DE102019002864B4 - Cooling system for an engine and a water retarder - Google Patents
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Abstract
Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor (2) und einen Wasserretarder (6), der mit einem Antriebsstrang in einem Fahrzeug (1) verbunden ist, wobei das Kühlsystem eine Kühlmittelpumpe (9), die dazu konfiguriert ist, Kühlmittel in dem Kühlsystem zu zirkulieren, einen Ausgleichsbehälter (22), eine statische Leitung (23, 23a), die mit einem Einlass der Kühlmittelpumpe (9) verbunden ist, einen Kühler (21), der dazu konfiguriert ist, das Kühlmittel zu kühlen, einen Retarder-Kreislauf (13), eine Retarder-Einlassleitung (11), die dazu konfiguriert ist, Kühlmittel zu dem Retarder-Kreislauf (13) zu leiten, und eine Retarder-Auslassleitung (17) umfasst, die dazu konfiguriert ist, Kühlmittel aus dem Retarder-Kreislauf (13) aufzunehmen, und wobei der Retarder-Kreislauf (13)einen Retarder-Bypass (13a), der dazu konfiguriert ist, Kühlmittel an dem Wasserretarder (6) vorbei zu leiten,einen RetarderDurchgang (13b), der dazu konfiguriert ist, Kühlmittel durch den Wasserretarder (6) zu leiten, undeine Ventilvorrichtung (12) umfasst, die als Wegeventil ausgebildet ist und die dazu konfiguriert ist,- in eine Retarder-Ein-Position bewegt zu werden, wenn der Wasserretarder (6) aktiviert werden soll, in der die Ventilvorrichtung (12) den gesamten Kühlmittelstrom von der Retarder-Einlassleitung (11) zu dem Retarder-Durchgang (13b) leitet, während die Ventilvorrichtung (12) gleichzeitig einen Kühlmittelstrom durch den Retarder-Bypass (13a) verhindert, und- in eine Retarder-Aus-Position bewegt zu werden, wobei die Ventilvorrichtung (12) in der Retarder-Aus-Position das Kühlmittel über den Retarder-Bypass (13a) an dem Retarder (6) vorbei leitet; wobei das Kühlsystem einen Druckentlastungsmechanismus (24a-d, 25a-d) umfasst, der dazu konfiguriert ist, zu verhindern, dass der Kühlmitteldruck an einem spezifischen Punkt (ps) im Kühlsystem über ein maximal zulässiges Druckniveau ansteigt.Cooling system for an internal combustion engine (2) and a water retarder (6) connected to a power train in a vehicle (1), the cooling system comprising a coolant pump (9) configured to circulate coolant in the cooling system, an expansion tank (22), a static line (23, 23a) which is connected to an inlet of the coolant pump (9), a radiator (21) which is configured to cool the coolant, a retarder circuit (13), a A retarder inlet line (11) configured to direct coolant to the retarder circuit (13) and a retarder outlet line (17) configured to receive coolant from the retarder circuit (13), and wherein the retarder circuit (13) includes a retarder bypass (13a) configured to direct coolant past the water retarder (6), a retarder passage (13b) configured to direct coolant through the water retarder (6 ) to conduct, anda vent il device (12), which is designed as a directional control valve and is configured to be - moved to a retarder-on position when the water retarder (6) is to be activated, in which the valve device (12) the entire coolant flow from directing the retarder inlet line (11) to the retarder passage (13b), while the valve device (12) simultaneously prevents coolant flow through the retarder bypass (13a), and- being moved to a retarder-off position, wherein the valve device (12) in the retarder-off position directs the coolant past the retarder (6) via the retarder bypass (13a); wherein the cooling system includes a pressure relief mechanism (24a-d, 25a-d) configured to prevent the coolant pressure at a specific point (ps) in the cooling system from rising above a maximum allowable pressure level.
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIKBACKGROUND OF THE INVENTION AND PRIOR ART
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem für einen Motor und einen Wasserretarder, sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Kühlsystem.The present invention relates to a cooling system for an engine and a water retarder, and a vehicle with such a cooling system.
Schwerfahrzeuge sind oft mit einer oder mehreren Zusatzbremsen ausgestattet, um den Verschleiß der herkömmlichen Radbremsen zu reduzieren. Eine solche Zusatzbremse kann ein hydraulischer Retarder sein. Eine Art von hydraulischem Retarder, allgemein als Wasserretarder bezeichnet, verwendet Kühlmittel sowohl als Kühlmedium als auch als Arbeitsmedium. Ein Wasserretarder umfasst eine stationär angeordnete Statoreinheit und eine Rotoreinheit, die sich mit einer Drehzahl dreht, die mit der Drehzahl des Antriebsstrangs des Fahrzeugs zusammenhängt. Die Statoreinheit und die Rotoreinheit definieren einen ringförmigen Raum, der die Stator- und Rotorschaufeln umschließt. Die Zufuhr von flüssigem Kühlmittel in den ringförmigen führt zu einer Bremsbewegung des Antriebsstrangs und des Antriebsrades des Fahrzeugs. Darüber hinaus sorgen die Relativbewegungen der Statorschaufeln und der Rotorschaufeln für einen Kühlmittelstrom durch den Retarder und das Kühlsystem. Folglich kann ein Wasserretarder als eine Pumpe mit hoher Pumpleistung definiert werden.Heavy vehicles are often equipped with one or more auxiliary brakes to reduce wear on the conventional wheel brakes. Such an additional brake can be a hydraulic retarder. One type of hydraulic retarder, commonly referred to as a water retarder, uses coolant as both a cooling medium and a working medium. A water retarder includes a stationarily disposed stator assembly and a rotor assembly that rotates at a speed related to the speed of the vehicle's powertrain. The stator assembly and rotor assembly define an annular space that encloses the stator and rotor blades. The supply of liquid coolant into the annular leads to a braking movement of the drive train and the drive wheel of the vehicle. In addition, the relative movements of the stator blades and the rotor blades ensure a flow of coolant through the retarder and the cooling system. Consequently, a water retarder can be defined as a pump with a high pumping capacity.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor und einen Wasserretarder mit einer Bauform bereitzustellen, die es ermöglicht, den Kühlmittelstrom im Kühlsystem zu erhöhen, wenn der Wasserretarder eingeschaltet ist, und gleichzeitig unerwünschte Drücke im Kühlsystem eliminiert werden.The object of the present invention is to provide a cooling system for an internal combustion engine and a water retarder with a design that allows the coolant flow in the cooling system to be increased when the water retarder is switched on, while at the same time undesired pressures in the cooling system are eliminated.
Diese Aufgaben werden durch die in Anspruch 1 definierten Merkmale gelöst. Der Motor kann ein beliebiger Motor sein, der während des Betriebs gekühlt werden muss. Der Motor kann ein Verbrennungsmotor, ein Elektromotor usw. sein. Das Kühlsystem umfasst eine Ventilvorrichtung, die verhindert, dass Kühlmittel durch einen Retarder-Bypass strömt, wenn der Wasserretarder eingeschaltet ist. Somit kann kein Teil des von dem Wasserretarder bereitgestellten Kühlmittelstroms über den Retarder-Bypass zurückgeführt werden. Folglich kann die gesamte Pumpleistung des Wasserretarders genutzt werden, um das Kühlmittel im Kühlsystem zu zirkulieren. Normalerweise hat ein Wasserretarder eine deutlich höhere Pumpleistung als eine Kühlmittelpumpe. Somit ist es möglich, den Kühlmittelstrom in dem Kühlsystem und den Wärmeaustausch im Kühler bei aktiviertem Wasserretarder deutlich zu erhöhen.These objects are solved by the features defined in
Da der Wasserretarder eine deutlich höhere Pumpleistung hat als die Kühlmittelpumpe, wird der Kühlmittelstrom im Kühlsystem beim Ein- und Ausschalten des Wasserretarders abrupt verändert. Daher besteht die große Gefahr, dass beim Ein- und Ausschalten des Wasserretarders durch die Ventileinrichtung hohe Druckspitzen im Kühlsystem entstehen. Um solche Hochdruckspitzen zu vermeiden, umfasst das Kühlsystem einen Druckentlastungsmechanismus, der dazu konfiguriert ist, zu verhindern, dass der Kühlmitteldruck an einem spezifischen Punkt im Kühlsystem über ein maximal zulässiges Druckniveau ansteigt. Das Vorhandensein des Druckentlastungsmechanismus stellt auf einfache und effektive Weise sicher, dass der Kühlmitteldruck in dem spezifischen Punkt des Kühlsystems nicht über einen maximal zulässigen Wert ansteigt. Durch Anordnen des Druckentlastungsmechanismus an einem geeigneten spezifischen Punkt wird die Gefahr der Ausbreitung von Hochdruckspitzen auf empfindliche Komponenten im Kühlsystem eliminiert.Since the water retarder has a significantly higher pump capacity than the coolant pump, the coolant flow in the cooling system changes abruptly when the water retarder is switched on and off. There is therefore a great risk that high pressure peaks will occur in the cooling system when the water retarder is switched on and off by the valve device. To avoid such high pressure spikes, the cooling system includes a pressure relief mechanism configured to prevent the coolant pressure from rising above a maximum allowable pressure level at a specific point in the cooling system. The presence of the pressure relief mechanism ensures in a simple and effective way that the coolant pressure in the specific point of the cooling system does not rise above a maximum allowable value. By locating the pressure relief mechanism at a suitable specific point, the risk of high pressure spikes propagating to sensitive components in the cooling system is eliminated.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Druckentlastungsmechanismus eine Verbindungsleitung, die sich zwischen dem spezifischen Punkt und einem Referenzpunkt im Kühlsystem erstreckt, und ein Überdruckventil, das dazu konfiguriert ist, zu öffnen und über die Verbindungsleitung einen Kühlmittelstrom von dem spezifischen Punkt zu dem Referenzpunkt zuzulassen, wenn die Druckdifferenz zwischen dem spezifischen Punkt und dem Referenzpunkt einen vorbestimmten Wert überschreitet. Das Überdruckventil öffnet, wenn eine bestimmte Druckdifferenz zwischen dem spezifischen Punkt und dem Referenzpunkt vorherrscht. In Anbetracht dieser Tatsache ist es sinnvoll, in dem Kühlsystem einen Referenzpunkt mit relativ konstantem Druck zu wählen. In einem solchen Fall ist es einfach, das Überdruckventil so zu dimensionieren, dass es öffnet, wenn der Druck in dem spezifischen Punkt ein maximal zulässiges Druckniveau überschreitet. Das Überdruckventil kann von einfacher Bauform und relativ kostengünstig sein. Es wird angemerkt, dass die Hochdruckspitzen eine kurze Dauer haben. Angesichts dieser Tatsache ist der Kühlmittelstrom, der von dem Druckentlastungspunkt über die Verbindungsleitung zu dem Referenzpunkt geleitet wird, gering.According to one embodiment, the pressure relief mechanism includes a connection line that extends between the specific point and a reference point in the cooling system, and a pressure relief valve that is configured to open and allow a flow of coolant from the specific point to the reference point via the connection line when the Pressure difference between the specific point and the reference point exceeds a predetermined value. The relief valve opens when there is a certain pressure difference between the specific point and the reference point. In view of this fact, it makes sense to choose a reference point with relatively constant pressure in the cooling system. In such a case it is easy to dimension the pressure relief valve so that it opens when the pressure in the specific point exceeds a maximum allowable pressure level. The pressure relief valve can be of simple design and relatively inexpensive. It is noted that the high pressure spikes are of short duration. In view of this fact, the coolant flow, which is led from the pressure relief point via the connection line to the reference point, is small.
Gemäß einer Ausführungsform ist der spezifische Punkt in einer Retarder-Auslassleitung angeordnet, die Kühlmittel aus dem Retarder-Kreislauf aufnimmt. Während eines Einschaltvorgangs des Wasserretarders sorgt der Wasserretarder für eine abrupte Beschleunigung des in der Auslassleitung des Retarders aufgenommenen Kühlmittelstroms. Die abrupte Beschleunigung des Kühlmittelstroms kann einen Hochdruckspitzenwert auslösen, der sich in der vorgesehenen Strömungsrichtung von dem Retarder-Kreislauf zu den stromabwärts gelegenen Teilen des Kühlsystems ausbreitet. Da der spezifische Punkt in der Retarder-Einlassleitung angeordnet ist, werden solche Hochdruckspitzen im Wesentlichen sofort auf ein akzeptables Druckniveau reduziert, bevor sie stromabwärts liegende Teile in dem Kühlsystem erreichen.According to one embodiment, the specific point is located in a retarder outlet line that receives coolant from the retarder circuit. During a switch-on process of the water retarder, the water retarder ensures an abrupt acceleration of the flow of coolant taken up in the outlet line of the retarder. The abrupt acceleration of the coolant flow can trigger a high pressure spike that propagates in the intended direction of flow from the retarder circuit to the downstream portions of the cooling system. Because the specific point is located in the retarder inlet line, such high pressure spikes are reduced to an acceptable pressure level substantially instantaneously before reaching downstream parts in the cooling system.
Gemäß einer Ausführungsform ist der spezifische Punkt in einer Retarder-Einlassleitung angeordnet, die das Kühlmittel zu dem Retarder-Kreislauf leitet. Während eines Abschaltvorgangs des Wasserretarders sorgt der Wasserretarder für eine abrupte Verzögerung des Kühlmittelstroms in der Retarder-Einlassleitung. Die abrupte Verzögerung des Kühlmittelstroms kann zu einer Hochdruckspitze führen, die sich in Gegenrichtung der vorgesehenen Strömungsrichtung im Kühlsystem ausbreitet. Da der spezifische Punkt in der Retarder-Einlassleitung angeordnet ist, werden solche Hochdruckspitzen im Wesentlichen sofort auf ein akzeptables Druckniveau reduziert, bevor sie stromaufwärts liegende Komponenten im Kühlsystem erreichen.According to one embodiment, the specific point is located in a retarder inlet line that directs the coolant to the retarder circuit. During a water retarder shutdown event, the water retarder abruptly decelerates the flow of coolant in the retarder inlet line. The abrupt deceleration of coolant flow can result in a high pressure spike that propagates in the opposite direction to the intended direction of flow in the cooling system. Because the specific point is located in the retarder inlet line, such high pressure spikes are reduced to an acceptable pressure level substantially instantaneously before reaching upstream components in the cooling system.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Referenzpunkt stromabwärts der Kühlmittelpumpe und stromaufwärts des Verbrennungsmotors im Kühlsystem angeordnet. Die Kühlmittelpumpe ist normalerweise in der Nähe des Verbrennungsmotors angeordnet. In diesem Fall ist die Verbindungsleitung in der Lage, eine kleine Menge an Kühlmittel eines hohen Drucks von dem spezifischen Punkt zu einem zwischen Kühlmittelpumpe und Verbrennungsmotor gelegenen Referenzpunkt zu leiten. In diesem Fall befindet sich der Referenzpunkt auf der Druckseite der Kühlmittelpumpe.According to one embodiment, the reference point is arranged downstream of the coolant pump and upstream of the internal combustion engine in the cooling system. The coolant pump is usually located close to the combustion engine. In this case, the connection line is able to lead a small amount of high-pressure coolant from the specific point to a reference point located between the coolant pump and the internal combustion engine. In this case, the reference point is on the pressure side of the coolant pump.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Referenzpunkt ein Druck, der mit einer statischen Leitung im Kühlsystem verbunden ist. In diesem Fall befindet sich der Referenzpunkt auf der Saugseite der Kühlmittelpumpe. Der Druck in diesem Referenzpunkt ist relativ konstant, was es einfach macht, einen Öffnungsdruck des Überdruckventils so zu definieren, dass es öffnet, wenn der Druck in dem spezifischen Punkt ein nicht akzeptables Niveau überschreitet.According to one embodiment, the reference point is a pressure associated with a static line in the refrigeration system. In this case, the reference point is on the suction side of the coolant pump. The pressure at this reference point is relatively constant, making it easy to define an opening pressure of the relief valve to open when the pressure at the specific point exceeds an unacceptable level.
Gemäß einer Ausführungsform befindet sich der Referenzpunkt in der Retarder-Einlassleitung in dem Kühlsystem. Die Retarder-Einlassleitung und die Retarder-Auslassleitung sind normalerweise in geringem Abstand zueinander angeordnet. Falls der spezifische Punkt in der Retarder-Auslassleitung angeordnet ist, ist es möglich, ihn über eine kurze Verbindungsleitung mit einem Referenzpunkt in der Retarder-Einlassleitung zu verbinden. Alternativ befindet sich der Referenzpunkt in der Retarder-Auslassleitung in dem Kühlsystem. In diesem Fall kann der Referenzpunkt mit einer kurzen Verbindungsleitung mit einem spezifischen Punkt in der Retarder-Einlassleitung verbunden werden.According to one embodiment, the reference point is in the retarder inlet line in the cooling system. The retarder inlet pipe and the retarder outlet pipe are normally arranged in a small distance from each other. If the specific point in the retarder outlet line is arranged, it is possible to connect it to a reference point in the retarder inlet line via a short connecting line. Alternatively, the reference point is in the retarder outlet line in the cooling system. In this case the reference point can be connected to a specific point in the retarder inlet pipe with a short connecting pipe.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Verbrennungsmotor in einer Position stromabwärts der Kühlmittelpumpe und stromaufwärts des Wasserretarders in dem Kühlsystem angeordnet. Angesichts der Tatsache, dass der Wasserretarder eine höhere Pumpleistung hat als die Kühlmittelpumpe, besteht die Gefahr, dass beim Einschalten des Wasserretarders Unterdrücke in dem Verbrennungsmotor erzeugt werden. Um dieses Problem zu beheben, umfasst das Kühlsystem eine Leitung, die die statische Leitung mit einem ersten Punkt in dem Kühlsystem stromabwärts des Motors und stromaufwärts des Wasserretarders verbindet, so dass stromabwärts des Motors ein Druck im Zusammenhang mit dem Druck im Ausgleichsbehälter erzeugt wird. Da stromabwärts des Motors ein solcher Überdruck vorherrscht, ist das Risiko, dass Unterdrücke im Motor entstehen, ausgeschlossen.According to one embodiment, the internal combustion engine is arranged in a position downstream of the coolant pump and upstream of the water retarder in the cooling system. In view of the fact that the water retarder has a higher pump capacity than the coolant pump, there is a risk that negative pressures will be generated in the internal combustion engine when the water retarder is switched on. To address this problem, the cooling system includes a line connecting the static line to a first point in the cooling system downstream of the engine and upstream of the water retarder such that a pressure related to the pressure in the expansion tank is created downstream of the engine. Since such an overpressure prevails downstream of the engine, the risk of negative pressures occurring in the engine is eliminated.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Leitung eine Motor-Bypassleitung, die dazu konfiguriert ist, zu dem ersten Punkt stromabwärts des Motors Kühlmittel von einem zweiten Punkt in dem Kühlsystem, der sich in einer Position stromaufwärts der Kühlmittelpumpe und des Motors befindet, zu leiten. Der Druckabfall in der Motor-Bypassleitung ist gering. Somit erzeugt das Vorhandensein des Motor-Bypasses einen Druck, der sich mit dem Überdruck in dem Ausgleichsbehälter in den oben definierten Punkten auf den gegenüberliegenden Seiten des Motors zusammenhängt. Das Kühlsystem kann ein Rückschlagventil umfassen, das einen Kühlmittelstrom nur in eine Richtung durch die Motor-Bypassleitung ermöglicht. Somit ermöglicht das Rückschlagventil einen Kühlmittelstrom durch die Motor-Bypassleitung zu dem Wasserretarder, wenn der Wasserretarder eingeschaltet ist, und verhindert einen Kühlmittelstrom in die entgegengesetzte Richtung durch die Motor-Bypassleitung, wenn der Wasserretarder ausgeschaltet ist.According to one embodiment, the line is an engine bypass line configured to route coolant to the first point downstream of the engine from a second point in the cooling system that is at a position upstream of the coolant pump and the engine. The pressure drop in the motor bypass line is small. Thus, the presence of the engine bypass creates a pressure related to the overpressure in the expansion tank at the points defined above on opposite sides of the engine. The cooling system may include a check valve that allows coolant flow in only one direction through the engine bypass line. Thus, the check valve allows coolant flow through the engine bypass line to the water retarder when the water retarder is on and prevents coolant flow in the opposite direction through the engine bypass line when the water retarder is off.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die Leitung ein erster statischer Leitungsabschnitt der statischen Leitung, die mit dem ersten Punkt stromabwärts des Motors verbunden ist. Ein solcher statischer Leitungsabschnitt erzeugt in einer dem Motor nachgeschalteten Position einen Überdruck, der mit dem Druck im Ausgleichsbehälter zusammenhängt. Da in einer dem Motor nachgeschalteten Position ein Kühlmittelüberdruck vorherrscht, ist die Gefahr, dass Unterdrücke im Motor entstehen, ausgeschlossen. Die statische Leitung kann einen zweiten statischen Leitungsabschnitt umfassen, der mit einem zweiten Punkt verbunden ist, der sich in einer Position stromaufwärts der Kühlmittelpumpe und des Motors befindet, und ein Rückschlagventil umfassen, das dazu konfiguriert ist, nur einen Kühlmittelstrom in dem zweiten statischen Leitungsabschnitt in einer Richtung zum zweiten Punkt hin zuzulassen. Der Kühlmittelstrom durch den ersten statischen Leitungsabschnitt ist gering. Somit wird im Wesentlichen der gesamte Kühlmittelstrom des Wasserretarders durch den Motor geleitet. Dies bedeutet, dass der Druck am Einlass der Kühlmittelpumpe so niedrig sein kann, dass die Gefahr von Kavitation in der Kühlmittelpumpe besteht. Das Rückschlagventil wird jedoch in eine geschlossene Position gebracht, wenn der Wasserretarder durch den von dem Wasserretarder bereitgestellten Kühlmitteldruck eingeschaltet wird. Dieser relativ hohe Kühlmitteldruck am Einlass zur Kühlmittelpumpe eliminiert die Gefahr von Kavitation in der Kühlmittelpumpe. In diesem Fall wird die Kühlmittelpumpe durch den Kühlmittelstrom aus dem Wasserretarder überströmt.According to an alternative embodiment, the line is a first static line portion of the static line connected to the first point downstream of the engine. In a position downstream of the engine, such a static line section generates an overpressure which is related to the pressure in the expansion tank. Since there is excess coolant pressure in a position downstream of the engine, there is no risk of negative pressures occurring in the engine. The static line may include a second static line section connected to a second point located at a position upstream of the coolant pump and the motor, and a check valve configured to restrict only coolant flow in the second static line section in allow a direction towards the second point. The coolant flow through the first static line section is small. In this way, essentially the entire flow of coolant from the water retarder is routed through the engine. This means that the pressure at the inlet of the coolant pump can be so low that there is a risk of cavitation in the coolant pump. However, the check valve is placed in a closed position when the water retarder is turned on by coolant pressure provided by the water retarder. This relatively high coolant pressure at the inlet to the coolant pump eliminates the risk of cavitation in the coolant pump. In this case, the coolant pump is overflown by the coolant flow from the water retarder.
Gemäß der Erfindung ist die Ventileinrichtung ein Wegeventil, das zwischen einer Retarder-Einschaltposition und einer Retarder-Ausschaltposition verstellbar angeordnet ist. Ein solches Wegeventil kann ein Magnetventil sein, das in einem Verbindungspunkt zwischen dem Retarder-Bypass und dem Retarder-Durchgang angeordnet ist. Es ist jedoch möglich, die Ventileinrichtung auf andere Weise auszuführen. Die Ventilvorrichtung kann beispielsweise ein Ventilelement in dem Retarder-Bypass und ein Ventilelement in dem Retarder-Durchgang umfassen.According to the invention, the valve device is a directional valve which is arranged to be adjustable between a retarder switch-on position and a retarder switch-off position. Such a directional control valve may be a solenoid valve located in a connection point between the retarder bypass and the retarder passage. However, it is possible to design the valve device in a different way. The valve device may, for example, comprise a valve element in the retarder bypass and a valve element in the retarder passage.
Gemäß einem Aspekt umfasst ein Fahrzeug ein Kühlsystem gemäß dem oben Genannten.According to one aspect, a vehicle includes a cooling system according to the above.
Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug gemäß Anspruch 14.The invention also relates to a vehicle according to claim 14.
Figurenlistecharacter list
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in welcher:
-
1 ein Kühlsystem gemäß einer ersten und einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt, -
2 ein Kühlsystem gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt, -
3 ein Kühlsystem gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt, und -
4 ein Kühlsystem gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt.
-
1 shows a cooling system according to a first and a second embodiment of the invention, -
2 shows a cooling system according to a third embodiment of the invention, -
3 shows a cooling system according to a fourth embodiment of the invention, and -
4 shows a cooling system according to a fifth embodiment of the invention.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION
Ein Kühlsystem mit zirkulierendem Kühlmittel wird zur Versorgung des Verbrennungsmotors 2 und des Wasserretarders 6 mit Kühlmittel genutzt. Das Kühlmittel wird als Arbeitsmedium und Kühlmedium im Wasserretarder 6 verwendet. Das Kühlsystem umfasst eine Kühlmittelpumpe 9, die das Kühlmittel im Kühlsystem zirkuliert. Die Kühlmittelpumpe 9 ist in einer Motoreinlassleitung 10 angeordnet, von wo aus sie Kühlmittel zu den Kühlkanälen in dem Verbrennungsmotor 2 zirkuliert. Das den Verbrennungsmotor 1 verlassende Kühlmittel gelangt in eine Retarder-Einlassleitung 11. Die Retarder-Einlassleitung 11 ist mit einer Ventilvorrichtung in Form eines Wegeventils 12 verbunden. Das Wegeventil 12 ist zwischen zwei Positionen umschaltbar, nämlich einer Retarder-Aus-Position und einer Retarder-Ein-Position. In der Retarder-Aus-Position leitet das Wegeventil 12 das Kühlmittel über einen Retarder-Bypass 13a an dem Retarder 6 vorbei. In der Retarder-Ein-Position leitet das Wegeventil 12 das gesamte Kühlmittel zu dem Retarder-Durchgang 13b und dem Wasserretarder 6. Das Wegeventil 12 ist in einem Verbindungspunkt zwischen dem Retarder-Bypass 13a und dem Retarder-Durchgang 13b angeordnet. In Anbetracht dessen verhindert das Wegeventil 12 einen Kühlmittelstrom durch den Retarder-Bypass 13a in der Retarder-Ein-Position. Der Retarder-Durchgang 13b umfasst ein Druckregelventil 15 und ein Rückschlagventil 16, die in einer Position stromabwärts des Retarders 6 angeordnet sind. Das aus dem Retarder-Kreislauf 13 austretende Kühlmittel tritt über den Bypass 13a oder den Retarder-Durchgang 13b in eine Retarder-Auslassleitung 17 ein. Die Retarder-Auslassleitung 17 leitet das Kühlmittel zu einem Thermostat 18.A cooling system with circulating coolant is used to supply the
Der Thermostat 18 leitet das Kühlmittel zu einem Kühlerbypass 19, wenn das Kühlmittel eine niedrigere Temperatur als eine Regeltemperatur des Thermostaten 18 aufweist. Der Kühlerbypass 19 leitet das Kühlmittel zur Motoreinlassleitung 10. Wenn das Kühlmittel eine höhere Temperatur als die Regeltemperatur aufweist, leitet der Thermostat 18 das Kühlmittel zu einer Kühlerleitung 20, die einen Kühler 21 umfasst. Das Kühlmittel wird im Kühler 21 durch einen Kühlluftstrom gekühlt, der durch Luftstaudruck und ein nicht angezeigtes Kühlergebläse durch den Kühler 21 gedrückt wird. Wenn das Kühlmittel im Kühler 21 abgekühlt ist, wird es zur Motoreinlassleitung 10 geleitet. Ein Ausgleichsbehälter 22 für das Kühlmittel ist über eine statische Leitung 23 mit der Motoreinlassleitung 10 in einer Position stromaufwärts der Kühlmittelpumpe 9 verbunden.The
Die Kühlmittelpumpe 9, die eine mechanische Pumpe sein kann, startet die Zirkulation von Kühlmittel in dem Kühlsystem, sobald der Verbrennungsmotor 2 eingeschaltet ist. Wenn die Steuereinheit 8 unter Betriebsbedingungen von der Bremssteuereinheit 8a eine Information empfängt, die anzeigt, dass der Retarder 6 nicht eingeschaltet werden soll, löst sie eine Bewegung des Wegeventils 12 in die Retarder-Aus-Stellung aus. In dieser Position wird der Kühlmittelstrom in der Retarder-Einlassleitung 11 über den Retarder-Bypass 13a und die Retarder-Auslassleitung 17 zu dem Thermostat 18 geleitet.The
Wenn die Steuereinheit 8 unter Betriebsbedingungen von der Bremssteuereinheit 8a eine Information erhält, die anzeigt, dass der Wasserretarder 6 eingeschaltet werden soll, löst sie eine Bewegung des Wegeventils 12 in die Retarder-Ein-Stellung aus, d.h. das Kühlmittel wird in den Retarder-Durchgang 13b und den Retarder 6 geleitet. Der Wasserretarder 6 arbeitet als Pumpe und saugt Kühlmittel aus der Retarder-Einlassleitung 11 an. In der Retarder-Ein-Position verhindert das Wegeventil 12 einen Kühlmittelstrom durch den Retarder-Bypass 13a. Diese Maßnahme verhindert einen Rückfluss des Kühlmittels durch den Retarder-Bypass 13a, wenn der Wasserretarder eingeschaltet ist. Somit wird der gesamte Kühlmittelstrom des Wasserretarders 6 zu der Retarder-Auslassleitung 17 geleitet. Folglich kann die gesamte Pumpleistung des Wasserretarders 6 genutzt werden, um Kühlmittel in dem Kühlsystem zu zirkulieren.Under operating conditions, when the
Normalerweise hat der Wasserretarder 6 eine deutlich höhere Pumpleistung als die Kühlmittelpumpe 9. Vor diesem Hintergrund leitet der Wasserretarder 6 während eines Einschaltvorgangs des Wasserretarders eine abrupte Beschleunigung des Kühlmittelstroms in der Retarder-Auslassleitung 17 ein, wenn das Wegeventil gerade auf die Retarder-Ein-Position geschaltet wurde. In diesem Fall kann in der Retarder-Auslassleitung 17 in dem Kühlsystem eine Hochdruckspitze eingeleitet werden. Darüber hinaus erfährt der Kühlmittelstrom während eines Ausschaltvorgangs des Wasserretarders eine abrupte Verzögerung, wenn das Wegeventil 12 gerade in die Retarder-Aus-Position geschaltet wurde. In diesem Fall kann eine Hochdruckspitze in der Retarder-Einlassleitung 11 in dem Kühlsystem eingeleitet werden. Wird das Wegeventil 12 häufig zwischen der Retarder-Aus-Position und der Retarder-Ein-Position umgeschaltet, besteht die Gefahr, dass solche Hochdruckspitzen die Lebensdauer von druckempfindlichen Komponenten in dem Kühlsystem verkürzen.Normally, the
Um hohe Druckspitzen während des Einschaltvorgangs des Wasserretarders zu vermeiden, umfasst das in
Fließt das Kühlmittel beim Einschalten des Wasserretarders 6 nacheinander durch die Kühlmittelpumpe 9, den Verbrennungsmotor 2 und den Wasserretarder 6, besteht die offensichtliche Gefahr, dass im Verbrennungsmotor 2 Unterdruck entsteht. Unterdruck kann den Kühlmittelstrom in parallelen Kühlkanälen im Verbrennungsmotor 2 umkehren. Um dieses Problem zu beseitigen, umfasst das Kühlsystem eine Motor-Bypassleitung 28, die mit einem Rückschlagventil 29 versehen ist. Die Motor-Bypassleitung 28 ist mit einem ersten Punkt p1 in einer Position stromabwärts des Verbrennungsmotors 2 und einem zweiten Punkt p2 in einer Position stromaufwärts der Kühlmittelpumpe 9 und des Verbrennungsmotors 2 verbunden. Der Druckabfall in der Motor-Bypassleitung 28 ist vernachlässigbar. Somit besteht im Wesentlichen keine Druckdifferenz zwischen dem ersten Punkt p1 und dem zweiten Punkt p2. Da die Motor-Bypassleitung 28 in einer dem Verbrennungsmotor 2 nachgeschalteten Position einen durch die statische Leitung 23 und den Ausgleichsbehälter 22 definierten Überdruck sicherstellt, wird Unterdruck im Verbrennungsmotor 2 vermieden. Somit eliminiert das Vorhandensein der Motor-Bypassleitung 28 das Risiko, dass beim Einschalten des Wasserretarders 6 Unterdrücke im Verbrennungsmotor 2 entstehen. Wenn der Wasserretarder ausgeschaltet ist, verhindert das Rückschlagventil 29 einen umgekehrten Kühlmittelstrom durch die Motor-Bypassleitung 28.If the coolant flows through the
Eine vierte Verbindungsleitung 24d wird in Kombination mit der dritten Verbindungsleitung 24c verwendet. Die vierte Verbindungsleitung 24d erstreckt sich zwischen einem bestimmten Punkt ps in der Retarder-Einlassleitung 11 und einem Referenzpunkt pref in der Retarder-Einlassleitung 17. Die vierte Verbindungsleitung 24d umfasst ein viertes Überdruckventil 25d, das dazu ausgelegt ist, zu öffnen, wenn eine vorbestimmte Druckdifferenz zwischen dem spezifischen Punkt ps in der Retarder-Einlassleitung 11 und dem Referenzpunkt pref in der Retarder-Auslassleitung 17 erzeugt wird. Es ist möglich, das vierte Überdruckventil 25d so auszulegen, dass es öffnet, wenn der Druck in dem spezifischen Punkt ps in der Retarder-Einlassleitung 11 ein maximal zulässiges Druckniveau überschreitet. Das Vorhandensein der vierten Verbindungsleitung 24d und des vierten Überdruckventils 25d beseitigt Hochdruckspitzen in dem Kühlsystem, die während des Ausschaltvorgangs des Wasserretarders 6 auftreten können. Somit reduziert das Vorhandensein der dritten Verbindungsleitung 24c und der vierten Verbindungsleitung 24d die Größe der beim Einschalten des Wasserretarders 6 sowie beim Ausschalten des Wasserretarders 6 entstehenden Druckspitzen.A
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann im Rahmen der Ansprüche frei verändert werden. Es ist nicht erforderlich, dass der Motor ein Verbrennungsmotor ist. Der Motor kann ein beliebiger Motor sein, der während des Betriebs gekühlt werden muss.The invention is not limited to the embodiment described but can be varied freely within the scope of the claims. It is not necessary for the engine to be an internal combustion engine. The motor can be any motor that needs to be cooled during operation.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- Verbrennungsmotorcombustion engine
- 33
- Kupplungsmechanismusclutch mechanism
- 44
- Getriebetransmission
- 55
- Getriebeausgangswelletransmission output shaft
- 66
- Wasserretarderwater retarder
- 77
- Bewegungsübertragungsmechanismusmotion transmission mechanism
- 88th
- Steuereinheitcontrol unit
- 8a8a
- Bremsaktivierungselementbrake activation element
- 99
- Kühlmittelpumpecoolant pump
- 1010
- Motoreinlassleitungengine inlet line
- 1111
- Retarder-Einlassleitungretarder inlet line
- 1212
- Wegeventildirectional valve
- 1313
- Retarder-Kreislaufretarder circuit
- 13a13a
- Retarder-Bypassretarder bypass
- 13b13b
- Retarder-Durchgangretarder passage
- 1515
- Druckregelventilpressure control valve
- 1616
- Rückschlagventilcheck valve
- 1717
- Retarder-Auslassleitungretarder outlet line
- 1818
- Thermostatthermostat
- 1919
- Kühlerbypasscooler bypass
- 2020
- Kühlerleitungcooler line
- 2121
- Kühlercooler
- 2222
- Ausgleichsbehältersurge tank
- 2323
- LeitungManagement
- 24a24a
- erste Verbindungsleitungfirst connection line
- 24b24b
- zweite Verbindungsleitungsecond connection line
- 24c24c
- dritte Verbindungsleitungthird connection line
- 24d24d
- vierte Verbindungsleitungfourth connection line
- 24e24e
- fünfte Verbindungsleitungfifth connection line
- 24f24f
- sechse Verbindungsleitungsixth connection line
- 25a25a
- erstes Überdruckventilfirst pressure relief valve
- 25b25b
- zweites Überdruckventilsecond pressure relief valve
- 25c25c
- drittes Überdruckventilthird pressure relief valve
- 25d25d
- viertes Überdruckventilfourth relief valve
- 25e25e
- fünftes Überdruckventilfifth relief valve
- 25f25f
- sechstes Überdruckventilsixth relief valve
- 2828
- Motor-Bypassleitungengine bypass line
- 2929
- Rückschlagventilcheck valve
- 3030
- Motorauslassleitungengine exhaust line
- 3131
- Rückschlagventilcheck valve
- psps
- spezifischer Punktspecific point
- prefpref
- Referenzpunktreference point
- p1p1
- erster Punktfirst point
- p2p2
- zweiter Punktsecond point
Claims (14)
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