DE19835581A1 - Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse - Google Patents

Abstract

In einer Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse ist mindestens ein durch ein Kühlmittel kühlbarer Zylinder angeordnet. Innerhalb des Kurbelgehäuses ist eine Temperaturerfassungseinrichtung vorhanden, die zur temperaturabhängigen Regelung des Volumenstromes des Kühlmittels dient.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse nach der im Oberbegriff von An­ spruch 1 näher definierten Art.

Aus der DE 28 25 870 A1 ist ein ölgekühlter Zylinder bekannt, bei dem ein Thermostatventil den kühlenden Ölstrom abhängig von der Temperatur über den Kühler oder nur durch einen inneren Kühlmittelkreislauf des Kurbelgehäuses leitet.

Des weiteren ist in der DE-AS 22 43 515 ein wasserge­ kühlter Zylinder für eine Brennkraftmaschine beschrie­ ben, mit einem gekühlten, oberen Zylinderbuchsenbund, der mit einer als Kühlkanal dienenden Ringnut versehen ist und durch ein in der Ringnut aufgeschweißtes Ab­ deckteil abgedeckt ist.

Nähere Hinweise auf die Art der Kühlung des Zylinders dieser Brennkraftmaschine sind in der Schrift jedoch nicht zu erkennen.

Im Zusammenhang mit der Kühlung von Zylindern steht weiterhin die DE-GM 19 48 979, die eine Zylinderlauf­ buchsenkühlung mit Öl beschreibt.

Nachteilig bei den bekannten Ausführungsformen gekühl­ ter Zylinder ist jedoch, daß die Kühlung nicht gezielt an jedem Zylinder erfolgen kann. Alle Zylinder werden mit dem gleichen Kühlmittelstrom gekühlt, der übli­ cherweise durch Zylinderkopf und Kurbelgehäuse fließt. Der Kühlmittelstrom wird von einer Kühlmittelför­ dereinrichtung erzeugt, die direkt oder mittels einer Übersetzung von der Kurbelwelle angetrieben wird und damit nachteiligerweise einen von der Drehzahl abhän­ gigen Volumenstrom erzeugt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, bei welcher es möglich ist, den Volumen­ strom des Kühlmittels an der Stelle des Zylinders mit der höchsten thermischen Belastung gezielt zu beein­ flussen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Temperaturerfassungsein­ richtung wird ein zuverlässiges, von der Temperatur Kurbelgehäuse abhängiges Signal geliefert, das es in vorteilhafter Weise ermöglicht, den Volumenstrom des Kühlmittels so zu regeln, wie es in Abhängigkeit von Motorlast und bestmöglicher Abgaszusammensetzung er­ forderlich ist.

Ein weiterer Vorteil der temperaturgeregelten Kühlung liegt darin, daß sich die Kühlung auch auf die Tempe­ ratur des Schmieröles der Brennkraftmaschine auswirkt und dadurch die Möglichkeit gegeben ist, die thermi­ schen Bedingungen in der Brennkraftmaschine direkt, effizient, an allen Zylindern sehr gleichmäßig und von der Drehzahl entkoppelt zu beeinflussen.

Durch die temperaturgeregelte Kühlung läßt sich neben sehr vorteilhaften Verbrennungsbedingungen in jedem Zylinder auch noch die Lebensdauer der Bauteile der Brennkraftmaschine erhöhen, da eine solche Kühlung den auftretenden materialschädigenden Temperaturschwankun­ gen dämpfend entgegenwirkt.

Konkret kann das bedeuten, die Kühlung in der Warm­ laufphase der Brennkraftmaschine deutlich zu reduzie­ ren, um ein zügiges, gleichmäßiges Erwärmen der Bau­ teile der Brennkraftmaschine zu erreichen, damit dann ein einmal erreichtes, günstiges Temperaturniveau für Bauteile und Schmieröl der Brennkraftmaschine mög­ lichst gleichmäßig gehalten werden kann.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Brennkraftma­ schine kann die Temperaturerfassungseinrichtung im oberen, thermisch besonders hoch belasteten Bereich der Zylinderlaufbahn angeordnet sein.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildun­ gen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzip­ mäßig dargestellten Ausführungsbeispiel.

Die einzige Figur zeigt einen Schnitt durch einen Zy­ linder einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit einem teilweise nur schematisch angedeuteten Kühlmit­ telkreislauf.

Ein Kurbelgehäuse 1 einer in ihrer Gesamtheit nicht dargestellten Brennkraftmaschine ist mit einem Zylin­ der 2 und einer den Zylinder 2 bildenden Zylinderlauf­ buchse 3 ausgeführt, wobei die Zylinderlaufbuchse 3 hier als nasse, hängende Zylinderlaufbuchse darge­ stellt ist. Es sind jedoch auch weitere Ausführungs­ formen der Zylinderlaufbuchse 3 denkbar, wie z. B. ste­ hend, integriert, trocken, halbnaß und sämtliche mög­ liche Kombinationen dieser Merkmale.

Oberhalb des Kurbelgehäuses 1 ist ein Zylinderkopf 4 mit Ventilen 5 angeordnet, wobei sich zwischen dem Zylinderkopf 4 und dem Kurbelgehäuse 1 eine Zylinder­ kopfdichtung 6 befindet.

Im Zylinder 2 befindet sich ein Kolben 7 mit Kolben­ ringen 8, der in bekannter Weise ausgeführt und an einem Pleuel 9 angebracht ist.

In dem Kurbelgehäuse 1 ist um die Zylinderlaufbuchse 3 eine ringförmige Aussparung angebracht, die als Kühl­ kanal 10 für das Kühlmittel, in diesem Fall eine Kühl­ flüssigkeit, dient. Das Kühlmittel tritt durch eine Eintrittsöffnung 11 in den ringförmigen Kühlkanal 10, umströmt die Zylinderlaufbuchse 3 und verläßt durch eine Austrittsöffnung 12 das Kurbelgehäuse 1.

Das Kühlmittel verbleibt weiter in einem, teilweise nur schematisch dargestellten Kühlmittelkreislauf 13, in welchem sich außer dem Kühlkanal 10, der Eintritts­ öffnung 11 und der Austrittsöffnung 12, noch ein Küh­ ler 14 bekannter Bauart, eine Kühlmittelfördereinrich­ tung 15 und falls gewünscht noch weitere nicht darge­ stellte Hilfseinrichtungen (z. B. Filter) befinden.

Am Kurbelgehäuse 1 ist eine Temperaturerfassungsein­ richtung 16 mit einem Thermoelement 17 in einer Öff­ nung 18 so angeordnet, daß durch die Temperaturerfas­ sungseinrichtung 16 die Temperatur der Zylinderlauf­ buchse 3 meßbar ist.

Die gemessene Temperatur wird von der Temperaturerfas­ sungseinrichtung 16 als elektrisches, der erfaßten Temperatur proportionales, charakteristisches Signal über eine Datenleitung 19 zu einer Datenverarbeitungs­ einrichtung 20, die mit der Kühlmittelfördereinrich­ tung 15 in Verbindung steht, weitergeleitet.

Das charakteristische Signal wird in der Datenverar­ beitungseinrichtung 20, einer Elektronik bekannter und deshalb nicht weiter erläuterter Art, als Istgröße für die temperaturabhängige Regelung des Volumenstroms des Kühlmittels genutzt. Konkret kann dies z. B. mittels einer in ihrem Volumenstrom regelbaren, elektrischen Pumpe geschehen.

Da beim Betreiben der Brennkraftmaschine im oberen, dem Zylinderkopf 4 zugewandten Bereich des Zylinders 2 und damit der Zylinderlaufbuchse 3 die höchsten zu erwar­ tenden Temperaturen auftreten, hat es sich als günstig erwiesen, das Thermoelement 17 der Temperaturerfas­ sungseinrichtung 16 in diesem Bereich anzuordnen. Die so gewonnene Istgröße beschreibt dann ausreichend ge­ nau die thermische Belastung und dient der Datenverar­ beitungseinrichtung 20 zur Regelung des Volumenstroms des Kühlmittels durch die Kühlmittelfördereinrichtung 15. Dabei wird der geförderte Volumenstrom des Kühl­ mittels derart geregelt, daß sich die jeweils ge­ wünschte Temperatur (Sollgröße) im oberen Bereich des Zylinders 2 einstellt.

Die räumliche Anordnung von Datenverarbeitungseinrich­ tung 20 und Kühlmittelfördereinrichtung 15 in unmit­ telbarer Nähe zueinander, wie es im Ausführungsbei­ spiel dargestellt ist, ist dabei keineswegs erforder­ lich.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Brenn­ kraftmaschine wird der Zylinderkopf 4 weiterhin kon­ ventionell gekühlt, und die temperaturgeregelte Kühlung betrifft nur die Zylinderlaufbuchse 3. Dadurch wird es möglich, eine Kühlwasserdurchführung vom Kurbelgehäuse 1 zum Zylinderkopf 4 zu vermeiden, was die Gestaltung der Zylinderkopfdichtung 6 vereinfacht und die Abdich­ tung zwischen Kurbelgehäuse 1 und Zylinderkopf 4 er­ leichtert.

Selbstverständlich sind jedoch auch Ausführungsformen mit geregelter Kühlung in dem Kurbelgehäuse 1 und in dem Zylinderkopf 4 möglich.

Des weiteren sind auch Ausführungsformen mit beliebig vielen Zylindern 2 denkbar, wobei dann entweder jeder Zylinder 2 eine Temperaturerfassungseinrichtung 16 und einen Kühlmittelkreislauf 13 oder je eine Gruppe von einigen Zylindern 2 wenigstens eine Temperaturerfas­ sungseinrichtung 16 und einen Kühlmittelkreislauf 13 aufweist. Die Regelung der einzelnen Volumenströme erfolgt voneinander unabhängig, durch wenigstens eine Datenverarbeitungseinrichtung 20 und wenigstens eine Kühlmittelfördereinrichtung 15 je Kühlmittelkreislauf.

Claims (8)

1. Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in welchem wenigstens ein durch ein Kühlmittel kühl­ barer Zylinder angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Kurbelgehäuses (1) wenigstens eine Temperaturerfassungseinrichtung (16) zur Erfassung der Temperatur in einem thermisch hoch belasteten Bereich und zur temperaturabhängigen Regelung des Volumenstroms des Kühlmittels angebracht ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Zylinder (2) eine Zylinder­ laufbahn aufweist, wobei die Temperaturerfassungs­ einrichtung (16) wenigstens annähernd im Bereich der Zylinderlaufbahn und im Bereich einer einem Zylinderkopf (4) zugewandten Seite der Zylinder­ laufbahn angeordnet ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturerfassungseinrichtung (16) in einer Öffnung (18) im Kurbelgehäuse (1) angebracht ist, die mindestens bis an eine Zylinderlaufbuchse (3) oder teilweise in die Zylinderlaufbuchse (3) reicht.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kühlmittelkreislauf (13) mit minde­ stens einer Kühlmittelfördereinrichtung (15) vor­ gesehen ist.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelfördereinrichtung (15) mindestens eine elektrisch betriebene, in ihrem Volumenstrom regelbare Pumpe aufweist.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine charakteristische Ausgangsgröße der Tempera­ turerfassungseinrichtung (16) über eine Datenlei­ tung (19) und eine Datenverarbeitungseinrichtung (20) irrt der Kühlmittelfördereinrichtung (15) in Verbindung steht.

7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die charakteristische Ausgangsgröße ein elektri­ sches, der von der Temperaturerfassungseinrichtung (16) erfaßten Temperatur proportionales Signal ist.

8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturerfassungseinrichtung (16) ein Ther­ moelement (17) aufweist.