DE102004028354A1 - Device for operating a fan - Google Patents

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Abstract

The internal combustion engine (1) drives a variable-capacity swashplate pump (5). This pump is connected to a feed pump (9) with a pressure filter (10) connected to the main hydraulic circuit (4) via non-return valves. The circuit includes a hydraulic motor (3) driving a fan (2) and a volume flow regulator (12). Leakage collection lines (6) pass fluid leaking from the pump and motor back to the low-pressure reservoir (8) via a cooler (7).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben eines Lüfters für einen Kühler eines Verbrennungsmotors, wobei der Lüfter mit einem Hydraulikmotor verbunden ist, der Teil eines Hydraulikkreislaufs ist.The The invention relates to a device for operating a fan for a cooler an internal combustion engine, the fan with a hydraulic motor is connected, which is part of a hydraulic circuit.

Ein Verbrennungsmotor, z.B. ein Dieselmotor, der insbesondere zum Antreiben einer Diesellokomotive bestimmt ist, weist zur Wärmeabfuhr eine Kühlanlage auf. Bestandteil dieser Kühlanlage ist ein Kühler, in dem zuvor im Motor erhitzte Kühlflüssigkeit wieder abgekühlt wird. Dazu ist dem Kühler ein Lüfter zugeordnet, der in der Art eines Ventilators einen Luftstrom erzeugt, der auf den Kühler gerichtet ist. Zum Antreiben dieses Lüfters ist ein Hydraulikmotor vorgesehen, der Teil eines Hydraulikkreislaufs ist.One Internal combustion engine, e.g. a diesel engine, in particular, for driving a diesel locomotive is intended, has a cooling system for heat dissipation on. Part of this cooling system is a cooler, in the previously heated in the engine coolant again chilled becomes. This is the cooler assigned a fan, which generates in the manner of a fan, an air flow on the cooler is directed. To drive this fan, a hydraulic motor is provided, which is part of a hydraulic circuit.

Derartige Hydraulikkreisläufe sind bekannt. Es wird zwischen einem offenen und einem geschlossenen Kreislauf unterschieden. Bei einem üblichen offenen Kreislauf saugt eine Hydraulikpumpe eine Hydraulikflüssigkeit aus einem Behälter über ein Filter und einen Diffusor an. Die Hydraulikflüssigkeit gelangt dann von der Hydraulikpumpe zum Hydraulikmotor, um diesen anzutreiben, und fließt von dort über einen zugeordneten Hydraulikkühler und einen Filter zum Behälter zurück. Bei einem geschlossenen Kreislauf strömt die Hydraulikflüssigkeit von der Hydraulikpumpe zum Hydraulikmotor und von dort zurück zur Hydraulikpumpe. Nur eine kleine Teilmenge der Hydraulikflüssigkeit kann über einen sogenannten Spülblock auf der Niederdruckseite aus dem Hydraulikkreislauf herausgenommen und über eine Speisepumpe aus einem Behälter ersetzt werden. Das hat zum Ziel, einen möglichen Wärmeeintrag abzuführen.such Hydraulic circuits are known. It is between an open and a closed Cycle differentiated. In a conventional open circuit sucks a hydraulic pump a hydraulic fluid from a container via a filter and a diffuser. The hydraulic fluid then passes from the Hydraulic pump to the hydraulic motor to drive this, and flows from there via a associated hydraulic cooler and a filter to the container back. In a closed circuit, the hydraulic fluid flows from the hydraulic pump to the hydraulic motor and from there back to the hydraulic pump. Only a small subset of the hydraulic fluid can via a so called rinse block taken out of the hydraulic circuit on the low pressure side and over a feed pump from a container be replaced. This has the aim to dissipate a possible heat input.

Bisher wurde zum Betreiben eines Lüfters für einen Kühler eines Verbrennungsmotors stets ein offener Hydraulikkreislauf bevorzugt. Dort wären aber zur Regelung der Lüfterdrehzahl aufwändige, elektrisch verstellbare Proportionalventile erforderlich, die einen Teilstrom der Hydraulikflüssigkeit energetisch ungenützt am Hydraulikmotor vorbeileiten.So far was to operate a fan for one cooler an internal combustion engine always preferred an open hydraulic circuit. There would be but to control the fan speed consuming, electrically adjustable proportional valves required a Partial flow of the hydraulic fluid energetically unused pass the hydraulic motor.

Die Kühlleistung des Lüfters ist also beim Bekannten nicht in optimaler Weise an die jeweils vorhandene Temperatur im Kühler des Verbrennungsmotors anpassbar.The cooling capacity of the fan So the acquaintance is not in an optimal way to each existing temperature in the cooler the internal combustion engine adaptable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Betreiben eines Lüfters für einen Kühler eines Verbrennungsmotors anzugeben, die eine stets zuverlässige, den Erfordernissen entsprechende Kühlung der Kühlflüssigkeit im Kühler durch den Lüfter gewährleistet.Of the Invention is based on the object, a device for operating a fan for one cooler specify an internal combustion engine, the always reliable, the Requirement appropriate cooling the cooling liquid in the cooler the fan guaranteed.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass der Hydraulikkreislauf ein geschlossener Hydraulikkreislauf ist.The Task is according to the invention solved by that the hydraulic circuit is a closed hydraulic circuit is.

Damit wird der Vorteil erzielt, dass durch eine Regelung von in einem geschlossenen Hydraulikkreislauf angeordneten Bauteilen in einfacher, energetisch günstiger Weise eine den Anforderungen entsprechende Regelung der Lüfterdrehzahl zu erreichen ist. Elektrisch verstellbare Proportionalventile können eingespart werden. Mit dem Einsatz eines geschlossenen Hydraulikkreislaufs wird darüber hinaus der Diffusor eingespart und man kommt mit einem kleineren Behälter für Hydraulikflüssigkeit aus, da nur ein kleiner Teil der Hydraulikflüssigkeit ausgetauscht wird. Falls ein Hydraulikkühler vorhanden ist, muss dieser nur für die relativ kleine Austauschrate der Hydraulikflüssigkeit ausgelegt sein, da er nur die in den kleinen Behälter zurückgeleitete Hydraulikflüssigkeit zu kühlen hat. Ebenso ist auch nur ein kleiner Filter notwendig, der in der Zuleitung für die geringe Menge neu einzuspeisender Hydraulikflüssigkeit angeordnet ist.In order to the advantage is achieved that by a regulation of in one closed hydraulic circuit arranged components in simple, energetically cheaper Make a regulation according to the requirements of the fan speed can be reached. Electrically adjustable proportional valves can be saved become. With the use of a closed hydraulic circuit gets over it in addition the diffuser is saved and one comes with a smaller one container for hydraulic fluid because only a small part of the hydraulic fluid is exchanged. If a hydraulic cooler is present, this only needs for the relatively small exchange rate of the hydraulic fluid be designed as he only those in the small container refed hydraulic fluid to cool Has. Likewise, only a small filter is necessary in the Supply line for the small amount of newly fed hydraulic fluid is arranged.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist deutlich kostengünstiger aufzubauen als eine bekannte Vorrichtung zum Betreiben eines Lüfters. Insbesondere aber ist die Vorrichtung nach der Erfindung besonders einfach und energetisch günstig regelbar.The Device according to the invention is significantly cheaper as a known device for operating a fan. Especially but the device according to the invention is particularly simple and energetically favorable adjustable.

Beispielsweise ist der Hydraulikmotor mit dem Lüfter direkt gekoppelt. Aufwändige Zusatzbauteile werden nicht benötigt.For example is the hydraulic motor with the fan directly coupled. elaborate Additional components are not needed.

Beispielsweise ist der Volumenstrom im geschlossenen Hydraulikkreislauf zum einfachen Regeln der Drehzahl des Lüfters regelbar.For example is the volume flow in the closed hydraulic circuit to easy Control the speed of the fan adjustable.

Dazu ist beispielsweise im geschlossenen Hydraulikkreislauf ein Volumenstromregler angeordnet. Ein solcher Volumenstromregler wird erst ab einem bestimmten Volumenstrom, der eine zu hohe Drehzahl des Lüfters nach sich ziehen würde, aktiv und verhindert dann ein weiteres Ansteigen des Volumenstroms zum Hydraulikmotor hin. Damit wird der Vorteil erzielt, dass der Lüfter nicht überlastet und der Hydraulikmotor energetisch günstig betrieben werden kann.To For example, in the closed hydraulic circuit is a volumetric flow controller arranged. Such a volume flow controller is only from a certain Volume flow, which would cause too high a speed of the fan, active and then prevents a further increase in the volume flow to the hydraulic motor out. This provides the advantage that the fan is not overloaded and the hydraulic motor energetically favorable can be operated.

Die Lüfterdrehzahl steigt ab einer ersten Drehzahl des Verbrennungsmotors geregelt an und erreicht bei einer zweiten Drehzahl des Verbrennungsmotors einen maximalen Wert, der bei einem weiteren Anstieg der Drehzahl des Verbrennungsmotors unverändert bleibt. Bei einer Drehzahl des Verbrennungsmotors, die kleiner ist als die genannte erste Drehzahl des Verbrennungsmotors, ist eine Kühlung nicht erforderlich. Der Lüfter steht dann still.The Fan speed increases from a first speed of the engine controlled and reaches at a second speed of the internal combustion engine a maximum value, which at a further increase in the speed the internal combustion engine unchanged remains. At a speed of the internal combustion engine, which is smaller as the said first speed of the internal combustion engine, a cooling is not required. The fan then stand still.

Beispielsweise ist die Drehzahl des Lüfters durch einen ihm zugeordneten Grenzwertgeber begrenzbar, der einen Maximalwert für die Drehzahl des Lüfters gespeichert hat. Hierdurch ist eine weitere Möglichkeit gegeben, um eine Überlastung des Lüfters zu vermeiden.For example is the speed of the fan through a limit value transmitter assigned to it can be limited, which has a maximum value for the Speed of the fan saved. This gives another possibility to overload of the fan to avoid.

Beispielsweise ist eine Hydraulikpumpe Bestandteil des geschlossenen Hydraulikkreislaufs.For example a hydraulic pump is part of the closed hydraulic circuit.

Zum Antreiben der Hydraulikpumpe ist diese beispielsweise mit dem Verbrennungsmotor verbunden. Es ist somit sichergestellt, dass der Hydraulikkreislauf in Betrieb ist, wenn auch der Verbrennungsmotor in Betrieb ist.To the Driving the hydraulic pump, this example, with the internal combustion engine connected. It is thus ensured that the hydraulic circuit is in operation, even if the internal combustion engine is in operation.

Beispielsweise ist die Hydraulikpumpe direkt mit dem Verbrennungsmotor verbunden. Das ergibt den Vorteil, dass die Drehzahl der Hydraulikpumpe und damit auch die Lüfterdrehzahl mit der Drehzahl des Verbrennungsmotors ansteigt oder zurückgeht. Das Fördervolumen der Hydraulikpumpe und damit die Leistung des Lüfters hängt folglich direkt von der Drehzahl des Verbrennungsmotors und damit von der Temperatur der Kühlflüssigkeit ab.For example the hydraulic pump is connected directly to the combustion engine. This gives the advantage that the speed of the hydraulic pump and so that the fan speed increases or decreases with the speed of the internal combustion engine. The delivery The hydraulic pump and thus the performance of the fan depends directly on the speed the internal combustion engine and thus the temperature of the coolant from.

Beispielsweise ist das Fördervolumen der Hydraulikpumpe zum Regeln der Drehzahl des Lüfters regelbar. Man spart dadurch vorteilhaft bisher notwendige, teuere Regelventile ein.For example is the funding volume the hydraulic pump for controlling the speed of the fan controllable. It saves you advantageous hitherto necessary, expensive control valves.

Beispielsweise ist das Fördervolumen der Hydraulikpumpe abhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors regelbar. Damit wird der Vorteil erzielt, dass gerade bei relativ hoher Drehzahl des Verbrennungsmotors keine unnötig hohe Leistung des Lüfters bereitgestellt wird.For example is the funding volume dependent on the hydraulic pump adjustable by the speed of the internal combustion engine. This will be the Achieved advantage that just at relatively high speed of the engine no unnecessary high performance of the fan provided.

Beispielsweise ist das Fördervolumen der Hydraulikpumpe in Abhängigkeit von der Temperatur der Kühlflüssigkeit in der dem Kühler zugeordneten Kühlanlage regelbar. Dadurch wird die Kühlflüssigkeit zuverlässig gekühlt.For example is the funding volume the hydraulic pump in dependence from the temperature of the coolant in the cooler associated cooling system adjustable. This will make the coolant reliable cooled.

Beispielsweise ist das Fördervolumen der Hydraulikpumpe durch Verändern des Schwenkwinkels einer in der Hydraulikpumpe angeordneten Schwenkscheibe regelbar.For example is the funding volume the hydraulic pump by changing the pivot angle of a arranged in the hydraulic pump swash plate adjustable.

Zum Verstellen des Schwenkwinkels dient ein in der Pumpe vorhandenes Servoventil oder Proportionalventil. Es kann dazu auch eine elektrische Steuerung vorgesehen sein, der die gemessene Drehzahl des Verbrennungsmotors zuführbar ist.To the Adjusting the swivel angle is used in the pump Servo valve or proportional valve. It can also be an electrical control be provided, which is the measured speed of the engine supplied is.

Es kann vorteilhaft durch eine geeignete Einstellung des Schwenkwinkels der Schwenkscheibe in der Hydraulikpumpe erreicht werden, dass bei weiter ansteigender Drehzahl des Verbrennungsmotors die Drehzahl der Hydraulikpumpe und damit des Lüfters unverändert bleiben.It can be advantageous by a suitable adjustment of the swivel angle the swashplate in the hydraulic pump can be achieved at further increasing speed of the engine, the speed the hydraulic pump and thus the fan remain unchanged.

Man erreicht mit einfachen Mitteln eine optimale und energetisch günstige Regelung des Lüfters in Abhängigkeit von der Leistung des Verbrennungsmotors und damit in Abhängigkeit von der Temperatur der zu kühlenden Kühlflüssigkeit des Verbrennungsmotors.you achieved with simple means an optimal and energetically favorable regulation of the fan in dependence on the performance of the internal combustion engine and thus in dependence from the temperature of the to be cooled coolant of the internal combustion engine.

Mit der Vorrichtung zum Betreiben eines Lüfters nach der Erfindung wird der Vorteil erzielt, dass eine optimale, energetisch günstige Kühlung über den Lüfter mit einfachen, kostengünstigen Bauteilen erreichbar ist. Beim Einsatz in einem Fahzeug, insbesondere in einem Schienentriebfahrzeug, z.B. einer Diesellokomotive, ergibt sich ein deutlicher Kostenvorteil gegenüber bisher üblichen Vorrichtungen mit offenem Hydraulikkreislauf und Regelventilen, z.B. Proportionalventilen.With the device for operating a fan according to the invention is the advantage achieved that an optimal, energetically favorable cooling over the Fan with simple, inexpensive Components is achievable. When used in a vehicle, in particular in a railcar, e.g. diesel locomotive a clear cost advantage over previously known devices with open Hydraulic circuit and control valves, e.g. Proportional valves.

Die Vorrichtung zum Betreiben eines Lüfters nach der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert:
Einem Verbrennungsmotor 1, der ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, antreibt, ist eine nicht gezeigte Kühlanlage zugeordnet, die einen Kühler für Kühlflüssigkeit enthält. Diesem Kühler ist ein Lüfter 2 zugeordnet, der durch die Erzeugung eines Luftstromes den Kühler und damit die Kühlflüssigkeit abkühlt.The device for operating a fan according to the invention will be explained in more detail with reference to the drawing:
An internal combustion engine 1 , which drives a vehicle, in particular a rail vehicle, is associated with a cooling system, not shown, which includes a radiator for cooling fluid. This cooler is a fan 2 assigned, which cools the radiator and thus the cooling liquid by generating an air flow.

Der Lüfter 2 wird durch einen Hydraulikmotor 3 angetrieben, der Teil eines geschlossenen Hydraulikkreislaufs 4 ist. Hydraulikflüssigkeit im geschlossenen Hydraulikkreislauf 4 wird durch eine dort angeordnete Hydraulikpumpe 5 bewegt, die vom Verbrennungsmotor 1 angetrieben wird.The fan 2 is by a hydraulic motor 3 driven, the part of a closed hydraulic circuit 4 is. Hydraulic fluid in the closed hydraulic circuit 4 is due to a hydraulic pump arranged there 5 moved by the internal combustion engine 1 is driven.

Beim geschlossenen Hydraulikkreislauf 4 wird nur eine kleine Menge Hydraulikflüssigkeit über Leckleitungen 6 und einen Hydraulikkühler 7 in einen Behälter 8 geleitet. Von dort wird fehlende Hydraulikflüssigkeit über eine Speisepumpe 9 und ein Druckfilter 10 wieder in den geschlossenen Hydraulikkreislauf 4 eingespeist.With the closed hydraulic circuit 4 Only a small amount of hydraulic fluid is leaked 6 and a hydraulic cooler 7 in a container 8th directed. From there, missing hydraulic fluid through a feed pump 9 and a pressure filter 10 back into the closed hydraulic circuit 4 fed.

Zur Regelung der Drehzahl des Hydraulikmotors 3 und damit des Lüfters 2 kann entweder der Schwenkwinkel einer Schwenkscheibe 11 in der Hydraulikpumpe 5 geändert werden oder es kann ein Volumenstromregler 12 im geschlossenen Hydraulikkreislauf 4 betätigt werden. Sowohl ein Servoventil oder ein Proportionalventil zum Ändern des Schwenkwinkels der Schwenkscheibe 11, als auch der Volumenstromregler 12, können in Abhängigkeit der gemessenen Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 so geregelt werden, dass sich ein gewünschter Volumenstrom im geschlossenen Hydraulikkreislauf 4 und damit eine gewünschte Drehzahl des Lüfters 2 einstellt. Dabei kommt es insbesondere darauf an, dass die Drehzahl des Lüfters 2 auch bei weiter ansteigender Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 einen Maximalwert nicht übersteigen kann.For controlling the speed of the hydraulic motor 3 and thus the fan 2 can either the swivel angle of a swash plate 11 in the hydraulic pump 5 be changed or it may be a volumetric flow controller 12 in the closed hydraulic circuit 4 be operated. Both a servo valve or a proportional valve for changing the swivel angle of the swash plate 11 , as well as the volume flow controller 12 , depending on the measured speed of the engine 1 be regulated so that a desired flow in the closed hydraulic circuit 4 and thus a desired speed of the fan 2 established. It is particularly important that the speed of the fan 2 even with further increasing speed of the engine 1 can not exceed a maximum value.

Zum Ansteuern des Servoventils oder Proportionalventils der Schwenkscheibe 11 und zum Ansteuern des Volumenstromreglers 12 sind nicht gezeigte Datenleitungen erforderlich.To control the servo valve or proportional valve of the swashplate 11 and for controlling the volume flow controller 12 are not shown data lines required.

Es können auch sowohl eine einstellbare Schwenkscheibe 11 in der Hydraulikpumpe 5 als auch ein Volumenstromregler 12 im geschlossenen Hydraulikkreislauf 4 vorhanden sein.It can also have both an adjustable swivel disk 11 in the hydraulic pump 5 as well as a volumetric flow controller 12 in the closed hydraulic circuit 4 to be available.

Mit der Vorrichtung zum Betreiben eines Lüfters 2 nach der Erfindung kann in einfacher, energetisch günstiger Weise und mit kostengünstigen Bauteilen stets eine optimale Kühlung der Kühlflüssigkeit des Verbrennungsmotors 1 erreicht werden.With the device for operating a fan 2 According to the invention, in a simple, energetically favorable manner and with cost-effective components always optimal cooling of the cooling liquid of the internal combustion engine 1 be achieved.

Claims (10)

Vorrichtung zum Betreiben eines Lüfters (2) für einen Kühler eines Verbrennungsmotors (1), wobei der Lüfter (2) mit einem Hydraulikmotor (3) verbunden ist, der Teil eines Hydraulikkreislaufs ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikkreislauf ein geschlossener Hydraulikkreislauf (4) ist.Device for operating a fan ( 2 ) for a radiator of an internal combustion engine ( 1 ), where the fan ( 2 ) with a hydraulic motor ( 3 ), which is part of a hydraulic circuit, characterized in that the hydraulic circuit is a closed hydraulic circuit ( 4 ). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikmotor (3) mit dem Lüfter (2) direkt gekoppelt ist.Device according to claim 1, characterized in that the hydraulic motor ( 3 ) with the fan ( 2 ) is directly coupled. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im geschlossenen Hydraulikkreislauf (4) ein Volumenstromregler (12) angeordnet ist.Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that in the closed hydraulic circuit ( 4 ) a volumetric flow controller ( 12 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Lüfters (2) durch einen ihm zugeordneten Grenzwertgeber begrenzbar ist, der einen Maximalwert für die Drehzahl des Lüfters (2) gespeichert hat.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the speed of the fan ( 2 ) can be limited by an associated limit value transmitter, which has a maximum value for the speed of the fan ( 2 ) has saved. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hydraulikpumpe (5) Bestandteil des geschlossenen Hydraulikkreislaufs (4) ist.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that a hydraulic pump ( 5 ) Part of the closed hydraulic circuit ( 4 ). Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antreiben der Hydraulikpumpe (5) diese mit dem Verbrennungsmotor (1) verbunden ist.Apparatus according to claim 5, characterized in that for driving the hydraulic pump ( 5 ) with the internal combustion engine ( 1 ) connected is. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fördervolumen der Hydraulikpumpe (5) zum Regeln der Drehzahl des Lüfters (2) regelbar ist.Device according to one of claims 5 or 6, characterized in that the delivery volume of the hydraulic pump ( 5 ) for controlling the speed of the fan ( 2 ) is controllable. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fördervolumen der Hydraulikpumpe (5) abhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) regelbar ist.Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the delivery volume of the hydraulic pump ( 5 ) depending on the speed of the internal combustion engine ( 1 ) is controllable. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fördervolumen der Hydraulikpumpe (5) in Abhängigkeit von der Temperatur der Kühlflüssigkeit in der dem Kühler zugeordneten Kühlanlage regelbar ist.Device according to one of claims 5 to 8, characterized in that the delivery volume of the hydraulic pump ( 5 ) is controllable in dependence on the temperature of the cooling liquid in the cooling system associated with the radiator. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Fördervolumen der Hydraulikpumpe (5) durch Verändern des Schwenkwinkels einer in der Hydraulikpumpe (5) angeordneten Schwenkscheibe (11) regelbar ist.Device according to one of claims 5 to 10, characterized in that the delivery volume of the hydraulic pump ( 5 ) by changing the pivoting angle of a in the hydraulic pump ( 5 ) arranged swash plate ( 11 ) is controllable.
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