DE2206266C2 - Umlaufkühlvorrichtung für Kolbenbrennkraftmaschinen - Google Patents

Description

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ist es zwar zum gleichen Zweck bereits bekannt, das zum wechselseitigen Steuern des Kühlmittelzulaufs

Kühlmittel von Brennkraftmaschinen durch eine aus dem Kurzschluß 11 und aus der Rücklaufleitung

Heizvorrichtung während des Anlaß- und Warmlauf- 13 in die Fortsetzung der Rücklaufleitung 13 zur

Vorganges beschleunigt anzuwärmen, jedoch ist dabei Kühlmittclpumpc 12 und zur Eintrittsöffnung 4. Für

ein sehr hoher Bauaufwand und ein zusätzlicher 5 die Steuerung des Drciwegethcrmostats 15 ist ein in

Sauerstoffbedarf sowie ein zusätzlicher Ausstoß von der Mischstcllc 14 zwischen den Tellcrycntilen 16

Abgasen gegeben. Der Aufgabenstellung zur Ver- und 17 gelegenes Dchnsloffcleincnt 18 vorhanden,

mindcrung von schädlichen Abgasbestandteilen ent- Von der zusätzlichen ;Austritt.söffnung 6 aus dem

spricht dieser Vorschlag im Gegensatz zur Erfindung ersten Bereich^ des Kühlmantels führt eine Kreis-

somit nur bedingt. io lauflcilung 19 durch einen Heizungswärmetauscher

Für die Ausgestaltung der Erfindung bestehen 20 und ein Kühlmittelventil 21 in die Rucklauflcizahlrciche Möglichkeiten. Besonders vorteilhafte lung 13 und weiter über die Kühlmitlelpumpc 12 in ■ Ausbildungen enthalten die Palentansprüche. Für die die Einlrittsüffnung4. Das Kühlmittelventil 21 ent- j schnelle Anwärmung des Kühlmittels in der Ma- hält ebenfalls ein Tellerventil 22 und ein Dehnstoff- : schine kann an Stelle eines Kühlmittelventils zum 15 element 23. Dieses Kühlmitlclvcntil 21 verschließt unterbinden des gesamten Kühlmitlelumlaufes eine den Teil der Rücklaufleitung 13. der die Mischstelle bis /um vorbestimmten Grenzwert stillsetzbarc Kühl- 14 mit der Kühlmittelpumpe 12 verbindet bis zu mittelpumpe vorgesehen werden. Diese kann sowohl einer vorbestimmten Temperatur des die Kreislaufzeitabhängig als auch von der Temperatur des Kühl- leitung 19 durchströmenden Kühlmittels. Von der mittels oder eines Bauteiles im zweiten Bereich des 20 Krcislaufleitung 19 zweigt eine Parallel-Krcislauflei-Kühlmantels gesteuert werden. tung 24 zwischen der zusätzlichen Austrittsöffnung6

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von und dem Heizungswärmetauscher 20 ab und mündet

Ausführungsbcispielen, schematischen Darstellungen vor dem Kühlmittelventil 21 wiederum in diese ein.

und Schaubildern näher erläutert. Es zeigt In dieser Paraücl-Kreislaufleitung 24 liegen ein Hei/-

F i g. 1 die schematische Darstellung eines Kühlsy- 25 mantel 25 für eine Saußleitungsdrosselklappc 26 so-

stems für eine Brennkraftmaschine, wie ein Temperaturwertgeber 27 für eine Kraft-

Fig. 2 die Wirkungsweise des Kühlsystems nach stG^-Zumeßvorrichtungder Maschine.

F i g. I in drei Phasen, Die Wirkungsweise des Kühlsysiems ist folgende:

Fig. 3 ein Schaubiid über den Temperaturanstieg Wie insbesondere aus den Abbildungen der Fig. 2

im Anwärmzeitraum einer Brennkraftmaschine mit 30 hervorgehl, ist bei kalter Maschine und damit kaltem

und ohne die erfindungsgemäße Ausbildung des Kühlmittel das Tellerventil 22 des Kühlmittelventils

Kühlsystems, 21 geschlossen, so daß von der Austrittsöffnung 5

F i g. 4 einen Längs- und Querschnitt durch einen zur Kühlmittelpumpe 12 kein Kühlmittel fließen

Dreiwegethermostat mit Kühlmittelventil in Bauein- kann. Damit bleibt im zweiten Bereich 3 des Kühl-

hcit und 35 mantels der Maschine 1 das Kühlmittel unbewegt, so

F i g. 5 die schematische Darstellung nach F i g. 1 daß von den Wandungen der dort angeordneten

mit abgewandelter Anordnung des Dreiwegethermo- Brennräume und Gaswechselkanäle ein verminderter

ststs mit Kühlmittelventil in Baueinheit. Wärmeübergang auf das Kühlmittel gegeben ist. Da

Fig. I enthält in schematischer Darstellung das darüber hinaus von der Austrittsöffnung5 bis zum Kühlsystem einer Brennkraftmaschine 1. Deren in 40 Tellerventil 22 des Kühlmittelventils 21 das in den üblicher Weise gestalteter Kühlmantel weist einen er- Kühlmittelleitungen befindliche Kühlmittel stehend sten Bereich 2 auf, der im Zylinderblock der Ma- verbleibt und damit am Anwärmvorgang der Maschine 1 angeordnet ist und im wesentlichen die Zy- schine nicht teilnimmt, wird eine sehr schnelle Anlindergleitflächer der Kolben der Maschine um- wärmung der Wandungen der Brennräume auf eine schließt. Ein zweiter Bereichs des Kühlmantels ist 45 Betriebstemperatur erreicht, bei der sich in den im Zylinderkopf der Maschine 1 angeordnet und um- Brennräumen günstige Verbrennungsverhältnisse soschließt vor allem die Verbiennungszonen, nämlich wohl hiriF.ichtlich der Laufeigenschaften der Madie Brennräume sowie die Gaswechselkanäle schine als auch hinsichtlich geringer Anteile an

Für den UrHauf eines Kühlmittels enthält die Ma- schädlichen Abgasbestandteilen einstellen. Insbesonschine 1 an üblichen Stellen eine Kühln.itteleintriits- 50 dere können Kaltstartanreicherungen des Brennstoff-Öffnung 4 in den ersten Bereich 2 des Künlmantels luftgemisches nach kürzerer Zeit unterbleiben. i an tiefliegender Stelle und eine Küblmitte'austritts- In dieser Anwärmzeit der Maschine erfaßt ein ge- ^! öfT.iung 5 aus dem zweiten Bereich 3 des Kühlman- schlossener Kreislauf des Kühlmittels durch die Eintels an hochliegender Stelle. Eine zusätzliche Aus- trittsöffnung 4 und die dieser nahegelegenen Austritts- i trittsöffnung 6 aus dem ersten Bereich 2 is an einer 55 öffnung 6 nui einen Teil des ersten Bereiches 2 des j der Eintrittsöffnung 4 benachbarten Stelle angeord- Kühlmantels der Maschine 1. Da die Erwärmung des j net. Schließlich kann auch noch eine weitere hochlie- an diesem geschlossenen Kreislauf teilhabenden ' gende Austrittsöffnung 7 aus dem zweiten Bereich 3 Künirnittels in einem festliegenden und stets weitgedes Kühlmantels vorgesehen sein. hend gleichbleibenden Verhältnis zur Erwärmung

Von der Austrittsöffnung 5 führt eine frei durchge- e& des Kühlmittels im zweiten Bereich 3 des Kühlmanhende Kühlmittelleitung 8 zu einem Kühler 9. Die iels liegt, besteht dabei nach eingehenden Versuchs-Kühlmiitelleitung 8 weist eine Verzweigungsstelle iO ergebnissen keine Überhitzungsgefahr im Bereich 3 auf, von der ein Kurzschluß 11 abzweigt, der den des Kühlmantels, sofern das Dehnstoffelement 23 Kühler 9 umgeht und in die vom Kühler 9 zu einer entsprechend diesen Temperaturverhältnissen auf Kühlmittelpumpe 12 und der Eintrittsöffnung 4 füh- t$ eine Öffnungstemperatur von entsprechend niedrigerenden Rücklaufleitung 13 an einer Mischstelle 14 rem Wert abgestimmt ist. Wenn die Kühlmitteleinmündet. Die Mischstelle 14 enthält einen Dreiwe- pumpe 12, wie üblich, von der Maschine ί unmittelgethermostat 15 mit je einem Tellerventil 16 und 17 bar angetrieben ist, ergibt sich bei höheren Drehzah-

lcn der Maschine 1 und damit der Kühlmittelpumpe düngen der Brennräume der Maschine 1. ist. im j

12 durch die dabei erhöhte Kühlmittclfördcrmcngc Schaubild der Fig.3 aufgetragen. Bei einem-übli-

irn geschlossenen Kreislauf eine Vergrößerung des chen, Ihcrmostatgesteuerten Kühlsystem, bei dem das

von diesem Kreislauf im Kühlmantel erfaßten Kühl- Kühlmittel im Kühlmantel beim?'Kaltstart von An-

mittclleils. Bei besonders hohen Drehzahlen erfaßt -5; fang-an{in,«ynilauf gesetzt ;wird,-steigt,, die Tempera- ,

diese Kühlmitlclbcwcgung nahezu den gesamten tür der .Wandungen'der-Brennräume nach der-Kurve

Kühlmantel; im ersten; und zv/citen_üBereich 2 und^ 3. jil.an.-BeiJeinei; Ausbildung¹ des, Kühlsystems;nach ,

Aiii diese: Μφα,Η^ΙίΆύί^βφ^^ηί^η^οτΜιά- ■ Iider,sErfindung, ergibt^sich -ein -schnellerer^-,Anstieg

nungcti deriiMasciiji^auchbci extremen?Belästüngen j |;nach|deß|Kijirvej29, so'daß eine-ßetriebstempera-. ;

im Anwärmiei<raümäÜ<igeschios<;cru ' ^Li ioturTjf, ab-der in 'den' Brennräumen günstige Ver-

f'her der Steuertemperatur des Dehnstoffelemen- brcnnungsverhältnisse gegeben sind, nach einer ,

tcs 23 und damit nach dem Offnen des Tellerventils Zeit r, erreicht wird, die nach dem Kaltstart der Ma- |

22 des Kühlmittelventils 21 Hießt das Kühlmittel schinc annähernd nur die Hälfte der Zeitig beträgt, ;

auch durch den zweiten Bereich 3 des Kühlmantels nach der gemäß der Kurve 28 ohne die erfindungsge- j

•ins der Austrittsöffnung5 durch den Kurzschluß 1!, 15 mäße Ausbildung diese Bciriebstempieatur T₀ er- j

das geiitfnctc Kurzschluß-Tcllerventil 17 des Dreiwe- reicht wird. Mit 30 und 31 sind die Kurven bezeich- !

gcthermostats 15 in der Mischstclle 14 und durch die net. nach denen die Temperatur des Kühlmittels im i

Rücklaufleitung 13 in einem zusätzlichen geschlosse- zweiten Bereich 3 jeweils mit und ohne erfindungsge- !

ncn Umlauf unter Ausschluß des Kühlers 9. Der ge- mäße Ausbildung ansteigt; für den ersten Bereich 2 J

schlosscne Kreislauf des Kühlmittels durch die Kreis- ao des Kühlmantels sind hierfür die Kurven 32 und 33 '

lauflcitung 19 bleibt dabei weitgehend unverändert maßgebend. Der Verlauf dieser Kurven zeigt, daß die j

aufrechterhalten. Anwärmung des Kühlmittels im Kühlmantel während j

Bei weiterer Erwärmung des Kühlmittels, nämlich der Anwärmzeit der Maschine nur unwesentlich bebei Frrcichen der Sleuertemperatur des Dehnstoffele- einüußt wird. Eine nachteilige Auswirkung des Tem- J

mentcs 18 des Dreiwegethermostats 15, öffnet das 35 peraturverlaufs auf Maschinenbauteile ist jedenfalls j

Tellerventil 16 die Rücklauf leitung 13 aus dem Küh- ausgeschlossen. j

Ier9 unter gleichzeitigem stetigem Schließen des In Fig. 1 sind in gestrichelten Linien Abwand- ^;

Kurzschluß-Tellerventils 17 für die Kurzschlußlei- lungsmöglichkeiten der gezeigten und vorstehend be- j

Jng 11. Der Dreiwegethermostat 15 regelt dabei an schriebenen Ausbildung des Kühlsystems gezeigt. i

der Mischstelle 14 eine Kühlmitteltemperatur ein, die 30 Danach besteht die Möglichkeit, im Kühlmittelventil
für den Betrieb der Maschine 1 die günstigste Be- 21 ein weiteres Tellerventil 34 vorzusehen, das die
triebstemperatur darstellt. Auch dabei bleibt der ge- Einmündung der Kreislaufleitung 19 in das Kühlmit·
schlossene Kreislauf durch die Kreislaufleitung 19 telventil 21 nach dem Öffnen des Tellerventil 22 ab- .

bei geöffnetem Tellerventil 22 des Kühlmittelventils schließt. Dadurch kann erreicht werden, daß der ge- ;

21 unverändert in Tätigkeit. 35 schlossene Kreislauf durch die Kreislaufleitung 19 '.

Bei besonders extremen Betriebsverhältnissen, wie bei Erreichen der Betriebstemperatur der Maschine
insbesondere bei außerordnetlich hohen Umgebungs- nicht mehr eine Umgehung des Kühlers 9 darstellt,
temperaturen, geringer Luftströmung durch den Um dennoch die Arbeitsweise des Heizungswänne-Kühler 9 und hoher Leistungsabgabe der Maschine 1, tauschers 20 sicherzustellen, der ja ebenso als Kühler
scnließt das Kurzschluß-Tellerventil 17 des Dreiwe- 40 wirkt, kann in diesem Falle eine Rücklaufleitung 35
gcthermostats 15 den Kurzschluß 11 ab, so daß — vorgesehen werden, die in den Dreiwegethermostat ι

abgesehen von dem weiterhin vorhandenen geschlos- 15 zwischen dessen Tellerventile 16 und 17 unge- J

sersn Kreislauf durch die Kreislaufleitung 19 — das steuert einmündet und dadurch dessen Dehnstoffele- j

gesamte durch die Austrittsöffnung 5 aus dem Kühl- ment 18 mit beeinflußt. Für die Zuleitung eines
mantel der Maschine 1 austretende Kühlwasser über 45 Kühlmittels mit besonders hoher Temperatur kann |

die Kühlmittelleitung 8 dem Kühler 9 zugeleitet und aus der weite! en hochliegenden Austrittsöffnung 7 ,

über die Rücklaufleitung 13, den Dreiwegethermo- aus dem zweiten Bereich des Kühlmantels über eine t

stat 15, das Kühlmittelventil 21 und die Kühlmittel- Heizwasserleitung 36 und einen Heizungs-Dreiweg- I

pumpe 12 der Eintrittsöffnung 4 zugeführt wird. Da- hahn 37 dem Heizungswärmetauscher 2β wahlweise j

mit wird die höchstmögliche Kühlleistung des Kühl- 50 oder auch selbsttätig gesteuert das Kühlmittel aus f

systems erreicht und eine Überhitzung der Ma- dem eisten Bereich 2 oder dem zweiten Bereich 3 des I

schine 1 praktisch ausgeschlossen. Kühlmantels zugeleitet werden. j!

Bei der vorbeschriebenen Steuerung des Kühlsy- Eine weitere vorteilhafte Ausbildungsmöglichkeit !

stems besteht neben der besonders raschen Anwär- der Erfindung besteht darin, das Kühlmiitelventil 21 i

mung der Wandungen der Brennräume im zweiten 55 mit dem Dreiwegethermostat 15 zu einer Baueinheit !

Bereich 3 des Kühlmantels für günstige Betriebsver- zusammenzufassen. Hierfür ist die Kühlmittelleitung j!

hältnisse und für geringe schädliche Bestandteile in 35 Voraussetzung, die nach F i g„ 1 zwischen den ' \

den Abgasen der Maschine eine sehr gleichmäßige Tellerventilen 16 und 17 des Dreiwegethermostats 15
Temperaturverteilung in beiden Bereichen 2 und 3 in diesen einmündet. Das Kühlmittelventil 21 entfällt ■

des Kühlmantels der Maschine I. Durch die Eintritts- 60 dabei vollständig, so daß sich die Kreislaufleitung 19
öffnung 4 wird dem Kühlmantel der Maschine 1 in der Kühlmättelleitung 35 ohne Abzweigung unmitnämlich stets ein Kühlmittel zugeführt, das nur eine telbar fortsetzt und die Rücklaufleitung 13 aus dem
wenig niederigere Temperatur aufweist, als das an Dreiwegethermostat 15 unmittelbar in di& Kühlmit- ^ *'■'■■
der Austrittsöffnung 5 austretende Kühlmittel. Auf telpumpe 12 einmündet. Die Funktion des Tel'erven- i .- ^;

diese Weise wird innerhalb dei Maschiael eine sehr 65 tils 22 im Kühlmittelventij 21 hat dabei das_:. Kurzgleichmäßige Wärmeverteilung mit günstigen Wir- schluß-Tellerventil 17 des Dreiwegethermostats .15 , ·| kungen auf die Bauteile der Maschine gewährleistet mit zu übernehmen. Hierfür ist im Dreiwegethermo- . ■■■■ ;?

Der zeitliche Verlauf der Temperatur der Wan- stat 15 gemäß Fig. 4 ein weiteres Dehnstoffelement i ·;1

708βι«4«6 : -J

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38 vorgesehen, das bis zu seiner Steuertemperatur mittels des Kurzschiuß-Tellerventils 17 den Kurzschluß Ii in seiner Stellung 17' abschließt. Damit besteht bis zu dieser Steuertemperatur lediglich ein geschlossener Kühlmittelkreislauf aus der Austrittsöffnung 5 durch die Kreislaufleitung 19, die anschließende Kühlmittelleitung 35, den Dreiwegethermostat .15 zwischen seinen beiden Tellerventilen 16 und 17, !die Rücklaufleitung 13 und die Kühlmittelpumps 12 zur Eintrittsöffnung 4. Die Arbeitsweise des Kühlsystems ist somit gegenüber der vorstehend beschriebenen unverändert.

Der innere Aufbau des mit dem Kühlmittelventil kombinierten Dreiwegethermostats ist in F i g. 4 im einzelnen dargestellt. Darin stellt die Rohrleitung 39 eine Verbindung zwische . der Kühlmittel-Austrittsöffnung 5 nach Fig. 1. der Verzweigungsstelle 10 und der frei zum Kühler durchfüh"enden Kühlmittelleitung 8 nach F i g. 1 dar. Der Kurzschluß 11 besteht auch hierbei lediglich aus einem kurzen Leitungsstück. Mit der Rohrleitung 39 ist das Gehäuse 40 des Dreiwegethermostats 15 einteilig ausgebildet und weist im wesentlichen eine zylindrische Form auf. an dessen beiden Stirnseiten die Tellerventile 16 und 17 angeordnet sind. Ein Gehäusedeckel 40' ermöglicht den Zusammenbau des Dreiwegethermostats 15. Das Tellerventil 17 dient zugleich als Kurzschlußventil und als Kühlmittelventi! und wird zu diesem Zweck bis zu dessen Steuertemperatur als Kühlmitteiventii geschlossen gelassen, Jann geöffnet und vom Dehnstoffelement 18 des Dreiwegetherrnostats 15 gleichzeitig mit der Öffnung des Tellerventils 16 bei der Steuertemperatur des Dehnstoffelementes 18 wiederum verschlossen. Das Dehnstoffelement 18 ist dabei mit dem Tellerventil 16 unmittelbar verbunden. Dessen Kolbenstange 18' stützt sich über einen Büge! 41 und einen Ventilsitz 42 am Gehäuse 43 ab. An einem Stützbügel 43, der über den Ventilsitz 42 am Gehäuse 40 festliegt, stützt sich eine zylindrische Schließfeder 44 ab, die das Tellerventil 16 in Schließrichtung beaufschlagt. Dieser Stützbügel 43 trägt ein Paar Zentrisrbleche 45 für das freistehende Ende des Dehnstoffelements IS. Außerdem weist der Stützbügel 43 eine zentrische Führungsbchrung 46 für das ebenfalls freistehende Ende des Dehnstoffelements 38 auf. Die Kolbenstange 38' des Dehnstoffelements 38 stützt sich an einem Verbindungsbügel 47 ab, der am Tellerventil 16 befestigt ist und unter Zwischenschaltung eines Stützringes 48 als Widerlager für eine Schraubendruckfeder 49 dient, die das Kurzschluß-Tellerventil 17 in Schließrichtung belastet. Am Kurzschluß-Tellerventil 17 ist ein Zugbügel 59 befesstgt, der das Dehnstoffelement 38 umfaßt -und sich an diesem gleitend gegen einen als Ringabsatz ausgebildeten Anschlag Sl abstützt. Das Gehäuse 49 trägt schließlich noch je einen Anschlußstutzen 13', 13" und 35' ale Teile der Kühlmittelleij4tung 35, der Rücklaufleitung 13 vom Kühler 9 und !»zur Kühlmittelpumpe 12.

•^: Bei kaltem Kühlmittel nehmen die Bauteile des |_;Dreiwegethermostats die in Fig.4 gezeigte Lage ein.

jtDabei ist sowohl das Kurzschluß-Tellerventil 17 in

j§|einer Wirkung als Kühlmitteiventii, als auch das

!!Tellerventil 16 für die RückiaüfleituifR 13 vom Küh- |vler9 geschlossen. Bei laufender Maschine 1 und da-

iinit Förderung von Kühlmittel durch die Kühlmittel-

fpiunpe 12 besteht ein geschlossener Kreislauf des

Kühlmittels durch die Kühlmittelleiiung 35 bzw. dercn Acschlußstutzen 35' am Gehäuse 4© in da* litf.M nere des Dreiwegethermostats IS und> durch* difogj Rücklaufleitung 13 bzw. deren Anschlüßstüfeeti 'tyMßä arii Gehäuse 40 zurück zur KühlmittdlpÜifijD« I-^u||S^

somit cuirch einen Teil des ersten BcieicHsii^^M

Kühlmantels der Maschine I zwischen¹-"dessen A^

trittsöffnung4 und Austrittsöffnung 6. fm ?yv;eit1pM

Bereichs des Kühlmantels verBlieibt'^ab^idasllplÄ

^mittel unbewegt, wodurch eine sc^lliilEl^Äi^P

»cruder Wandungen derBrennräüme dcf'MäscWn^i³!«^* währleistet ist.

Durch die zunehmende Erwärmung des im geschlossenen Kreislauf umlaufenden Kühlmittels erreicht dessen Temperatur schließlich die Steuertem-

peratur des Dthnstoffelements 38. Dieses schieb« seine Kolbenstange 38' nach außen, woduicn infolge seiner Abstützung gegen den Verbindungsbügel #? das Dehnstoffelemenl 38 bewegt wird und nach einem geringen Leerlauf über den Zugbi* jel Bb gegen

™ die Rückstellkraft der Schraubendruckfeder 49 das Kurzschluß-Tellerventil 17 tf^nei. Dsr Zugbügel 50 stützt sich dabei gegen den Anschlag 51 des Dehn-■stoffelementes 38 antriebsmäßig ab. Dadurch liann das Kühlmittel durch den Kurzschluß H zusätzlich zum Eintritt durch den Ansaugstutzen 36' für die Kühlmittelleitung 35 in das innere des Gehäuses 4# einströmen, wodurch sien gemäß F i g. 1 eine Durhströmung auch des zweiten Bereichs 3 des Kühlmantels der Maschine 1 im geschlossenen Kreislauf ohne

Einschaltung des Kühlers 9 einstellt.

Bei wetter steigender Erwärmung des Kühlmittels wird schließlich auch die Steuertemperatur des Dehnstoffelemenies 18 erreicht, wodurch auch dessen Kolbenstange 18' aus dem Dehnstoffelement 1§

herausgeschoben wird. Die Kolbenstange 18' stützt sich dabei über den Bügel 41 und den Ventilsitz 42 am Gehäuse 38 ab, so daß sich das Dehnstoffel-ment *· mit dem darauf befestigten Tellerventil 16 von seinem Ventilsitz 42 abhebt b<id den Küfalmitteldu.chtntt aus der Rücklaufleitun- !3 und deren Anschlußstutzen 13" am Gehäusedeckel 4©' durch den Kuhler 9 mit steigender Temperatur zunehmend freigibt. ¹^

Zusammen mit dem Tellerventil 16 uid dem

pehnstoffelement 18 wird aber auch der Verbindungsbügel 47, das Dehnsfoffelement 38 und das Kurzschluß-Teilerventil 17 bewegt, se daß der Kurzschluß 11 mit zunehmender Öffnung des TellerventiJs 16 durch das KurzschluBventil 17 zunehmend

wiederum verschlossen wird: Sobald das Tellerventil 17 zur Anlage kommt, kann es sich gescit die-Kraft der Schraubendrückfeder 49 zusammen init ä#B z.ugbugel 5« gegenüber dem Dehflsioffelement 3* verschieben, wobei der Zugbügel 5fr vom Anschlag

51 an, Dehnstoffelement 38 abhebt. Bef'eöchlosse- ^ nem Kurzschluß U fließt das ΚΰΜη« '*"** '' durch den Anschlußstutzei? 35^s fur diVlöffi
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der Maschine 1. - --*-
Fig.5 zeigt in Weiterer

de?

; 11 12

j Kühlmittelleitung8 und des Kurzschlusses Il an- 25 der Sauglcitungsdrosselklappe 26 sowie der Temgeordnet ist. Gleiche Teile sind dabei gegenüber den peraturwertgeber 27 für eine Kraftstoff-Zumeßvorvorstehcnd beschriebenen F i g. 1 bis 4 mit gleichen richtung der Maschine beaufschlagt.
Ziffern bezeichnet und nicht näher erläutert. Im Kühlmittelvcntil 221 bestreicht das sich zuneh-Auch bei dieser Ausbildung sind Dreiwegethermo- 5 mend erwärmende Kühlmitiel dessen Dehnstoifelestat 115 und Kühlmittelventil 321 zu einer Bauein- ment 138, das nach Erreichen seiner Steuertemperaheit in einem gemeinsamen Gehäuse zusammenge- tür das Tellerventil 117 in dessen gestrichelt dargefaßt. Es enthält je ein Tellerventil lit» und 117 sowie stellte Offenstellung bewegt. Dadurch beginnt ein je ein Dchnstoffelement 118 und 138. Die Misch- Kühlmittelumlauf auch durch den Kurzschluß 11: stelle 14 der Rücklaufleitung 13 mit dem Kurzschluß io und somit durch den zweiten Bereichs des Kühl-M, die wie die Verzwetgungsstelle 10 ebenfalls in mantels, dessert AustrittsöffnungS und den Dreiwedem gemeinsamen Gehäuse des Dreiwegethermostats gethermostat 115 an der Verzweigungsstdle 10. Das 115 und des Kühlmittelventils 121 angeordnet ist, geschlossene Tellerventil 116 verhindert weiterhin enthält dabei das Dehnstoffelement 138 des Kühlmit- eine Kühlmittelströmung zum Kühler 9 bis zum Ertelventils 121. Die Kreislaufleitung 19 mündet schon 15 wärmen des im geschlossenen Umlauf befindlichen vor dem Kühlmittelventil 121 in die Rücklaufleitung Kühlmittels auf die Steuertemperatur des Dehnstoff-13 des Kühlers 9 ein. elementes 118. Sobald diese Steuertemperatur über-Die Tellerventile 116 und 117 nehmen in Fig. 5 schritten wird, öffnet das Tellerventil 116 unter in ausgezogenen Strichen die Stellung bei kaltem gleichzeitigem stetigem Wiederverschließen des Kühlmittel ein und sind beide geschlossen. Das kalte 20 Kurzschlusses 11 durch das Tellerventil 117. Letz-Kühlmittel läuft somit ausschließlich im geschlosse- teres wird durch Verschieben des Dehnstoffelenen Kreislauf durch den ersten Bereich 2 des Kühl- mentes 118 auf seinen Ventilsitz gedrängt. Geeignete mantels der Maschine 1 um. Es tritt durch die Aus- Abstützvorrichtungen und Federanordnungen sovtie trittsöffnung 6 aus, strömt durch die Kreislaufle.tung Lagerungen ermöglichen eine funktionsgerechte Aus-19 und den Heizungswärmetauscher 20, mündet in 15 bildung dieser Teile, beispielsweise in Anlehnung an die Rücklaufleitung 13 und durchfließt das Kühlmit- die Ausbildung nach Fig.4. Durch wechselseitiges, telvenlil 121, öevor es von der Kühlmittelpumpe 12 stetiges öffnen und Schließen der Tellerventile 116 durch die Eintrittsöffnung 4 wiederum in den ersten und 117 und dementsprechendes Einbeziehen des Bereich 2 des Kühlmantels gefördert wird. Neben der Kühlers 9 in den Kühlmittelumlauf wird die Betriebs-Kreislaufleitung 19 wird auch die Parailel-Kreislauf- 30 temperatur der Maschine 1 in üblicher Weise gereleitung 24 durchströmt und dadurch der Heizmantel gelt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

T-

T-1

Claims (13)

2 20* Patentansprüche:

1. Umlaufkiihlvorrichtiing für Kolbenbrennkraftmaschinen mit einem Kühlmantel und Steuervorrichtungen, die den Kühlmittelumlauf durch den Kühlmantel wenigstens im Bereich der Ver- to brennungszonen bis zu einem ersten vorbestimmten Grenzwert der Temperatur der Maschine und/oder der Zeit nach dem Start der Maschine unterbinden, über dem ersten vorbestimmten Grenzwert zunächst auf einen geschlossenen Kreislauf unter Umgehen eines Kühlers und unter Vermeiden eines Frischwasseraustausches begrenzen und über einem weiteren vorbestimmten Grenzwert den Kühler, einen Heizungswärmetauscher md/oder den Frischwasseraustausch in den 3* Kühlmittelumlauf einbezieh ;n, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtungen ein Kühlmittelventil (21, 121) und/oder eine stillsetzbare Kühlmittelpumpe (12) sowie einen üblichen Dreiwegethermostat (15, 115) mit je einem as gesonderten Steuerelement (Dehnstoffelement 23, bzw. 38, 18 bzw. 138, 118) aufweisen, von denen

^!>?das Kühlmittelventil bzw. die Kühlmittelpumpe nach Erreichen des ersten Grenzwertes und der Dreirvegethermostat nach Erreichen des weiteren Grenzwertes betätigt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittelventil (21, 121) und der Dreiwegethermostat (15, 115) in einem gemeinsamen Thermostalgehäuse vereinigt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittelventil (21, 121) den· vom Dreiwegethermostat (15, 115) unter dem vorbestimmten Temperaturgrenzwert geöffneten Kühlmitteldurchtritt (Kurzschluß 11) unter dem vorbestimmten Grenzwert zusätzlich abschließt.

4. Vorrichtung nach Anspruch ! und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für das Kühlmittelventil und den Dreiwegethermostat im gemeinsamen Thermostatgehäuse (40) die Tellerventile (16 und 17), die Temperaturfühler (Dehnstoffelemente 1* und 38) und die Kühlmittelventil- und Dreiwegeihtonosiai-Sieueröirnungen gleichachsig angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei bis zum ersten Grenzwert im Bereich außerhalb der Verbrennungszonen im Kühlmantel zumindest ein gedrosselter Kühlmittelumlauf besteht, dadurch gekennzeichnet, daß an üblicher Stelle befindliche Kühlmittelein- und -austrittsöffnungen (4 und 5) für den vollen Kühlmitteiumlauf und ein Küfilmiftefaustritt (Austrittsöffnung 6) für den geschlossenen Kreislauf an einer (kni Kühlmitteleintritt (4) nahegelegenen Stelle im Bereich außerhalb der Verbrennüngszoneri im Kühlmantel vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß im geschlossenen Kühlmittelkreislauf Raumheizvorrichtungen (Heizungswärmctüuschcr 20) und/oder Saugrohrbeheizungen (ilüi/mantcl 25) und/oder TemperaturwertfühSer bzw. -geber (27) für Geräte der Brennkraftma

schine und/oder mit dieser verbundene Geräte >· 'angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (Dehnstoffelement 23) des Kühlmittelventils (21) vom Kühlmittel des geschlossenen Kreislaufes beaufschlagt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittelventil und ein den Kühlmittelkreislauf (i.urzscniuß 11) vom zweiten Bereich (3) des Kühlmantels zum Kühlmänteleintritt (Eintrittsöflnung 4) steuerndes Tellerventil des Dreiwegethermostats zu einem einzigen Kurzschluß-Tellerventil (17) vereinigt sind, das von den Temperaturfühlern (18 und 38) des Dreiwegethermostats als auch des Kühlmittelventils betätigt wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für das Kühlmittelventil und den Dreiwegthermostat im gen.Jinsamen Thermostatgehäuse (40) zwischen zwei einander gleichachsig gegenüberliegenden Tellerventilen (16 und 17) beide Temperaturfühler (Dehnstoffelemente 18 und 38) mit darauf befestigten Ventiltellern und einander gegenüberliegenden Thermostateintrittsöffnungen gleichachsig angeordnet

10 Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daS ein als Temperaturfühler wirkendes Pehnstoffelement (18) einen ersten Ventilteller des Dreiwegethermostats (Tellerventil • άΐ6) trägt und dessen Kolbenstange (18*) sich am ^Gehäuse (40) abstützt, und daß ferner dieses behnstoffelement (18) mit einem zweiten Dehnstoffelement (38) verbunden ist, das den zweiten gemeinsamen Ventilteller des Dteiwegethermostats und des Kühlmittelventils (Tellerventil 17) gegenüber dem ersten Ventilteller axial verstellt.

Π. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Dehnstoffelement (38) gegenüber dem ersten Ventilteller (Tellerventil 16) axial verstellbar geführt und mit dem zweiten Ventilteller (Tellerventil 17) antriebsmä. ßig verbunden ist, wobei sich die Kolbenstange (38') des zweiten Dehnstoffelementes (38) am ersten Ventilteller (Tellerventil 16) abstützt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ventilteller (Tellerventil !?) durch eine Schraubendruckfeder (49) in Schließrichtung beiastet ist, die sich gegen einen ?m ersten Ventilteller (Tellerventil 16) befestigten Verbindungsbüge! (47) abstützt, und mit dem zweiten Dehnstoffelement (38) mittels eines Zugbugeis (so) verbunden ist, der am zweiten Ventilteller (Tellerventil 17) und/oder am zweiten Dehnstoffelsment (38) sich gegen einen Anschlag (SX) abstützend in Bewegungsrichtung gleitend geführt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittelventil (Ui) dsn vom Dreiwegetherrriostat (IiS) unter dem vorbe-

_v stimmten Temperaturgrenüwert geöffneten Kühlmitteldurchtritt (Kurzschluß Ii) unter dem vorbestimmten Grenzwert zusätzlich abschließt, wobei den Temperaturfühler (Dehnstoffefement 238) des Kühlmittelventils (121) ein Kühlmittel aus dem geschlossenen Kreistauf (Kreislaufleitung 19) beaufschlagt, das in die Rücklaufleitung

(13) oder in den Kurzschluß (11) vor oder an dere Strömungsführung im Kühlmantel mit aufwen-

ciner Stelle einmündet, an der sich der Tempera- diger Ausbildung der Maschinenteile erforderlich

turfühler (Dehnstoffelement 138) des Kühlmittel- und damit eine Anwendung bei bestehenden Maschi-

ventils (121) befindet. nentypen mit ungesteuertem Übertritt des Kühlmit-

5 tels zwischen erstem und zweitem Bereich des Kühlma.ite'.s nicht möglich. Da außerdem in diesem Fall

lediglich eine Steuerung der Temperatur des Kühlmittels am Übertritt zwischen den beiden Bereichen des Kühlmantels erfolgt, ist auch eine genaue Steuelo rung der Temperatur des Kühlmittels im zweiten Be-

Die Erfindung bezieht iich auf eine Umlaufkühl- reich des Kühlmantels nicht möglich. Vielmehr muß vorrichtung für Kolbenbrennkraftmaschinen mit im Zulauf zu diesem Bereich zur Vermeidung von einem Kühlmantel und Steuer.^.;ichtungcn, die den Überhitzungen eine niedrige Steuertemperatur ge-Kühlmittelumlauf wenigstens -n Bereich der Ver- wählt werden, wodurch wiederum günstigste Verbrennungszonen bis 2u cit, π ersten vorbestimmten 15 brennungsverhältnisse in den Verbrennungsräumen Grenzwert der Teir—-»atur der Maschine und/oder nicht bei allen Belastungsfällen der Maschine erreicht der Zeit nach den* Start der Maschine unterbinden, werden können.

über dem ersi-r -. ^bestimmten Grenzwert zunächst Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stcuervorrichauf einen geschlossenen Kreislauf unter Umgehen tung zu schaffen, die es unter Anwendung üblicher eines Kühlers und unter Vermeiden eines Frischwas- 20 moderner Baueiemert , wie beispielsweise Dehnserausiausches begrenzen und über einem weiteren stoffelemente und Tellerventile, ermöglicht, in kurzer vorbestimmten Grenzwert den Kühler, einen Hei- Zeit aus dem Kaltstart der Maschine deren Temperazungswärmetauscher und/oder den Frischwasseraus- tür, insbesondere in den Verbrennungszonen, auf tausch in den Kühlmittelumlauf einbeziehen. günstigste Werte bei weitgehend gleichmäßiger Tem-Durch die USA.-Patentschrift 2 706 085 ist eine 35 peraturverteilung im gesamten KühlmanH zu brinderartige Bauart bekannt, woHi die Steuervorrich- gen. Ausgehend von der bekannten Erkenntnis (deuttung aus einem Balgthermostat und einem oder meh- sehe Offenlegungsschrift 2 123 360), daß der Ausstoß reren Schieberventilen besteht. Ein solcher Aufbau von schädlichen Abgasbestandteilen bei hoher Makann den vorgesehenen Zweck einer derartigen Steu- schinentemperatur gerng ist, und unter Ausnutzung ervorrichtung nicht zufriedenstellend lösen. Ein 30 des geringen Wärmeüberganges auf ein unbewegtes Balgthermostat «st für übliche moderne Überdruck- Kühlmittel, sollen vor allem die Wandungen de- Verkühlsysteme infolge seiner Druckempfindlichkeit nur brennungszonen, insbesondere die Wandungen der sehr bedingt anwendbar. Schieberventile weisen bei Brennräume und der Gaswechselkanäle im Zylindertragbarem Bauaufwand keine ausreichende, gerade kopf von Hubkclbenma..chinen bzw. die heißen Geim vorliegenden Anwendungsfa!' erforderliche Dicht- 35 häusemantelzonen von Rotationskolbenmaschinen, heit auf. Der Austausch dieser Bauelemente gegen durch zumindest im zweiten Bereich des Kühlmantels übliche moderne Steuerelemente, wie insbesondere während der Warmlaufzeit stillstehendes Kühlmittel Dehnstoffelemente und Tellerventile, ist jedoch nicht in möglichst kurzer Zeit die erwünschte Betriebstemohne weiteres möglich, da einerseits ein sehr großer peratur erreichen. Innerhalb der Maschine soll dabei Weg des Steuerelementes erforderlich ist und an- 40 vorzugsweise durch Kreisiaufsteuerungen für den dererseits mehrere Steueröffnungen nacheinander zu Umlauf des Kühlmittels lediglich ein geringer unversteiiern sind. meidbarer Temperaturunterschied zwischen den Ein-

Du-'ch die deutsche Offenlegungsschrift 2 061 762 und Austrittsstellen des Kühlmantels auftreten.

i»t eine Kühlvorrichtung bekannt, bei der zum Errei- Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß die

chen guter Laufeigenschaften der Maschine in ver- 45 Steuervorrichtungen sin Kühlmitteiventil und/oder

schiedentn Belastungsfällen der Durchlauf von eine stillsetzbare Kühlmitteipumpe sowie einen übli-

Frischwasser unter dem Grenzwert auf einen ersten chen Dreiwegethermostat mit je einem gesonderten

Bereich des Kühlmantels außerhalb der Verbren- Steuerelement aufweisen, von denen das Kühlmittel-

nungszonen in gedrosselter Strömung begrenzt ist. ventil bzw. die Kühlmitteipumpe nach Erreichen des

iViittels Ventilen Ut der Übertritt des Kühlmittels in 50 ersten Grenzwertes und der Drehvegethermostat

einen zweiten Bereich der Verbrennungszonen in nach Erreichen des weiteren Grenzwertes betätigt

Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels werden.

d h Ei i hiilli

nach dem Durchlauf durch den ersten Bereich gc- Eiuc ug g
steuert. Dadurch soll die Temperatur der Maschine begrenzt, bei der Möglichkeit der Verwendung je im zweiten Bereich des Kühlmantels auch bei gerin- 55 eines handelsüblichen einfach- und doppeltwirkenger Belastung auf hohe Weite eingestellt werden, je- deii Thermostateinsatzes, den während der Anwärmdoch kann die Temperatur im ersten Bereich des zeit der Maschine auf Grund der dabei erforderlichen 4Kuh"lmiarttels bei wechselnden Belastungen der Ma- Kraftstoffanreicherung erhöhten Ausstoß an schadli-,schine nicht gleichmäßig gesteuert werden. Vielmehr chen Abgasbestandteilen auf e'nen wesentlich verist bei niedriger Belastung infolge der niedrigen Zu- 60 kürzten Zeitraum, da die Wandungen der Verbrenlauftemperatür des aus Frischwasser bestehenden nunpszonen schnell die Betriebstemperatur für gün-Kühlmittels eine Unterkühlung der Maschine im er- stige Verbrennungsverhältnisse erreichen. Der Gesten Bereich des Kühlmantels unvermeidbar. Auch samtausstoß an schädlichen A-bgasbestandteilen verist eine ungleichmäßige Temperaturverteiiung in- der mindert sich dadurch gerade in Wohn- und Ballungs-Maschine gegeben, da am Kühlmitteleiniritt stets kai- 65 gebieten erheblich, da zumeist dort die Maschinen tes Frisch' "asser wirkt, das steh bis zum Austritt an von Kraftfahrzeugen jeweils gestartet und warmgeeiner anderen; die Steuerventile aufweisenden Stelle fahren werden,
erwärmt. Aus diesem Grund ist hierbei eine beson- Durch die deutsche Offenlegungsschrift 2 123 360