DE19835581A1

DE19835581A1 - Internal combustion engine with a crankcase fitted with a temperature detector for regulating the volume flow of a cooling agent according to temperature has cylinders cooled by this cooling agent.

Info

Publication number: DE19835581A1
Application number: DE1998135581
Authority: DE
Inventors: Martin Schulz; Martin Vollmar; Bernd-Eric Luebbing; Michael Wiesner; Ruediger Schaefer
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1998-08-06
Filing date: 1998-08-06
Publication date: 2000-02-17

Abstract

A temperature detector (16) inside a crankcase (1), recording temperature in a high thermally charged area, regulates the volume flow of a cooling agent according to temperature. This detector is fitted near a cylinder and cylinder head in an opening in the crankcase. A cooling agent circulation device (15) has an electrically operated pump controlled regarding volume flow and is connected to the temperature detector by a data line (19) to processor (20).

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse nach der im Oberbegriff von An spruch 1 näher definierten Art.The invention relates to an internal combustion engine a crankcase according to that in the preamble of An Proposition 1 defined 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.DE 28 25 870 A1 describes an oil-cooled cylinder known in which a thermostatic valve the cooling Oil flow depending on the temperature through the cooler or only through an internal coolant circuit of the Crankcase conducts.

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.Furthermore, in DE-AS 22 43 515 a Wasserge Cooled cylinder for an internal combustion engine described ben, with a cooled, upper cylinder liner collar, which is provided with an annular groove serving as a cooling channel is and by a welded in the ring groove Ab cover part is covered.

Nähere Hinweise auf die Art der Kühlung des Zylinders dieser Brennkraftmaschine sind in der Schrift jedoch nicht zu erkennen.More information on the type of cooling of the cylinder this internal combustion engine are in the font, however not recognizable.

Im Zusammenhang mit der Kühlung von Zylindern steht weiterhin die DE-GM 19 48 979, die eine Zylinderlauf buchsenkühlung mit Öl beschreibt.Related to the cooling of cylinders continue the DE-GM 19 48 979, which has a cylinder barrel bush cooling with oil.

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.A disadvantage of the known embodiments, cool ter cylinder, however, is that the cooling is not targeted can be done on any cylinder. All cylinders will be cooled with the same coolant flow as the usual flows through the cylinder head and crankcase. The coolant flow is from a coolant dereinrichtung generated directly or by means of a Gear is driven by the crankshaft and so disadvantageously depend on the speed current volume flow.

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.It is therefore an object of the invention to provide a device to create where it is possible to create the volume flow of coolant at the location of the cylinder to specifically influence the highest thermal load rivers. According to the invention, this task is characterized by the drawing part of claim 1 mentioned features solved.

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. By the temperature detection according to the invention direction becomes a reliable one, based on the temperature Crankcase dependent signal supplied that it is in advantageously allows the volume flow of Regulate coolant as it depends on Engine load and the best possible exhaust gas composition is required.

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.Another advantage of temperature-controlled cooling is that the cooling is also on the tempe affects the lubricating oil of the internal combustion engine and thereby the possibility is given to thermi conditions in the internal combustion engine directly, efficient, very uniform on all cylinders and of to influence the decoupled speed.

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.Thanks to the temperature-controlled cooling, very advantageous combustion conditions in everyone Cylinder also the life of the components of the Increase internal combustion engine because such cooling temperature fluctuations that damage the material counteracts damping.

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.Specifically, this can mean cooling in the warm to significantly reduce the running phase of the internal combustion engine to ensure rapid, even heating of the building parts of the engine to reach, then a once reached, favorable temperature level for Components and lubricating oil of the internal combustion engine possible can be kept as even as possible.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Brennkraftma schine kann die Temperaturerfassungseinrichtung im oberen, thermisch besonders hoch belasteten Bereich der Zylinderlaufbahn angeordnet sein.In an advantageous embodiment of the internal combustion engine Schine can the temperature detection device in upper, thermally particularly highly stressed area of the Cylinder track can be arranged.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildun gen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzip mäßig dargestellten Ausführungsbeispiel.Further advantageous refinements and developments gene of the invention emerge from the subclaims and from the principle below based on the drawing moderately illustrated embodiment.

Die einzige Figur zeigt einen Schnitt durch einen Zy linder einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit einem teilweise nur schematisch angedeuteten Kühlmit telkreislauf.The only figure shows a section through a Zy with an internal combustion engine according to the invention a cooling element indicated only partially schematically tel cycle.

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.A crankcase 1 of an internal combustion engine not shown in its entirety with a Zylin of 2 and a cylinder 2 forming the cylinder liner 3 executed, wherein the cylinder liner 3 is here as a wet, continuous cylinder liner Darge. However, there are other forms of execution of the cylinder liner 3 conceivable, such as. B. standing, integrated, dry, semi-wet and all possible combinations of these features.

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.Above the crankcase 1 , a cylinder head 4 with valves 5 is arranged, a cylinder head gasket 6 being located between the cylinder head 4 and the crankcase 1 .

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 the cylinder 2 there is a piston 7 with piston rings 8 , which is carried out in a known manner and is attached to a connecting rod 9 .

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.In the crankcase 1 , an annular recess is provided around the cylinder liner 3 , which serves as a cooling channel 10 for the coolant, in this case a cooling liquid. The coolant enters the annular cooling duct 10 through an inlet opening 11 , flows around the cylinder liner 3 and leaves the crankcase 1 through an outlet opening 12 .

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.The coolant remains in a coolant circuit 13 , shown only partially schematically, in which, in addition to the cooling channel 10 , the inlet opening 11 and the outlet opening 12 , a cooler 14 of a known type, a coolant delivery device 15 and, if desired, not yet further details provided auxiliary devices (e.g. filters).

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.On the crankcase 1 , a temperature detection device 16 with a thermocouple 17 in an opening 18 is arranged such that the temperature of the cylinder liner 3 can be measured by the temperature detection device 16 .

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.The measured temperature is from the Temperaturerfas solution device 16 as an electrical, the detected temperature proportional, characteristic signal via a data line 19 to a data processing device 20 , which is connected to the coolant delivery device 15 in connection.

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.The characteristic signal is used in the data processing device 20 , electronics known and therefore not further explained, as an actual variable for the temperature-dependent control of the volume flow of the coolant. Specifically, this can e.g. B. happen by means of an adjustable in their volume flow, electrical pump.

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.Since 4 facing portion of the cylinder 2 and thus of the cylinder liner 3, the highest to be expected Tenden temperatures occur during operation of the internal combustion engine at the top, the cylinder head, it has proved advantageous, 17 of the Temperaturerfas sungseinrichtung to dispose the thermal element 16 in this area. The actual variable obtained in this way then describes the thermal load in a sufficiently precise manner and serves the data processing device 20 to regulate the volume flow of the coolant through the coolant delivery device 15 . The volume flow of the cooling is controlled by means of the fact that the respective desired temperature (setpoint) is set in the upper region of the cylinder 2 .

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.The spatial arrangement of data processing device 20 and coolant delivery device 15 in immediate proximity to one another, as is shown in the exemplary embodiment, is in no way required.

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.In the illustrated embodiment of the internal combustion engine, the cylinder head 4 is still conventionally cooled, and the temperature-controlled cooling affects only the cylinder liner 3rd This makes it possible to avoid a passage of cooling water from the crankcase 1 to the cylinder head 4 , which simplifies the design of the cylinder head gasket 6 and the sealing device between the crankcase 1 and the cylinder head 4 .

Selbstverständlich sind jedoch auch Ausführungsformen mit geregelter Kühlung in dem Kurbelgehäuse 1 und in dem Zylinderkopf 4 möglich.Of course, however, embodiments with controlled cooling in the crankcase 1 and in the cylinder head 4 are also possible.

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.Furthermore, embodiments with any number of cylinders 2 are conceivable, in which case either each cylinder 2, a temperature detection means 16, and a refrigerant circuit 13 or one group of several cylinders 2 at least one Temperaturerfas sungseinrichtung 16 and having a coolant circuit. 13 The individual volume flows are regulated independently of one another by at least one data processing device 20 and at least one coolant delivery device 15 per coolant circuit.

Claims

1. Internal combustion engine with a crankcase in which at least one coolable by a cooler cylinder is arranged, characterized in that within the crankcase ( 1 ) at least one temperature detection device ( 16 ) for detecting the temperature in a thermally highly stressed area and for temperature-dependent control of the volume flow of the coolant is attached.

2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the at least one cylinder ( 2 ) has a cylinder raceway, the temperature detection device ( 16 ) at least approximately in the region of the cylinder raceway and in the region of a cylinder head ( 4 ) facing side of the cylinder raceway is arranged.

3. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the temperature detection device ( 16 ) in an opening ( 18 ) in the crankcase ( 1 ) is attached, which extends at least to a cylinder liner ( 3 ) or partially in the cylinder liner ( 3 ).

4. Internal combustion engine according to claim 1, 2 or 3, characterized in that at least one coolant circuit ( 13 ) with at least one coolant delivery device ( 15 ) is seen before.

5. Internal combustion engine according to claim 4, characterized in that the coolant delivery device ( 15 ) has at least one electrically operated, adjustable in its volume flow pump.

6. Internal combustion engine according to claim 4 or 5, characterized in that a characteristic output variable of the temperature detection device ( 16 ) via a data line ( 19 ) and a data processing device ( 20 ) err the coolant delivery device ( 15 ) is connected.

7. Internal combustion engine according to claim 6, characterized in that the characteristic output variable is an electrical cal, the temperature detected by the temperature detection device ( 16 ) proportional signal.

8. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the temperature detection device ( 16 ) has a thermocouple ( 17 ).