Druckabfall von o,7o kg/cm Im Zusammenhang mit dem Wärmetauscher 54 wurde angenommen, daß dieser mit einem Wirkungsgrad von o,44

ι ο C υ L· ι

A 44 871 m

m - 192

29. September 1981

arbeitet. Die Pumpe 76 für das zweite Kühlmedium (Wasser) lieferte 41 bis 46 l/min mit einer Druck--

2
erhöhung von 1,76 kg/cm . Die Schmiermittelpumpe 34 lieferte 151 l/min. Das Strömungssteuerventil 72 für das Schmieröl war so konstruiert, daß es bei etwa 99 bis 1o5 C in der vollen Offenstellung war. Das Strömungssteuerventil 94 war so konstruiert, daß es bei ca. 82 bis 91° C vollständig öffnete.

Dreh- ' zahl U/min	Dreh moment m-kg	Leitung 48 Wasserdurch fluß l/min	Nachkühler Lufteinlaß	Motor Wasser auslaß T⁸C	Nachkühler Wasserein- • laß T C	Einlaß verteiler Luftein laß T ° C
6o	-O	11.ο	29.4	82.2	81 .1	81.1
13ÖO	O	23.5	34.4	82.2	82.2	■ 8.1.1
13OO	4o	27.6	52.2	83.3	■ 71.1	71.1
13OO	8o	- 3O.3	74.1	85.ο	61.1	62.2
13OO	•12o	29.1	96.6	86.7	51.1	51.7
13oo	16o	28.4	117.9	9o.4	38.9	4o.o
19OQ	O	36.7	55.6	82.2	76.7	75.6
19oo	33 '	4O.8	75.1	82.2	68.8	68.8
19oo	66	44.3	93.3	84.4	58.9	58.9
1-9 oo	99	43.2	123.6	85.5	52.2	53.3
19oo	133	41 .6	151.1	93.3	42.8	46.1

Wie die voranstehende Tabelle zeigt, beträgt die Verteilerlufttemperatur bei Volleistung lediglich etwa 46 C, während die Einlaßlufttemperatur unter Leerlaufbedingungen auf etwa 81 C ansteigt. Dieses

- 35 -

A 44 871 m

m - 192

29. September 1981

System dient dazu, die Erzeugung von Abgasemissionen zu unterdrücken, wobei der Stickoxidanfall bei voller Leistung und der Anfall von Kohlenwasserstoffen und weißem Rauch bei nur teilweiser Ausschöpfung der Leistung oder im Leerlauf erniedrigt wird. Um die angestrebten Resultate sicherzustellen, müssen die Strömungsgeschwindigkeiten im Leitungssystem auf die angegebenen Werte eingestellt werden, uiu die sehr niedrige Temperatur des in den Nachkühler einströmenden Wassers unter Vollkühlungs-(Leistungs-) Bedingungen zu ermöglichen.

Das hier dargestellte und beschriebene Kühlsystem gemäß der Erfindung kann bei praktisch allen Arten von Verbrennungskraftmaschinen Anwendung finden. Besonders vorteilhaft ist seine Anwendung bei Hochleistungs-Dieselmotoren, wie sie beispielsweise in Straßenfahrzeugen eingesetzt werden. Weitere Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung bestehen bei Schiffsmotoren und Anlagen zur Erzeugung elektrischen Stroms.

Claims

Η/~\ er ζ¹™*· C πϋ) CTCi ι * ι—y er /—* i—ι τ* j?
LJt V^i hi K, ο I bLLWtbn Ιί.™

.. PATE N TA N vV ALTE

,4 ■ UHLANDSTRASSE 14 c D 7000 STUTTGART 1

A 44 871 m Anmelder: Cummins Engine Compary, Inc.

m - 192 logo 5th·Street '

29. September 1981 Columbus, Indiana 472o1

U.S.A..

Patentansprüche :

j 1.jTemperatursteuervorrichtung für einen unter Iuft- ^—'zufuhr arbeitenden-Verbrennungsmotor mit einem

Zylinderblock, einem Kreislaufsystem für Schmieröl, welches gleichzeitig als primäres Kühlmedium dient, vorzugsweise einem Kompressor für die zugeführte Luft, vorzugsweise einem Nachkühler zur *t Anpassung der Temperatur der dem Motor zugeft.hrten, * komprimierten Luft und mit ersten Leitungsmitteln zur Verbringung des als primäres Kühlmittel cienenden Schmieröls in Wärmeaustauschbeziehung mit einem oder mehreren Mo tor zylindern, wobei die-se ersten Leitungsmittel erste Steuermittel umfassen zur Aufrechterhaltung der Schmieröltemperatur auf einem ersten Niveau, welches im wesentlichen bei allen Betriebsbedingungen des Motors relcitiv konstant ist, gekennzeichnet durch zweite Leitungsmittel (48,76,78,8o,82,84) für ein vom ersten Kühlmedium verschiedenes, zweites Kühlmedium, durch welche dieses zweite Kühlmedium, vorzugsweise im Nachkühler (26) in Wärmeaustauschbeziehung mit der a^Q.m Motor (2) zugeführten, gegebenen- * falls komprimierten Luft bringbar ist, und mit %

V I VV V 4m \

A 44 871 m

m - 192

29. September 1981

den zweiten Leitungsmitteln (48,76,78,8ο,82,84) zusammenwirkende, zweite Steuermittel (86,9b,92, 94,94',94",96,1o4,1o6,1o8) zur Steuerung der Temperatur der Luft durch Veränderung der Temperatur des zweiten Kühlmediums in Abhängigkeit vom Ausgangsmotordrehmoment derart, daß die zugeführte Luft, veranlaßt ist, bei maximalem Drehmoment ihre niedrigste und bei minimalem Drehmoment ihre höchste Temperatur anzunehmen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Steuermittel (72,54) einen Wärmetauscher (54) zur wärmeaustauschenden Ver-■ kopplung der ersten mit den zweiten Leitungsmitteln umfassen, und daß Schmieröl-ümleitmittel (68,7o,72) vorgesehen sind zur Steuerung des Ölflusses unter Umgehung des Wärmetauschers (54) derart, daß Wärme vom Öl nur dann zum sekundären Kühlmedium fließt, wenn es zur Aufrechterhaltung einer gewünschten Temperatur nötig ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmieröl-Umleitmittel (68,7o,72) ein Ölfluß-Steuerventil (72) umfassen, welches in- Abhängigkeit von der Schmieröltemperatur betätigt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch T, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Steuermittel (86, 9o,92,94,1o4) einen Radiator (86) zur überführung

A 44 871 m

m - 192

29. September 1981

von Wärme aus dem sekundären Kühlmedium in d^e Umgebung sowie Umleitmittel (9o,94,96) für das zweite Kühlmedium umfassen zur Steuerung des -..-".. Kühlmediumflusses unter Umgehung des Radiators derart, daß die gewünschte Temperaturverändea'ung des dem Nachkühler (28) zugeleiteten, zweiten Kühlmediums erreichbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Umleitmittel (9o, ^; 94,96) für das zweite Kühlmedium ein Steuerventil (94,94' ,94") umfassen, welches in Abhängigkeit vom Ausgangs-Motordrehmomen't derart betätigt ist, daß eine Umgehung des Radiators (86) durch das sekundäre Kühlmedium erreichbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umleitmittel (9o,94,96) für das
zweite Kühlmedium einen die Temperatur des zweiten Kühlmediums abfühlenden Temperaturfühler (To4) umfassen, durch den das Steuerventil (94) steuerbar ist, und zwar in Übereinstimmung mit einer vorgegebenen Ansprechkurve, die ihrerseits die abgefühlte Temperatur derart in Beziehung zum Motordrehmoment setzt, daß das Ventil (94) die Temperatur des zweiten, dem Nachkühler (28) zu-' geführten Kühlmediums so steuert, daß die dem Motor zugeführte Luft veranlaßt ist, bei maximalem Drehmoment ihre niedrigste und bei minimalem Drehmoment ihre höchste Temperatur anzunehmer .

ι ο

A 44 871 m

m - 192

29. September 1981

7; Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umleitmittel (9o,94,96) für das zweite Kühlmedium druckempfindliche Mittel (1o6) zum Abfühlen des Druckes der dem Motor zugeführten Luft umfassen, durch die das Steuerventil (94') steuerbar ist, und zwar in Übereinstimmung mit einer vorgegebenen Ansprechkurve, die ihrerseits den abgefühlten Druck derart in Beziehung zum Motordrehmoment setzt, daß das Ventil (94') die Temperatur des zweiten, dem Nachkühler (28) zugeführten Kühlmediums so steuert, daß die dem Motor zugeführte Luft veranlaßt ist, bei maximalem Drehmoment ihre niedrigste und bei minimalem Drehmoment ihre höchste: Temperatur anzunehmen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die UmIeitmittel (9o,94,96) für das zweite Kühlmedium temperatursensitive Mittel (1o8) zum Abfühlen der vom Kompressor abgegebenen Luft umfassen, durch die das Steuerventil (94") steuerbar ist, und zwar in Übereinstimmung mit einer vorgegebenen Ansprechkurve, die ihrerseits die abgefühlte Temperatur derart in Beziehung zum Motordrehmoment setzt, daß das Ventil (94") die Temperatur des zweiten, dem Nachkühler (28) zugeführten Kühlmediums so steuert, daß die dem Motor zugeführte Luft veranlaßt ist, bei maximalem Drehmoment ihre niedrigste und bei mini-malern Drehmoment ihre höchste Temperatur.anzunehmen.

A 44 871 m

m - 192

29. September 1981

9. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche,' dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Leitmittel (48,76,78,8o,82,84) einen Leitungskreis ausbilden, durch den das sekundäre. Kühlmedium nacheinander in Wärmeaustauschbeziehung- mit einem ZyIInderkopfdeckel (1o) des Motors (2), dem Radiator (86), dem Nachkühler (28) und dem Wärmetauscher (54) bringbar ist.

1o. Vorrichtung, insbesondere nach einem der voranstehenden Ansprüche, mit dem Motor zugeordneten Mitteln, die den Motor veranlassen, eine gewünschte Betriebskapazität einzunehmen, wenn diese Mittel in Übereinstimmung mit einem spezifischen Temperaturprogramm betätigt sind, wobei die Temperaturen von einer oder mehr Betriebsbedingungen des Motors abhängen, gekennzeichnet durch zweite Leitungsmittel (4 8,76,78,8o,82,34) für ein von einem ersten Kühlmedium verschiedenes zweites Kühlmedium, durch welches das zweite Kühlmedium in Wörmeaustauschbeziehung mit den ■ dem Motor (2) zugeordneten Mitteln (28) leitbar ist, und durch zweite Steuermittel (86,90,92,94, 94',94",96,1o4,1o6,1o8) zur Veränderung der Temperatur des in Wärmeaustauschbeziehung mit den Mitteln (28) geleiteten, zweiten Kühlmittels derart, daß die Temperatur der Mittel (28) dem spezifischen Betriebstemperaturprogramm-in Abhängigkeit von einer oder mehr Betriebsbedingungen des Motors (2) folgt.

A 44 871 m

m - 192

29. September 1981

11. Vorrichtung nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor einen Kompressor für die zugeführte Verbrennungsluft aufweist und die dem Motor zugeordneten Mittel als Nachkühler (28) ausgebildet sind, in welchem die Temperatur der dem Motor zugeführten, komprimierten Verbrennungsluft veränderbar ist.