DE1270885B

DE1270885B - Cooling device

Info

Publication number: DE1270885B
Application number: DEP1270A
Authority: DE
Inventors: Erwin John Herman Bentz; Robert Roy Mccutchen
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1963-11-26
Filing date: 1963-11-26
Publication date: 1968-06-20

Description

Kühleinrichtung Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für eine Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Fahrzeugs, bestehend aus einem Kühlkanal und zwei darin in einem Kühlluftstrom hintereinander angeordneten Wärmetauschern für zwei verschiedene Betriebsmittel.Cooling device The invention relates to a cooling device for a Internal combustion engine for driving a vehicle, consisting of a cooling duct and two heat exchangers arranged one behind the other in a cooling air flow for two different resources.

Eine derartige bekannte Kühleinrichtung, bei der der Kühlkanal in Längsrichtung des Fahrzeugs verläuft, ist insbesondere wegen des verhältnismäßig großen Raumbedarfs sehr unzweckmäßig. Außerdem ist bei einer derartigen Anordnung der Kühleinrichtung auf der Frontseite des Fahrzeugs die Gefahr einer Beschädigung der Wärmetauscher durch in den Kühlkanal eindringende Fremdkörper besonders groß.Such a known cooling device in which the cooling channel in The longitudinal direction of the vehicle runs is particularly due to the relative large space requirements very inexpedient. In addition, with such an arrangement the cooling device on the front of the vehicle there is a risk of damage the heat exchanger is particularly large due to foreign bodies penetrating the cooling duct.

Es ist auch schon eine Kühleinrichtung zur Verwendung bei Fahrzeugen mit zwei Wärmetauschern bekannt, die nicht hintereinander, sondern an den Seiten des Fahrzeugs angeordnet sind und von der Kühlluft in Querrichtung durchströmt werden. Ein den Wärmetauschern zugeordnetes Gebläse saugt die Kühlluft durch die beiden Wärmetauscher an und bläst diese an der Rückseite des Fahrzeugs aus. Bei dieser Kühleinrichtung wird die gesamte Kühlluft in gleichen Anteilen durch die beiden Wärmetauscher gesaugt, so daß es nicht möglich ist, die Kühlung in dem einen Wärmetauscher unabhängig von dem anderen Wärmetauscher zu steuern.It is also already a cooling device for use in vehicles known with two heat exchangers, not one behind the other, but on the sides of the vehicle are arranged and are traversed by the cooling air in the transverse direction. A fan assigned to the heat exchangers sucks the cooling air through the two Heat exchanger and blows it out at the rear of the vehicle. At this Cooling device gets all the cooling air in equal proportions through the two Heat exchanger sucked, so that it is not possible to cool in one heat exchanger to be controlled independently of the other heat exchanger.

Es ist auch bereits ein Zweikreis-Kühlsystem bekannt, bei dem die Wärmetauscher beiderseits des Fahrzeugs angeordnet sind und von einem umgelenkten Luftstrom durchsetzt werden. Vor den Wärmetauschern ist jeweils eine Jalousie angebracht, mit der die Lufteintrittsöffnung vor den Wärmetauschern in Abhängigkeit von der Temperatur des einen oder der beiden Betriebsmittel zur Steuerung des durch das Gebläse erzeugten Luftstroms verschlossen werden kann. Auch bei dieser Kühleinrichtung wird die Kühlluft durch die beiden Wärmetauscher in zwei zueinander parallelen Luftströmen angesaugt und in Fahrzeuglängsrichtung ausgeblasen. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß das Gebläse eine sehr große Luftmenge transportieren muß, damit ein genügend hoher Luftstrom durch die Wärmetauscher erzeugt wird.A two-circuit cooling system is also known in which the Heat exchangers are arranged on both sides of the vehicle and deflected by one Air flow are penetrated. A blind is attached in front of the heat exchangers, with which the air inlet opening in front of the heat exchangers depending on the Temperature of one or both of the operating means for controlling the by the Blower generated air flow can be closed. Even with this cooling device the cooling air flows through the two heat exchangers in two parallel air flows sucked in and blown out in the longitudinal direction of the vehicle. This arrangement has the disadvantage that the fan must transport a very large amount of air so that a sufficient high air flow is generated through the heat exchangers.

Es ist auch schon bekannt, einen Ventilator zwischen zwei an der Seite des Fahrzeugs angebrachten Wärmetauschern anzuordnen, mit dem ein quer zum Fahrzeug verlaufender Kühlluftstrom durch die beiden Wärmetauscher erzeugt wird. Bei dieser Kühleinrichtung ist jedoch der Ventilator freistehend zwischen den beiden Wärmetauschern angeordnet, so daß ein beachtlicher Teil der vom Ventilator geförderten Luft auf Grund des höheren Strömungswiderstands der Wärmetauscher an diesen vorbei angesaugt bzw. vorbeigeblasen wird.It is also known to have a fan between two on the side to arrange the vehicle-mounted heat exchangers, with the one across the vehicle running cooling air flow is generated through the two heat exchangers. At this However, the cooling device is the free-standing fan between the two heat exchangers arranged so that a considerable part of the air conveyed by the fan on Due to the higher flow resistance of the heat exchangers sucked past them or is blown past.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühleinrichtung für eine Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Fahrzeugs zu schaffen, die einen gedrungenen Aufbau des Fahrzeugs zuläßt und keinen besonderen Schutz gegen in Fahrtrichtung auf das Fahrzeug auftreffende Fremdkörper benötigt. Ferner soll bei der von der Fahrzeuggeschwindigkeit unabhängigen Kühlwirkung der Kühleinrichtung die den Kühlkanal durchsetzende Luftmenge in Abhängigkeit von der Temperatur der verschiedenen Betriebsmittel einfach zu regeln sein, wobei der gesamte vom Gebläse verarbeitete Kühlluftstrom beide Wärmetauscher durchsetzen soll.The invention is based on the object of a cooling device for to create an internal combustion engine for driving a vehicle that is a squat Structure of the vehicle and no special protection against in the direction of travel foreign bodies hitting the vehicle are required. Furthermore, in the case of the Vehicle speed independent cooling effect of the cooling device which the cooling channel Air flow rate depending on the temperature of the various equipment easy to control, with all the cooling air flow processed by the fan should enforce both heat exchangers.

Diese Aufgabe wird im wesentlichen dadurch gelöst, daß im Kühlkanal in an sich bekannter Weise ein Gebläse zwischen den beiden beiderseits der Fahrzeuglängsachse angeordneten Wärmetauschern angeordnet ist und der Kühlluftstrom die Wärmetauscher in Fahrzeugquerrichtung durchsetzt und daß in ebenfalls bekannter Weise das Gebläse über eine Kupplung angetrieben ist, die in Abhängigkeit von der Temperatur eines oder der beiden Betriebsmittel die Menge des durch das Gebläse erzeugten Luftstroms in bekannter Weise steuert.This object is essentially achieved in that in the cooling channel in a manner known per se, a fan between the two on both sides of the vehicle's longitudinal axis arranged heat exchangers is arranged and the cooling air flow the heat exchanger interspersed in the transverse direction of the vehicle and that the fan is also known in the art is driven via a clutch, which depends on the temperature of a or of the two operating means, the amount of air flow generated by the fan controls in a known manner.

Durch diese Merkmale gemäß der Erfindung wird eine Kühleinrichtung für eine Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Fahrzeugs geschaffen, bei der der gesamte die beiden Wärmetauscher durchsetzende Kühlluftstrom durch ein in dem die beiden Wärmetauscher verbindenden Kühlkanal angeordnetes Gebläse einfach zu steuern ist. Dadurch wird ein einfacher und sehr kompakter Aufbau der Kühleinrichtung möglich, so daß der im Fahrzeug benötigte Raumbedarf erheblich verkleinert werden kann: Da sich in dem Kühlkanal im wesentlichen eine parallele Luftströmung aufbaut, die nicht wie bei dem bekannten Stand der Technik umgelenkt werden muß, kann dieser im wesentlichen bis auf den für das Gebläse und den Gebläseantrieb erforderlichen Raum verkürzt werden. Damit ist es möglich, die räumlichen Abmessungen von Fahrzeugen mit sehr hoher Motorleistung durch die Verwendung der sehr wirkungsvollen Kühleinrichtung gemäß der Erfindung trotz einer Verkleinerung des Gesamtaufbaus mit ausreichender Kühlluft zu versorgen. Durch die einfache Steuerung des Getriebes gemäß der Erfindung ist es ferner möglich, jeweils nur diejenige Motorleistung für die Kühleinrichtung zu verbrauchen, die dem augenblicklichen Leistungsaufwand des Fahrzeugs entspricht.With these features according to the invention there is a cooling device created for an internal combustion engine for driving a vehicle, in which the entire the two heat exchangers penetrating cooling air flow through one in which the two Heat exchanger connecting cooling duct arranged fan is easy to control. This enables a simple and very compact design of the cooling device, so that the space required in the vehicle can be reduced considerably: There a parallel air flow builds up in the cooling channel, which does not as must be deflected in the known prior art, this can essentially reduced to the space required for the fan and the fan drive will. This makes it possible to measure the spatial dimensions of vehicles with very high engine power through the use of the very effective cooling device according to the invention despite a downsizing of the overall structure with sufficient To supply cooling air. By simply controlling the transmission according to the invention it is also possible to use only that engine power for the cooling device to consume, which corresponds to the current power consumption of the vehicle.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Kühleinrichtung gemäß der Erfindung in Verbindung mit einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor, F i g. 2 eine zum Teil geschnittene perspektivische Ansicht der Kühleinrichtung nach F i g. 1 und F i g. 3 eine schematische Darstellung, bei der die Teile in einer zur Erläuterung geeigneten Weise angeordnet sind; dabei ist die Kühleinrichtung nach F i g. 2 in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine mit Aufladung dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing shown. It shows F i g. 1 shows a cooling device according to the invention in connection with a vehicle with an internal combustion engine, FIG. 2 a partially cut perspective View of the cooling device according to FIG. 1 and F i g. 3 a schematic representation, in which the parts are arranged in a manner convenient for illustration; included is the cooling device according to FIG. 2 in connection with an internal combustion engine shown with charging.

In F i g.1 ist ein Fahrzeug 10 dargestellt, dessen Bewegungsrichtung seiner Längsachse X-X entspricht; eine am Vorderteil des Fahrzeugs ange= ordnete Kühleinrichtung 11 weist Mittel zur Kühlurig in Form eines Wärmeaustausäheis 12 und eines Wärmeaustauschers 13 (F i g. 2) auf; die im wesentlichen parallel zueinander an den Seiten des Fahrzeugs angeordnet sind. Wie durch die Pfeile in F i g. 1 angedeutet ist, kann Umgebungsluft mittels eines Gebläses 14, wie in F i g. 2 aufgezeigt, durch die Wärmeaustauscher gefördert werden.FIG. 1 shows a vehicle 10, its direction of movement its longitudinal axis corresponds to X-X; one at the front of the vehicle Cooling device 11 has means for cooling in the form of a heat exchange device 12 and a heat exchanger 13 (Fig. 2); which are essentially parallel to each other are arranged on the sides of the vehicle. As indicated by the arrows in FIG. 1 indicated is, ambient air by means of a fan 14, as in FIG. 2 indicated by the heat exchangers are promoted.

Gemäß F i g. 3 steht der Wärmeäustauscher 12 mit (nicht gezeigten) Kühlmittel aufnehmenden Kammern einer Brennkraftmasähine 15 zur Umwälzung des Kühlmittels durch die Leitungen 16 und 17 in Verbindung: Der Motor steht mit einer herkÖmmlichen Lade- oder Kompressoreinheit 1$ in Verbindung, welche einen eigentlichen Kompressor 19 und eine Turbine 20 aufweist. Ein zweites Betriebsmittel in Form komprimierter Luft wird vom Kompressor abgegeben und dem Wärmetäuscher 13 durch eine Leitung 21 und sodann durch eine Leitung 23 dem Einlaßstutzen 22 des Motors zugeführt. Eine Kraftübertragungseiniichtung 24 steht über das Kreuzgelenk 26 in kraftschlüssiger Verbindung mit der Kurbelwelle 25 des Motors und dient dem Antrieb des Gebläses 14 (F i g. 2) mittels einer normalerweise außer Eingriff stehenden flüssigkeitsbetätigten Kupplung 27: Mit den Leitungen 1'7 und 23 stehen temperaturempfindliche Schalter 28 und 28 a in Wirkverbindung; um ein herkömmliches, normalerweise geöffnetes und federnd vorgespanntes, membranbetätigtes Ventil 29 ih Abhängigkeit von dein von einem oder beiden Schaltern wahrgenommenen Temperaturpegel zu schließen. Der normalerweise die Platten der Kupplung 27 außer Eingriff haltende Betriebsmittelfluß in einer Leitung 30 kann somit unterbrochen werden; um den Reibschluß der Kupp= Jung herzustellen. Die Kupplung 27 kann ihr Betriebsmittel von einer zweckmäßigen Quelle, z. B. dem Motorschmiermittelsystem, erhalten. Das System kann derart eingerichtet sein, daß der Betriebsmitteldruck in der Leitung 30 proportional zu den am Membranventil festgestellten Temperaturen vermindert wird. Dadurch kann der Reibschluß der Kupplung in einem unmittelbar von den Temperaturen abhängigen Grade erfolgen. Das System kann aber auch, falls dies erwünscht ist, in solcher Weise ausgeführt sein, daß es die Kupplung in vereinfachter Weise nach dem a>Ein«-»Aus«@Prinzip betätigt. Bei dieser Anordnung kann bei verschiedenen Arbeitsbedingungen des Motors, wenn die Temperaturen des durch die Leitung 17 oder durch die Leitungen 17 und 23 fließenden Betriebsmittels einen vorherbestimmten Höchstwert erreichen, das Gebläse so gekuppelt werden, daß nur die Leistung von der Kurbelwelle 25 aufzunehmen ist, die erforderlich ist; um die Betriebsmitteltemperaturen unter dem vorherbestimmten Höchstwert zu halten.According to FIG. 3, the heat exchanger 12 is connected to (not shown) refrigerant receiving chambers of an internal combustion engine 15 for circulating the refrigerant through the lines 16 and 17: The engine is connected to a conventional charging or compressor unit 1 $, which has an actual compressor 19 and has a turbine 20. A second operating medium in the form of compressed air is delivered by the compressor and fed to the heat exchanger 13 through a line 21 and then through a line 23 to the inlet port 22 of the engine. A power transmission device 24 is in frictional connection with the crankshaft 25 of the engine via the universal joint 26 and is used to drive the fan 14 (FIG. 2) by means of a normally disengaged fluid-operated coupling 27: connected to lines 1'7 and 23 temperature-sensitive switches 28 and 28 a in operative connection; to close a conventional normally open and resiliently biased diaphragm operated valve 29 in response to the temperature level sensed by one or both switches. The flow of operating medium in a line 30, which normally keeps the plates of the coupling 27 out of engagement, can thus be interrupted; to establish the frictional connection of the Kupp = Jung. The clutch 27 can have its operating resources from an appropriate source, e.g. B. the engine lubricant system obtained. The system can be set up in such a way that the operating medium pressure in the line 30 is reduced proportionally to the temperatures determined at the diaphragm valve. As a result, the frictional engagement of the clutch can take place to a degree that is directly dependent on the temperatures. If so desired, the system can also be designed in such a way that it operates the clutch in a simplified manner according to the a> on "-" off "principle. With this arrangement, under various engine operating conditions, when the temperatures of the operating medium flowing through the line 17 or through the lines 17 and 23 reach a predetermined maximum value, the fan can be coupled so that only the power from the crankshaft 25 is to be drawn is required; in order to keep the operating medium temperatures below the predetermined maximum value.

Wie in F i g. 2. därgestellt ist, umfaßt das Gebläse 14 im wesentlichen ein Gebläserad 31, welches im Statorgehäuse mittels Tragteilen 32 drehbar gelagert ist. Dieses Gehäuse kann seinerseits an dem Rahmen des Fahrzeugs befestigt sein und bildet zusammen mit den Teilen 34 und 35, die ebenfalls an dem Fahrzeugrahmen befestigt sind, den zwischen den Wärfneaustausähern 12 und 13 gelegenen Kühlkanal. Zwischen dem Wärmetauscher 13 und dem Gebläse können feststehende Leitvorrichtungen 36 vorge= sehen sein, welche den Luftstrom führen. Es wird darauf hingewiesen, däß das Gebläse auch derart angeordnet sein kann, da13 die Kühlluft vom Wärme= austauscher 12 zum Wärmeaustauseher 13 strömt.As in Fig. 2. Is shown, the fan 14 comprises substantially a fan wheel 31, which is rotatably mounted in the stator housing by means of support parts 32 is. This housing can in turn be attached to the frame of the vehicle and forms together with the parts 34 and 35, which are also on the vehicle frame are attached, the cooling channel located between the Wärfneaustausähern 12 and 13. Fixed guide devices can be located between the heat exchanger 13 and the fan 36 must be provided which guide the air flow. It should be noted that the fan can also be arranged in such a way that the cooling air from the heat exchanger 12 flows to the heat exchanger 13.

Diese Anordnung und insbesondere die parallele Anordnung von Wärmeaustauscher 12 und Wärmeaustauscher 13 bezüglich der Achse X -X des Fahrzeugs gestattet es, die Kühleinrichtung mit einem im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen verhältnismäßig dicken Wärmeaustauscher zu versehen. Darüber hinaus wird die Zahl der Schmutz- und Staubteile, die in den Ladeluftkühler und in den Kühler gelangen können, bei dieser Anordnung wesentlich verringert:This arrangement, and in particular the parallel arrangement of heat exchanger 12 and heat exchanger 13 with respect to the axis X -X of the vehicle, allows the cooling device to be provided with a heat exchanger that is relatively thick compared to conventional devices. In addition, the number of dirt and dust particles that can get into the intercooler and the radiator is significantly reduced with this arrangement:

Claims

Claims: 1. Cooling device for an internal combustion engine for Drive a vehicle, consisting of a cooling duct and two in one Cooling air flow in heat exchangers arranged one behind the other for two different operating media, characterized in that a fan is in the cooling duct in a manner known per se (14) between the two heat exchangers arranged on either side of the vehicle's longitudinal axis (X-X) (12, 13) is arranged, and the cooling air flow the heat exchanger in the vehicle transverse direction interspersed, and that in a known manner, the fan via a clutch (27) is driven, which depends on the temperature one or of the two operating means, the amount of air flow generated by the fan controls in a known manner.

2. Cooling device according to claim 1, characterized in that the coupling (27) is a fluid-operated slip clutch. Documents considered: German Patent No. 489324; French Patent Nos. 542148, 806 972; British Patent Nos. 568 295, 881764; U.S. Patent Nos. 2,253,438, 2,336,840, 2840316.