DE1170194B - Einrichtung zum Regeln der Temperatur einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Einrichtung zum Regeln der Temperatur einer Brennkraftmaschine

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DE1170194B
DE1170194B DEK32098A DEK0032098A DE1170194B DE 1170194 B DE1170194 B DE 1170194B DE K32098 A DEK32098 A DE K32098A DE K0032098 A DEK0032098 A DE K0032098A DE 1170194 B DE1170194 B DE 1170194B
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DE
Germany
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control piston
valve
oil
cross
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Pending
Application number
DEK32098A
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English (en)
Inventor
Franz Hettrich
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
Original Assignee
Kloeckner Humboldt Deutz AG
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00Controlling of coolant flow
    • F01P7/02Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air
    • F01P7/04Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio
    • F01P7/042Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio using fluid couplings

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydraulic Clutches, Magnetic Clutches, Fluid Clutches, And Fluid Joints (AREA)

Description

  • Einrichtung zum Regeln der Temperatur einer Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Regeln der Temperatur einer mit einem Kühlgebläse ausgerüsteten Brennkraftmaschine durch Änderung des Füllungsgrades einer durch eine Pumpe mit Öl versorgten hydraulischen Schlupfkupplung im Kühlgebläseantrieb mittels eines im Abgasstrom oder am Zylinder der Maschine angeordneten Temperaturfühlers.
  • Regeleinrichtungen der genannten Art haben grundsätzlich die Aufgabe, die vom Gebläse geförderte Kühlluftmenge den verschiedenen Betriebsbedingungen (Drehzahl, Belastung, Außentemperatur) der Maschine anzupassen. Damit soll einmal eine unnötig hohe Leistung für den Antrieb des Gebläses, z. B. bei hohen Drehzahlen und geringer Belastung der Maschine, vermieden werden. Ferner erstrebt man mit der Regelung eine Verminderung der Temperaturschwankungen des Arbeitszylinders und des Zylinderkopfes, deren Temperatur-Wechselbeständigkeit damit verbessert wird. Soweit die erwärmte Kühlluft zur Beheizung des Fahrzeuges ausgenutzt wird, sucht man eine gleichmäßige Temperatur der erwärmten Kühlluft aufrechtzuerhalten.
  • Im Zusammenhang mit einem im Kühlmittelkreislauf angeordneten Temperaturfühler und einer sowohl für den Zufluß des Öls zu der Kupplung als auch für den Abfluß aus der Kupplung mit einem Schöpfrohr versehenen hydraulischen Schlupfkupplung wurde schon vorgeschlagen, daß der Temperaturfühler den Ölfluß durch ein Ventil steuert, das mit einem gegen die Kraft einer Feder durch Öldruck verschiebbaren Steuerkolben zusammenwirkt. Der Steuerkolben dient hierbei einer Rückmeldung des in der Kupplung herrschenden Zustandes zum Ventil und nimmt damit Einfluß auf den Regelvorgang.
  • Hydraulische Schlupfkupplungen mit Schöpfrohr bedingen nicht nur einen größeren Herstellungsaufwand, sondern haben auch größere Leistungsverluste als für solche Zwecke ebenfalls bekannte hydraulische Schlupfkupplungen, die mit einem ständig offenen Ausfluß versehen sind.
  • Die Regeleinrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ventil und der in bekannter Weise mit einem ständig offenen Ausfluß versehenen Schlupfkupplung eine Drosselstelle vorgesehen ist und daß der vor der Drosselstelle entstehende Druck auf die der Feder abgelegene Stirnseite des Steuerkolbens wirkt, diesen mit zunehmendem Öffnungsquerschnitt des Ventils verschiebt und damit einen weiteren Zuflußquerschnitt der Schlupfkupplung in einer die Drosselstelle und das Ventil umgehenden Leitung aufsteuert. In dieser Regeleinrichtung läuft die Rückmeldung des Temperaturfühlers als Information durch den Regelkreis selbst, d. h., die Größe des Ventilhubes wird unmittelbar in die Größe der öldurchflußmenge umgewandelt. Während die Zunahme des Ventilquerschnittes mit dem Hub bald eine Grenze erreicht, ergibt sich anschließend eine weitere Steigerung durch den vom Steuerkolben nach der Kupplung freigegebenen Querschnitt. Damit ist trotz des durch die verhältnismäßig kleine Dehnung des Temperaturfühlers bedingten geringen Ventilhubes eine wirksame Rückführung des Regelvorganges erzielt. Die Regeleinrichtung ist dabei einfacher als die vorher beschriebene, abgesehen von dem bereits erwähnten kleineren Herstellungsaufwand der Kupplung selbst.
  • Die in der Regeleinrichtung vorgesehene Drosselstelle ist zweckmäßig im Steuerkolben selbst angeordnet und z. B. als axiale Bohrung ausgebildet. Dies ist fertigungsmäßig einfacher als die Anordnung der Drosselstelle im Gehäuse.
  • In Weiterbildung der Erfindung gelangt bei niedriger Belastung und im Leerlauf der Maschine bei geschlossenem Ventil eine Mindestölmenge zu der Schlupfkupplung durch einen kleinen Durchflußquerschnitt von fester Größe. Dadurch, daß auf diese Weise das Kühlgebläse unter allen Umständen eine Mindestluftmenge fördert, ist dem Umstand Rechnung getragen, daß beispielsweise bei einem Fahrzeug-Dieselmotor im Leerlauf noch etwa 30 % der bei Vollast abzuführenden Wärmemenge über die Kühlluft weggeschafft werden muß. Beim Anlaufen der Maschine aus dem kalten Zustand läßt andererseits der kleine Querschnitt, bevor die Maschine und das Öl erwärmt sind und das Regelventil zu öffnen begn:it, je nach Temperatur und Steifigkeit anfangs überhaupt kein Öl nach der Kupplung fließen. Das Gebläse wird dann nicht oder nur sehr wenig mitgenommen, und die Maschine erreicht schnell die gewünschte Temperatur.
  • Bci längerer Talfahrt wird das Öl viel heißer als die Maschine. Die dadurch vermindert Zähigkeit des Öls sorgt dann, während das Ventil geschlossen ist, füi# einen erhöhten Durchfluß durch den kleinen Querschnitt von fester Größe zu der Gebläsekupplung, so daß die durch die gesteigerte Reibungsarbeit im Schmieröl anfallende Wärme besser abgeführt wird. Mit dem kleinen Durchflußquerschnitt werden alle diese Einflüsse auf wesentlich einfachere Weise erzielt als mit einem für denselben Zweck bekannten Hilfsgebläse oder einer Hilfskupplung.
  • Der genannte kleine Durchflußquerschnitt ist vorteilhaft im Steuerkolben, vorzugsweise in Gestalt einer Umfangsrille vorgesehen. Das genaue Maß des Querschnittes läßt sich damit fertigungstechnisch besser einhalten, wobei im Falle einer Umfangsrille der Vorteil einer Selbstreinigung durch die Verschiebungen Jes Steuerkolbens hinzukommt. Auch der mit der Verschiebung des Steuerkolbens aufgesteuerte weitere Zuflußquerschnitt wird vorteilhaft als Umfangsrille von entsprechend größerem Querschnitt im Steuerkolben ausgebildet.
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. A b b. 1 zeigt das vollständige Schema der Regeleinrichtung, wobei die steuernden Teile in größerem Maßstab wiedergegeben sind. In A b b. 2 ist nur die Steuereinrichtung in einer zweiten Stellung gezeigt. A b b. 3 ist ein Schaubild.
  • Der treibende Teil 1 der hydraulischen Schlupfkupplung 2 wird von der Bremskraftmaschine durch das Zahnrad 3 angetrieben. Der getriebene Teil 4 der Kupplung treibt das Kühlgebläse 5 der Maschine. Während infolge Fliehkraftwirkung ständig Öl aus einer kleinen Öffnung 6 im äußeren Umfang der Kupplung ausspritzt und in den Sammelbehälter 7 zurückfließt, wird durch eine Leitung 8 eine in der Zeiteinheit regelbare Ölmenge durch die Hohlwelle des treibenden Teils zugeführt. Das Öl wird von einer durch die Maschine angetriebenen Pumpe 9 im überschuß gefördert. Die nachfolgend beschriebene Regeleinrichtung bestimmt den durch die Leitung 8 der Kupplung zufließenden Teil, während der Rest des geförderten Öls durch ein Überdruckventil 10 und eine Rücklaufleitung 11 in den Sammelbehälter 7 zurückfließt.
  • An einer geeigneten Stelle der Brennkraftmaschine im Zylinder oder Zylinderkopf oder vorzugsweise in der Xbgassammelleitung 15 ist ein stabförmiger Temperatsirfühler 16 vorgesehen. Die Temperaturdehnung des Fühlstabes 17 ergibt eine Verschiebung seines oberen Endes, das über einen abgedichteten Druckstift 18 zum Aufstoßen des von einer Feder 20 belasteten Kugelventils 19 benutzt wird.
  • Ein Steuerkolben 24, der von einer vorgespannten Feder 25 belastet ist, ist auf seiner gegenüberliegenden sintern Stirnseite 26 einem mit zunehmendem öffnungsquerschnitt des Ventils 19 ansteigenden Öldruck ausgesetzt, so daß der Steuerkolben entweder die Stellung nach A b b. 1 oder nach A b b. 2 einnimmt. Der Öldruck unter dem Steuerkolben bildet sich als Staudruck vor der drosselnden Längsbohrung 30, über die bei geöffnetem Ventil 19 Drucköl in den Raum 31 und von dort über den Kanal 32 in die Leitung 8 und nach der Kupplung 2 fließt.
  • Der Steuerkolben 24 hat auf seinem Außenumfang eine kleine und eine große ringförmige Rille 27, 28, die je nach der Stellung des Steuerkolbens einen kleinen oder großen Durchflußquerschn.itt zwischen dem Raum 29 und der nach dem Gebläse führenden Leitung 8 unter Umgehung des Ventils 19 freigeben. In A b b. 1 ist das Kugelventil 19 geschlossen, denn der Temperaturfühler 16, 17 hat den Druckstift 18 noch nicht berührt. Es wird deshalb nur eine kleine Ölmenge über die kleinere Ringrille 27 der Kupplung 2 zugeführt, so daß diese nur wenig gefüllt ist und nur ein kleines Drehmoment mit entsprechend großem Schlupf überträgt.
  • Bei kalter Maschine, also bei kaltem Öl, läßt die Ringrille 27 eine nur ganz unbedeutende Ölmenge durch, so daß praktisch keine Mitnahme des Gebläses 5 erfolgt. Dadurch wird erreicht, daß die kalte Maschine rasch auf Betriebstemperatur kommt.
  • Wenn der Druckstift 18 das Kugelventil 19 nur wenig angehoben hat, fließt ein Zweigstrom aus dem Raum 29 in den Raum unter dem Steuerschieber 24 und von dort durch die Drosselbohrung 30 in den Raum 31 und weiter nach der Kupplung. Mit steigender Temperatur und zunehmendem öffnungsquerschnitt des Ventils 19 steigt die Füllung der Kupplung.
  • Wenn nach A b b. 2 das Kugelventil 19 einen ausreichenden Querschnitt freigibt, erreicht der Staudruck im Raum unter dem Steuerkolben 24 eine solche Höhe, daß die Kraft der vorgespannten Feder 25 überwunden und der Steuerkolben in seine obere Endlage verschoben wird, in der die große Ringrille 28 einen Ölstrom zu der Kupplung 2 freigibt. Dies reicht nunmehr aus, die Kupplung ganz gefüllt zu halten.
  • Im Schaubild nach A b b. 3 ist über der Temperatur t der mit der Füllung der hydraulischen Schlupfkupplung veränderliche Förderdruck p des Kühlgebläses 5 aufgezeichnet. Der Punkt a entspricht der Stellung der Regeleinrichtung nach A b b. 1. Bis zum Punkt b hat das Ventil 19 zu öffnen begonnen. Bei kleinster weiterer Temperaturerhöhung vollzieht sich die Umschaltung des Steuerkolbens entsprechend dem Übergang von Punkt b nach Punkt c, von wo ab die Kupplung gefüllt und der Förderdruck konstant bleibt.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Einrichtung zum Regeln der Temperatur einer mit einem Kühlgebläse ausgerüsteten Brennkraftmaschine durch Änderung des Füllungsgrades einer durch eine Pumpe mit Öl versorgten hydraulischen Schlupfkupplung im Kühlgebläseantrieb mittels eines im Abgasstrom oder am Zylinder der Maschine angeordneten Temperaturfühlers, der den Zuflußquerschnitt des Öls zu der Kupplung durch ein Ventil steuert, das mit einem gegen die Kraft einer Feder durch Öldruck verschiebbaren Steuerkolben zusammenwirkt, d a -durch gekennzeichnet,daßzwischendem Ventil (19) und der in bekannter Weise mit einem ständig offenen Ausfluß (6) versehenen Schlupfkupplung (2) eine Drosselstelle (30) vorgesehen ist und daß der vor der Drosselstelle entstehende Druck auf die der Feder (25) abgelegene Stirnseite des Steuerkolbens (24) wirkt, diesen mit zunehmendem Öffnungsquerschnitt des Ventils (19) verschiebt und damit einen weiteren Zuflußquerschnitt zu der Schlupfkupplung (2) in einer die Drosselstelle (30) und das Ventil (19) umgehenden Leitung aufsteuert. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (30) im Steuerkolben (24) selbst angeordnet ist. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei niedriger Belastung und im Leerlauf der Maschine bei geschlossenem Ventil (19) eine Mindestölmenge durch einen kleinen Durchflußquerschnitt von fester Größe zu der Schlupfkupplung (2) gelangt. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der kleine Durchflußquerschnitt im Steuerkolben (24), vorzugsweise in Gestalt einer Umfangsrille (27), vorgesehen ist. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einer Verschiebung des Steuerkolbens freigegebene weitere Zuflußquerschnitt des Öls zu der hydraulischen Schlupfkupplung (2) von einer Umfangsrille (28) größeren Querschnittes im Steuerkolben (24) gebildet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 842 012; französische Patentschrift Nr. 1058 764; USA.-Patentschrift Nr. 1774 741; MTZ-Sonderdruck, Beiheft 11949, S.
  2. 2. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1048 089.
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