DE102005004027B4

DE102005004027B4 - Cooling system for an internal combustion engine installed in a motor vehicle

Info

Publication number: DE102005004027B4
Application number: DE200510004027
Authority: DE
Inventors: Helmut Schmid
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2005-01-28
Filing date: 2005-01-28
Publication date: 2014-05-08
Anticipated expiration: 2025-01-29
Also published as: DE102005004027A1

Abstract

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.Cooling system for an internal combustion engine built into a motor vehicle, the cooling system comprising three air / water heat exchangers and supply 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) can be switched on or off as a function of at least one operating state of the motor vehicle stored in a characteristic diagram.

Description

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

In der DE 103 53 298 A1 ist eine Brennkraftmaschine beschrieben, bei der ein Ölkühler zwischen einer Ölabsaugpumpe und einem Ölvorratsbehälter angeordnet ist. Aus der DE 102 28 355 A1 ist ein Verfahren zur Wärmeregulierung einer Brennkraftmaschine bekannt, mit dem in Abhängigkeit einer Kühlmitteltemperatur ansteuerbare Einrichtungen zur Beeinflussung des Wärmehaushalts der Brennkraftmaschine angesteuert werden. In der DE 199 43 002 A1 ist eine Kühleinrichtung für eine Brennkraftmaschine beschrieben. In der DE 23 31 170 A ist eine Strömungsmittel-Steuervorrichtung beschrieben, bei der ein Ventil mit einer verbesserten Dichtanordnung vorgesehen ist, wobei zwischen einer Servoeinrichtung und dem Ventil eine Stellvorrichtung positioniert ist.In the DE 103 53 298 A1 An internal combustion engine is described in which an oil cooler is arranged between an oil suction pump and an oil reservoir. From the DE 102 28 355 A1 a method for heat regulation of an internal combustion engine is known, with the controllable depending on a coolant temperature controllable means for influencing the heat balance of the internal combustion engine. In the DE 199 43 002 A1 a cooling device for an internal combustion engine is described. In the DE 23 31 170 A a fluid control device is described in which a valve is provided with an improved sealing arrangement, wherein between a servo device and the valve, an adjusting device is positioned.

Aus der DE 199 56 893 A1 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 199 56 893 A1 a cooling system for an internal combustion engine is known, which consists essentially of a main heat exchanger for cooling the cooling water circulating in the cooling circuit 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 wherein the thermostatic valve has a second output, which connected to the input of the auxiliary cooler, such that only the main cooler 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 engine is powered and in a 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.Such a cooling system is quite suitable using simple, inexpensive means to ensure sufficient heating of the passenger compartment in addition to sufficient cooling of the engine, but can hardly cause a directed to the respective operating condition or the respective driving speed of the motor vehicle cooling the engine.

Aus der DE 100 24 714 A1 ist ein Kühlsystem far 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 100 24 714 A1 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, and 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.The invention is based on the above-indicated prior art, the object of providing a cooling system for a built in a motor vehicle internal combustion engine, which ensures the lowest possible effort, especially on switching means, optimal cooling of the engine at each power demand or speed of the motor vehicle.

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

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.The advantage achieved in particular with the invention is seen in the fact that, despite low circuit complexity at different operating conditions or driving conditions of the motor vehicle optimum cooling of the internal combustion engine of the motor vehicle is achieved. In particular, the use of cooling air blowers is required only for the two of the sufficient cooling of the internal combustion engine with low power requirement or low driving speeds, mainly provided in city traffic lateral air / water heat exchanger of the cooling system, while the middle, the cooling of the engine at higher speeds associated air / water heat exchanger due to the then existing ram air flow rate requires no cooling fan. However, in order to rule out overheating or boiling of the cooling water during operation of the motor vehicle with low power demand on the internal combustion engine and simultaneously at low driving speeds at which no or no appreciable ram air flow through the middle radiator is present, it is further provided that in the cooling water flow to the middle air / water heat exchanger, a throttle valve is turned on, which prevents the cooling water flow at low power requirements and / or low speeds.

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

Es zeigenShow it

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 flow 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 am 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 on the 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

Cooling system for an internal combustion engine installed in a motor vehicle, the cooling system comprises three air / water heat exchanger 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.

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 for city or city traffic operating cycle or the driving speed of the motor vehicle.

Cooling system according to claim 1 and 2, characterized in that one of the Internal combustion engine outgoing 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.

Cooling system according to claim 3, characterized in that in the flow 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.

Cooling system according to Claims 1 to 4, characterized in that the three air / water heat exchangers ( 2 . 3 and 4 ) are 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.

Cooling system according to claim 5, characterized in that only the two lateral air / water heat exchangers ( 3 and 4 ) is assigned a fan blower.

Cooling system according to claim 5 or 6, characterized in that the middle air / water heat exchanger ( 2 ) is assigned as an air / water heat exchanger for well above the permitted in city traffic or occurring 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.

Cooling system according to claim 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.

Cooling system according to claim 7 or 8, characterized in that a drive for a 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 ).