DE1128702B

DE1128702B - Fluessigkeits-Kuehlanlage fuer Brennkraftmaschinen mit Aufladung

Info

Publication number: DE1128702B
Application number: DES62337A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Adamek
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1959-03-26
Filing date: 1959-03-26
Publication date: 1962-04-26

Description

Flüssigkeits-Kühlanlage für Brennkraftmaschinen mit Aufladung Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für aufladbare Brennkraftmaschinen. Es ist bekannt, hierbei neben der Wasserkühlung für die Maschine eine Wasserkühlung für die z. B. in einem Turbolader verdichtete Luft vorzusehen. Die Erwärmung der Luft bei ihrer Verdichtung im Turbolader od. dgl. ist unerwünscht, da der Füllungsgrad und damit die Leistung der Maschine mit steigender Ladelufttemperatur sinkt. Das im Ladeluftkühler erwärmte Wasser wird in einem Kühler, z. B. einem normalen Automobilkühler, wieder abgekühlt. Derartige Anlagen arbeiten einwandfrei, sofern die Außenluft-Temperatur über dem Gefrierpunkt liegt.
Es ist eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der die Luft vor ihrem Eintritt in den Arbeitszylinder mindestens einen Wärmeaustauscher durchströmt, wobei der Wärmeaustauscher mit Mitteln versehen ist, durch welche die ihn durchströmende Luft je nach dem Betrieb entweder gekühlt oder erwärmt werden kann. Durch diese Mittel wird es ermöglicht, die Temperatur der Ladeluft in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsgrößen, wie beispielsweise den Druck in der Luftleitung, der Brennstoffmenge, der Drehzahl oder der Temperatur der Abgase einzustellen. Die Einstellung erfolgt dadurch, daß der Ladeluftkühler wahlweise an ein Kaltwassernetz oder an ein Heißwassernetz angeschlossen wird. Als Heißwasser kann das erwärmte Kühlwasser der Maschine dienen. Mittels eines Hebels werden zur Umschaltung der Anschlüsse Zweiwegeorgane verstellt.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die bei tiefen Außentemperaturen bestehende Gefahr des Einfrierens des Kühlwassers im Ladeluftkühlsystem und besonders im Ladeluftkühler zu verhindern. Bei starkem Frost kann nämlich zum Beispiel im Teillastbereich die Erwärmung der Ladeluft im Turbolader so gering sein, daß ihre Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes bleibt. Alsdann besteht aber für den Wasserkreislauf des Ladeluftkühlers die Gefahr des Einfrierens.
Es ist eine Brennkraftmaschine mit Aufladung bekannt, bei der der Brennkraftmaschine und dem Ladeluftkühler getrennte vollständige Kühlmittelkreisläufe zugeordnet sind, die durch absperrbare Leitungen miteinander in Verbindung stehen. Die Einrichtung ist dabei so getroffen, daß die getrennten Kühlmittelkreisläufe bei Sommerbetrieb unabhängig voneinander arbeiten und bei Winterbetrieb parallel oder hintereinander geschaltet werden können, wobei der Ladeluftkühler selbst von seinem Kühlmittelkreislauf abgeschaltet wird. Insbesondere bei wechselnden Außentemperaturen ist es jedoch nicht möglich, durch bloßes Abschalten des Ladeluftkühlers oder durch Regelung der Kühlung der Ladeluft in Abhängigkeit vom Druck in der Luftleitung der Brennkraftmaschine oder von der Temperatur der Abgase der Brennkraftmaschine die Einfriergefahr zu beseitigen.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile und löst die gestellte Aufgabe in einfacher Weise dadurch, daß bei einer Flüssigkeits-Kühlanlage für Brennkraftmaschinen mit Aufladung mit je einem Kühlmittelkreislauf zum Abführen der Maschinenwärme und zum Kühlen der Ladeluft, die je einen von der Außenluft beaufschlagten Kühlmittelrückkühler und je eine Kühlmittelumwälzpumpe aufweisen und durch absperrbare Leitungen miteinander in Verbindung stehen, erfindungsgemäß in an sich bekannter Weise der Ladeluftkühler sowohl von kaltem Kühlmittel als auch nach Maßgabe eines Reglers in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine von heißem, von der Brennkraftmaschine abströmenden Kühlmittel durchströmt werden kann, und daß der Regler als thermostatischer Regler ausgebildet ist, der in Abhängigkeit von der Temperatur im Kühlmittelkreislauf des Ladeluftkühlers die Zufuhr von heißem Kühlmittel aus dem Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine in den Kühlmittelkreislauf des Ladeluftkühlers regelt. Hierzu sind nach Weiterbildungen der Erfindung auch vorteilhafte Mittel füf einen Rücklauf des Wassers vorgesehen.
Durch diese Regelung wird einerseits ein Einfrieren des Ladeluftkühlers mit Sicherheit vermieden und andererseits läßt sich gleichzeitig die Temperatur der Ladeluft durch geeignete Einstellung des Thermostaten auf eine vorbestimmte untere Temperaturgrenze einstellen. Bei der Aufladung der Brennkraftmaschinen ist eine möglichst niedere Ladelufttemperatur erwünscht. Durch die Erfindung wird daher der Vorteil bewirkt, daß diese Ladelufttemperatur an der optimalen unteren Grenze gehalten werden kann, ohne daß für den Kühlmittelkreislauf des Ladeluftkühlers gefährliche Betriebszustände eintreten können.
Die Erfindung ist besonders vorteilhaft für aufladbare Brennkraftmaschinen, die verhältnismäßig rasch wechselnden Außentemperaturen unterworfen sind. Dies ist insbesondere bei Antriebsmaschinen für Luftfahrzeuge, Schiffe od. dgl. der Fall. Derartige Fahrzeuge gelangen in kurzen Zeitabschnitten in Gebiete mit sehr stark unterschiedlichen Lufttemperaturen. Eine Einrichtung, die bei stationären Brennkraftmaschinen anwendbar ist und bei der der Ladeluftkühler im Winterbetrieb abgeschaltet wird, ist daher für die oben angegebenen. Verwendungszwecke nicht brauchbar.
Durch die Erfindung ist, wie erläutert, die Gefahr eines Einfrierens des Wassers des Ladeluftkühlers behoben, da eine entsprechende Menge warmen Motorkühlwassers in den Kreislauf des Ladekühlwassers eingeführt wird. Der gemäß der Erfindung vorgesehene thermostatische Regler kann auch, sofern es aus besonderen Gründen zweckmäßig erscheint, so eingestellt werden, daß die Ladeluft eine bestimmte, über dem Nullpunkt liegende, untere Temperatur aufweist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Soweit gleiche Teile jeweils vorliegen, sind sie mit den gleichen Ziffern in den Figuren 1 und 2 gekennzeichnet.
Zu dem Motor 1 und dem Turbolader 2 mit Ladeluftkühler 3 gehören entsprechende Wasserkühlsysteme. Die zugehörigen Pumpen sind mit 4' und 4", die Kühler 5' und 5", die Entlüftungsleitungen mit 6' und 6", die Ausgleichs- und Abscheidegefäße mit 7' und 7" und im Motorkreis die Kurzschlußleitung mit 8 und der dazugehörige Thermostat mit 9 bezeichnet.
Dem Motorblock wird das Kühlwasser bei 10 zugeführt, während es bei 11 wieder austritt. An diese Austrittsseite ist eine Leitung 12 angeschlossen, die bei 13 in den Kühlwasserkreislauf des Ladekühlers mündet, und zwar an der Saugseite der dazugehörigen Pumpe 4". Gleichfalls befindet sich an dieser Stelle ein thermostatischer Regler, der auf eine bestimmte Temperatur des dem Ladeluftkühler 3 zuzuführenden Wassers eingestellt ist.
Sinkt die Temperatur dieses Wassers, welches vom Kühler 5" des Ladeluftkühlsystems herkommt, unter die am thermostatischen Regler eingestellte Temperaturgrenze, so gestattet er den. Zufluß von warmem Motorkühlwasser durch die Leitung 12, wobei aber der Wasserkreislauf des Ladeluftkühlsystems nicht unterbrochen wird. Steigt jedoch die Temperatur des vom Kühler 5" zugeführten Ladeluftkühlwassers über diese Temperaturgrenze, so wird selbsttätig über den thermostatischen Regler am Punkt 13 die Zufuhr des warmen Motorkühlwassers gesperrt.
Die Rückkehr des Wassers erfolgt gemäß Fig.1 über die Leitung 14, welche an der Austrittsleitung des Ladeluftkühlwassers aus dem Ladeluftkühler 3 anschließt und zur Saugseite der Pumpe 4' des Motorkühlsystems führt. Eine der genannten Leitungen 12,14 kann in Fortfall kommen und durch eine entsprechende Verbindung der Ausgleichs- und Abscheidegefäße ersetzt werdeng wie dies Fig. 2 zeigt. Dort ist ein gemeinsames Ausgleichs- und Abscheidegefäß 15 vorgesehen, das aber durch die Trennwand 16 in zwei Hälften unterteilt ist, wobei die linke Hälfte dem Motorkühlsystem und die rechte Hälfte dem Ladeluftkühlsystem zugeordnet ist.
Ist die Wassertemperatur des Ladeluftkühlsystems so hoch, daß der Regler bei 13 den Zufluß über die Leitung 12 unterbricht, so befinden sich die Wasserspiegel links und rechts der Trennwand 16 unterhalb der Oberkante der Trennwand 16. Der Ordnung halber sei bemerkt, daß in der Regel diese Spiegel nicht gleich hoch sind.
Strömt jedoch Wasser über die Leitung 12 vom Motorkühlsystem zum Ladeluftkühlsystem, so steigt der Wasserspiegel in der rechten Hälfte des Gefäßes 15 so weit, bis das Wasser über die Trennwand 16 in die linke Hälfte des Gefäßes 15 überläuft. Die hierzu vom Gefäß 15 zur Eingangsseite der Pumpe 4' des Motorkühlsystems führende Leitung ist mit 14' bezeichnet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Flüssigkeits-Kühlanlage für Brennkraftmaschinen mit Aufladung mit je einem Kühlmittelkreislauf zumAbführen derMaschinenwärme und zum Kühlen der Ladeluft, die je einen von der Außenluft beaufschlagten Kühlmittelrückkühler und jeeineKzihlmittelumwälzpumpeaufweisen und durch absperrbare Leitungen miteinander in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Ladeluftkühler (3) sowohl von kaltem Kühlmittel als auch nach Maßgabe eines Reglers in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine von heißem, von der Brennkraftmaschine abströmenden Kühlmittel durchströmt werden kann, und daß der Regler als thermostatischer Regler (13) ausgebildet ist, der in Abhängigkeit von der Temperatur im Kühlmittelkreislauf des Ladeluftkühlers die Zufuhr von heißem Kühlmittel aus dem Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine in den Kühlmittelkreislauf des Ladeluftkühlers regelt.
2. Flüssigkeits-Kühlanlage nach Anspruch t, gekennzeichnet durch eine Verbindungsleitung (12) zwischen dem Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine und dem Kühlmittelkreislauf des Ladeluftkühlers, die einerseits an die von der Brennkraftmaschine wegführende Kühlmittelaustrittsleitung (11) und andererseits an die Saugseite der die Kühlmittelzufuhr zum Ladeluftkühler bewirkenden Pumpe (4") angeschlossen ist.
3. Flüssigkeits-Kühlanlage nach Anspruch 1 bzw. Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rücklaufleitung (14) vorgesehen ist, vorzugsweise derart, daß sie einerseits an die Austrittsleitung des Kühlmittels aus dem Ladeluftkühler und andererseits an der Saugseite der die Zufuhr des Kühlmittels zur Brennkraftmaschine bewirkenden Pumpe (4') angeschlossen ist.
4. Flüssigkeits-Kühlanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Rücklauf eine Verbindung zwischen den Ausgleichs- und Ab- Scheidegefäßen (7', 7") der beiden einzelnen Kühlsysteme vorgesehen ist.
5. Flüssigkeits-Kühlanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklauf als überlaufverbindung vom Ausgleich- und Abscheidegefäß des Ladeluftkühlsystems zum Ausgleich- und Abscheidegefäß des Brennkraftmaschinen-Kühlsystems ausgebildet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1784 980; schweizerische Patentschrift Nr. 217 848.