DE102005004027A1 - Internal combustion engine cooling system for motor vehicle, has three air/water heat exchangers, where one of exchanger is connected and/or disconnected based on operating condition of vehicle - Google Patents

Internal combustion engine cooling system for motor vehicle, has three air/water heat exchangers, where one of exchanger is connected and/or disconnected based on operating condition of vehicle Download PDF

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Abstract

The system has three air/water heat exchangers (2, 3, 4) and supply and return pipes for cooling water. A unit is provided for interrupting cooling water flow in the supply pipes. One of the exchanger is connected and/or disconnected based on the operating condition of the vehicle, where the condition is stored in an engine operating map. The condition is provided by operating cycle and speed of the vehicle.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kühlsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 für eine in ein Kraftfahrzeug eingebaute Brennkraftmaschine.The The invention relates to a cooling system according to the generic term of claim 1 for a built in a motor vehicle internal combustion engine.

Aus der DE-OS 199 56 893 ist ein Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine bekannt, welches im Wesentlichen aus einem Hauptwärmetauscher zur Kühlung des im Kühlkreislauf umlaufenden Kühlwassers und einem Nebenwärmetauscher sowie einem zwischen den Ausgang der Brennkraftmaschine und dem Eingang des Hauptwärmetauschers eingeschalteten Thermostatventil besteht und bei welchem das Thermostatventil einen zweiten Ausgang besitzt, welcher mit dem Eingang des Nebenkühlers verbunden ist, derart, daß in einem ersten Betriebszustand lediglich der Hauptkühler für die Kühlung der Brennkraftmaschine eingesetzt ist, in einem zweiten Betriebszustand zusätzlich zum Hauptkühler auch der Nebenkühler mit erwärmten Wasser aus dem Vorlauf aus der Brennkraftmaschine versorgt wird und in einem dritten Betriebszustand, während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine, vorwiegend der Nebenkühler mit vorlaufendem Heißwasser versorgt wird.From the DE-OS 199 56 893 a cooling system for an internal combustion engine is known, which consists essentially of a main heat exchanger for cooling the circulating in the cooling circuit cooling water and a secondary heat exchanger and a switched between the output of the engine and the input of the main heat exchanger thermostatic valve and in which the thermostatic valve has a second output, which connected to the input of the auxiliary cooler, such that only the main radiator is used for cooling the internal combustion engine in a first operating state, in a second operating state in addition to the main radiator and the subcooler with heated water from the flow from the internal combustion engine is supplied and in one third operating state, during the warm-up phase of the internal combustion engine, mainly the subcooler is supplied with leading hot water.

Ein solches Kühlsystem ist durchaus geeignet unter Einsatz einfacher, wenig aufwendiger Mittel neben einer ausreichenden Kühlung der Brennkraftmaschine auch eine ausreichende Beheizung des Fahrgastraumes sicher zu stellen, kann aber schwerlich eine auf den jeweiligen Betriebszustand bzw. die jeweilige Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges ausgerichtete Kühlung der Brennkraftmaschine bewirken.One such cooling system is quite suitable using simple, less expensive Means in addition to a sufficient cooling of the internal combustion engine also to ensure sufficient heating of the passenger compartment, but can hardly on the respective operating condition or the respective driving speed of the motor vehicle aligned cooling cause the internal combustion engine.

Aus der DE-OS 100 24 714 ist ein Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine bekannt, welches sich im besonderen dadurch auszeichnet, daß das Kühlsystem als Doppelkreislaufsystem ausgebildet ist. In diesem Kühlsystem schließt bei niedrigeren Temperaturen der Brennkraftmaschine ein Motorthermostat den Vorlauf zu den Kühlern, so daß das Kühlwasser hauptsächlich innerhalb der Brennkraftmaschine zirkuliert. Bei höheren Temperaturen der Brennkraftmaschine werden mittels des Thermostaten zuschaltbare Kühlkreisläufe beaufschlagt. Im Wesentlichen besteht dieses bekannte Kühlsystem aus mindestens einem Primärkühler und mindestens einem, vorzugsweise jedoch zwei Sekundärkühlern, sowie einer Kühlwasserpumpe zum Zwagsfördern des im Kühlmantel der Brennkraftmaschine umlaufenden Kühlwassers. Dieses Kühlsystem zeichnet sich infolge seiner Ausbildung als Doppelkreislaufsystem durch einen beträchtlichen Aufwand an Leitungswegen und in diese eingeschalteten Steuermitteln aus.From the DE-OS 100 24 714 a cooling system for an internal combustion engine is known, which is characterized in particular by the fact that the cooling system is designed as a double-circuit system. In this cooling system, at lower temperatures of the engine, an engine thermostat closes the flow to the coolers, so that the cooling water circulates mainly within the engine. At higher temperatures of the engine switchable cooling circuits are acted upon by the thermostat. In essence, this known cooling system consists of at least one primary cooler and at least one, but preferably two secondary coolers, as well as a cooling water pump for pumping the circulating in the cooling jacket of the engine cooling water. This cooling system is characterized by its design as a double-circuit system by a considerable effort on cable routes and in this switched control means.

Der Erfindung liegt ausgehend von dem vorstehend aufgezeigten Stand der Technik die Aufgabe zugrunde ein Kühlsystem für eine in ein Kraftfahrzeug eingebaute Brennkraftmaschine anzugeben, welches bei geringstmöglichem Aufwand, insbesondere an Schaltmitteln, eine optimale Kühlung der Brennkraftmaschine bei jeder Leistungsanforderung bzw. Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges gewährleistet.Of the Invention is based on the above-indicated state The technique is based on the task of a cooling system for a in a motor vehicle specify internal combustion engine, which at the lowest possible Effort, especially on switching means, optimal cooling of the engine at every power requirement or driving speed of the motor vehicle guaranteed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.These The object is achieved by the achieved in claim 1 features. Advantageous developments and expedient embodiments are given in the subclaims.

Der insbesondere mit der Erfindung erzielte Vorteil wird darin gesehen, daß trotz geringem Schaltungsaufwand bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen bzw. Fahrbedingungen des Kraftfahrzeuges eine optimale Kühlung der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges erreicht wird. Insbesondere ist lediglich für die beiden der ausreichenden Kühlung der Brennkraftmaschine bei geringer Leistungsanforderung bzw. geringen Fahrgeschwindigkeiten, hauptsächlich im Stadtverkehr, vorgesehenen seitlichen Luft Wasser-Wärmetauscher des Kühlsystemes der Einsatz von Kühlluftgebläsen erforderlich, während der mittlere, der Kühlung der Brennkraftmaschine bei höheren Fahrgeschwindigkeiten zugeordnete Luft-/-Wasser-Wärmetauscher infolge des dann vorhandenen Stauluftdurchsatzes keines Kühlgebläses bedarf. Um aber während des Betriebes des Kraftfahrzeuges bei niedriger Leistungsanforderung an die Brennkraftmaschine und gleichzeitig bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten, bei denen kein oder kein nennenswerter Stauluftdurchsatz durch den mittleren Kühler gegeben ist, eine Überhitzung bzw. ein Kochen des Kühlwassers auszuschließen ist, ist erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen, daß in den Kühlwasservorlauf zum mittleren Luft-/-Wasser-Wärmetauscher ein Drosselventil eingeschaltet ist, welches den Kühlwasservorlauf bei geringen Leistungsanforderungen und/oder geringen Fahrgeschwindigkeiten unterbindet.Of the particular advantage achieved with the invention is seen therein that despite low circuit complexity under different operating conditions or driving conditions of the motor vehicle optimal cooling of the Internal combustion engine of the motor vehicle is achieved. Especially is only for the two of the sufficient cooling the internal combustion engine with low power requirement or low Driving speeds, mainly in city traffic, provided lateral air water heat exchanger of the cooling system the use of cooling air blowers required during the medium, of cooling the internal combustion engine at higher Travel speeds assigned air / water heat exchanger requires no cooling fan due to the then existing ram air flow rate. But during the operation of the motor vehicle at low power requirement to the internal combustion engine and at the same time at low driving speeds, where no or no significant ram air flow through the middle cooler is given, overheating or a boiling of the cooling water excluded is still according to the invention provided that in the cooling water supply to the middle air / water heat exchanger a throttle valve is turned on, which is the cooling water flow at low power requirements and / or low speeds prevented.

Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beispielsbeschreibung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im Einzelnen beschrieben.The Invention is illustrated in the following example description an embodiment shown in the drawing described in detail.

Es zeigenIt demonstrate

1 eine schaubildliche Darstellung der Vor- und Rücklaufleitung eines insgesamt drei Luft/Wasser-Wärmetauscher beinhaltenden Kühlsystemes für eine in ein Kraftfahrzeug eingebaute Brennkraftmaschine; 1 a perspective view of the Supply and return line of a total of three air / water heat exchanger-containing cooling system for a built-in motor vehicle internal combustion engine;

2 eine schaubildliche Darstellung eines in die Vorlaufleitung bzw. die Rücklaufleitung des Kühlsystemes eingeschalteten Wasserverteilerstückes; 2 a perspective view of a switched into the flow line and the return line of the cooling system water distribution piece;

3 eine schaubildliche Darstellung einer Halbschale eines Wasserverteilerstückes gemäß 2; 3 a perspective view of a half-shell of a water distribution piece according to 2 ;

4 eine schaubildliche Darstellung eines in die Vorlaufleitung zum mittleren Luft/Wasser-Wärmetauscher eingeschalteten Drosselventiles; 4 a perspective view of a switched into the flow line to the middle air / water heat exchanger throttle valve;

5 einen Schnitt durch das Drosselventil nach 4 entlang der Linie V-V. 5 a section through the throttle valve after 4 along the line VV.

Das Kühlsystem 1 einer im Einzelnen nicht dargestellten Brennkraftmaschine umfaßt drei im Frontbereich des Kraftfahrzeuges nebeneinanderliegend angeordnete, in der Zeichnung gleichfalls nicht im Einzelnen gezeigte, schematisch jedoch mit den Bezugsziffern 2, 3 und 4 bezeichnete Luft/Wasser-Wärmetauscher, welche einerseits mittels einer von der Brennkraftmaschine ausgehenden Sammel-Vorlaufleitung 8 und über nachgeschaltete Vorlaufleitungen 5, 6 und 7 mit erwärmtem Kühlwasser beaufschlagt werden und andererseits mittels Rücklaufleitungen 10, 11 und 12 und einer zu dieser zurückführenden Sammel-Rücklaufleitung 9 mit der Brennkraftmaschine verbundenen sind.The cooling system 1 an internal combustion engine, not shown in detail comprises three in the front region of the motor vehicle arranged side by side, also not shown in detail in the drawing, but schematically with the reference numerals 2 . 3 and 4 designated air / water heat exchanger, which on the one hand by means of an outgoing of the internal combustion engine collection flow line 8th and via downstream supply lines 5 . 6 and 7 be acted upon with heated cooling water and on the other hand by means of return lines 10 . 11 and 12 and a recirculating return line leading to it 9 are connected to the internal combustion engine.

Zwischen die Sammel-Vorlaufleitung 8 und die Sammel-Rücklaufleitung 9 und die Vorlaufleitungen 5, 6 und 7 sowie zwischen die Rücklaufleitungen 10, 11 und 12 und die Sammel-Rücklaufleitung 9 ist jeweils ein Wasserverteilerstück 13 bzw. 14 eingeschaltet, wobei die beiden Wasserverteilerstücke 13 und 14 untereinander identisch ausgebildet sind und jeweils aus zwei starren Halbschalen 15 und 16 bestehen. Jede der beiden ein Wasserverteilerstück 13 bzw. 14 bildenden Halbschalen besitzt einen zentralen Wassereinlaufteil 17 und einen durch Einprägungen 18 und 19 gebildeten Verteilerteil. Sowohl die Vorlaufleitungen 5, 6 und 7 als auch die Rücklaufleitungen 10, 11 und 12 sind an ihren freien Enden jeweils mit einer Anschlußkupplung 20 versehen. In die dem mittleren Luft/Wasser-Wärmetauscher 2 zugeordnete Vorlaufleitung 5 ist ein Drosselventil 21 eingeschaltet, welches vermittels eines Schlauchstückes 22 mit dem Wasserverteilerstück 13 verbunden ist, wobei das Schlauchstück 22 einerseits mit dem Ausgang des Wasserverteilerstückes 13 und andererseits mit dem Anschlußstutzen 24 des Drosselventiles 21 jeweils mittels Schlauchschellen 23 verbunden ist.Between the collecting supply line 8th and the collection return line 9 and the flow lines 5 . 6 and 7 and between the return lines 10 . 11 and 12 and the collection return line 9 is each a water distribution piece 13 respectively. 14 switched on, with the two water distribution pieces 13 and 14 are formed identical to each other and each of two rigid shells 15 and 16 consist. Each of the two a water distributor 13 respectively. 14 forming half-shells has a central water inlet part 17 and one by imprints 18 and 19 formed distributor part. Both the supply lines 5 . 6 and 7 as well as the return lines 10 . 11 and 12 are at their free ends each with a connection coupling 20 Mistake. In the middle air / water heat exchanger 2 assigned feed line 5 is a throttle valve 21 turned on, which by means of a piece of hose 22 with the water distribution piece 13 is connected, wherein the hose piece 22 on the one hand with the output of the water distribution piece 13 and on the other hand with the connecting piece 24 of the throttle valve 21 each with hose clamps 23 connected is.

Das Drosselventil 21 besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse 25 und einem in diesem um eine vertikale Achse A-A verschwenkbar gelagerten Drosselzylinder 26. Der Drosselzylinder 26 ist vermittels einer Schraube 27 drehsicher mit einer oberhalb des Gehäuses 25 angeordneten Excenterscheibe 28 gekoppelt. Mit der Exzenterscheibe 28 steht vermittels einer Langlochausnehmung 29 und eines mit dieser verbundenen Zapfens 30 ein Antriebshebel 31 in Antriebsverbindung. Der Antriebshebel 31 ist als zweiarmiger Hebel ausgebildet und um eine vertikale Achse 32 schwenkbar um Gehäuse 25 des Drosselventiles 21 gelagert. Dem Antrieb des Antriebshebels 31 ist eine Unterdruckdose 33 zugeordnet, welche an das Gehäuse 25 des Drosselventiles 21 angeschlossen ist und unter Zwischenschaltung eines Schubarmes 34 einen mit dem freien Ende 35 des Antriebshebels 31 verbundenen Mitnehmer 36 antreibt. Der Antriebshebel 31 ist über eine Schraube 37 mit einer am Gehäuse 25 des Drosselventiles 21 verlagerten Drehachse 38 verbunden. Die Exzenterscheibe 28 ist entlang eines Teilbereichs ihres Umfanges hin mit einer radialen Ausnehmung 39 versehen, über welche sie zur Begrenzung ihrer Verdrehbarkeit mit einem feststehend mit dem Gehäuse 25 des Drosselventiles 21 verbundenen Anschlag 40 zusammenwirkt.The throttle valve 21 consists essentially of a housing 25 and in this about a vertical axis AA pivotally mounted throttle cylinder 26 , The throttle cylinder 26 is by means of a screw 27 non-rotatable with one above the housing 25 arranged eccentric disc 28 coupled. With the eccentric disc 28 is by means of a slot recess 29 and a pin connected thereto 30 a drive lever 31 in drive connection. The drive lever 31 is designed as a two-armed lever and about a vertical axis 32 swiveling around housing 25 of the throttle valve 21 stored. The drive of the drive lever 31 is a vacuum box 33 assigned to which the housing 25 of the throttle valve 21 is connected and with the interposition of a push arm 34 one with the free end 35 of the drive lever 31 connected driver 36 drives. The drive lever 31 is about a screw 37 with one on the housing 25 of the throttle valve 21 shifted axis of rotation 38 connected. The eccentric disc 28 is along a portion of its circumference with a radial recess 39 over which they limit their rotatability with a fixed to the housing 25 of the throttle valve 21 connected stop 40 interacts.

Claims (10)

Kühlsystem für eine in ein Kraftfahrzeug eingebaute Brennkraftmaschine, wobei das Kühlsystem drei Luft-/-Wasser-Wärmetauscher und Vorlauf- und Rücklaufleitungen für das Kühlwasser sowie Mittel zum Unterbrechen des Kühlwasserstromes in einer oder allen Kühlwasservorlaufleitungen umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der drei Luft-/-Wasser-Wärmetauscher (2, 3 und 4) in Abhängigkeit von mindestens einem in einem Kennfeld abgelegten Betriebszustand des Kraftfahrzeuges zu- bzw. abschaltbar ist.A cooling system for an internal combustion engine installed in a motor vehicle, the cooling system comprising three air / water heat exchangers and flow and return lines for the cooling water and means for interrupting the cooling water flow in one or all cooling water supply lines, characterized in that at least one of the three air - / - Water heat exchanger ( 2 . 3 and 4 ) is switched on or off in response to at least one stored in a map operating condition of the motor vehicle. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Abschalten des wenigstens einen Luft-/-Wasser-Wärmetauschers (2) führende Betriebszustand durch einen für den Innerorts- oder Stadtverkehr charakteristischen Betriebszyklus bzw. die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges gebildet ist.Cooling system according to claim 1, characterized in that for switching off the at least one air / water heat exchanger ( 2 ) leading operating state is formed by a characteristic of urban or city traffic cycle or the driving speed of the motor vehicle. Kühlsystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Brennkraftmaschine abgehende Vorlaufleitung (8) und eine zur Brennkraftmaschine zurückführende Rücklaufleitung (9) jeweils mit einem drei Ausgänge bzw. drei Eingänge aufweisenden Wasserverteilerstück (13, 14) ausgestattet ist, wobei an das jeweilige Wasserverteilerstück (13 bzw. 14) jeweils drei Vorlauf- (5, 6, 7) bzw. Rücklaufzweigleitungen (10, 11, 12) angeschlossen sind.Cooling system according to Claims 1 and 2, characterized in that a feed line ( 8th ) and a return line leading back to the internal combustion engine ( 9 ) each with a three outputs or three inputs having water distribution piece ( 13 . 14 ), whereby the respective water distribution piece ( 13 respectively. 14 ) three ( 5 . 6 . 7 ) or return branch lines ( 10 . 11 . 12 ) are connected. Kühlsystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Vorlaufleitung (8) bzw. die Rücklaufleitung (9) eingeschalteten Wasserverteilerstücke (13, 14) jeweils aus zwei, durch starre Formteile gebildeten, Halbschalen (15, 16) zusammengesetzt sind.Cooling system according to claim 1 to 3, characterized in that the in the supply line ( 8th ) or the return line ( 9 ) switched on water distribution pieces ( 13 . 14 ) each of two, formed by rigid moldings, half shells ( 15 . 16 ) are composed. Kühlsystem nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt drei Luft-/-Wasser-Wärmetauscher (2, 3 und 4) vorgesehen und im Frontbereich des Kraftfahrzeuges nebeneinanderliegend angeordnet sind, derart, daß beiderseits eines mittleren Luft-/-Wasser-Wärmetauschers (2) je ein seitlicher Luft-/-Wasser-Wärmetauscher (3 bzw. 4) angeordnet ist.Cooling system according to Claims 1 to 4, characterized in that a total of three air / water heat exchangers ( 2 . 3 and 4 ) are provided and arranged side by side in the front region of the motor vehicle, such that on both sides of a middle air / water heat exchanger ( 2 ) one lateral air / water heat exchanger ( 3 respectively. 4 ) is arranged. Kühlsystem nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich den beiden seitlichen Luft-/-Wasser-Wärmetauschern (3 und 4) ein Lüftergebläse zugeordnet ist.Cooling system according to Claims 1 to 5, characterized in that only the two lateral air / water heat exchangers ( 3 and 4 ) is assigned a fan blower. Kühlsystem nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem mittleren Luft-/-Wasser-Wärmetauscher (2) als Luft-/-Wasser-Wärmetauscher für deutlich über den im Stadtverkehr zugelassenen bzw. auftretenden Fahrgeschwindigkeiten kein Lüftergebläse zugeordnet ist und daß in den zum mittleren Luft-/-Wasser-Wärmetauscher (2) führenden Zweig (5) der Vorlaufleitung ein Drosselventil (21) eingeschaltet ist.Cooling system according to Claims 1 to 6, characterized in that the middle air / water heat exchanger ( 2 ) is assigned as an air / water heat exchanger for well above the permitted or occurring in city driving speeds no fan blower and that in the middle air - / - water heat exchanger ( 2 ) leading branch ( 5 ) the flow line a throttle valve ( 21 ) is turned on. Kühlsystem nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (21) mittels einer Unterdruckdose (33) über einen mechanisch begrenzten Schwenkwinkelbereich hin zwischen einer Offenstellung und einer Drosselstellung hin- und herbewegbar ist.Cooling system according to Claims 1 to 7, characterized in that the throttle valve ( 21 ) by means of a vacuum box ( 33 ) is reciprocable over a mechanically limited pivoting angle range between an open position and a throttle position. Kühlsystem nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb für den Drosselzylinder (26) des Drosselventiles (21) einen am Gehäuse (25) des Drosselventiles (21) schwenkbar gelagerten, durch einen von der Unterdruckdose (33) ausgehenden Schubarm (34) angetriebenen Hebel (31) und eine von diesem antreibbare, mit der Drosselzylinder (26) des Drosselventiles (21) drehsicher verbundene Exzenterscheibe (28) umfaßt.Cooling system according to Claims 1 to 8, characterized in that the drive for the throttle cylinder ( 26 ) of the throttle valve ( 21 ) one on the housing ( 25 ) of the throttle valve ( 21 ) pivotally mounted, by one of the vacuum box ( 33 ) outgoing push arm ( 34 ) driven lever ( 31 ) and a drivable by this, with the throttle cylinder ( 26 ) of the throttle valve ( 21 ) rotatably connected eccentric disc ( 28 ). Kühlsystem nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbarkeit der mit der Drosselzylinder (26) des Drosselventils (21) drehsicher verbundenen Excenterscheibe (28) über einen Abschnitt ihres Umfanges hin mit einer radial gerichteten Ausnehmung versehen ist, welcher ein am Gehäuse (25) des Drosselventils (21) feststehend angeordneter Anschlag zugeordnet ist.Cooling system according to claim 1 to 9, characterized in that the rotatability of the with the throttle cylinder ( 26 ) of the throttle valve ( 21 ) rotatably connected eccentric disc ( 28 ) is provided over a portion of its circumference with a radially directed recess, which on the housing ( 25 ) of the throttle valve ( 21 ) is arranged fixed stop arranged.
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