DE10138083A1

DE10138083A1 - Kühlwasser-Kreislaufsystem für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10138083A1
Application number: DE10138083A
Authority: DE
Inventors: Norbert Wand; Michael Hartmann; Michael Groddeck
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2001-08-03
Filing date: 2001-08-03
Publication date: 2003-02-27
Also published as: US6666175B2; US20030024490A1

Abstract

Für eine Brennkraftmaschine (1) wird ein Kühlwasser-Kreislaufsystem vorgeschlagen, bei dem das Druckniveau auf der Saugsweite der Kühlwasser-Pumpe (8) mittels eines Verdichters (3) vorgebbar ist. Der Verdichter (3) kann hierbei als separates Aggregat oder als Bestandteil eines Abgasturboladers (2) ausgeführt sein. Durch die Erfindung wird die Kavitation innerhalb des Kühlwasser-Kreislaufsystems der Brennkraftmaschine (1) reduziert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlerwasser-Kreislaufsystem für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
Üblicherweise wird zur Kühlung einer Brennkraftmaschine ein geschlossener Kühlwasser- Kreislauf verwendet. Kritisch ist hierbei die Möglichkeit der Dampfblasen-Bildung bzw. Kavitation, wodurch es zu einer Schädigung der Aggregate und Leitungen kommen kann.

Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der DE 18 82 762, ist es bekannt, die Kavitation zu verhindern, indem das Druckniveau auf der Saugseite der Kühlwasser-Pumpe erhöht wird. Hierzu ist eine Verbindungsleitung von einem mit Kühlwasser gefüllten Ausgleichsbehälter zur Saugseite der Kühlwasser-Pumpe vorgesehen. Im Ausgleichsbehälter ist ebenfalls Luft vorhanden, welche über Entlüftungsleitungen von den Wärmetauschern dem Ausgleichsbehälter zugeführt wird. Über das Druckniveau der Luft wird das Druckniveau im Ausgleichsbehälter und somit die Druckerhöhung auf der Saugseite der Kühlwasser-Pumpe beeinflusst. Bei diesem Kühlwasser-Kreislaufsystem bestimmt also die Temperatur des Kühlwassers über die Volumenänderungen der Luft die Druckerhöhung. Problematisch ist, dass die Druckerhöhung nach dem Start der Brennkraftmaschine erst mit zunehmender Temperatur des Kühlerwassers greift.

Der Erfindung liegt insofern die Aufgabe zugrunde, ein Kühlwasser-Kreislaufsystem zu entwerfen, bei dem die Druckerhöhung schneller erfolgt.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Die Ausgestaltungen hierzu sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Die Erfindung sieht vor, dass das Druckniveau im Ausgleichsbehälter mittels eines Verdichters vorgebbar ist. Der Verdichter kann als separates Aggregat ausgeführt sein oder Bestandteil eines Abgasturboladers sein. Durch die Verwendung eines Verdichters wird der Vorteil eines höheren Freiheitsgrads der Druckerhöhung auf der Saugseite der Kühlwasser-Pumpe erzielt. Hierdurch lässt sich die Druckerhöhung besser an den Betriebspunkt der Brennkraftmaschine anpassen. So kann beispielsweise unmittelbar nach dem Anlassvorgang das Druckniveau auf der Saugseite der Kühlwasser-Pumpe auf einen sicheren Wert angehoben werden.

Zwischen dem Verdichter und dem Ausgleichsbehälter ist eine Drucksteuer-Leitung vorgesehen, in der ein Druckregel-Ventil und ein Rückschlag-Ventil angeordnet werden. In einer einfacheren Ausführung der Erfindung kann das Druckregel-Ventil als einfaches federbelastetes Ventil ausgeführt sein. In einer weiteren Ausführung der Erfindung kann das Druckregel-Ventil als elektromagnetisches Ventil ausgeführt sein, dessen Stellung von einem elektronischen Steuergeräts bestimmt wird.

In den Zeichnungen ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 ein erstes Blockschaltbild des Kühlwasser-Kreislaufsystems
Fig. 2 ein zweites Blockschaltbild des Kühlwasser-Kreislaufsystems
In Fig. 1 ist ein erstes Blockschaltbild des Kühlwasser-Kreislaufsystems dargestellt. Dieses besteht aus den Baugruppen: Brennkraftmaschine 1, Ausgleichsbehälter 6, Kühler 7 und Kühlwasser-Pumpe 8. Hierbei bilden die Brennkraftmaschine 1, Leitung 11, Kühler 7, Zulauf-Leitung 13 und die Kühlwasser-Pumpe 8 den eigentlichen Kühlkreislauf. Von den Hochpunkten der Brennkraftmaschine 1 und dem Kühler 7 führen Entlüftungs-Leitungen 9 und 12 zum Ausgleichsbehälter 6. Dieser dient als Reservoir zum Ausgleich der Volumenänderungen des Kühlwassers aufgrund der Temperaturänderung. Zusätzlich hat er die Aufgabe die Luft aus den Entlüftungs-Leitungen 9 und 12 abzuscheiden. Vom Ausgleichsbehälter 6 führt eine Verbindungsleitung 14 zur Zulauf-Leitung 13, also auf die Saugseite der Kühlwasser-Pumpe 8. An der Verbindungsstelle ist eine Einspeise- Einrichtung 10 angeordnet, beispielsweise ein Injektor. Über eine Drucksteuer-Leitung 15 ist der Ausgleichsbehälter 6 mit einem Verdichter 3 verbunden. In dieser Drucksteuer- Leitung 15 ist ein Druckregel-Ventil 4 und ein Rückschlag-Ventil 5 angeordnet. Bei der Ausführung gemäß Fig. 1 ist das Druckregel-Ventil 4 als einfaches federbelastetes Ventil ausgeführt. Der Verdichter 3 kann als separates Aggregat ausgeführt oder Bestandteil eines Abgasturboladers 2 sein. Die Funktion der Anordnung ist folgendermaßen: Vom Verdichter 3 wird ein Druckniveau pLL erzeugt. Mittels des Druckregel-Ventils 4 wird ein konstantes Druckniveau pSW im Ausgleichsbehälter 6 eingestellt. Über dieses Druckniveau wird in Folge das Druckniveau pS auf der Saugseite der Kühlwasser-Pumpe 8 angehoben. Über diese Druckerhöhung wird die Kavitation verringert.
In Fig. 2 ist ein zweites Blockschaltbild des Kühlwasser-Kreislaufsystems dargestellt. Die Ausführung der Fig. 2 unterscheidet sich zu der Ausführung von Fig. 1 dadurch, dass die Druckerhöhung auf der Saugseite der Kühlwasser-Pumpe durch eines elektronischen Steuergeräts (EDS) 16 bestimmt wird. Hierzu ist in der Drucksteuer-Leitung 15 ein Ventil 18 vorgesehen. Die Stellung des Ventils 18 wird vom elektronischen Steuergerät 16 in Abhängigkeit von Eingangsgrößen bestimmt. Die in Fig. 2 exemplarisch dargestellten Eingangsgrößen des elektronischen Steuergeräts 16 sind: das Druckniveau pS der Saugseite der Kühlwasser-Pumpe 8, die Temperatur T des Kühlwassers, die Motordrehzahl nMOT und mit dem Sammelbezugszeichen E weitere Eingangsgrößen der Brennkraftmaschine. Das Druckniveau pS und die Temperatur T des Kühlwassers werden von einer Messeinrichtung 17 bereit gestellt. Die Ausgangsgrößen des elektronischen Steuergeräts 16 sind das Ansteuersignal pSW für das Ventil 18 und ein Sollwert p1 für die Kühlwasser-Pumpe 8. Mit dem Sammelbezugszeichen A sind die weiteren Ausgangsgrößen zur Steuerung der Brennkraftmaschine 1, beispielsweise der Einspritzbeginn und die Einspritzmenge, dargestellt. Im elektronischen Steuergerät 16 sind die zur Drucksteuerung erforderlichen Kennlinien abgelegt. Für die Funktionalität der Druckerhöhung gilt die Beschreibung der Fig. 1. Bezugszeichen 1 Brennkraftmaschine
2 Abgasturbolader
3 Verdichter
4 Druckregel-Ventil
5 Rückschlag-Ventil
6 Ausgleichsbehälter
7 Kühler
8 Kühlwasser-Pumpe
9 Entlüftungs-Leitung
10 Einspeise-Einrichtung
11 Leitung
12 Entlüftungs-Leitung
13 Zulauf-Leitung
14 Verbindungsleitung
15 Drucksteuer-Leitung
16 elektronisches Steuergerät (EDS)
17 Messeinrichtung
18 Ventil

Claims

1. Kühlwasser-Kreislaufsystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Kühler, einer Kühlwasser-Pumpe, einem Ausgleichsbehälter, einer Zulauf-Leitung vom Kühler zur Brennkraftmaschine in der die Kühlwasser-Pumpe angeordnet wird und einer Verbindungsleitung, welche den Ausgleichsbehälter mit der Zulauf-Leitung verbindet, wobei die Verbindungsleitung auf der Saugseite der Kühlwasser-Pumpe in die Zulauf- Leitung mündet, sodass das Druckniveau auf der Saugseite der Kühlwasser-Pumpe vom Druckniveau im Ausgleichsbehälter beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckniveau im Ausgleichsbehälter (6) mittels eines Verdichters (3) vorgebbar ist.

2. Kühlwasser-Kreislaufsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (3) Bestandteil eines Abgasturboladers (2) ist.

3. Kühlwasser-Kreislaufsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verdichter (3) und dem Ausgleichsbehälter (6) eine Drucksteuer-Leitung (15) angeordnet wird.

4. Kühlwasser-Kreislaufsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Drucksteuer-Leitung (15) ein Druckregel-Ventil (4) und ein Rückschlag-Ventil (5) oder ein Ventil (18) angeordnet werden.

5. Kühlwasser-Kreislaufsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung des Ventils (18) mittels eines elektronischen Steuergeräts (16) in Abhängigkeit eines Betriebspunkts der Brennkraftmaschine (1) bestimmt wird.

6. Kühlwasser-Kreislaufsystem nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Verbindungsstelle der Verbindungsleitung (14) mit der Zulauf-Leitung (13) eine Einspeise-Einrichtung (10) angeordnet wird.