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EP0961012A1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Brennkraftmaschine Download PDF

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Publication number
EP0961012A1
EP0961012A1 EP99108746A EP99108746A EP0961012A1 EP 0961012 A1 EP0961012 A1 EP 0961012A1 EP 99108746 A EP99108746 A EP 99108746A EP 99108746 A EP99108746 A EP 99108746A EP 0961012 A1 EP0961012 A1 EP 0961012A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating element
oil cooler
combustion engine
internal combustion
cooling water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP99108746A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0961012B1 (de
Inventor
Eberhard Mack
Hamdi Saydam
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7868812&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP0961012(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Publication of EP0961012A1 publication Critical patent/EP0961012A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0961012B1 publication Critical patent/EP0961012B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01MLUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M5/00Heating, cooling, or controlling temperature of lubricant; Lubrication means facilitating engine starting
    • F01M5/02Conditioning lubricant for aiding engine starting, e.g. heating
    • F01M5/021Conditioning lubricant for aiding engine starting, e.g. heating by heating

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • DE 196 00 566 C1 is a multi-cylinder internal combustion engine known in their cylinder crankcase an oil cooler is provided for lubricating oil.
  • the oil cooler is in one water box cast on the side of the cylinder crankcase, which flows through cooling water from a cooling water circuit becomes. The cooling water flows around the oil cooler and is then led into the cylinder head, where it acts as a cooling water jacket is guided along the outside of the cylinder.
  • the disadvantage here is that with a cold internal combustion engine, for example when starting after a long standstill, the Lubricating oil has a high viscosity due to the low temperatures and because of its reduced fluidity is unable to move the moving components of the internal combustion engine, especially the bearings of the crankshaft and Connecting rods to lubricate sufficiently.
  • Another problem with a cold engine is that fuel condensed on the cylinder walls so that the air / fuel ratio deviates from the optimal value in the combustion chamber and the pollutant concentration in the exhaust gas is increased.
  • DE-OS 29 05 571 proposed the cooling water with the help of an electric Preheat radiator so that the cylinder of heated Cooling water flows around and preheated. Through this Measure should make the engine more ready to start reached and frost damage can also be avoided.
  • the invention has for its object the cold start properties to improve an internal combustion engine, the necessary measures without increasing the installation space should be feasible and a subsequent conversion should be possible.
  • Another advantage is that the location of the oil cooler directly on the heating element or in the heated by the Cooling water flooded water box that too Lubricating oil is heated, which improves the flow properties become.
  • the lubricating oil flows more easily to the bearing points, so that better lubrication of moving components is achieved becomes.
  • the heated oil cooler in turn affects this Cooling water because of the increased heat radiation area of the oil cooler, the cooling water is heated faster, so that the cylinders can also be preheated in less time.
  • the heating element and the oil cooler expediently form a composite, by placing the heating element directly on the oil cooler, in particular by soldering to the bottom surface of the oil cooler is. In this way you get a coherent Component made up of heating element and oil cooler, designed to save space is and especially prefabricated in the water tank used or for maintenance work from the water tank can be removed.
  • the heating element is as Heating coil formed, which creates the heat radiating surface of the heating element is enlarged and the heating process is done in less time.
  • the heating element is advantageously completely within the lateral border of the bottom surface of the oil cooler, so that the dimensions of the water tank essentially unchanged can be maintained and in particular the height of the Cylinder block remains the same; this way one becomes special space-saving design achieved.
  • the cylinder crankcase shown in detail in Fig. 1 2 of an internal combustion engine 1 with the cylinders 8, 9 has a laterally arranged, on the cylinder crankcase cast water box 4, in which an oil cooler 3 for Lubricating oil is arranged.
  • the interior of the water box 4 lies in the flow path of a cooling water circuit, which is basically serves to cool the internal combustion engine.
  • the cooling water W passes through an inlet opening 10 in the cylinder crank housing 2 according to the direction of the arrow shown in the Water box 4 and flows around the oil cooler 3.
  • Cooling water W is in front of the water tank 4 during the flow through the water box and behind the water box Openings 14 in a jacket wall 13 to a cooling water jacket 11 passed between the cylinder walls 12 and the jacket wall 13 is guided vertically downwards and in the cylinders 8, 9 dissipates heat generated.
  • the jacket wall 13 forms at the same time a boundary wall of the water tank 4.
  • Between the cylinder walls 12 are channels 15 through which the cooling water can flow through so that the cylinders 8, 9 are completely cooled.
  • the channels 15 run transversely to the longitudinal axis 16 of the cylinder crankcase 2.
  • the cooling water jacket 11 extends essentially parallel to the longitudinal axis 16.
  • a heating element 5 is arranged to the Preheat cooling water in a cold internal combustion engine.
  • the Heating element 5 lies between the jacket wall 13 and the oil cooler 3 and is on the bottom surface facing the cylinders 8, 9 6 of the oil cooler 3 fixed, in particular soldered.
  • the Oil cooler 3 and the heating element 5 form a coherent Component and can be used together in the water tank or be removed from it.
  • the heating element 5 is electrically heated.
  • a power line 17 is provided which runs along the side of the oil cooler 3 to a cover 18 of the water tank 4 is guided and opens into a connector 19 which on the outside of the lid 18 is held.
  • Fig. 2 can be seen that the heating element 5 in the water tank 4 of the cylinder crankcase 2 is formed as a heating coil is wound on the bottom surface 6 of the oil cooler 3 runs.
  • a space-saving arrangement is achieved that the heating element 5 essentially within the border 7 of the bottom surface 6 extends so that the dimensions of the Oil cooler 3 and heating element 5 existing overall arrangement in the essentially determined by the size of the oil cooler become. Only the ends of the heating coil lead over the Border 7 addition to a contact possibility to the side to create on the oil cooler 3 along the power line 17.
  • the cooling water W flows approximately parallel to the longitudinal axis 16 of the cylinder crankcase through the water box 4 with the oil cooler 3, which is longer than the oil cooler of the first Embodiment is formed.
  • Part of the cooling water branches off from the water tank 4 and enters through openings 14 in the jacket wall 13 in a cooling water jacket 11 between the jacket wall 13 and the cylinder walls 12 of the cylinders 8, 9.
  • the heating element 5 designed as a multiple coiled heating coil that inside the border 7 of the bottom surface 6 of the oil cooler 3 lies. Due to the larger number of turns, the heating element has one larger surface area so that more heat is radiated.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Eine Brennkraftmaschine weist einen Ölkühler (3) auf, der in einem Wasserkasten (4) eines Zylinderkurbelgehäuse (2) angeordnet ist, wobei der Wasserkasten (4) von Kühlwasser (W) eines Kühlwasserkreislaufs durchströmt wird. Um die Kaltstarteigenschaften einer Brennkraftmaschine zu verbessern, ohne den Bauraum zu vergrößern, wobei ein nachträgliche Umrüstung möglich sein soll, ist vorgesehen, daß in dem Wasserkasten (4) ein elektrisches Heizelement (5) angeordnet ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Aus der DE 196 00 566 C1 ist eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine bekannt, in deren Zylinderkurbelgehäuse ein Ölkühler für Schmieröl vorgesehen ist. Der Ölkühler liegt in einem seitlich am Zylinderkurbelgehäuse angegossenen Wasserkasten, der von Kühlwasser eines Kühlwasserkreislaufs durchströmt wird. Das Kühlwasser umströmt den Ölkühler und wird anschließend in den Zylinderkopf geführt, wo es als Kühlwassermantel an der Außenseite der Zylinder entlang geführt wird.
Nachteilig hierbei ist, daß bei kalter Brennkraftmaschine, beispielsweise bei einem Start nach längerem Stillstand, das Schmieröl aufgrund der tiefen Temperaturen eine hohe Viskosität aufweist und wegen seiner verminderten Fließfähigkeit nicht imstande ist, die bewegten Bauteile der Brennkraftmaschine, insbesondere die Lagerstellen der Kurbelwelle und des Pleuels, in ausreichendem Maße zu schmieren.
Ein weiteres Problem bei kaltem Motor liegt darin, daß Kraftstoff an den Zylinderwänden kondensiert, so daß das Kraftstoff/Luftverhältnis im Brennraum vom optimalen Wert abweicht und die Schadstoff-Konzentration im Abgas erhöht ist.
Um dieses Problem zu umgehen, wird in der Druckschrift DE-OS 29 05 571 vorgeschlagen, das Kühlwasser mit Hilfe eines elektrischen Heizkörpers vorzuwärmen, so daß die Zylinder von erwärmtem Kühlwasser umströmt und vorgewärmt werden. Durch diese Maßnahme soll eine bessere Startbereitschaft des Motors erreicht und außerdem Frostschäden vermieden werden. Hierbei stellt sich aber die Schwierigkeit, den Heizkörper so in das Zylinderkurbelgehäuse zu integrieren, daß einerseits eine kompakte Vorrichtung gegeben ist und andererseits auch die Möglichkeit besteht, ältere Brennkraftmaschinen, deren Zylinderkurbelgehäuse nicht zur Aufnahme eines Heizkörpers vorbereitet ist, mit geringem Aufwand nachzurüsten und dennoch eine klein bauende Vorrichtung zu erhalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kaltstarteigenschaften einer Brennkraftmaschine zu verbessern, wobei die erforderlichen Maßnahmen ohne Vergrößerung des Bauraums durchführbar sein sollen und eine nachträgliche Umrüstung möglich sein soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Der Einbau des elektrischen Heizelements in den Wasserkasten kann auch nachträglich ohne wesentliche Umbaumaßnahmen vorgenommen werden, insbesondere muß das Kurbelgehäuse nicht verändert werden. Man erhält eine vollintegrierte Kühlwasserheizung, die bereits vor dem Start zur Vorwärmung des Motors betätigbar ist und die Starteigenschaften wesentlich verbessert und auch zur Schadstoffreduzierung beiträgt. Die Kühlwasserheizung kommt praktisch ohne zusätzlichen Bauraum aus und ist leicht auch nachträglich und direkt beim Kunden zu montieren, wodurch die Einbaukosten gesenkt werden. Auch Wartungsarbeiten können schnell durchgeführt werden. Insgesamt sind die Kosten reduziert, da das Kurbelgehäuse nicht umgebaut werden muß.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß durch die Lage des Ölkühlers unmittelbar am Heizelement bzw. in der von dem erwärmten Kühlwasser durchfluteten Wasserkasten auch das Schmieröl erwärmt wird, wodurch die Fließeigenschaften verbessert werden. Das Schmieröl fließt leichter zu den Lagerstellen, so daß eine bessere Schmierung bewegter Bauteile erreicht wird. Der aufgeheizte Ölkühler beeinflußt wiederum das Kühlwasser, weil durch die vergrößerte Wärmeabstrahlfläche des Ölkühlers das Kühlwasser schneller erwärmt wird, so daß auch die Zylinder in kürzerer Zeit vorgewärmt werden.
Zweckmäßig bilden das Heizelement und der Ölkühler einen Verbund, indem das Heizelement unmittelbar am Ölkühler, insbesondere durch Anlöten an die Bodenfläche des Ölkühlers, gehalten ist. Man erhält auf diese Weise ein zusammenhängendes Bauteil aus Heizelement und Ölkühler, das platzsparend ausgebildet ist und insbesondere vorgefertigt in den Wasserkasten eingesetzt bzw. für Wartungsarbeiten aus dem Wasserkasten herausgenommen werden kann.
Das Heizelement ist gemäß einer bevorzugten Ausführung als Heizschlange ausgebildet, wodurch die wärmeabstrahlende Oberfläche des Heizelements vergrößert ist und der Erwärmungsvorgang in kürzerer Zeit durchgeführt wird.
Das Heizelement liegt vorteilhaft vollständig innerhalb der seitlichen Umrandung der Bodenfläche des Ölkühlers, so daß die Dimensionen des Wasserkastens im wesentlichen unverändert beibehalten werden können und insbesondere die Bauhöhe des Zylinderblocks gleich bleibt; auf diese Weise wird eine besonders platzsparende Bauweise erreicht.
Weitere vorteile und zweckmäßige Ausführungsformen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
Fig. 1
eine Draufsicht auf einen Ölkühler mit Heizelement,
Fig. 2
eine Ansicht des Heizelements aus Fig. 1,
Fig. 3
eine Draufsicht auf einen Ölkühler mit Heizelement in einer anderen Ausführung,
Fig. 4
eine Ansicht des Heizelements aus Fig. 3.
Das in Fig. 1 ausschnittsweise dargestellte Zylinderkurbelgehäuse 2 einer Brennkraftmaschine 1 mit den Zylindern 8, 9 weist einen seitlich angeordneten, am Zylinderkurbelgehäuse angegossenen Wasserkasten 4 auf, in dem ein Ölkühler 3 für Schmieröl angeordnet ist. Der Innenraum des Wasserkastens 4 liegt im Strömungsweg eines Kühlwasserkreislaufs, der grundsätzlich der Kühlung der Brennkraftmaschine dient. Das Kühlwasser W tritt durch eine Eintrittsöffnung 10 im Zylinderkur-belgehäuse 2 gemäß der dargestellten Pfeilrichtung in den Wasserkasten 4 ein und umströmt den Ölkühler 3. Ein Teil des Kühlwassers W wird vor dem Wasserkasten 4, während der Strömung durch den Wasserkasten und hinter dem Wasserkasten durch Öffnungen 14 in einer Mantelwand 13 zu einem Kühlwassermantel 11 geleitet, der zwischen den Zylinderwänden 12 und der Mantelwand 13 vertikal nach unten geführt ist und die in den Zylindern 8, 9 erzeugte Wärme abführt. Die Mantelwand 13 bildet zugleich eine Begrenzungswand des Wasserkastens 4. Zwischen den Zylinderwänden 12 sind Kanäle 15 geschaffen, durch die das Kühlwasser hindurchströmen kann, damit die Zylinder 8, 9 rundum gekühlt sind. Die Kanäle 15 verlaufen quer zur Längsachse 16 des Zylinderkurbelgehäuses 2. Der Kühlwassermantel 11 erstreckt sich im wesentlichen parallel zur Längsachse 16.
Im Wasserkasten 4 ist ein Heizelement 5 angeordnet, um das Kühlwasser bei kalter Brennkraftmaschine vorzuwärmen. Das Heizelement 5 liegt zwischen der Mantelwand 13 und dem Ölkühler 3 und ist an der den Zylindern 8, 9 zugewandten Bodenfläche 6 des Ölkühlers 3 fixiert, insbesondere angelötet. Der Ölkühler 3 und das Heizelement 5 bilden ein zusammenhängendes Bauteil und können gemeinsam in den Wasserkasten eingesetzt bzw. aus diesem herausgenommen werden.
Das Heizelement 5 ist elektrisch beheizbar. Für die Stromzufuhr ist eine Stromleitung 17 vorgesehen, die seitlich entlang des Ölkühlers 3 zu einem Deckel 18 des Wasserkastens 4 geführt ist und in eine Steckverbindung 19 mündet, die auf der Außenseite des Deckels 18 gehalten ist.
Fig. 2 ist zu entnehmen, daß das Heizelement 5 im Wasserkasten 4 des Zylinderkurbelgehäuses 2 als Heizschlange ausgebildet ist, die an der Bodenfläche 6 des Ölkühlers 3 gewunden verläuft. Eine platzsparende Anordnung wird dadurch erreicht, daß das Heizelement 5 im wesentlichen innerhalb der Umrandung 7 der Bodenfläche 6 verläuft, so daß die Dimensionen der aus Ölkühler 3 und Heizelement 5 bestehenden Gesamtanordnung im wesentlichen allein durch die Größe des Ölkühlers bestimmt werden. Lediglich die Enden der Heizschlange führen über die Umrandung 7 hinaus, um eine Kontaktmöglichkeit zur seitlich am Ölkühler 3 entlang geführten Stromleitung 17 zu schaffen.
In Fig. 3 und 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei die mit dem ersten Ausführungsbeispiel identischen Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Gemäß Fig. 3 strömt das Kühlwasser W etwa parallel zur Längsachse 16 des Zylinderkurbelgehäuses durch den Wasserkasten 4 mit dem Ölkühler 3, der länger als der Ölkühler des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet ist. Ein Teil des Kühlwassers zweigt aus dem Wasserkasten 4 ab und tritt über Öffnungen 14 in der Mantelwand 13 in einen Kühlwassermantel 11 zwischen der Mantelwand 13 und den Zylinderwänden 12 der Zylinder 8, 9.
An der Bodenfläche 6 des Ölkühlers 3, zwischen Ölkühler 3 und der Mantelwand 13, ist das elektrische Heizelement 5 angebracht, das über die Stromleitung 17 und die Steckverbindung 19 im Deckel 18 mit Strom versorgt wird.
Wie insbesondere Fig. 4 zu entnehmen, ist das Heizelement 5 als mehrfach gewundene Heizschlange ausgebildet, die innerhalb der Umrandung 7 der Bodenfläche 6 des Ölkühlers 3 liegt. Durch die größere Anzahl an Windungen hat das Heizelement eine größere Oberfläche, so daß mehr Wärme abgestrahlt wird.

Claims (6)

  1. Brennkraftmaschine, mit einem Ölkühler (3), der in einem Wasserkasten (4) eines Zylinderkurbelgehäuse (2) angeordnet ist, wobei der Wasserkasten (4) von Kühlwasser (W) eines Kühlwasserkreislaufs durchströmt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein elektrisches Heizelement (5) vorgesehen ist, das in dem Wasserkasten (4) angeordnet ist.
  2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Heizelement (5) an der Bodenfläche (6) des Ölkühlers (3) gehalten ist.
  3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Heizelement (5) an die Bodenfläche (6) des Ölkühlers (3) angelötet ist.
  4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Heizelement (5) innerhalb der seitlichen Umrandung (7) der Bodenfläche (6) des Ölkühlers (3) liegt.
  5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Heizelement (5) als Heizkörperschlange ausgebildet ist.
  6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Stromleitung (17) des Heizelements (5) zu einem Deckel (18) des Wasserkastens (4) geführt ist.
EP99108746A 1998-05-26 1999-05-03 Brennkraftmaschine mit einem Ölkühler Expired - Lifetime EP0961012B1 (de)

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DE19823254 1998-05-26
DE19823254A DE19823254C5 (de) 1998-05-26 1998-05-26 Brennkraftmaschine

Publications (2)

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EP0961012A1 true EP0961012A1 (de) 1999-12-01
EP0961012B1 EP0961012B1 (de) 2002-10-30

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