DD286024A5

DD286024A5 - DEVICE FOR LOAD-RELATED CONTROL OF THE THERMAL LOAD IN HOT COOLING

Info

Publication number: DD286024A5
Application number: DD33105489A
Authority: DD
Inventors: Volkmar Appenroth; Dieter Kerber
Original assignee: Nva
Priority date: 1989-07-20
Filing date: 1989-07-20
Publication date: 1991-01-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur lastabhaengigen Steuerung der thermischen Belastung bei Heiszkuehlung. Die Einrichtung findet Anwendung bei Verbrennungskraftmaschinen mit Heiszkuehlung. Mit einem Sensor zur Waermestrommessung, der an den hochbelasteten Stellen im Motor und im Kuehlmittelaustritt eingebracht werden musz, kann die maximale thermische Belastung der Brennraumbauteile angezeigt werden. Beim Anliegen von Signalen der Waermestromsensoren 9 wird ueber die Regeleinrichtung 11 eine schrittweise Druckerhoehung ueber den Stellantrieb 7, das Ventil 13 und einem Druckakku 8 im Kuehlsystem mit Ausdehnungsgefaesz 5 und Kuehler 3 eingeleitet. Bei Reduzierung der Motorbelastung ueber die Stellvorrichtung fuer Motorbetriebspunkte 10 wird ueber die Regeleinrichtung 11, ueber den Stellantrieb 7 a und das Ventil 12 eine differenzierte Druckminderung bis zum Ausgangsdruck bzw. bis zum erneuten Anliegen von Signalen realisiert. Fig. 1{Verbrennungskraftmaschine; Kuehlung; Kuehlverfahren; Heiszkuehlung; Einrichtung; Steuerung; Motorbelastung; thermische Belastung}The invention relates to a device for load-dependent control of the thermal load at Heiszkuehlung. The device is used in internal combustion engines with Heiszkuehlung. With a sensor for measuring the heat flow, which must be introduced at the heavily loaded points in the engine and in the coolant outlet, the maximum thermal load of the combustion chamber components can be displayed. When applying signals from the heat flow sensors 9, a stepwise increase in pressure via the actuator 7, the valve 13 and a pressure accumulator 8 in the cooling system with expansion vessel 5 and cooler 3 is initiated via the control device 11. When reducing the engine load on the adjusting device for engine operating points 10 is realized via the control device 11, via the actuator 7 a and the valve 12, a differentiated pressure reduction to the output pressure or to the renewed concern of signals. Fig. 1 {internal combustion engine; Cooling; Kuehlverfahren; Heiszkuehlung; Facility; Control; Engine load; thermal load}

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Die Einrichtung zur lastabhängigen Steuerung der thormischen Belastung bei Heißkühlung findet insbesondere Anwendung bei leistungsstarken Verbrennungskraftmaschinen mit indirekten druckbeaufschlagten Kühlsystemen.The device for load-dependent control of the thermal load during hot cooling is used in particular in high-performance internal combustion engines with indirect pressurized cooling systems.

Characteristic of the known technical solutions

In den meisten nationalen und internationalen Erfindungen wird sich mit der Reduzierung der thermischen Belastung bei herkömmlichen Kühlsystemen beschäftigt. In diesen bekannten Erfindungen wird nur die örtliche Temperatur eines Brennraumbauteiles erfaßt und konstant gehalten. Bezogen auf die Motorbelastung und auf das Bauteilmaterial ist der Temperaturwert ein Optimalwert. Diese Prinzipien liegen folgenden Erfindungen zugrunde:Most national and international inventions deal with the reduction of thermal stress in conventional refrigeration systems. In these known inventions, only the local temperature of a combustion chamber component is detected and kept constant. Based on the engine load and on the component material, the temperature value is an optimum value. These principles are based on the following inventions:

- PCT,F01P7100.11/06,WO8200317,04.02.1982PCT, F01P7100.11 / 06, WO8200317, 04.02.1982

- F01P 7/16, Offenlegungsschrift 3024209,22.01.1981, BRD- F01P 7/16, published patent application 3024209,22.01.1981, FRG

- F01P 7/00, Offenlegungsschrift 2146821,22.03.1973, BRD.- F01P 7/00, Offenlegungsschrift 2146821,22.03.1973, FRG.

In der Patentschrift FO1P 3/00, WP 216984 DD wird die örtliche Temperaturdifferenz zwischen der Gas- und Kühlseite zur Steuerung der thermischen Belastung in Umlaufkühlsystemen genutzt.In the patent FO1P 3/00, WP 216984 DD, the local temperature difference between the gas and the cooling side is used to control the thermal load in circulation cooling systems.

Mit der modernen Meßtechnik ist es möglich, die ausgetauschte Wärmemenge genau zu ermitteln. In der Patentschrift G01K 17/08, WP 209618 DD wird ein Gerät zum Messen ausgetauschter Wärmemengen mittels kleiner Sensoren vorgestellt. Obwohl die Entwicklung von leistungsstarken Verbrennungskrahvnaschinen an die Kühlung besondere Anforderungen stellt und die Heißkühlung immer mehr zur Anwendung kommt, wird einer Einrichtung zur lastabhängigen Steuerung der thermischen Belastung bei Heißkühlung keine Beachtung geschenkt.With modern measuring technology, it is possible to accurately determine the amount of heat exchanged. In the patent G01K 17/08, WP 209618 DD a device for measuring exchanged amounts of heat is presented by means of small sensors. Although the development of high-performance combustion engines is particularly demanding on cooling and hot cooling is becoming more common, no consideration is given to a device for load-dependent control of the thermal load during hot cooling.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine thermische Überlastung der Brennraumbauteile durch eine lastabhängige gesteuerte Wärmeabfuhr zu vermeiden. Mit der technischen Lösung, die in der Patentschrift 209 518 beschrieben wird, besteht die Möglichkeit, ausgetauschte Wärmemengen zu ermitteln. Diese Einrichtung muß an den hochbelasteten Stellen der Brennraumbauteile, wie dem oberen Bereich der Zylinderlaufbuchse, im Bereich der Abgasventile des Zylinderkopfes sowie im Kühlmittelaustritt eingebracht werden. Mit der lastabhängigen Steuerung der Wärmeabfuhr wird eine Erhöhung der Lebensdauer erreicht, der Instandhaltungsaufwand gesenkt und ein hoher ökonomischer Nutzen erzielt.The object of the invention is to avoid a thermal overload of the combustion chamber components by a load-dependent controlled heat dissipation. With the technical solution described in the patent specification 209 518, it is possible to determine exchanged heat quantities. This device must be introduced at the highly loaded points of the combustion chamber components, such as the upper region of the cylinder liner, in the region of the exhaust valves of the cylinder head and in the coolant outlet. With the load-dependent control of heat dissipation, an increase in the service life is achieved, the maintenance costs are reduced and a high economic benefit is achieved.

Darlegung des Wesen« der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe so gelöst, daß eine Drucksteuerung im Kühlsystem erfolgt, wobei ein für d'e entsprechende Belastung definierter Wärmestrom als Steuerimpuls dient. Beim Anliegen von Signalen der Sensoren zur örtlichen Wärmestrommessung und/oder des Sensors zur Messung dss im Kühlmittel enthaltenen Wärmestromes wird schrittweise der Kühlmitteldruck über Steuer- und Regelorgane erhöht, bis eine Einordnung in den festgelegten Bereich erfolgt ist. Bei Reduzierung der Motorbelastung wird der Kühlmitteldruck bis zum Ausgangsdruck differenziert bzw. bis zum erneuten Anliegen von Signalen vermindert.According to the invention, the object is achieved in that a pressure control takes place in the cooling system, wherein a load corresponding to d'e load defined heat flow serves as a control pulse. When applying signals from the sensors for local heat flow measurement and / or the sensor for measuring dss contained in the coolant heat flow, the coolant pressure is gradually increased via control and regulating organs until a classification has been made in the specified range. When the engine load is reduced, the coolant pressure is differentiated up to the outlet pressure or reduced until new signals are applied.

Das Kühlsystem der Verbrennungskraftmaschine 1 besteht aus der KühlmitteHeitung 4, einem Ausdehnungsgefäß 5, einem Kühler 3 und einer Umwälzpumpe 2. Die Sensoren zur Wärmestrommessung 9 sind im Kühlraum des oberen Bereiches dor Zylinderlaufbuchse im Bereich der Abgasventile und im KOhlmittelaustritt eingebracht. Die Regeleinrichtung 11 ist mit der Stellvorrichtung für Motorbetriebspunkt 10, den Sensoren zur Wärmestrommessung 9, dem Drucksensor β und den Stellantrieben 7 und 7a zur Drucksteuerung verbunden. Die Drucksteuerung wird über die Ventile 12 (Druckentlastung) und (Druckauflastung) sowie dem Druckakku 8 realisiert.The cooling system of the internal combustion engine 1 consists of the KühlmitteHeitung 4, an expansion vessel 5, a radiator 3 and a circulation pump 2. The sensors for measuring heat flow 9 are introduced in the cooling chamber of the upper region of the cylinder liner in the exhaust valves and in KOhlmittelaustritt. The control device 11 is connected to the adjusting device for engine operating point 10, the sensors for heat flow measurement 9, the pressure sensor β and the actuators 7 and 7a for pressure control. The pressure control is realized via the valves 12 (pressure relief) and (pressure loading) and the pressure battery 8.

Wird der minimale Wärmestrom bei gegebener Belastung durch die Senioren 9 registriert, so wird ein Signal zur Regeleinrichtung 11 geleitet. Dadurch wird eine abgestufte Druckerhöhung über den Stellantrieb 7, das Ventil 12 und dem Druckakku 8 realisiert.If the minimum heat flow is registered by the seniors 9 for a given load, a signal is sent to the control device 11. As a result, a gradual pressure increase via the actuator 7, the valve 12 and the pressure battery 8 is realized.

Das Erreichen eines maximalen Wärmestromes bzw. nach erfolgter Reduzierung der Motorbelastung durch die Stellvorrichtung für Motorbetriebspunkte 10 wird über die Regeleinrichtung 11 eine differenzierte Druckminderung über den Stellantrieb 7a und das Ventil 12 ermöglicht. Durch den Drucksensor β wird der Systemdruck durch die Regeleinrichtung 11 überprüft.The achievement of a maximum heat flow or after the reduction of the engine load by the adjusting device for engine operating points 10 is made possible via the control device 11 a differentiated pressure reduction via the actuator 7a and the valve 12. By the pressure sensor β, the system pressure is checked by the control device 11.

Claims

1. A device for load-dependent control of the thermal load in hot cooling, characterized in that a control device (11), when applying signals from the sensors for heat flow measurement (9) gradually the system pressure via an actuator (7), valve (13) and a Druckakku (8) in the cooling system with expansion tank (5) and radiator (3) increased; when reducing the engine load via the engine operating point adjusting device (10) via the control device (11) via the actuator (7a) and the valve (12) a gradual reduction of the system pressure to the output pressure or a fixed lower limit is made.

2. Device according to claim 1, characterized in that the sensors for heat flow measurement (9) are arranged in the cooling system where the highest thermal load of Rrennraumbauteile occurs.

3. Device according to claim 1, characterized in that for checking the system pressure, a pressure sensor (6) between the control device (11) and expansion vessel (5) are arranged.