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Title:
INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH LIQUID-COOLED CYLINDERS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/043649
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an internal combustion engine with liquid-cooled cylinders (1-4) in which the flow distribution of the liquid circulating in annular cooling spaces (9-12) is controlled. To this end a quantity depending on the flow speed of the left and right flow portions (15, 16) is determined by means of sensors (18, 19) and the position of a flow valve (17) arranged in the input flow area is modified correspondingly via a processor (P).

Inventors:
SCHAAF KLAUS (DE)
Application Number:
PCT/EP1999/009632
Publication Date:
July 27, 2000
Filing Date:
December 08, 1999
Export Citation:
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Assignee:
VOLKSWAGEN AG (DE)
SCHAAF KLAUS (DE)
International Classes:
F01P3/02; F01P7/14; (IPC1-7): F01P3/02; F01P7/14
Foreign References:
DE3512104A11986-10-09
EP0834648A21998-04-08
Attorney, Agent or Firm:
VOLKSWAGEN AKTIENGESELLSCHAFT (Brieffach 1770 Wolfsburg, DE)
VOLKSWAGEN AKTIENGESELLSCHAFT (Brieffach 1770 Wolfsburg, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Brennkraftmaschine mit wenigstens zwei in einem Zylinderblock (13) hintereinander angeordneten flüssigkeitsgekühlten Zylindern (1 bis 4), deren Zylinderrohre (5 bis 8) in ringförmigen, ineinander übergehenden Kühiräumen (9 bis 12) liegen und von der sich in Strömungsanteile (15,16) verzweigenden Kühiflüssigkeit eines Kühisystems umströmt werden, wobei ein erster Strömungsanteil (15) das Zylinderrohr (5) des ersten Zylinders (1) auf der einen Seite und ein zweiter Strömungsanteil (16) das Zylinderrohr (5) auf der anderen Seite umströmt, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Fließgeschwindigkeit der Küh) f) üssigkeit abhängige Größe für den ersten Strömungsanteil (15) und/oder für den zweiten Strömungsanteil (16) ermittelt wird, und daß in Abhängigkeit von dieser Größe die Fließgeschwindigkeiten der Strömungsanteile (15,16) gesteuert werden.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an gegenüberliegenden Seiten eines Kühiraumes (9 ; 11) Sensoren (18,19 ; 21,22) zur Bestimmung der von der Fließgeschwindigkeit abhängigen Größe angeordnet sind.
3. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Prozessor (P) eine steuerbare Strömungsklappe (17) betätigt wird, wobei sich in Abhängigkeit von der Stellung der Strömungsklappe (17) das Verhältnis der Fließgeschwindigkeiten der Strömungsanteile (15,16) verändert.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsklappe (17) eine mit Piezoelementen ansteuerbare Klappe ist.
5. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fließgeschwindigkeit an mehreren Stellen eines oder mehrerer Kühträume (9,11) gemessen und zur Steuerung der Strömungsanteile (15,16) verwendet wird.
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flie#geschwindigkeit mittels DrucksensorenDurchflu#messer, oder Prandtisonden ermittelt wird.
7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Fließgeschwindigkeit abhängige Größe mittels eines LaserDoppler Anemometer oder akustisch aus dem Strömungsgeräusch abgeleitet wird.
Description:
Brennkraftmaschine mit flüssigkeitsgekühiten Zylindern Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit flOssigkeitsgekOhIten Zylindern gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist aligemein bekannt, die hintereinander angeordneten Zylinder eines Reihenmotors in der Weise zu kühlen, daß die Zylinderrohre der einzelnen Zylinder von einer Kühiflüssigkeit umströmt werden. Zu diesem Zweck sind die Zylinderrohre von ringförmigen, ineinander übergehenden Kühiräumen umgeben. Die Koh1flossigkeit strömt bezogen auf die Längsachse der Zylinderanordnung linksseitig und rechtsseitig an den Zylinderrohren entlang. Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus der DE 35 12 104 A1 bekannt, bei der die Kühträume der aufeinanderfolgenden Zylinder wechselseitig seitlich versetzt angeordnet sind, um dadurch einen meanderförmigen Verlauf der Strömungsanteile zu erhalten.

Um eine an allen Zylindern gleichmäßigere Kühlung bei einer als Reihenmotor ausgebildeten Brennkraftmaschine zu erhalten, ist in der DE 24 17 925 C2 vorgesehen, daß zwischen zwei über die gesamte Länge der Brennkraftmaschine sich erstreckenden Kühlkammern geradlinige Verbindungskanäle angeordnet sind.

Die aus den beiden Druckschriften genannten Maßnahmen zur besseren Kühimittelverteilung in den Kühiräumen erfordert einen hohen konstruktiven Aufwand und es läßt sich im Betrieb der Brennkraftmaschine kein Einfluß auf eine ungünstige Strömungsverteilung in den Kühiräumen nehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine mit wenigstens zwei in einem Zylinderblock hintereinander angeordneten flüssigkeitsgekühiten Zylindern zu schaffen, bei der eine möglichst gleichmäßige Kühlung der einzelnen Zylinder erreicht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erhält man durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Durch Messung einer von der Fließgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit abhängigen Größe kann festgestellt werden, in welchen Bereichen der Kühiräume zu hohe oder zu niedrige Fließgeschwindigkeiten auftreten. In Abhängigkeit von der ermittelten Größe wird dann die Fließgeschwindigkeit der unterschiedlichen Strömungsanteile gesteuert. Zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit können grundsätzlich unterschiedliche Einrichtungen verwendet werden, beispielsweise eine die Anströmung des ersten Zylinderrohres verändernde Steuerklappe oder querschnittsverengende Einrichtungen.

Bei zur Längsachse einer Brennkraftmaschine symmetrisch angeordneten ringförmigen Kühiräumen wird bevorzugt zu beiden Seiten eines ringförmigen Kühiraumes jeweils ein Sensor zur Bestimmung der von der Fließgeschwindigkeit abhängigen Größe angeordnet. Als Sensoren können dabei Drucksensoren, Geräuschsensoren oder Durchflußmesser eingesetzt werden, deren Meßsignal von einem Prozessor oder der ohnehin vorhandenen Motorsteuerung verarbeitet und zur Steuerung der Strömungsanteile verwendet wird. Die Sensoranordnung läßt sich dabei auf einfache Weise realisieren.

Besonders vorteilhaft ist es im Bereich der Anströmung des ersten Zylinderrohrs eine steuerbare Strömungsklappe anzuordnen, die durch ihre Stellung eine Veränderung der linken und rechten Strömungsanteile ermöglicht. Die Strömungsklappe kann somit in Abhängigkeit von ihrer Stellung das Verhältnis der Fließgeschwindigkeiten der beidseitigen Strömungsanteile auf einen gewünschten Wert einstellen. Bei symmetrisch aufgebauten Kühiräumen wird die Stellung der Strömungsklappe so gewähit, daß die zu beiden Seiten der Kühiräume ermittelten, fließgeschwindigkeitsabhangigen Größen gleiche Werte erhalten.

Die Strömungsklappe iäßt sich vorteilhaft mit Piezoelementen ansteuern. Der Antrieb der Strömungsklappe kann jedoch auch mittels eines Stellmotors oder in anderer Weise erfolgen.

Um die Verteilung der Strömungsanteile in den ineinander übergehenden Kühträumen umfassender Überwachen zu können, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß die Fließgeschwindigkeit auch an mehreren Stellen eines oder mehrerer Kühiräume gemessen und zur Steuerung der Strömungsanteile verwendet wird. Dadurch läßt sich die Strömungsverteilung in den Kühiräumen verteilt über die gesamte Brennkraftmaschine ermitteln, um daraus dann eine optimale Steuerung der Anströmung des ersten Zylinderrohrs vornehmen zu können. Die Messung der Fließgeschwindigkeiten der unterschiedlichen Strömungsanteile kann mittels eines Laser-Doppler-Anemometer oder akustisch aus dem Strömungsgeräusch abgeleitet werden, wenn auf Durchflußmesser oder andere mechanische Meßeinrichtungen verzichtet werden soll.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt in der Draufsicht einen vereinfachten Horizontalschnitt durch eine Brennkraftmaschine mit vier in Reihe angeordneten Zylindern. Jeder der Zylinder 1 bis 4 besitzt ein Zylinderrohr 5 bis 8, die von ringförmigen Kühiräumen 9 bis 12 umgeben sind.

Die Kühiflüssigkeit strömt über einen am Zylinderblock 13 vorgesehenen Einlaß 14 in den ersten ringförmigen Kühiraum 9 ein, wobei sich die Kühiflüssigkeit in einen linken ersten Strömungsanteil 15 und einen rechten zweiten Strömungsanteil 16 aufteilt. Die weiteren Pfeile deuten die Richtung der Strömung der Kühiflüssigkeit in den ineinander übergehenden ringförmigen Kühiräumen 9 bis 12 an.

Mittels einer steuerbaren Strömungsklappe 17, die sich am Einlaß 14 befindet, können die Strömungsanteile 15,16 verändert werden. In der dargestellten Stellung der Strömungsklappe 17 wird eine stärkere Anströmung der rechten Seite des ringförmigen Kühiraums 9 erreicht. Die Stellung der Steuerklappe 17 wird von einem Prozessor P in Abhängigkeit von der Fließgeschwindigkeit der beiden Strömungsanteile 15,16 verändert. Zu diesem Zweck sind im Bereich des Kühiraumes 9 zwei Sensoren 18,19 zu beiden Seiten des Zylinderrohres 5 angeordnet, die eine von der Fließgeschwindigkeit der Strömungsanteile 15,16 abhängige Größe an eine Meßeinrichtung 20 übertragen.

Die Meßeinrichtung 20 kann zur Steuerung der Strömungsklappe 17 die von weiteren Sensoren 21,22 gelieferten Meßgrößen verarbeiten und an den Prozessor P weitergeben. Dieser ist ausgangsseitig mit einem nicht näher dargestellten Stellantrieb der Steuerklappe 17 verbunden, um diese in die jeweils gewünschte Stellung zu bringen.

Der Prozessor P kann in Verbindung mit der Meßeinrichtung 20 die Strömungsanteile 15,16 so einstellen, daß eine gleichmäßige Strömungsverteilung in sämtlichen Kühiräumen 9 bis 12 erreicht wird. Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß der Prozessor P die Strömungsklappe 17 unter Berücksichtigung von weiteren motorspezifischen Parametern-beispielsweise unter Berücksichtigung von Zylindertemperaturen-einstellt, so daß sich dadurch zeitweise eine gewollt ungleichmäßige Strömungsverteilung in den Kühiräumen ergibt.

BEZUGSZEICHENLISTE 1 bis 4 Zylinder 5 bis 8 Zylinderrohr 9 bis Kühlräume <BR> <BR> <BR> <BR> 13 Zylinderblock<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 14Einla# 15Strömungsanteil 16Strömungsanteil 17Strömungsklappe 18Sensoren 19Sensoren 20Me#einrichtung 21 Sensoren 22 Sensoren P Prozessor