DE2141538A1 - Cooling arrangement - Google Patents

Cooling arrangement

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DE2141538A1 DE19712141538 DE2141538A DE2141538A1 DE 2141538 A1 DE2141538 A1 DE 2141538A1 DE 19712141538 DE19712141538 DE 19712141538 DE 2141538 A DE2141538 A DE 2141538A DE 2141538 A1 DE2141538 A1 DE 2141538A1
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Description

THE GARRETT CORPORATION, 9851-9951 Sepulveda Boulevard,THE GARRETT CORPORATION, 9851-9951 Sepulveda Boulevard,

Los Angeles, California 9OOO9, U.S.A.Los Angeles, California 9OOO9, U.S.A.

KühlanordnungCooling arrangement

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlanordnung für Kraftmaschinen, insbesondere auf eine Fernkühlanordnung« The invention relates to a cooling arrangement for prime movers, in particular to a district cooling arrangement.

Die Anforderungen an die Kühlung von Kraftmaschinen, insbesondere Verbrennungskraftmaschinen, sind in höherem Maße gestiegen als die nach Leistungs-PS un3 die Zubehöreinrichtungen. Zusätzlich ist es üblich geworden, eine Verbrennungskraftmaschine aufzuladen, um die Energie zu erhöhen, die aus einem bestimmten Zylinderinhalt zu erreichen ist, und somit mehr nutzbare Leistung je aufgewendete DM zu erzJäen. Da die Arbeitsleistung eines Turbsladers beim Komprimieren der Ladeluft die Lufttemperatur erhöht,, ist es erwünscht, die komprimierte Luft zu kühlen, bevor sie in die Ansaugvorrichtung eingeführt wird= Diese Kühlung ist erforderlich, um die Luftdichte zu erhöhen und den allgemeinenThe requirements for cooling power machines, in particular internal combustion engines, have increased to a greater extent than according to power horsepower and accessories. In addition, it has become common to charge an internal combustion engine, in order to increase the energy that comes from a certain cylinder volume can be achieved, and thus to report more usable performance per DM expended. As the work performance of a turbocharger when compressing the charge air, the air temperature increases, it is desirable to cool the compressed air before it is introduced into the suction device = this cooling is required, to increase air density and general

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Temperaturpegel der Kraftmaschine zu senken. Wenn die PS-Nennleistung der Verbrennungskraftmaschine zunimmt, ist das herkömmliche Kühlsystem, das heißt ein Wasserkühler, bereits bis zu seiner Grenze in bezug auf die Wärmeableitfähigkeit ausgelastet worden -.Die Notwendigkeit zur Kühlung der Ladeluft kann weiter dadurch vergrößert werden* daß die Wärme in die Kühlanordnung der Kraftmaschine abgeleitet werden muß.To lower the temperature level of the engine. When the horsepower rating the internal combustion engine increases, the conventional cooling system, i.e. a water cooler, is already up to Its limit in terms of heat dissipation capability has been utilized - the need for cooling the charge air may continue are thereby increased * that the heat must be dissipated into the cooling arrangement of the engine.

Dies führte zur Entwicklung größerer Kühlanordnungen für Kraftmaschinen. Da der Radiator der Kühlanordnung der Kraftmaschine normalerweise am vorderen Ende einer wassergekühlten Verbrennungskraftmaschine angebracht ist, hat die Größe solcher Radiatoren bereits solche Ausmaße angenommen, daß die Sicht nach vorne über den Radiator hinweg beeinträchtigt wird. Einer weiteren Erhöhung der Anforderungen an die Kühlung kann nicht durch einfache Vergrößerung der Abmessungen des Radiators begegnet werden.This led to the development of larger engine cooling arrangements. Since the radiator of the cooling arrangement of the engine is normally at the front end of a water-cooled internal combustion engine is attached, the size of such radiators has already assumed such proportions that the view to the front over the radiator is affected. A further increase in the cooling requirements cannot be achieved by simply increasing the size the dimensions of the radiator are met.

Dieses Problem wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kraftmaschine mit einer von ihr angetriebenen Strömungsmittelpumpvorrichtung gekoppelt ist, und daß ein von der Strömungsrnittelpumpvorrichtung angetriebener Wärmeaustauscher mit der Kraftmaschine verbunden ist. Die Kraftmaschine ist dabei vorzugsweise eine wassergekühlte Verbrennungsmaschine, die Strömungsmittelpumpvorrichtung eine Hydraulikpumpe und der Wärmeaustauscher ein hydraulisch angetriebener Motorgebläsekühler.This problem is solved according to the invention in that the prime mover has a fluid pumping device driven by it is coupled, and that one of the fluid pump device driven heat exchanger is connected to the engine. The prime mover is preferably one water-cooled internal combustion engine, the fluid pumping device a hydraulic pump and the heat exchanger a hydraulic powered engine fan cooler.

Mit vorliegender Erfindung wird die Fernkühlung einer Kraftmaschine oder eines einer Kraftmaschine zugeordneten Strömungsmittel erreicht. Für eine turboaufgeladene Kraftmaschine wird die Ladeluft gekühlt, bevor sie in die Kraftmaschine eingeführt wird. Die Antriebskraft für diese Kühlung wird von einer von der Kraftmaschine angetriebenen Strömungsmittelpumpe, z.B. dem Turbolader geliefert«, Ss kann entweder ein Teil der komprimierten Ladeluft, die ein Motorgebläse antreibt, oder ein Äuspufinjektor verwendet werden,The present invention provides district cooling of an engine or a fluid associated with an engine. For a turbo-charged engine, the charge air is cooled before it is introduced into the prime mover. The driving force for this cooling is provided by one of the prime mover driven fluid pump, e.g. supplied to the turbocharger «, Either part of the compressed charge air that drives an engine fan or an exhaust injector can be used.

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der Abgase von der Turboladerturbine aufnimmt. In ähnlicher Weise kann die Kraftmasehinenwelle zum Antrieb einer hydraulischen Pumpe verwendet werden, die ihrerseits zur Fernkühlung der Kraftmaschine oder von auf die Maschine bezogenen Strömungsmitteln mit Hilfe eines hydraulisch angetriebenen Motorgebläses verwendet wird. In jedem Falle wird das Kraftmaschinen-Strömungsmittel unabhängig von der Kühlanordnung der Kraftmaschine gekühlt.which picks up exhaust gases from the turbocharger turbine. In a similar way can drive a hydraulic pump are used, which in turn for remote cooling of the prime mover or of the machine-related fluids using a hydraulically powered motor fan is used. In either case, the engine fluid becomes independent cooled by the engine cooling arrangement.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:The invention is explained below in conjunction with the drawing on the basis of exemplary embodiments. Show it:

Fig. 1 eine schematische Prinzipdarstellung der Fernkühlanordnung gemäß vorliegender Erfindung,1 shows a schematic representation of the principle of the district cooling arrangement according to the present invention,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Fernkühlanordnung, die von dem Kompressorauslaß angetrieben wird,Fig. 2 is a schematic representation of the district cooling arrangement which driven by the compressor outlet,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Fernkühlanordnung, die von einem Auspufinjektor betrieben wird,3 is a schematic representation of a district cooling arrangement which operated by an exhaust injector,

Fig. 4 eine -schematische Darstellung einer hydraulisch angetriebenen Motorgebläse-Kühlanordnung, die das hydraulische Antriebsmittel kühlt, und (4 shows a schematic representation of a hydraulically driven Motor fan cooling arrangement that cools the hydraulic drive means, and (

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer hydraulisch angetriebenen Motorgebläse-Kühlanordnung, die ein getrenntes Strömungsmedium kühlt.Fig. 5 is a schematic representation of a hydraulically driven Motor fan cooling arrangement that cools a separate flow medium.

Die grundlegende Fernkühlanordnung nach Fig. 1 weist eine Verbrennungskraftmaschine 10, eine Flüssigkeitspumpe 12 und einen Motorgebläse-Austauscher 14 auf. In seiner einfachsten Form nimmt die Pumpe Energie und Strömungsmedium aus der Kraftmaschine auf, die das Motorgebläse antreibt, welches das Strömungsmedium kühlt,The basic district cooling arrangement of Figure 1 comprises an internal combustion engine 10, a liquid pump 12 and an engine fan exchanger 14. In its simplest form it takes the pump draws energy and flow medium from the engine, which drives the motor fan, which cools the flow medium,

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bevor es zur Kraftmaschine zurückgeführt wird.before it is returned to the prime mover.

Wie in Fig. 2 gezeigt, kann die Strömungsmittelpumpe ein Turbolader 18 mit einer Turbine 20 und einem Kompressor 22 auf einer gemeinsamen Welle 24 sein. Ein Teil des Kompressorauslasses kann zum Antrieb des Motorgebläses 2β, z.B. eines von der Turbine angetriebenen Gebläses verwendet werden, um Kühlluft durch den Zwischenkühler 28 zu führen und den übrigen Teil des Kompressorauslasses vor der Rückführung in die Kraftmaschine 16 zu kühlen. Andererseits kann, wie Fig. 3 zeigt, Kühlluft durch den Zwischenkühler 28 mit Hilfe eines Abgas^ektors 30, der Abgase aus der Turbine 20 erhält, geführt werden.As shown in FIG. 2, the fluid pump can be a turbocharger 18 with a turbine 20 and a compressor 22 on a common shaft 24. Part of the compressor outlet can can be used to drive the motor fan 2β, e.g. a fan driven by the turbine, to circulate cooling air through the To lead intercooler 28 and to cool the remaining part of the compressor outlet before being returned to the engine 16. On the other hand, as FIG. 3 shows, cooling air can pass through the intercooler 28 with the aid of an exhaust gas ector 30, the exhaust gases from the Turbine 20 receives to be performed.

Die Fernkühlung mit der Ladeluft in der oben angegebenen Weise ermöglicht die Verwendung von Kraftmaschinen mit höherer Leistung aufgrund der Turboaufladung. Eine erhöhte Wärmeableitung aufgrund der Zwischenkühlung wird ohne größere Veränderung an der vorhandenen Kraftmaschine, und ohne daß die vorhandene Kraftmaschinen-Kühlanordnung zusätzlich belastet wird, erreicht. Da die Umgebungsluft normalerweise eine niedrigere Temperatur als das Kühlwasser der Kraftmaschine auüteist, kann die Ladeluft auf eine niedrigere Temperatur abgekühlt werden, als dies möglich ist, wenn sie durch das Kühlwasser der Kraftmaschine gekühlt wird.The district cooling with the charge air in the manner indicated above enables the use of prime movers with higher power due to the turbocharging. An increased heat dissipation due to the intercooling will not change the existing one Engine, and without the existing engine cooling arrangement is additionally loaded, achieved. Because the ambient air is usually a lower temperature than the cooling water the engine is running, the charge air can be set to a lower level Temperature can be cooled as much as possible if it is cooled by the cooling water of the engine.

Da weiterhin der Turbolader seine Energie aus der Verlustenergie des Auspuffes und das Motorgebläse seine Energie aus dem Turbolader entnimmt, wird der Kraftmaschine zur Erzielung dieser Kühlwirkung nicht direkt Energie entnommen. Der Auspufi^jektor verwendet die normalerweise vergeudete Turboladerauspuffenergie zum Antrieb des Zwischenkühlers. Der Ejektor vermindert auch die Temperatur, das Geräusch und die Rauchtrübungsemissionen des Turbinenauspuffes. Er ist in einfacher, zuverlässiger und leicht einstellbarer Weise auf die Anforderungen des AnwendungsfalleB einstellbar. Since the turbocharger continues to use its energy from the lost energy of the exhaust and the engine fan its energy from the turbocharger removes energy is not taken directly from the engine to achieve this cooling effect. The exhaust used the normally wasted turbocharger exhaust energy driving the intercooler. The ejector also lowers the temperature, the noise and smoke emissions from the turbine exhaust. It is simpler, more reliable and easily adjustable Way adjustable to the requirements of the application case B.

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Wie in den Figuren 4 und 5 gezeigt ist, kann ein hydraulisch angetriebenes Motorgebläse vorteilhafterweise zur Kühlung verschiedener Kraftmaschinenströmungsmedien verwendet werden. In Fig. 4 wird die Kraftmaschine zum Antrieb einer hydraulischen Pumpe 42 verwendet, die Kraftmaschinenströmungsmedium von der Kraftmaschine oder von einem getrennten hydraulischen System aufnimmt. Das hydraulische Medium aus der Pumpe 42 kann nach der Durchführung nutzbarer Arbeit in einer hydraulischen Belastung 4^ zum Antrieb eines Motorgebläses 44 verwendet werden, um Kühlluft durch einen hydraulischen Kühler 46 zu führen> der das hydraulische Strömungsmedium aufnimmt, nachdem es durch das Motorgebläse geströmt ist. Das hydraulische Strömungsmedium aus dem hydraulischen Kühler wird dann in die Kraftmaschine mit eier Temperatur zurückgeführt, die niedriger ist als die Temperatur beim Verlassen der hydraulischen Pumpe.As shown in Figures 4 and 5, a hydraulically driven Engine fans can advantageously be used to cool various engine fluid media. In Fig. 4 For example, the engine is used to drive a hydraulic pump 42 that draws engine fluid from the engine or from a separate hydraulic system. The hydraulic medium from the pump 42 can after implementation usable work in a hydraulic load 4 ^ to drive an engine fan 44 can be used to guide cooling air through a hydraulic cooler 46> which receives the hydraulic fluid after it has passed through the engine fan. The hydraulic flow medium from the hydraulic cooler is then returned to the engine at a temperature that is lower than the temperature when exiting the hydraulic pump.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, kann das hydraulische Strömungsmedium in die ölwanne direkt von dem Motorgebläse 44 zurückgeführt werden, und der hydraulische Kühler 46 kann zur Kühlung eines zweiten Strömungsmediums verwendet werden.As shown in Fig. 5, the hydraulic flow medium can be returned to the oil pan directly from the engine fan 44, and the hydraulic cooler 46 can be used to cool a second flow medium.

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Claims (1)

2U15382U1538 29.6.1971 W/He - 6 - G/p 7l49June 29, 1971 W / He - 6 - G / p 7l49 Patentansprüche:Patent claims: v. 1. ^Unabhängig von einem primären Kühlsystem arbeitende Fernkühlanordnung für Kraftmaschinen, insbesondere Verbrennungskraftmaschinen bzw. für deren Strömungsmedien, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmaschine (10, 16, 40) mit einer von ihr angetriebenen Strömungsmittelpumpvorrichtung (12, 18, 42) gekoppelt ist, und daß ein von der Strömungsmittelpumpvorrichtung angetriebener Wärmeaustauscher (14; 26, 28; 44, 46) mit der Kraftmaschine verbunden ist,v. 1. ^ District cooling arrangement for power machines, in particular internal combustion engines or for their flow media, which operates independently of a primary cooling system, characterized in that the power machine (10, 16, 40) is coupled to a fluid pumping device (12, 18, 42) driven by it, and that a heat exchanger (14; 26, 28; 44, 46) driven by the fluid pumping device is connected to the engine, 2. Fernkühlanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmaschine (10, l6, 4θ) eine wassergekühlte Verbrennungskraftmaschine ist, daß die Strömungsmittelpumpvorrichtung (12, l8, 42) eine Hydraulikpumpe ist, und daß der Wärmeaustauscher (Ϊ4; 26, 28; 44, 46) ein hydraulisch angetriebener Motorgebläsekühler ist. 2. District cooling arrangement according to claim 1, characterized in that the engine (10, l6, 4θ) is a water-cooled internal combustion engine, that the fluid pumping device (12, l8, 42) is a hydraulic pump, and that the heat exchanger (Ϊ4; 26, 28 ; 44, 46) is a hydraulically powered motor fan cooler. 3. Fernkühlanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulisch angetriebene Motorgebläsekühler Wärme von dem hydraulischen Medium abführt, das von der Hydraulikpumpe gepumpt wird.3. District cooling arrangement according to claim 2, characterized in that the hydraulically driven motor fan cooler dissipates heat from the hydraulic medium which is pumped by the hydraulic pump. 4. Fernkühlanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulisch angetriebene Motorgebläsekühler Wärme von einem anderen Strömungsmedium abnimmt als dem, das von der Hydraulikpumpe gepumpt wird.4. District cooling arrangement according to claim 2, characterized in that that the hydraulically driven engine fan cooler removes heat from a different flow medium than that of the Hydraulic pump is pumped. 5· Fernkühlanordnung nach j&aw*mda» Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmaschine (l6) heiße Auspuffgase erzeugt, daß die Strömungsmittelpumpe (l8) ein Turbolader mit einer Turbine (20), die von den Auspuffgasen der Kraftmaschine beaufschlagt wird, und mit einem Kompressor (22) auf einer gemeinsamen Welle (24) mit der Turbine (20) ist, der komprimierte5 · district cooling arrangement according to j & aw * mda » claim 1, characterized in that the engine (l6) generates hot exhaust gases, that the fluid pump (l8) has a turbocharger with a turbine (20), which is acted upon by the exhaust gases of the engine, and with a compressor (22) on a common shaft (24) with the turbine (20), which compressed 209812/0963209812/0963 2H15382H1538 29.6.1971 W/He - 7 - G/p 7149June 29, 1971 W / He - 7 - G / p 7149 Luft in die Maschine einspeist, und daß der Wärmeaustauscher ein Motorgebläsekühler (26, 28) ist, der von wenigstens einem Teil der komprimierten Luft aus dem Turboladerkompressor angetrieben wird, um Wärme aus der komprimierten Luft abzuführen, die in die Kraftmaschine eingespeist wird.Feeds air into the engine, and that the heat exchanger is an engine fan cooler (26, 28) that of at least one Part of the compressed air from the turbocharger compressor is driven to remove heat from the compressed air, which is fed into the prime mover. 6. Fernkühl anordnung nach elfte-dop- Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmaschine (16) heiße Auspuffgase erzeugt, daß die Strömungsmittelpumpe (l8) ein Turbolader mit einer Turbine (20), die von den Auspuffgasen der Kraftmaschine beaufschlagt wird, und mit einem Kompressor (22) auf einer gemeinsamen Welle (24) mit der Turbine (20) ist, der komprimierte Luft in die Kraftmaschine (ΐβ) einspeist, daß der Wärmeaustauscher ein Zwischenkühler (28) ist, welcher Wärme von der komprimierten Luft abnimmt, die in die Kraftmaschine (16) eingespeist wird, und daß der Turbolader einen Ejektor (30) aufweist, der Auspuffgase aus der Turboladerturbine (20) aufnimmt.6. District cooling arrangement according to the eleventh-dop- claim 1, characterized characterized in that the engine (16) produces hot exhaust gases that the fluid pump (l8) has a turbocharger a turbine (20), which is acted upon by the exhaust gases of the engine, and with a compressor (22) on a common The shaft (24) with the turbine (20) feeds the compressed air into the engine (ΐβ) that the heat exchanger is an intercooler (28) that takes heat from the compressed air fed into the engine (16) is, and that the turbocharger has an ejector (30) which Receives exhaust gases from the turbocharger turbine (20). 7· Fernkühlanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Turbolader (18) mit einer Turbine (20), die von den heißen Auspuffgasen einer Verbrennungskraftmaschine (l6) angetrieben ist, und mit einem Kompressor (22) auf einer gemeinsamen Welle (24) mit der Turbine (20) zum Komprimieren der Luft für die Kraftmaschine und durch einen Wärmeaustauscher (26, 28), der von dem Turbolader (l8) angetrieben ist und Wärme aus der komprimierten Luft für die Verbrennungskraftmaschine (l6) abführt.7 · District cooling arrangement according to claim 1, characterized by a turbocharger (18) with a turbine (20) driven by the hot exhaust gases of an internal combustion engine (l6) and with a compressor (22) on a common shaft (24) with the turbine (20) for compressing the air for the engine and through a heat exchanger (26, 28) which is driven by the turbocharger (18) and heat from the compressed Air for the internal combustion engine (l6) discharges. 8. Fernkühlanordnung nach Anspruch 7S dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (26, 28) ein Turbinengebläse aufweist, das wenigstens von einem Teil der komprimierten Luft aus dem Kompressor angetrieben ist.8. District cooling arrangement according to claim 7 S, characterized in that the heat exchanger (26, 28) comprises a turbine fan which is driven by at least part of the compressed air from the compressor. 209812/0963209812/0963 29.6.1971 W/He - 8 - G/pJune 29, 1971 W / He - 8 - G / p 9· Fernkühlanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (20) des Turboladers (l8) einen Auspuffejektor (JO) zum Antrieb des Wärmeaustauschers (26, 28) aufweist.9 · District cooling arrangement according to claim 7, characterized in that that the turbine (20) of the turbocharger (18) has an exhaust ejector (JO) for driving the heat exchanger (26, 28). 209812/0963209812/0963
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