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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem einer Brennkraftmaschine
mit zwei Wärmetauschern
sowie einer Kühlmittelpumpe,
die zwei Einlässe
und zwei Auslässe
besitzt und ein in einer im Querschnitt kreisförmigen Pumpenkammer eines Pumpengehäuses drehbar
angeordnetes Pumpenrad aufweist, wobei bei nicht von Kühlmittel
durchströmten
Wärmetauschern
nur ein Einlass und beide Auslässe
durchströmt
sind.
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Kühlsysteme
für Brennkraftmaschinen
sind bereits in vielfachen Formen bekannt geworden. So ist beispielsweise
anhand der
DE 40 30
200 C2 ein Motorkühlsystem
bekannt geworden, welches eine über
eine Kurbelwelle des Motor drehend angetriebene Kühlmittelpumpe
besitzt, die zwei Auslässe
besitzt, von denen jeweils einer in einen zugehörigen Einlass einer Zylinderbank
eines V-Motors Kühlmittel entlässt und
die Kühlmittelpumpe
nur einen Saugleitungs-Einsatzabschnitt aufweist, also einen Einlass, über den
Kühlmittel
in die Kühlmittelpumpe
einströmt und
zwar in Richtung der Drehachse des Pumpenrads der Kühlmittelpumpe.
Damit weist die Kühlmittelpumpe
in Richtung der Drehachse des Pumpenrades eine große axiale
Baulänge
auf.
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Anhand
der
DE 198 09 123
B4 ist eine Wasserpumpe für den Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine
bekannt geworden, wobei die Wasserpumpe eine axial verlaufende Sammelöffnung besitzt,
in die Kühlmittel
aus mehreren, mittels eines Drehschiebers verschließbaren Zulauföffnungen
einströmen kann.
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Schließlich ist
anhand der
DE 199
56 732 B4 eine Kühleinrichtung
für einen
Motor bekannt geworden, wobei die bei dieser Kühleinrichtung vorgesehene Wasserpumpe
zwei Einlässe
und zwei Auslässe besitzt,
wobei ein erster Auslass bei kleinem aktivem Kreis durchströmt wird
und der zweite Einlass bei großem
aktivem Kreis durchströmt
wird. Der kleine Kreis oder Kreislauf entspricht dabei dem Kühlmittelkreislauf
während
der Aufwärmphase
des Motors, während
also der Motor also noch nicht Betriebstemperatur erreicht hat und
das Kühlmittel
noch nicht durch einen entsprechenden Kühlmittel-Wärmetauscher geleitet wird.
Der große
Kreis entspricht dem gegenüber
dem Kühlmittelkreislauf
mit aktiv durchströmtem
Kühlmittel-Wärmetauscher,
wenn also der Motor bereits seine Betriebstemperatur erreicht hat.
11 dieser Druckschrift zeigt dabei, dass
die Kühlmittelpumpe
in Richtung der Drehachse des Pumpenrads angeströmt wird und somit wiederum
eine große
axiale Baulänge
besitzt.
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Soll
nun eine Kühlmittelpumpe
an einer Brennkraftmaschine vorgesehen sein, die zwei sich horizontal
gegenüberliegende
Zylinder besitzt, also einer Brennkraftmaschine in Boxerbauform
oder Gegenläuferbauform,
so kann die Kühlmittelpumpe über einen
entsprechend ausgebildeten Kurbelwellenstumpf der Brennkraftmaschine
direkt angetrieben werden, sodass die Kühlmittelpumpe beispielsweise an
einer in Fahrtrichtung eines mit der Brennkraftmaschine ausgestatteten
Fahrzeugs vorne liegenden Stirnseite der Brennkraftmaschine angeordnet
werden, sodass eine in Drehachsrichtung des Pumpenrades der Brennkraftmaschine
lange Bauform ausscheidet. Dies gilt insbesondere dann wenn es sich bei
dem Fahrzeug um ein Motorrad handelt, bei dem der lichte Abstand
zwischen der Stirnseite der Brennkraftmaschine und dem Vorderrad
kurz bemessen ist und somit eine solche lange Bauform ausscheidet. Auch
kann es bei einem solchen Motorrad aufgrund einer als Telelever-Vorderradführung bekannt
gewordenen Ausgestaltung des Vorbaus des Motorrades notwendig sein,
das Kühlsystem
mit zwei voneinander unabhängigen
Wärmetauschern
auszustatten, von denen jeweils einer benachbart zu der beschriebenen
Vorderradführung
angeordnet ist.
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Ausgehend
hiervon liegt der vorliegenden Erfindung nunmehr die Aufgabe zugrunde,
ein gattungsgemäßes Kühlsystem
einer Brennkraftmaschine derart weiterzubilden, dass der in Drehachsrichtung
des Pumpenrades benötigte
axiale Bauraum der Kühlmittelpumpe
verglichen mit bekannten Kühlmittelpumpen
deutlich verringert werden kann.
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Die
Erfindung weist nun zur Lösung
dieser Aufgabe die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte
Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
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Die
Erfindung schafft nun ein Kühlsystem
einer Brennkraftmaschine mit zwei Wärmetauschern sowie einer Kühlmittelpumpe,
die zwei Einlässe
und zwei Auslässe
besitzt und ein in einer im Querschnitt kreisförmigen Pumpenkammer eines Pumpengehäuses drehbar
angeordnetes Pumpenrad aufweist, wobei bei nicht von Kühlmittel
durchströmtem
Wärmetauschern
nur ein Einlass und beide Auslässe
durchströmt
sind und bei von Kühlmittel
durchströmten Wärmetauschern
beide Einlässe
und beide Auslässe durchströmt sind.
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Wenn
sich also die Brennkraftmaschine noch nicht auf Betriebstemperatur
befindet, so wird bei aktivem kleinen Kreislauf die Kühlmittelpumpe
durch nur einen Einlass und beide Auslässe durchströmt, während bei
großem
aktiven Kreislauf, wenn also beide Wärmetauscher durchströmt werden,
beide Einlässe
und beide Auslässe
der Kühlmittelpumpe durchströmt werden.
Es führt
dies zu einer effizienten Durchmischung beider Kühlmittelkreisläufe beider Wärmetauscher
und aufgrund des Wegfalles der Notwendigkeit der Bündelung
der Kühlmittelkreisläufe aus
beiden Wärmetauschern
beispielsweise mittels eines T-Stückes vor dem Einlass der Kühlmittelpumpe
zu einem weniger Bauraum benötigenden
Kühlsystem.
Der Einsatz eines solchen T-Stückes
vor dem Einlass der Kühlmittelpumpe
wäre dann
erforderlich, wenn die Kühlmittelpumpe
nur einen Einlass besitzt, wie dies bei bekannten Kühlmittelpumpen
der Fall ist oder bei Kühlmittelpumpen
der Fall ist, die zwar zwei Einlässe
besitzen, von denen aber in Abhängigkeit
davon, ob der große
Kühlkreislauf
oder der kleine Kühlkreislauf
aktiv ist, nur ein Einlass durchströmt wird.
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Eine
in Richtung der Drehachse des Pumpenrads kurze Bauform der Kühlmittelpumpe
kann dadurch erreicht werden, dass die Einlässe und Auslässe von
sich vom Pumpengehäuse
jeweils paarweise parallel weg gerichtet erstreckenden rohrstückförmigen Ansätzen gebildet
sind. Damit wird eine Konfiguration der Kühlmittelpumpe erreicht, bei der
jeweils ein Einlass parallel zu einem Auslass verläuft und
die Einlässe
und Auslässe
dabei beispielsweise im rechten Winkel zur Drehachse des Pumpenrads
verlaufen, sodass die Kühlmittelpumpe
in Drehachsrichtung des Pumpenrads eine ausgesprochen kurze Bauweise
aufweist.
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Um
nun in der Pumpenkammer des Pumpengehäuses eine gute Durchmischung
des durch die beiden Einlässe
in die Pumpenkammer einströmenden
Kühlmittels
mit entsprechendem Temperaturausgleich und damit gleicher Temperatur
beider vom jeweiligen Auslass der Kühlmittelpumpe angeströmter Zylinder
des Boxermotors zu erreichen, ist es nach der Erfindung vorgesehen,
dass die Einlässe und
Auslässe
relativ zur Drehachse des Pumpenrads einander kreuzweise gegenüberliegend
und in Richtung der Drehachse des Pumpenrads versetzt angeordnet
sind. Somit wird es erreicht, dass die durch die beiden Einlässe in die
Pumpenkammer einströmenden
Kühlmittelströme nicht
beispielsweise stumpf aufeinander stoßen, was strömungstechnisch
ungünstig
ist, sondern die einströmenden
Kühlmittelströme im radialen
Abstand von der Drehachse des Pumpenrads aus betrachtet auf das
Pumpenrad treffen und so auch für
einen geringen Energiebedarf für die
Antriebsleistung der Kühlmittelpumpe
sorgen. Das so in die Pumpenkammer einströmende Kühlmittel kann nun im Pumpenrad
vorgesehene Durchlässe
zur Strömung
des Kühlmittels
von der Saugseite, also der Einlassseite, zur Druckseite, also der Auslassseite
durchströmen,
wobei zu diesem Zweck die Einlässe
und Auslässe
in Richtung der Drehachse des Pumpenrads versetzt zueinander angeordnet sind.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform sind
dabei die Einlässe
relativ zur Pumpenkammer derart angeordnet, dass das Kühlmittel
das Pumpenrad vom Außenumfang
des Pumpenrads her tangential beaufschlägt. Um nun zu vermeiden, dass
die in die Pumpenkammer eintretenden beiden Kühlmitteleinlassströme vor der
Beaufschlagung des Pumpenrads strömungstechnisch ungünstig aufeinander
treffen, ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen,
dass die Pumpenkammer eine die Kühlmitteleinlassströme vor der
Beaufschlagung des Pumpenrads voneinander trennende Trennwand besitzt,
die sich von einer Außenwand
des Pumpengehäuses
in Richtung zu einer Stirnseite des Pumpenrads erstreckt. Damit
werden die beiden Kühlmitteleinlassströme so in
die Pumpenkammer ge leitet, dass sie von dem sich drehenden Pumpenrad über die
Durchlässe
des Pumpenrads auf die Auslassseite unter aktiver Durchmischung
der beiden Kühlmitteleinlassströme in der
Pumpenkammer befördert
werden.
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Damit
das Pumpenrad von einem Kurbelwellenstumpf der Brennkraftmaschine
formschlüssig
angetrieben werden kann, kann es an seiner zum Eingriff mit dem
Kurbelwellenstumpf vorgesehenen Seite eine formschlüssig ausgebildete
Nabe besitzen, mit der das Pumpenrad eine formschlüssige Wellen-Naben-Verbindung
mit dem Kurbelwellenstumpf ausbildet und somit eine axiale Baulänge benötigende
Zwischenschaltung eines Hilfsantriebs vermieden wird.
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Die
Erfindung wird nun im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese
zeigt in:
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1 eine
schematische Darstellung eines Kühlsystems
nach einer Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einem Zweizylinder-Boxermotor und zwei Wärmetauschern;
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2 eine
Ansicht auf eine Kühlmittelpumpe von
ihrer Rückseite
her;
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3 eine
teilweise geschnittene Darstellung der Kühlmittelpumpe nach 2 in
einer Ansicht von schräg
oben;
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4 eine
Querschnittsansicht der Kühlmittelpumpe;
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5 eine
teilweise geschnittene Darstellung der Kühlmittelpumpe nach 1;
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6 eine
perspektivische Draufsichtansicht auf die Kühlmittelpumpe von vorne; und
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7 eine
geschnittene perspektivische Darstellung der Kühlmittelpumpe zur Erläuterung
der Strömungsbahnen.
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1 der
Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines Kühlsystems
nach der vorliegenden Erfindung mit einem Zweizylinder-Boxermotor
als Brennkraftmaschine. Der Motor 1 weist zwei Zylinder 2, 3 auf,
die von dem im Kühlsystem
zirkulierenden Kühlmittel
durchströmt
werden. Im Kühlsystem
befindet sich ein nur schematisch dargestellter Thermostat 4,
der so ausgebildet ist, dass er das Kühlsystem vom kleinen Kreis
oder Kreislauf auf den großen
Kreis oder Kreislauf umschalten kann. Befindet sich der Motor 1 in
der Aufwärmphase,
hat er also seine Betriebstemperatur noch nicht erreicht, so sorgt
der Thermostat 4 dafür,
dass das von einer Kühlmittelpumpe 5 im
Kühlsystem
umgepumpte Kühlmittel
zwar durch die Zylinder 2, 3 gepumpt wird, nicht
aber durch Wärmetauscher 6, 7 im
Kühlsystem.
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Hat
nun der Motor 1 seine Betriebstemperatur erreicht, so sorgt
der Thermostat 4 dafür,
dass auch die beiden Wärmetauscher 6, 7 vom
Kühlmittel durchströmt werden.
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Die
Kühlmittelpumpe 5 weist
nun zwei Einlässe 8, 9 und
zwei Auslässe 10, 11 auf.
Wenn nun der kleine Kreis aktiv ist, so tritt Kühlmittel in die Kühlmittelpumpe 5 nur über einen
Einlass 8 ein und verlässt
das Kühlmittel
durch beide Auslässe 10, 11 und tritt
von dort durch Zylindereinlässe 12, 13 in
einen entsprechenden Kühlmittelmantel
der Zylinder 2, 3 ein. Nachdem das Kühlmittel
die Zylinder 2, 3 durchströmt hat, verlässt es nach
einer entsprechenden Erwärmung
diese durch Zylinderauslässe 14, 15 und strömt in Pfeilrichtung
zum Thermostat 4. Hat der Motor 1 seine Betriebstemperatur
noch nicht erreicht, so sorgt der Thermostat 4 dafür, dass
das Kühlmittel zum
Einlass 8 der Kühlmittelpumpe 5 zurückströmt.
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Hat
dahingegen der Motor 1 seine Betriebstemperatur erreicht,
so sorgt der Thermostat 4 dafür, dass das aus den Zylinderauslässen 14, 15 ausströmende erhitzte
Kühlmittel über entsprechende
Wärmetauschereinlässe 16, 17 der
Wärmetauscher 6, 7 die
Wärmetauscher
durchströmt
und über
entsprechende Wärmetauscherauslässe 18, 19 wieder
in Richtung zur Kühlmittelpumpe 5 strömt. Ist
nun dieser große
Kreis aktiv, werden also die beiden Wärmetauscher 6, 7 durchströmt, so strömt das Kühlmittel
in die Kühlmittelpumpe 5 sowohl über den
Einlass 8 als auch über
den Einlass 9 ein und verlässt die Kühlmittelpumpe 5 über die
Auslässe 10, 11 und
tritt wieder in die Zylinder 2, 3 ein.
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2 der
Zeichnung zeigt nun in einer Ansicht von der Rückseite her die Kühlmittelpumpe 5 mit
ihren Einlässen 8, 9 und
ihren Auslässen 10, 11. Wie
es ohne weiteres ersichtlich ist, liegen die beiden Einlässe 8, 9 bezogen
auf die Drehachse des in 3 ersichtlichen Pumpenrads 20 einander
kreuzweise gegenüber
und auch die Auslässe 10, 11 liegen
einander kreuzweise gegenüber.
Die Auslässe 10, 11 liegen
dabei in Achsrichtung der Drehachse des Pumpenrads 20 versetzt
zu den Einlässen 8, 9.
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4 der
Zeichnung nun zeigt eine Schnittdarstellung der Kühlmittelpumpe 5 mit
ihrem Pumpengehäuse 21 und
einer im Pumpengehäuse 21 ausgebildeten,
im Querschnitt kreisförmigen
Pumpenkammer 22. In der Pumpenkammer 22 ist das Pumpenrad 20 drehbar
aufgenommen. Das Kühlmittel
strömt über einen
Einlass 8 in das Pumpengehäuse 21 ein und wird
dort von einer Trennwand 23, die sich von einer Außenwand 24 des
Pumpengehäuses 21 in
Richtung zu einer Stirnseite 25 des Pumpenrads 20 erstreckt,
daran gehindert, in den Raum 26 zu strömen, der den Einströmbereich
des aus dem Einlass 9 in das Pumpengehäuse 21 einströmenden Kühlmittels
darstellt, sodass die durch die beiden Einlässe 8, 9 eintretenden
Kühlmittelteilströme nicht stumpf
aufeinander treffen und damit strömungsungünstig.
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Das über den
Einlass 8 einströmende
Kühlmittel
durchströmt
eine Durchlass 27 des Pumpenrads und gelangt von dort in
den Bereich eines im Pumpengehäuse 21 gebildeten
Raumes 28, von dem aus es über den Auslass 10 zu
dem Zylindereinlass 13 des Zylinders 3 strömen kann.
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Das
Pumpenrad 20 besitzt eine Nabe 29, mit der es
in einen formschlüssigen
Eingriff mit einem nicht näher
dargestellten Kurbelwellenstumpf des Motors 1 gebracht
werden kann, um von der Kurbelwelle direkt in Drehung versetzt werden
zu können.
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5 der
Zeichnung nun zeigt eine teilweise geschnittene Darstellung der
Kühlmittelpumpe
nach 2, bei der die Außenwand 24 weggelassen
worden ist. Wie es ohne weiteres ersichtlich ist, strömt über die
Einlässe 8, 9 Kühlmittel
auf das Pumpenrad 20 zu und zwar tangential vom Außenumfang
des Pumpenrads 20 her und die beiden Kühlmittelteilströme werden
dabei von der Trennwand 23 daran gehindert, vor der Beaufschlagung
des Pumpenrads 20 strömungsungünstig aufeinander
zu treffen.
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6 der
Zeichnung nun zeigt die Kühlmittelpumpe 5 in
einer perspektivischen und schräg
gestellten Darstellung, wobei hier wiederum ersichtlich ist, dass
die Einlässe 8, 9 und
die Auslässe 10, 11 in Drehachsrichtung
des Pumpenrads 20 axial versetzt zueinander angeordnet
sind, sich also in axial versetzt zueinander angeordneten Ebenen
befinden.
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Schließlich zeigt 7 noch
eine geschnittene perspektivische Darstellung der Kühlmittelpumpe 5 in
einer Ansicht schräg
von oben, wobei zur Vereinfachung der Darstellung der Einlass 8 der
Kühlmittelpumpe 5 weggelassen
wurde. 7 dient der Erläuterung der Strömungsverhältnisse
und zeigt die Strömungsbahn
des Kühlmittels
anhand von Pfeilen 30. Das Kühlmittel tritt über einen
Einlass 9 – der
zweite Einlass 8 ist aufgrund einer Vereinfachung der zeichnerischen
Darstellung weggelassen worden – in
das Pumpengehäuse 21 ein
und durchtritt über
Durchlässe 27 im
Pumpenrad 20 das Pumpenrad von der Saugseite zur Druckseite
und wird dort über
Auslässe 10, 11 ausgetragen,
um in die Zylindereinlässe 12, 13 der
Zylinder 2, 3 einzutreten.
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Die
Erfindung schafft nunmehr Kühlmittelpumpe
von in Drehachsrichtung des Pumpenrads ausgesprochen kurzer Bauform.
Durch die Ausbildung der Kühlmittelpumpe
derart, dass das Kühlmittel über zwei
Einlässe
in das Pumpengehäuse
eintreten kann und zwar tangential zum Außenumfang des Pumpenrads, wird
diese axiale kurze Bauform der Kühlmittelpumpe
erreicht. In der Pumpenkammer der Kühlmittelpumpe findet eine effiziente
Durchmischung der über
die beiden Einlässe
einströmenden Kühlmittelteilströme statt
und damit ein effizienter Temperaturausgleich des Kühlmittels,
sodass bei Anwendung des erfindungsgemäßen Kühl systems an einer Zweizylinderbrennkraftmaschine
ein gleichmäßiger Temperaturhaushalt
beider Zylinder erreicht wird.
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Hinsichtlich
vorstehend im Einzelnen nicht näher
erläuterter
Merkmale der Erfindung wird im Übrigen
ausdrücklich
auf die Ansprüche
und die Zeichnung verwiesen.
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- 1
- Motor
- 2
- Zylinder
- 3
- Zylinder
- 4
- Thermostat
- 5
- Kühlmittelpumpe
- 6
- Wärmetauscher
- 7
- Wärmetauscher
- 8
- Einlass
- 9
- Einlass
- 10
- Auslass
- 11
- Auslass
- 12
- Zylindereinlass
- 13
- Zylindereinlass
- 14
- Zylinderauslass
- 15
- Zylinderauslass
- 16
- Wärmetauschereinlass
- 17
- Wärmetauschereinlass
- 18
- Wärmetauscherauslass
- 19
- Wärmetauscherauslass
- 20
- Pumpenrad
- 21
- Pumpengehäuse
- 22
- Pumpenkammer
- 23
- Trennwand
- 24
- Außenwand
- 25
- Stirnseite
- 26
- Raum
- 27
- Durchlass
- 28
- Raum
- 29
- Nabe
- 30
- Pfeile