DE19513248A1 - Cooling circulation for vehicle combustion engine - Google Patents

Cooling circulation for vehicle combustion engine

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Abstract

A cooling medium cooler is provided between the inlet and outlet of the engine. The engine outlet is connected with the engine inlet by a short circuit having a control valve (15) so that the volume of the cooling medium is regulated. The cooling medium flows through the cooler and/or through the short circuit into a mixing chamber (17) of the control valve and back to the engine inlet. A parallel flow (23) is fed from the engine outlet in which at least one heat exchanger is provided which is associated with the vehicle heater. The parallel flow is fed back to the mixing chamber of the control valve.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlkreislauf für einen mit flüssigem Kühlmittel gekühlten Verbrennungsmotor eines Kraft­ fahrzeuges, mit einem zwischen einem Motoraustritt und einem Motoreintritt angeordneten Kühlmittelkühler, mit einem den Motoraustritt mit dem Motoreintritt verbindenden Kurzschluß, mit einem Regelventil, das die Mengen an Kühlmittel regelt, die durch den Kühlmittelkühler und/oder durch den Kurzschluß in eine Mischkammer des Regelventils und zurück in den Mo­ toreintritt strömen, und mit einem von dem Motoraustritt ver­ sorgten Nebenstrom, in welchem wenigstens ein zu einer Kraft­ fahrzeugheizung gehörender Wärmetauscher angeordnet ist.The invention relates to a cooling circuit for a liquid coolant-cooled internal combustion engine of a force vehicle, with one between an engine outlet and a Engine inlet arranged coolant cooler, with a Motor outlet with short circuit connecting the motor inlet, with a control valve that controls the amount of coolant, by the coolant cooler and / or by the short circuit in a mixing chamber of the control valve and back in the Mon flow gate entrance, and ver with one of the motor exit provided side stream, in which at least one to a force Vehicle heater belonging heat exchanger is arranged.

Bei bekannten Kühlmittelkreisläufen der eingangs genannten Art ist es üblich, den Nebenstrom der Kraftfahrzeugheizung sowie weitere Nebenströme beispielsweise für eine Saugrohr­ vorwärmung oder zur Versorgung eines Ausgleichsbehälters von dem Motoraustritt abzuzweigen und nach dem Regelventil wieder in den Kreislauf zurückzuführen.In known coolant circuits of the aforementioned Kind, it is common to the bypass of the vehicle heater as well as other side streams, for example for an intake manifold preheating or to supply an expansion tank from to branch off the engine outlet and again after the control valve attributed to the cycle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Regelverhalten eines Kühlkreislaufes der eingangs genannten Art zu verbes­ sern. The invention has for its object the control behavior to verbes a cooling circuit of the type mentioned ser.  

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Nebenstrom zu der Mischkammer des Regelventils zurückgeführt ist.This object is achieved in that the secondary flow to the Mixing chamber of the control valve is returned.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei den be­ kannten Kühlkreisläufen das Regelverhalten deshalb unbefrie­ digend ist, weil die Nebenströme nicht berücksichtigt werden. Insbesondere durch den Nebenstrom der Kraftfahrzeugheizung strömt ein beträchtlicher Anteil von Kühlmittel, der in der Praxis bis zu 40% erreichen kann und der an dem Regelvorgang nicht beteiligt ist. Dieser Nebenstrom wird bei den bekannten Kühlkreisläufen zusätzlich zu der auf eine bestimmte Tempera­ tur eingeregelten Kühlmittelmenge dem Verbrennungsmotor mit zugeführt, so daß dadurch die Regelung erheblich verfälscht wird. Es ist deshalb bei den bekannten Kühlkreisläufen nicht wirklich möglich, die Temperatur des Verbrennungsmotors auf einen konstanten Wert einzuregeln. Vielmehr schwingt die Tem­ peratur um den angestrebten Wert. Durch die Erfindung wird dieser wesentliche Regelfehler beseitigt, indem der einen er­ heblichen Anteil ausmachende, für die Kraftfahrzeugheizung bestimmte Nebenstrom bei der Regelung mit berücksichtigt wird. Dem Verbrennungsmotor wird nur Kühlmittel zugeführt, das als Stellgröße mit einer von dem Regelventil bestimmten Temperatur abgegeben wird. Dadurch ist es möglich, die Tempe­ ratur des Verbrennungsmotors wesentlich besser einem konstan­ ten Wert anzunähern.The invention is based on the knowledge that the be cooling circuits therefore knew the control behavior unsatisfactorily is significant because the secondary flows are not taken into account. In particular, by the secondary flow of the vehicle heater flows a significant proportion of the coolant in the Practice can reach up to 40% on the control process is not involved. This side stream is known in the Cooling circuits in addition to that to a certain tempera the regulated amount of coolant to the internal combustion engine supplied, so that the regulation is significantly distorted becomes. It is therefore not the case with the known cooling circuits really possible to set the temperature of the internal combustion engine to set a constant value. Rather, the tem temperature around the desired value. Through the invention this essential rule error is eliminated by the one he significant part, for automotive heating certain bypass flow is taken into account in the regulation becomes. Only coolant is supplied to the internal combustion engine, that as a manipulated variable with one determined by the control valve Temperature is given. This makes it possible to set the tempe The internal combustion engine is much better at constant approximate th value.

In Ausgestaltung der Erfindung ist ein gemeinsames Gehäuse vorgesehen, das das Regelventil mit der Mischkammer enthält und das mit Vor- und Rücklaufanschlüssen für den Verbren­ nungsmotor, den Kühler und alle Nebenströme versehen ist. Ein derartiges Gehäuse, das als ein Verteilgehäuse bezeichnet werden kann, erlaubt eine klare und geordnete Kühlmittelfüh­ rung. Darüber hinaus ist es auch damit möglich, die Neben­ ströme mengenmäßig genau zu definieren und festzulegen, ins­ besondere die Nebenströme für die Heizung, die Ansaugrohrvor­ wärmung und für den Ausgleichsbehälter, so daß sich damit ei­ ne weitere Verbesserung des Regelverhaltens erzielen läßt. In one embodiment of the invention is a common housing provided that contains the control valve with the mixing chamber and that with supply and return connections for combustion motor, the cooler and all secondary flows. On such housing, which is referred to as a distribution housing allows a clear and orderly coolant flow tion. In addition, it is also possible to use the secondary to define and define flows in terms of quantity, ins especially the secondary flows for the heating, the intake pipe heating and for the expansion tank, so that ei ne further improvement of the control behavior can be achieved.  

Diese mengenmäßige Festlegung kann über Querschnitte und/oder Druckdifferenzen erfolgen.This quantitative determination can be made using cross sections and / or Differences in pressure occur.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiel.Further features and advantages of the invention result from the following description of the Darge in the drawing presented embodiment.

Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Kühlkreislauf.The drawing shows a schematic representation cooling circuit according to the invention.

Der in der Zeichnung dargestellte Verbrennungsmotor (10) be­ sitzt einen Motoreintritt (11) für Kühlmittel, der mit einer Kühlmittelpumpe (12) versehen ist. Die Kühlmittelpumpe (12) fördert das flüssige Kühlmittel durch den Verbrennungsmotor (10) hindurch zu einem Motoraustritt (13).The internal combustion engine ( 10 ) shown in the drawing sits an engine inlet ( 11 ) for coolant, which is provided with a coolant pump ( 12 ). The coolant pump ( 12 ) conveys the liquid coolant through the internal combustion engine ( 10 ) to an engine outlet ( 13 ).

Zwischen dem Motoreintritt (11) und dem Motoraustritt (13) ist in einem Kühlkreislauf ein Kühlmittelkühler (14) angeord­ net. Der Vorlauf des Kühlmittelkühlers (14) ist an den Motor­ austritt (13) und der Kühlerrücklauf an den Motoreintritt (11) angeschlossen. In diesem Kreislauf ist ein thermostati­ sches Regelventil (15) angeordnet, das mit einem dem Kühler­ rücklauf zugeordneten Hauptventil (16) versehen ist. Dieses Hauptventil (16) ist zwischen dem Kühlerrücklauf und einer Mischkammer (17) des Regelventiles (15) angeordnet.Between the engine inlet ( 11 ) and the engine outlet ( 13 ), a coolant cooler ( 14 ) is net in a cooling circuit. The flow of the coolant cooler ( 14 ) is connected to the engine outlet ( 13 ) and the radiator return line is connected to the engine inlet ( 11 ). In this circuit, a thermostatic control valve ( 15 ) is arranged, which is provided with a return valve assigned to the cooler main valve ( 16 ). This main valve ( 16 ) is arranged between the cooler return and a mixing chamber ( 17 ) of the control valve ( 15 ).

Zwischen dem Motoraustritt (13) und dem Motoreintritt (11) besteht ferner ein Kurzschluß, der ebenfalls über das Regel­ ventil (15) führt. Der Motoraustritt (13) ist über ein Kurz­ schlußventil (18) an die Mischkammer des Regelventils (15) angeschlossen, die ihrerseits über einen Anschluß (19) an den Motoreintritt (11) angeschlossen ist.Between the engine outlet ( 13 ) and the engine inlet ( 11 ) there is also a short circuit, which also leads to the control valve ( 15 ). The motor outlet ( 13 ) is connected via a short-circuit valve ( 18 ) to the mixing chamber of the control valve ( 15 ), which in turn is connected to the motor inlet ( 11 ) via a connection ( 19 ).

Das Regelventil (15) enthält ein bekanntes thermostatisches Arbeitselement (20), das ein Gehäuse mit einem temperaturab­ hängig sein Volumen ändernden Dehnstoff enthält. Bei einer Volumensausdehnung dieses Dehnstoffes wird ein Arbeitskolben (21), der ortsfest abgestützt ist, aus dem Gehäuse (22) des thermostatischen Arbeitselementes ausgefahren. Dadurch wird das Gehäuse (22) mit dem Ventilteller des Hauptventils (16) und dem Ventilteller des Kurzschlußventils (18) verstellt, so daß die Strömungsquerschnitte für das Hauptventil (16) und das Kurzschlußventil (18) temperaturabhängig festgelegt wer­ den. Während des normalen Betriebes wird aus der von dem Kühlmittelkühler (14) durch das Hauptventil (16) hindurch zu­ strömenden Kühlmittelmenge und aus der von dem Motoraustritt (13) durch das Kurzschlußventil (18) hindurch zuströmenden Kühlmittelmenge in der Mischkammer (17) eine Mischtemperatur gebildet, mit der das thermostatische Arbeitselement beauf­ schlagt wird und mit welchem Kühlmittel als Stellgröße dem Motoreintritt (11) zugeführt wird.The control valve ( 15 ) contains a known thermostatic working element ( 20 ) which contains a housing with a temperature-dependent expansion material which changes its volume. If this expansion material expands in volume, a working piston ( 21 ), which is supported in a stationary manner, is extended out of the housing ( 22 ) of the thermostatic working element. As a result, the housing ( 22 ) with the valve plate of the main valve ( 16 ) and the valve plate of the short-circuit valve ( 18 ) is adjusted so that the flow cross sections for the main valve ( 16 ) and the short-circuit valve ( 18 ) are determined as a function of temperature. During normal operation, a mixing temperature is formed in the mixing chamber ( 17 ) from the quantity of coolant to be flowed from the coolant cooler ( 14 ) through the main valve ( 16 ) and from the quantity of coolant flowing from the engine outlet ( 13 ) through the short-circuit valve ( 18 ) , with which the thermostatic working element is impacted and with which coolant is supplied to the motor inlet ( 11 ) as a manipulated variable.

Zu dem bisher geschilderten Hauptkühlkreislauf sind mehrere Nebenströme (23, 24, 25) vorgesehen, die zum Erwärmen oder Beheizen von Hilfsaggregaten dient. Der Nebenstrom (23) ent­ hält einen oder mehrere Wärmetauscher (26), die zu einer Hei­ zung des Kraftfahrzeuginnenraums gehören. Der Nebenstrom (24) dient dazu, eine Saugrohrvorwärmung (27) mit erwärmtem Kühl­ mittel zu versorgen. Der Nebenstrom (25) versorgt einen Aus­ gleichsbehälter (28) mit heißem Kühlmittel.A plurality of secondary flows ( 23 , 24 , 25 ) are provided for the main cooling circuit described so far, which are used for heating or heating auxiliary units. The secondary flow ( 23 ) ent contains one or more heat exchangers ( 26 ) which belong to a heater of the motor vehicle interior. The bypass flow ( 24 ) serves to supply an intake manifold preheater ( 27 ) with heated coolant. The secondary flow ( 25 ) supplies an expansion tank ( 28 ) with hot coolant.

Die jeweiligen Vorläufe der Nebenströme (23, 24) zweigen von dem Motoraustritt (13) ab, d. h. von der Verbindung zwischen dem Motoraustritt (13) und dem Kurzschlußventil (18) des Re­ gelventils (15). Die Rückläufe dieser Nebenströme (23, 24, 25) sind alle an die Mischkammer (17) des Regelventils (15) angeschlossen, so daß die über die Nebenströme (23, 24, 25) strömenden Kühlmittelmengen an der Bildung der Mischtempera­ tur des Kühlmittels in der Mischkammer (17) beteiligt sind. Die Rücklauftemperaturen der Nebenströme (23, 24, 25) beein­ flussen deshalb das thermostatische Arbeitselement (20), so daß diese Temperaturen bei dem Regelvorgang mit berücksich­ tigt werden und deshalb auch mitbestimmen, welche Öffnungs­ querschnitte an dem Hauptventil (16) und dem Kurzschlußventil (18) eingestellt werden. Das Regelventil (15) gibt Kühlmittel mit einer definierten Temperatur und somit eine definierte Stellgröße an den Motoreintritt (11) ab, so daß es möglich ist, die Temperatur des Verbrennungsmotors (10) mit gutem Er­ folg im wesentlichen konstant zu halten.The respective feeds of the secondary flows ( 23 , 24 ) branch off from the motor outlet ( 13 ), ie from the connection between the motor outlet ( 13 ) and the short-circuit valve ( 18 ) of the re gel valve ( 15 ). The returns of these side streams ( 23 , 24 , 25 ) are all connected to the mixing chamber ( 17 ) of the control valve ( 15 ), so that the amounts of coolant flowing through the side streams ( 23 , 24 , 25 ) contribute to the formation of the mixing temperature of the coolant in the mixing chamber ( 17 ) are involved. The return temperatures of the secondary flows ( 23 , 24 , 25 ) therefore influence the thermostatic working element ( 20 ), so that these temperatures are taken into account in the control process and therefore also determine which opening cross-sections on the main valve ( 16 ) and the short-circuit valve ( 18 ) can be set. The control valve ( 15 ) gives coolant with a defined temperature and thus a defined manipulated variable to the engine inlet ( 11 ), so that it is possible to keep the temperature of the internal combustion engine ( 10 ) with good success substantially constant.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform wird ein nicht-ther­ mostatisches Regelventil vorgesehen, wobei die Temperatur des Motoraustritts (13) und die Temperatur in der Mischkammer (17) erfaßt werden, woraus dann eine Stellgröße gebildet wird, die die Öffnungsquerschnitte des Hauptventils (16) und des Kurzschlußventils (18) einstellt und damit die Temperatur des aus der Mischkammer (17) abströmenden Kühlmittels be­ stimmt, das zum Motoreintritt (11) strömt.In a modified embodiment, a non-thermostatic control valve is provided, the temperature of the motor outlet ( 13 ) and the temperature in the mixing chamber ( 17 ) being detected, from which a manipulated variable is then formed which defines the opening cross sections of the main valve ( 16 ) and Short-circuit valve ( 18 ) adjusts and thus the temperature of the coolant flowing out of the mixing chamber ( 17 ) is determined, which flows to the motor inlet ( 11 ).

In der Zeichnung ist mit gestrichelten Linien ein Gehäuse (30) angedeutet, das das Regelventil (15) mit der Mischkammer (17) enthält sowie alle Vor- und Rücklaufanschlüsse der Ne­ benströme (23, 24, 25) sowie einen Anschluß für den Motoraus­ tritt (13), den Vorlauf des Kühlers (14) und den Rücklauf dieses Kühlers (14) aufweist. Dadurch wird ein Verteilgehäuse geschaffen, mit dem es nicht nur möglich ist, diese Anschlüs­ se geordnet und übersichtlich anzuordnen, sondern auch die einzelnen Strömungsmengen an Kühlmittel recht genau festzule­ gen, die insbesondere durch die Nebenströme (23, 24, 25) strömen. Durch die exakte Festlegung der Strömungsmengen die­ ser Nebenströme (23, 24, 25), die über die Dimensionierung der Strömungsquerschnitte und/oder der Druckdifferenzen er­ folgt, kann das Regelverhalten verbessert werden. Es ist ins­ besondere möglich, die Strömungsmengen des Kühlmittels nach dem Bedarf der einzelnen Hilfsaggregate festzulegen. Bei ei­ ner vorteilhaften Auslegung wird vorgesehen, daß 30% der Kühlmittelmenge durch den oder die Wärmetauscher (26) der Heizung, 4% durch die Saugrohrvorwärmung (27) und 1% durch den Ausgleichsbehälter (28) strömen.In the drawing, a housing ( 30 ) is indicated with dashed lines, which contains the control valve ( 15 ) with the mixing chamber ( 17 ) and all flow and return connections of the side streams ( 23 , 24 , 25 ) and a connection for the engine exit ( 13 ), the flow of the cooler ( 14 ) and the return of this cooler ( 14 ). This creates a distribution housing with which it is not only possible to arrange these connections in an orderly and clearly arranged manner, but also to fix the individual flow quantities of coolant quite precisely, which in particular flow through the secondary flows ( 23 , 24 , 25 ). The control behavior can be improved by the exact determination of the flow quantities of these secondary flows ( 23 , 24 , 25 ), which follows the dimensioning of the flow cross sections and / or the pressure differences. In particular, it is possible to determine the flow rates of the coolant according to the needs of the individual auxiliary units. In an advantageous design it is provided that 30% of the coolant flow through the heat exchanger (s) ( 26 ) of the heater, 4% through the intake manifold preheater ( 27 ) and 1% through the expansion tank ( 28 ).

Claims (3)

1. Kühlkreislauf für einen mit flüssigem Kühlmittel ge­ kühlten Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, mit einem zwischen einem Motoreintritt und einem Motoraus­ tritt angeordneten Kühlmittelkühler, mit einem den Mo­ toraustritt mit dem Motoreintritt verbindenden Kurz­ schluß, mit einem Regelventil, das die Mengen an Kühl­ mittel regelt, die durch den Kühlmittelkühler und/oder durch den Kurzschluß in eine Mischkammer des Regelven­ tils und zurück in den Motoreintritt strömen, und mit einem von dem Motoraustritt versorgten Nebenstrom, in welchem wenigstens ein zu einer Kraftfahrzeugheizung gehörender Wärmetauscher angeordnet ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Nebenstrom (23) zu der Mischkam­ mer (17) des Regelventils (15) zurückgeführt ist.1. Cooling circuit for an internal combustion engine of a motor vehicle cooled with liquid coolant, with a coolant cooler arranged between an engine inlet and an engine outlet, with a short circuit connecting the engine outlet with the engine inlet, with a control valve which regulates the amounts of coolant, which flow through the coolant cooler and / or through the short circuit into a mixing chamber of the Regelven valve and back into the engine inlet, and with a secondary flow supplied by the engine outlet, in which at least one heat exchanger belonging to a motor vehicle heater is arranged, characterized in that the Bypass flow ( 23 ) is returned to the mixing chamber ( 17 ) of the control valve ( 15 ). 2. Kühlkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere von dem Motoraustritt (13) versorgte Neben­ ströme (23, 24, 25) vorgesehen sind, die alle zu der Mischkammer (17) des Regelventils (15) zurückgeführt sind.2. Cooling circuit according to claim 1, characterized in that a plurality of secondary flows ( 23 , 24 , 25 ) supplied by the motor outlet ( 13 ) are provided, all of which are returned to the mixing chamber ( 17 ) of the control valve ( 15 ). 3. Kühlkreislauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein gemeinsames Gehäuse (30) vorgesehen ist, das das Regelventil (15) mit der Mischkammer (17) enthält und das mit Vor- und Rücklaufanschlüssen für den Verbrennungsmotor (10), den Kühlmittelkühler (14) und alle Nebenströme (23, 24, 25) versehen ist.3. Cooling circuit according to claim 1 or 2, characterized in that a common housing ( 30 ) is provided which contains the control valve ( 15 ) with the mixing chamber ( 17 ) and which has supply and return connections for the internal combustion engine ( 10 ), the coolant cooler ( 14 ) and all secondary flows ( 23 , 24 , 25 ) are provided.
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