Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND DEVICE FOR COOLING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/098015
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and a device for cooling an internal combustion engine. An aqueous, non-ionic coolant composition is used in a cooling circuit (14) of the internal combustion engine (11). In order to also ensure long-lasting protection against corrosion for light metal components of the engine that come into contact with the coolant, e.g. components made of magnesium or magnesium alloys, the cooling circuit has at least one deionization device (28), for example, an ion exchanger, for the coolant.

Inventors:
WENDEROTH BERND (DE)
DAMBACH STEFAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/005174
Publication Date:
November 27, 2003
Filing Date:
May 16, 2003
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
BASF AG (DE)
WENDEROTH BERND (DE)
DAMBACH STEFAN (DE)
International Classes:
B01D61/44; F01P11/14; B01J47/04; B01J47/12; C02F1/42; C02F1/44; C02F1/46; C09K5/08; F01P11/06; (IPC1-7): F01P11/06
Domestic Patent References:
WO2002008354A12002-01-31
Foreign References:
GB1168480A1969-10-29
US20020017491A12002-02-14
DE10104771A12002-08-08
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 360 (M - 1634) 7 July 1994 (1994-07-07)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 016, no. 339 (M - 1284) 22 July 1992 (1992-07-22)
Attorney, Agent or Firm:
Kinzebach, Werner (München, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum Kühlen eines Verbrennungsmotor, wobei man in einem, mit dem Verbrennungsmotor in thermischem Kontakt ste henden Kühlkreislauf eine Kühlflüssigkeit zirkulieren lässt, die nichtionische Korrosionsinhibitoren umfasst, und die Kühlflüssigkeit zumindest intermittierend entionisiert.
2. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Kühlflüssigkeit eine wässrige Kühlmittelzusammensetzung verwendet, die 10 bis 90 Gew. % eines Kühlmittelkonzentrats auf der Basis von Alkylenglykolen oder deren Derivaten oder von Glycerin umfasst, wobei das Kühlmittelkonzentrat, gegebe nenfalls neben weiteren nichtionischen Komponenten, 0,05 bis 10 Gew.% bezogen auf die Gesamtmenge des Konzentrats, eines oder mehrerer Carbonsäureamide und/oder Sulfonsäureamide ent hält.
3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass man die Kühlflüssigkeit mittels zumindest ei nes Ionentauschers entionisiert.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass man die Kühlflüssigkeit mittels eines flüssi gen Entionisierungsmittels entionisiert.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass man die Kühlflüssigkeit elektrochemisch entio nisiert.
6. Vorrichtung zum Kühlen eines Verbrennungsmotors, mit einem Kühlkreislauf (14), der zumindest in einem Teilabschnitt mit dem Verbrennungsmotor (11) in thermischem Kontakt steht, da durch gekennzeichnet, dass in dem Kühlkreislauf wenigstens eine Entionisierungseinrichtung (28) für Kühlflüssigkeit an geordnet ist.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Entionisierungseinrichtung (28) wenigstens einen Ionen austauscher, vorzugsweise einen MischbettharzIonenaustau scher umfasst.
8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch ge kennzeichnet, dass Entionisierungseinrichtung (28) als Kon taktzelle ausgebildet ist, in der ein flüssiges Entionisie rungsmittel auf die Kühlflüssigkeit einwirken kann.
9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, dass die Entionisierungseinrichtung (28) wenig stens eine Elektrodialysezelle umfasst.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodialysezelle einen Ionenaustauscher umfasst.
11. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Verbrennungsmotor (11) und wenigstens einem Kühlkreislauf (14) für den Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kühlkreislauf (14) wenigstens eine Entionisierungsein richtung (28) vorgesehen ist.
Description:
Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen eines Verbrennungsmotors Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor- richtung zum Kühlen eines Verbrennungsmotors, sowie eine Brenn- kraftmaschine mit einem Verbrennungsmotor und einer entsprechen- den Kühlvorrichtung.

Brennkraftmaschinen, beispielsweise Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge, weisen üblicherweise einen Verbrennungsmotor und einen Kühlkreislauf, in welchem eine Kühlflüssigkeit zirkuliert, auf. Unterschiedliche Kühlkreisläufe von derartigen Brennkraftma- schinen werden beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung EP-A 0 038 556 oder in den deutschen Patentanmeldungen DE-A 198 03 884, DE-A 199 38 614 oder DE-A 199 56 893 beschrieben. Im Kühlkreislauf dieser Brennkraftmaschinen zirkuliert eine Kühl- flüssigkeit, die durch Kühlmäntel im Motorblock/Kurbelgehäuse und im Zylinderkopf gleitet wird. Die Kühlflüssigkeit wird meist zu- nächst durch den Kühlmantel des Kurbelgehäuses und anschließend durch den Kühlmantel des Zylinderkopfs geführt. Es ist aber auch möglich, die Kühlflüssigkeit mittels eines vorzugsweise steuerba- ren Ventils vor dem Eintritt in das Motorgehäuse in zwei separate Teilkreisläufe aufzuteilen und getrennt in die Kühlmäntel von Kurbelgehäuse und Zylinderkopf zu leiten. Mittels einer Steue- reinrichtung ist es dann möglich, die beiden Teilkühlkreise ab- hängig von Parametern des Verbrennungsmotors bedarfsweise unab- hängig voneinander zu regeln.

Als Kühlflüssigkeiten, die in den Kühlkreisläufen zirkulieren, werden mit Wasser verdünnte Kühlmittelkonzentrate eingesetzt, die einerseits eine gute Wärmeabfuhr und andererseits für einen zu- verlässigen Frostschutz gewährleisten. Die meisten für Kühlkreis- läufe für Verbrennungsmotoren vorgesehenen Kühlmittel enthalten Alkylenglykole, vor allem Ethylenglykol oder Propylenglyken, als Hauptkomponente. Alkylenglykol/Wasser-Mischungen sind allerdings bei den Betriebstemperaturen von Verbrennungsmotoren sehr korro- siv. Daher müssen die im Kühlsystem vorkommenden unterschiedli- chen Metalle, wie beispielsweise Kupfer, Messing, Eisen, Stahl, Gusseisen (Grauguss), Blei, Zinn, Chrom, Zink und Aluminium und deren Legierungen, sowie Lötmetalle, wie beispielsweise Lötzinn (Weichlot), ausreichend vor den verschiedensten Korrosionsarten, wie zum Beispiel Lochfraßkorrosion, Spaltkorrosion, Erosion oder Kavitation, geschützt werden. Aus diesem Grund enthalten Kühlmit-

tel für die Kühlkreisläufe von Verbrennungsmotoren neben den Frostschutzmitteln auch Korrosionsinhibitoren.

Typische Kühlmittelformulieren, wie sie beispielsweise in WO-A 01/32801, EP-A 0 816 467, WO-A 97/30133 oder EP-A 0 557 761 be- schrieben sind, enthalten daher auch ionische Korrosionsinhibito- ren in Form von organischen Carbonsäuresalzen, wie zum Beispiel Alkalisalze von 2-Ethylhexansäure oder Sebacinsäure und/oder in Form von anorganischen Salzen, wie zum Beispiel Nitrate, Nitrite, Borate oder Molybdate.

Im Automobilbau ist man derzeit bestrebt, durch Gewichtsreduzie- rung bei Kraftfahrzeugen den Treibstoffverbrauch abzusenken. Auch im Motorenbau ist man daher bemüht, beispielsweise durch Verwen- dung von Leichtmetallen oder Leichtmetalllegierungen das Gewicht der Aggregate zu verringern. So versucht man beispielsweise in neueren Entwicklungen Motoren teilweise oder vollständig aus Ma- gnesium oder Magnesiumlegierungen zu konstruieren.

Es hat sich aber gezeigt, dass wegen der erhöhten chemischen Reaktivität von Magnesium die heute kommerziell erhältlichen Kühlmittel, die ionische Korrosionsinhibitoren enthalten, prak- tisch keinen Korrosionsschutz für Bauteile aus Magnesium und des- sen Legierungen bieten.

In der internationalen Patentanmeldung WO-A 02/08354 der Anmelde- rin werden erstmals völlig nichtionische Kühlmittelkonzentrate und diese Kühlmittelkonzentrate enthaltende wässrige Kühlmittel- zusammensetzungen beschrieben. Es handelt sich hier um Kühlmittel mit Frostschutzkomponenten auf der Basis von Alkylenglykolen und deren Derivaten oder von Glyzerin, die 0,05 bis 10 Gew.-% eines oder mehrerer Carbonsäureamide und/oder Sulfonsäureamide gegebe- nenfalls neben anderen Korrosionsinhibitoren enthalten, wodurch insbesondere bei Leichtmetallen wie Aluminium und Magnesium be- ziehungsweise deren Legierungen ein sehr guter Korrosionsschutz erreicht wird.

Bei den Betriebstemperaturen von Verbrennungsmotoren können aber auch in derartigen nichtionischen Kühlmittelzusammensetzungen korrosiv wirkenden ionische Zersetzungsprodukte entstehen. Außer- dem stellt der Kühlkreislauf eines Verbrennungsmotors meist kein hermetisch abgeschlossenes System dar, so dass auch, beispiels- weise beim Nachfüllen von Kühlwasser, korrosiv wirkende Ver- schmutzungen eingetragen werden können.

In der internationalen Patentanmeldung WO-A 00/17951 wird ein Kühlsystem für Brennstoffzellen beschrieben, bei dem als Kühlmit- tel ein reines Ethylenglykol/Wasser-Gemisch ohne Korrosionsinhi- bitoren eingesetzt wird. Um sowohl die Reinheit des Kühlmittels über einen längeren Zeitraum, als auch eine niedrige spezifische Leitfähigkeit zu gewährleisten, ist im Kühlkreislauf der Brenn- stoffzelle eine Ionenaustauschereinheit angeordnet. In WO-A 00/17951 werden aber weder Verbrennungsmotoren mit ihrer spezifi- schen Materialproblematik, etwa hinsichtlich der Verwendung von Bauteilen aus Leichmetalllegierungen, erwähnt, noch beschäftigt sich dieses Dokument mit der Problematik von Kühlflüssigkeiten, die Korrosionsinhibitoren enthalten.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher das technische Problem zu Grunde, ein Verfahren zum Kühlen von Verbrennungsmotoren bereit- zustellen, das insbesondere für Leichtmetalle und Leichtmetallle- gierungen bei den in einem Verbrennungsmotor herrschenden Be- triebstemperaturen einen sehr guten und lang anhaltenden Korrosi- onsschutz bietet. Der Erfindung liegt außerdem das technische Problem zu Grunde, eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung bereitzustellen.

Gelöst wird dieses technische Problem durch das Verfahren gemäß vorliegendem Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfin- dungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung schlägt vor, wenigstens eine Entionisierungsein- richtung in dem Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine zu verwen- den. Bei herkömmlichen Kühlmittelzusammensetzungen, die ionische Korrosionsinhibitoren enthalten, würde die Verwendung einer Ent- ionisierungseinrichtung einen effektiven Korrosionsschutz verhin- dern. Daher schlägt die Erfindung außerdem vor, die Entionisie- rungseinrichtung in Verbindung mit einer nichtionische Kühlmit- telzusammensetzung zu verwenden.

Die Erfindung betrifft demnach ein Verfahren zum Kühlen von Ver- brennungsmotoren, wobei man in einem, mit dem Verbrennungsmotor in thermischem Kontakt stehenden Kühlkreislauf eine Kühlflüssig- keit zirkulieren lässt, die nichtionische Korrosionsinhibitoren umfasst, und die Kühlflüssigkeit zumindest intermittierend entio- nisiert. Überraschend wurde gefunden, dass durch die intermittie- rende oder kontinuierliche Entionisierung der Kühlflüssigkeit im Kühlkreislauf die im Betrieb entstehenden ionischen Verunreini- gungen aus der Kühlflüssigkeit entfernt werden können und somit ein langanhaltender Korrosionsschutz gewährleistet wird. Durch den Einsatz von nichtionischen Korrosionsinhibitoren eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere zum Kühlen von Ver- brennungsmotoren, die Leichtmetallkomponenten, insbesondere Kom-

ponenten aus Aluminium oder Magnesium oder deren Legierungen, enthalten.

Besonders geeignet für die Verwendung als Kühlflüssigkeit in dem erfindungsgemäßen Verfahren sind alle wässrige Kühlmittelzusam- mensetzungen mit nichtionischen Korrosionsinhibitoren, insbeson- dere solche, wie sie beispielsweise in der WO-A 02/08354 der An- melderin beschrieben sind.

Es können Kühlerschutzformulierungen auf Basis von Wasser oder auf Basis von Wasser in Kombination mit flüssigalkoholischen Ge- frierpunkterniedrigungsmitteln eingesetzt werden. Als flüssigal- koholische Gefrierpunkterniedrigungsmittel eignen sich Alkylen- glykole und deren Derivate, sowie Glyzerin, insbesondere Propy- lenglykol und vor allem Ethylenglykol. Daneben kommen jedoch auch höhere Glykole und Glykolether in Betracht, beispielsweise Die- thylenglykol, Dipropylenglykol sowie Monoether von Glykolen, wie Methyl-, Ethyl-, Propyl-und Butylether von Ethylenglykol, Propy- lenglykol, Diethylenglykol und Dipropylenglykol. Es können auch Mischungen der genannten Glykole und Glykolether, sowie Mischun- gen dieser Glykole mit Glyzerin und gegebenenfalls den genannten Glykolethern verwendet werden.

Das üblicherweise vor der Vermischung mit Wasser als Konzentrat vorliegende Frost-und Korrosionsschutzmittel enthält bevorzugt 0,05 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge des Konzentrats, eines oder mehrerer Carbonsäureamide und/oder Sulfonsäureamide, besonders bevorzugt eines oder mehrerer aliphatischer, cycloali- phatischer, aromatischer oder heteroaromatischer Carbonsäureamide und/oder Sulfonsäureamide mit jeweils 2 bis 16 C-Atomen, insbe- sondere mit jeweils 3 bis 12 C-Atomen. Die Amide können gegebe- nenfalls am Stickstoffatom der Amidgruppe alkylsubstituiert sein, beispielsweise durch eine Cl-C4-Alkylgruppe. Aromatische oder he- teroaromatische Grundgerüste des Moleküls können selbstverständ- lich auch Alkylgruppen tragen. Im Molekül können eine oder meh- rere, vorzugsweise eine oder zwei Amidgruppen vorliegen. Die Amide können zusätzlich funktionelle Gruppen, vorzugsweise C1-C4-Alkoxy-Amino, Chlor, Fluor, Hydroxy und/oder Acetyl, tragen, insbesondere finden sich solche funktionellen Gruppen als Substi- tuenten an vorhandenen aromatischen oder heteroaromatischen Rin- gen. Besonders bevorzugte aromatische Carbonsäureamide, heteroa- romatische Carbonsäureamide, aliphatische Carbonsäureamide, cy- cloaliphatische Carbonsäureamide mit der Amidgruppierung als Be- standteil des Rings und aromatische Sulfonsäureamide sind in WO-A 02/08354 detailliert beschrieben.

Weiterhin kann das Konzentrat aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Amine mit 2 bis 15 C-Atomen, ein-oder zweiker- nige gesättigte oder teilungesättigte Heterozyklen mit 4 bis 10 C-Atomen und/oder Tetra- (C1-C8-alkoxy)-Silane enthalten. Beispiele der genannten zusätzlichen Bestandteile sind ebenfalls in WO-A 02/08354 konkreter beschrieben.

Auch weitere Korrosionsinhibitoren und andere Hilfsmittel, wie Entschäumer, Farbstoffe sowie Bitterstoffe aus Gründen der Hy- giene und der Sicherheit im Fall eines Verschluckens, können in üblichen geringen Mengen noch enthalten sein, sofern es sich da- bei um nichtionische Bestandteile handelt.

Als gebrauchsfertige wässrige Kühlflüssigkeit, insbesondere für den Kühlerschutz von Kühlkreisläufen für Verbrennungsmotoren um- fasst die Kühlflüssigkeit 10 bis 90 Gew.-% Wasser und 90 bis 10 Gew.-% des Kühlmittelkonzentrats.

Vorzugsweise entionisiert man die Kühlflüssigkeit chemisch mit Hilfe von Ionenaustauschern und/oder flüssigen Entionisierungs- mitteln und/oder auf elektrochemischem Wege.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem eine Vorrich- tung zum Kühlen eines Verbrennungsmotors, insbesondere zur Durch- führung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Vorrichtung einen Kühlkreislauf umfasst, der zumindest in einem Teilabschnitt mit dem Verbrennungsmotor in thermischem Kontakt steht. Die er- findungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kühlkreislauf wenigstens eine Entionisierungseinrichtung für Kühlflüssigkeit angeordnet ist. Als Entionisierungseinrichtung werden vorzugsweise Ionenaustauscher und/oder flüssige Entioni- sierungsmittel und/oder Mittel zur kontinuierlichen elektrochemi- schen Deionisierung verwendet.

Die Entionisierungseinrichtung kann an jeder geeigneten Stelle im Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors angeordnet werden, bei- spielsweise im Hauptkühlkreislauf, so dass die Entionisierungs- einrichtung direkt mit dem Kühlflüssigkeitsstrom in Kontakt kom- men, oder in einem Bypass-Strom, durch den pro Zeiteinheit immer nur eine Teilmenge der Kühlflüssigkeit gepumpt wird, oder auch in einem, im Kühlkreislauf üblicherweise vorgesehenen Ausgleichsge- fäß, beziehungsweise in dessen Ablauf zum Kühlkreislauf.

Wird ein Ionenaustauscher als Entionisierungseinrichtung verwen- det, so ist dieser bevorzugt in einer Filterpatrone enthalten, die bei Bedarf, beispielsweise bei Erschöpfung des Ionenaustau- schers leicht ausgewechselt und ersetzt werden kann.

Geeignete Ionenaustauscher zum Entionisieren von Flüssigkeiten sind an sich bekannt. Vorzugsweise werden im erfindungsgemäßen Verfahren organische Ionenaustauscher verwendet, insbesondere Mischprodukte aus Anionenaustauscherharzen vom stark alkalischen Hydroxyl-Typ und/oder Kationenaustauscherharzen auf Sulfonsäure- gruppen-Basis. Ein entsprechendes kommerziell erhältliches Kom- binationsprodukt ist beispielsweise der Mischbettharz-Ionenaus- tauscher AMBERJET UP 6040 RESIN der Firma Rohm & Haas.

Weiterhin können auch Aktivkohlen oder anorganische Adsorbentien wie Aluminiumoxide, Kieselgele, Zeolithe oder Tonmineralien wie die sogenannten Festkörpersäuren (H-Tone), zum Beispiel MONTMOR- RILONIT als Ionenaustauscher für diesen Einsatzzweck verwendet werden. Ein kommerziell erhältliches Produkt ist zum Beispiel MONTMORRILONIT KSF der Firma Fluka.

Als flüssige Entionisierungsmittel können an sich bekannte Flüs- sigkeiten verwendet werden, die in der Lage sind, Ionen zu bin- den. Die Bindung kann durch Komplexierung, wie zum Beispiel bei bekannten Komplexbildnern erfolgen. Beispiele für solche Verbin- dungen sind Zuckersäuren, Zitronensäuren, Weinsäure, Nitrilo- triessigsäure (NTA), Methylglycindiessigsäure (MGDA), Ethylendia- mintetraessigsäure (EDTA) und weitere Polyaminopolycarbonsäuren, wie beispielsweise Polyaminopolyphosphonsäuren. Wenn die komple- xierenden Verbindungen an sich Feststoffe sind, so ist das flüs- sige Entionisierungsmittel eine Lösung dieser Verbindungen in ei- ner Flüssigkeit, die mit dem Kühlmedium mischbar oder nicht mischbar sein kann. Die Bindung der Ionen kann auch durch ioni- sche Wechselwirkung erfolgen. Dies kann beispielsweise der Fall sein bei der Verwendung von Aminen, quarternierten Aminen oder Polyaminen, wie Polyethylenimin oder Polyvinylamin. Auch Mischun- gen eines Komplexbildners mit einer Verbindung, die über ionische Wechselwirkungen wirkt, sind möglich, wie zum Beispiel auch Lö- sungen von Komplexbildnern in solchen Verbindungen.

Das flüssige Entionisierungsmittel kann mit dem Kühlmedium ver- mischt werden, so dass ein inniger Kontakt beider Medien gewähr- leistet ist. Anschließend trennt man das Entionisierungsmittel vom Kühlmedium wieder ab, beispielsweise durch eine Phasentren- nung mittels eines Phasenscheiders oder durch eine Membranzelle.

Wird ein flüssiges Entionisierungsmittel verwendet, das sich mit der zirkulierenden Kühlflüssigkeit nicht vermischt, so kann man

es gemäß einer zweiten Variante entweder direkt oder über eine Membran, insbesondere eine ionenpermeable Membran, mit der Kühl- flüssigkeit in Kontakt bringen. Ist das Entionisierungsmittel mit der Kühlflüssigkeit im wesentlichen unmischbar, so kann das In- Kontakt-Bringen in einem Behälter erfolgen, der das Entionisie- rungsmittel enthält und von dem eine zweite Phase bildenden Kühl- medium durchströmt wird. In der deutschen Patentanmeldung DE-A 102 01 276 der Anmelderin ist die Verwendung von flüssigen Entio- nisierungsmitteln in einem Kühlsystem für Brennstoffzellen de- taillierter beschrieben.

Gemäß einer weiteren Variante wird die Kühlflüssigkeit, vorzugs- weise durch Elektrodialyse, elektrochemisch entionisiert. Zur Durchführung der Elektrodialyse wird an die Elektroden einer in dem Kühlkreislauf angeordneten elektrochemischen Zelle Spannung angelegt, welche einen Teil der Ionen aus dem Kühlkreislauf ent- fernt. Bevorzugt verwendet man Elektrodialysezellen, welche mit oder ohne Ionenaustauscher betrieben werden können. Werden Ionen- austauscher verwendet, so bezeichnet man die entsprechenden Zel- len auch als Elektrodeionisationszellen. Durch die Verwendung von Ionenaustauschern kann eine wesentlich niedrigere Restleitfähig- keit des Kühlmediums als bei einer reinen Elektrodialyse erreicht werden. Als bevorzugte Entionisierungseinrichtung werden daher Elektrodeionisationszellen verwendet. Dabei führt man das Kühlme- dium als Diluatstrom durch die Zelle. Elektrodeionisationszellen sind an sich bekannt und werden beispielsweise zum Entsalzen von Meerwasser verwendet. Eine derartige Zelle kann aus einem Misch- bett aus Anionen-und Kationenaustauscherharzen bestehen. Gemäß einer anderen Variante werden Anionen-und Kationentauscherharze in zwei getrennten Kammern angeordnet. Die Ionenaustauscherpak- kungen werden vom Diluatstrom durchströmt und sind durch ionens- elektive Membranen von dem Konzentratstrom getrennt. Eine detail- lierte Beschreibung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur elektrochemischen Entionisierung der Kühlflüssigkeit einer Brenn- stoffzelle findet sich in der deutschen Patentanmeldung DE-A 101 04 771 der Anmelderin.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist schließlich auch eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Ver- brennungsmotor und wenigstens einem Kühlkreislauf für den Ver- brennungsmotor, wobei die Brennkraftmaschine dadurch gekennzeich- net ist, dass in dem Kühlkreislauf wenigstens eine Entionisie- rungseinrichtung vorgesehen ist.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf ein in den beigefügten Zeichnungen dargestelltes Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen : Figur 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit einer in einem Kühlkreislauf angeordneten Entionisierungseinrichtung ; Figur 2 eine Variante der Anordnung der Entionisierungsein- richtung in dem Kühlkreislauf der Figur 1.

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 10 sche- matisch dargestellt. Die Brennkraftmaschine 10 umfasst einen Ver- brennungsmotor 11, der einen Zylinderkopf 12 und einen Motorblock bzw. ein Kurbelgehäuse 13 aufweist, und einen Kühlkreislauf 14 in welchem eine wässrige, nichtionische Kühlmittelzusammensetzung mittels einer Kühlwasserpumpe 15 umgewälzt wird. Im dargestellten Beispiel durchläuft die Kühlflüssigkeit ausgehend von der Kühl- wasserpumpe 15 einen Verteiler 16, der sie in zwei Kühlkanäle 17, 18 aufteilt, wobei das Aufteilungsverhältnis in dem Verteiler 16 steuerbar ist. Das Steuersignal wird über eine Leitung 19 von ei- ner Steuereinheit 20 geliefert, die über (nicht dargestellte) Sensoren die Temperatur des Zylinderkopfes 12 und des Kurbelge- häuses 13 oder der aus den Leitungen 17 bzw. 18 aus dem Verbren- nungsmotor 11 austretenden Kühlflüssigkeit misst und das Auftei- lungsverhältnis so einstellt, dass keine dieser Temperaturen ein vorgegebenes Maximum übersteigt. Nach ihrem Austritt aus dem Zy- linderkopf 12 bzw. dem Kurbelgehäuse 13 werden die Kühlleitungen 17,18 zu einer Rücklaufleitung 21 vereinigt, welche die heiße Kühlflüssigkeit zu einem Wärmetauscher 22 führt, der im Kraft- fahrzeug als Kühler bezeichnet wird. Vor der Vereinigung der bei- den Leidungen 17,18, kann die üblicherweise einen höheren Durch- satz und eine höhere Austrittstemperatur aufweisende Kühlleitung 17 des Kurbelgehäuses durch einen Heizungswärmetauscher 23 ge- führt werden, wo der Kühlflüssigkeit Wärme zum Beheizen der Fahr- gastzelle eines Kraftfahrzeugs entzogen werden kann. Bevor die heiße Kühlflüssigkeit den Wärmetauscher/Kühler 22 erreicht kann sie durch einen von einem Thermostat 24 geregelten Mischer 25 in einen ersten, über eine Leitung 26 zum Kühler 22 führenden Teil- strom und einen zweiten Teilstrom, der den Kühler über eine By- passleitung 27 überbrückt, aufgeteilt werden. Beide Teilströme werden wieder vereinigt, nachdem der ersten Teilstrom den Kühler 22 durchlaufen hat, und gelangen zurück zu der Kühlwasserpumpe 16.

In der Rücklaufleitung 21 ist im dargestellten Beispiel eine er- findungsgemäß vorgesehene Entionisierungseinrichtung 28 angeord- net, beispielsweise eine auswechselbare Filterkartusche mit einem Ionenaustauscherharz. In der Variante der Figur 1 wird bei Ver- wendung eines Ionenaustauschers die im Kühlkreislauf 14 zirkulie- rende Kühlflüssigkeit kontinuierlich deionisiert. Nach Erschöpfen der Ionenaustauschers kann die Filterkartusche ersetzt werden.

Das Entionisierungseinrichtung 28 kann aber auch als elektroche- mische Deionisationszelle oder als Kontaktzelle für ein flüssiges Entionisierungsmittel ausgebildet sein.

In der in Figur 2 dargestellten Variante ist die Entionisierungs- einrichtung 28 in einem Bypass 29 angeordnet, wobei über ein Ven- til 30 gesteuert wird, wann und welcher Anteil des Kühlmittel- stroms im Bypasszweig 29 entionisiert wird. Das Ventil 30 kann beispielsweise über eine Signalleitung 31 in Abhängigkeit von den, von einer im Kühlkreislauf 14 angeordneten (nicht darstell- ten) Leitfähigkeitsmesszelle gelieferten Werten durch die Steue- reinrichtung 20 gesteuert werden. In diesem Fall erfolgt eine Entionisierung der Kühlflüssigkeit nur dann, wenn über die Leit- fähigkeitsmesszelle ein Anstieg der Konzentration der ionischen Bestandteile der Kühlflüssigkeit registriert wird. Die übrigen Bauteile der Variante der Figur 2, die denjenigen der Variante der Figur 1 entsprechen, sind mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet.

Es versteht sich, dass die erfindungsgemäß vorgesehene Entioni- sierungseinrichtung an jeder geeigneten Stelle der Kühlkreislau- fes 14 angeordnet sein kann, beispielsweise in einem Leitungsab- schnitt 32 nach Durchlaufen des Kühlers 22 oder auch in der By- passleitung 27.

Vergleichsbeispiele Für Vergleichsversuche zum regulären Korrosionstest nach ASTM D 1384-94 wurde eine ASTM D 1384-Prüfapparatur so ergänzt, dass mit Hilfe einer handelsüblichen PKW-Kühlwasserpumpe (Firma Bosch, Typ PAA 12V 0 392 020 057,12V Gleichspannung, maximale Pumpleistung 260 Liter pro Stunde) über PVC-Schläuche die Kühlflüssigkeit durch einen Glasfiltertrichter mit Fritte zirkuliert wurde, in dem sich 75 g des Ionenaustauschers AMBERJETX UP 6040 RESIN (Rohm & Haas) befanden. Die Versuche wurde jeweils dreimal mit bzw. ohne Ionenaustauscher durchgeführt.

Als nichtionische Kühlerschutzmittelformulierung wurde ein Ge- misch aus 30 Gew.-% destilliertem Wasser, 60 Gew.-% Monoethylen- glykol, 1 Gew.-% p-Toluolsulfonamid, 0,5 Gew.-% Triethanolamin

und 0,5 Gew.-% Tolutriazol verwendet (Beispiel 15 aus WO-A 02/08354) Vergleichsbeispiel 1 : Für einen ersten Vergleichstest wurde in beiden Versuchen ein Standardmetallsatz gemäß ASTM D 1384 sowie zusätzlich neben dem Aluminiumcoupon ein Magnesiumcoupon der Legierung Mg AZ91HP ver- wendet.

Die Mittelwerte aus jeweils drei Versuchen mit beziehungsweise ohne Ionenaustauscher im Kühlkreislauf sind in der folgenden Ta- belle 1 dargestellt : Tabelle 1 : ohne mit Ionenaustauscher Ionenaustauscher Préfkörper Gewichtsänderung Gewichtsänderung [mg/cm2] [mg/cm2] Kupfer-0,23 0,00 Weichlot-3,13 + 0, 01 Messing-0,24 0,00 Stahl 0, 00-0, 03 Grauguss + 0, 01-0,09 Gussaluminium + 0, 01 + 0, 06 Magnesium AZ91HP-6, 70-1,59 Versuch 2 : Im Versuch 2 wurden entsprechende Vergleichstests mit dem ASTM- Standardmetallsatz ohne zusätzlichen Magnesiumcoupon durchge- führt. Die Mittelwerte aus jeweils drei Versuchen mit beziehungs- weise ohne Ionenaustauscher im Kühlkreislauf sind in folgender Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 2 : ohne mit Ionenaustauscher Ionenaustauscher Prüfkörper Gewichtsänderung Gewichtsänderung [mg/cm2] [mg/cm2] Kupfer-0, 16-0,03 Weichlot-2,51-1, 11 Messing-0,17-0, 05 Stahl + 0,02-0, 01 Grauguss + 0,04-0, 02 Gussaluminium + 0,03-0, 00 Man erkennt, dass sich der Korrosionsschutz von nichtionischen Kühlerschutzmittelformulierungen durch die Verwendung eines Io- nenaustauschers im Kühlkreislauf weiter verbessern lässt. Eine besonders ausgeprägte Verbesserung des Korrosionsschutzes findet man bei der Bauteilen aus Magnesium und dessen Legierungen, ins- besondere in Kombination mit Buntmetallen wie Kupfer oder Messing beziehungsweise Weichlot.