DE2245257A1 - Kuehlwasserkreislauf fuer eine aufgeladene brennkraftkolbenmaschine - Google Patents

Kuehlwasserkreislauf fuer eine aufgeladene brennkraftkolbenmaschine

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DE2245257A1 DE2245257A DE2245257A DE2245257A1 DE 2245257 A1 DE2245257 A1 DE 2245257A1 DE 2245257 A DE2245257 A DE 2245257A DE 2245257 A DE2245257 A DE 2245257A DE 2245257 A1 DE2245257 A1 DE 2245257A1
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Description

MOTOREN- UND TURBINEN-UNION
FRIEDRICHSHAFEN GMBH
Friedrichshafen
Kühlwasserkreislauf für eine aufgeladene
Brennkraftkolbenmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kühlwasserkreislauf für eine aufgeladene Brennkraftkolbenmaschine mit einer Kühlwasserpumpe, einem Rückkühler einer .Fördereinrichtung für das Rückkühlmedium, einem Ladeluftkühler und einem Ausgleichsbehälter. ' -
Unter einer aufgeladenen Brennkraftkolbenmaschine ist ein Motor zu verstehen, dem zur Leistungssteigerung vorverdichtete Verbrennungsluft, sogenannte Ladeluft, zugeführt wird.
Das Maß der Leistungssteigerung ist um so größer, je kühler die Ladeluft die Zylinder des Motors erreicht. Da sich die Luft infolge der' Verdichtung erwärmt, ist es erforderlich, die Ladeluft zu kühlen. .
Wird zur Kühlung der Ladeluft bei wassergekühlten Motoren z.B. auch das Motorkühlwasser herangezogen, so darf zur Aufrechterhaltung der Betriebstemperatur des Motors das Motorkühlwasser jedoch nicht beliebig weit zurückgekühlt werden. Deshalb ist bei Motoren mit solchen bekannten Kühlwasserkreisläufen das Maß der Leistungssteigerung durch Aufladung dadurch begrenzt, daß für die Ladeluftkühlung nur Kühlwasser von Motorbetriebstemperatur zur Verfügung steht.
4-098U/0593
12.9.1972 7223
gri-se , ·/·
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kühlwasserkreislauf zu schaffen, der es ermöglicht, im Ladeluftkühler mit Kühlwasser von niedrigerer Temperatur als der Betriebstemperatur des Motors zu arbeiten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich der Kühlwasserstrom auf der Druckseite der Kühlwasserpumpe in einen Teilstrom für die Ladeluftkühlung und einen Teilstrom für die Motorkühlung verzweigt und sich diese Teilströme nach Passieren von Ladeluftkühler bzw. Motor auf der Saugseite der Kühlwasserpumpe wieder vereinigen» wobei der abzweigende Teilstrom für die Ladeluftkühlung vor Eintritt in den Ladeluftkühler im Rückkühler gekühlt und seine Menge durch eine Drosseleinrichtung in der Kühlwasseraustrittsleitung 'des Ladeluftkühlers begrenzt wird, und daß ein Thermostatventil bei kaltem Motor eine Umgehungsleitung freigibt, wodurch eine schnellere Erwärmung des Motorkühlwassers auf Betriebstemperatur ermöglicht wird.
Um für die Ladeluftkühlung von der Betriebstemperatur des Motors unabhängig zu sein, werden die beiden Teilströme nach einer Ausführungsform der Erfindung getrennt voneinander im Rückkühler gekühlt, und nur der vom Teilstrom für die Motorkühlung durchflossene Rückkühler wird bei kaltem Motor umgangen.
Das Ausmaß der Ladeluftkühlung ist dadurch regelbar, daß gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung die Menge des abzweigenden Teilstromes für die Ladeluftkühlung durch eine Einrichtung veränderbar ist und diese Einrichtung entweder,
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z.B. bei einem Motor, dessen Verdichterdrehzahl und damit auch die Verdichteraustrittstemperatur sich mit der Motorbelastung verändert, in Abhängigkeit von der Verdichteraustrittstemperatur der Ladeluft gesteuert wird, oder, und das gilt für jeden Dieselmotor mit Aufladung, in Abhängigkeit von der Regelstangenstellung der Einspritzpumpe.
Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß im Rückkühler nur der Teilstrom für die Ladeluftkühlung gekühlt wird, und die Kühlung des Teilstromes für die Motorkühlung durch Mischung mit dem kälteren Teilstrom für die Ladeluftkühlung erfolgt, wobei das Mengenverhältnis der beiden Teilströme so abgestimmt ist, daß sich alleine auf Grund der Vermischung die für die Motorkühlung erforderliche Ausgangstemperatur des Kühlwassers am Kühlwasserpumpenaustritt ergibt, und daß bei kaltem Motor der Rückkühler umgangen wird.
Gemäß der Erfindung kann als wärmeaufnehmendes Medium für die Kühlung der Teilströme im Rückkühler Wasser oder Luft Verwendung finden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß gegenüber der herkömmlichen Ladeluftkühlung durch die verbesserte Kühlung des Ladeluftkühlwassers erreicht wird, daß bei gleicher Baugröße des Ladeluftkühlers die Ladeluft intensiver gekühlt wird und dadurch die Motorleistung erheblich gesteigert werden kann bzw. sich bei gleicher Motorleistung und damit unveränderter Ladelufttemperatur die Baugröße des Ladeluftkühlers verkleinern läßt.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 Sinnbildliche Darstellung eines Kühlwasserkreislaufes mit Rückkühlern für das Motor- und das Ladeluftkühlwasser;
Fig. 2 Sinnbildliche Darstellung eines Kühlwasserkreislaufes mit einem Rückkühler für das Ladeluftkühlwasser.
In den Figuren 1 und 2 ist je ein Kühlwasserkreislauf einer aufgeladenen Brennkraftkolbenmaschine, z.B. Dieselmotor 111, 211, mit einer Kühlwasserpumpe 112, 212, einem Rückkühler 11J, 213, einer Fördereinrichtung für das Rückkühlmedium 114, 214, einem Ladeluftkühler 115, 215 und einem Ausgleichsbehälter 116, 216 dargestellt. Die vom Verdichter 117, 217 komprimierte und dabei erwärmte Luft wird im Ladeluftkühler 115* 215 gekühlt bevor sie die Zylinder des Motors 111, 211 erreicht.
Beiden Kühlwasserkreisläufen ist weiterhin gemeinsam, daß sich der Kühlwasserstrom 123, 223 auf der Druckseite der Kühlwasserpumpe 112, 212 in einen Teilstrom 124, 224 für die Ladeluftkühlung und einen Teilstrom 125, 225 für <|ie Motorkühlung verzweigt, und sich diese Teilströme 124, 224, 125, 225 nach Passieren von Ladeluftkühler 115, 215 bzw. Motor 111, 211 auf der Saugseite der Kühlwasserpumpe 112, 212 wieder vereinigen, wobei der abzweigende Teilstrom 124, 224 für die Ladeluftkühlung vor Eintritt in den Ladeluftkühler 115, 215 im Rückkühler 113* 213 gekühlt und seine Menge durch eine
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Drosseleinrichtung-, z.B. eine Blende 120, 220, in der Kühlwasseraustrittsleitung des Ladeluftkühlers 115, 215 begrenzt wird, und daß ein Thermostatventil 119, 219 bei kaltem Motor 1Ί-1, 211 eine Umgehungsleitung 126, 226 freigibt, wodurch eine schnellere Erwärmung des Motorkühlwassers -125, 225 auf Betriebstemperatur ermöglicht wird.
Bei dem Kühlwasserkreislauf nach Figur 1 werden die Teilströme 124 und 125 in den beiden Rückkühlern 113 und II31, die auch zur Vereinfachung der Leitungsführung abweichend von der Darstellung in Bild 1 zu einer Baueinheit zusammengefaßt sein können, getrennt voneinander gekühlt.
Durch diese Anordnung kann der Teilstrom 124 für-die Ladeluftkühlung unabhängig vom Motorkühlwasser 125 auf eine niedrigere Temperatur als die Betriebstemperatur des Motors 111 gekühlt werden, womit auch eine intensivere Kühlung der Ladeluft ermöglicht wird. .
Bei kaltem Motor bewirkt der Temperaturfühler 121, daß das Thermostatventil II9 die Leitung 126 freigibt und damit der ■ Rückkühler 1"lj5! umgangen wird.
Das Ausmaß der Ladeluftkühlung ist bei dem Kühlwasserkreislauf nach Figur 1 dadurch regelbar, daß die" Menge des Teilstromes 124 durch eine Einrichtung II8 veränderbar ist. Soll die Regelung der ladeluftkühlung in Abhängigkeit von der Motorbelastung erfolgen, so ist es möglich, daß diese Einrichtung 118 bei einem Motor, dessen Verdichterdrehzahl und damit auch die Verdichteraustrittstemperatur sich mit der Motorbelastung verändert, z.B. aus einem Thermostatventil be-
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■- 6 - ■ 2 2 -'. 5 2 δ 7
steht, welches durch einen Temperaturfühler 122 in Abhängigkeit von der Verdichteraustrittstemperatur der Ladeluft gesteuert wird.
Eine andere Möglichkeit, die Ladeluftkühlung in Abhängigkeit der Motorbelastung vorzunehmen, ist die, daß die Einrichtung 118 zur Regelung des Teilstromes 124 für die Ladeluftkühlung in Abhängigkeit von der Regelstangenstellung der Einspritzpumpe gesteuert wird.
Eine wesentlich einfachere Leitungsführung ergibt sich bei dem Kühlwasserkreislauf nach Figur 2. Hier wird nur der abzweigende Teilstrom 224 für die Ladeluftkühlung im Rückkühler 213 gekühlt, womit jedoch auch eine intensive Ladeluftkühlung unabhängig von der Betriebstemperatur des Motors 211 ermöglicht wird. Auch hier bewirkt der Temperaturfühler 221, daß das Thermostatventil 219 bei kaltem Motor die Leitung 226 freigibt und damit der Rückkühler 213 umgangen wird.
Die Kühlung des Teilstromes 225 für die Motorkühlung erfolgt in diesem Falle durch Mischung mit dem kälteren Teilstrom für die Ladeluftkühlung, wobei das Mengenverhältnis der beiden Teilströme 224, 225 mit Hilfe der Blende 220 in der Austrittsleitung des Ladeluftkühlers 215 so abgestimmt ist, daß sich alleine aufgrund der Vermischung des nach Verlassen des Motors 21,1 wärmeren Motorkühlwassers 225 mit dem nach Verlassen des Ladeluftkühlers 215 nicht so stark erwärmten Ladeluftkühlwasser 224 die für die Motorkühlung erforderliche Temperatur des Kühlwassers 223 am Kühlwasserpumpenaustritt ergibt.
Als wärmeaufnehmendes Medium für die Kühlung der Teilströme 124, 224, 125, 225 im Rückkühler 113, 113'» 213 wird, wie in
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den Figuren 1 und 2 durch die Sinnbilder angedeutet, Wasser verwendet, aber ebensogut kann auch Luft Verwendung
finden, wobei natürlich eine dem jeweiligen Rückkühlmedium angepaßter Rückkühler 1-13* 1131* 21/5 und eine entsprechende Fördereinrichtung 114, 214 verwendet werden muß.
Gegenüber der herkömmlichen Ladeluftkühlung wird-durch die verbesserte Kühlung des Ladeluftkühlwassers erreicht, daß
bei gleicher Baugröße des Ladeluftkühlers die Ladeluft intensiver gekühlt wird und dadurch die Motorleistung erheblich gesteigert werden kann bzw. sich bei gleichbleibender Motorleistung und damit unveränderter Ladelufttemperatur die Baugröße des Ladeluftkühlers verkleinern läßt.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    \.\ Kühlwasserkreislauf für eine aufgeladene Brennkraftkolbenmaschine mit einer Kühlwasserpumpe, einem· Rückkühler, einer Fördereinrichtung für das Rückkühlmedium, einem Ladeluftkühler und einem Ausgleichsbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kühlwasserstrom (12J, 22J) auf der Druckseite der Kühlwasserpumpe (112, 212) in einen Teilstrom (124, 224) für die Ladeluftkühlung und einen Teilstrom (125, 225) für die Motorkühlung verzweigt und sich diese Teilströme (124, 224, 125, 225) nach Passieren von Ladeluftkühler (115, 215) bzw. Motor (111, 21t) auf der Saugseite der Kühlwasserpumpe (112, 212) wieder vereinigen, wobei der abzweigende Teilstrom (124, 224) für die Ladeluftkühlung vor Eintritt in den Ladeluftkühler (115, 215) im Rückkühler (113, 21J) gekühlt und seine Menge durch eine Drosseleinrichtung (120, 220) in der Kühlwasseraustrittsleitung des Ladeluftkühlers (115, 215) begrenzt wird, und daß ein Thermostatventil (119» 219) bei kaltem Motor (111, 211) eine Umgehungsleitung (126, 226) freigibt, wodurch eine schnellere Erwärmung des Mot.orkühlwassers (125, 225) auf Betriebstemperatur ermöglicht wird.
    2. Kühlwasserkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilströme (124, 125) getrennt voneinander im Rückkühler (112, 11^5 *) gekühlt werden, und nur der vom Teilstrom (I25) für die Motorkühlung durchflossene Rückkühler (113>') bei kaltem Motor (111) umgangen wird.
    Λ0981Λ/05
    5« Kühlwasserkreislauf' nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge-, kennzeichnet, daß die Menge des abzweigenden Teilstroraes (124) für-die" Ladeluftkühlung durch eine Einrichtung (118) veränderbar ist und diese Einrichtung (118): bei einem Motor (111), dessen Verdiehterdrehzahl und damit auch die Verdichteraustrittstemperatur sich mit der Motorbelastung verändert,, in Abhängigkeit von der Verdichteraustrittstemperatur der Ladeluft gesteuert wird. ■ _ . ■
    4. Kühlwasserkreislauf nach Anspruch 1 bis 3_, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (11S)-zur Regelung des Teilstromes (124) für· die Ladeluftkühlung in Abhängigkeit von der Regelstangenstellung der Einspritzpumpe gesteuert wird. - " .
    5. Kühlwasserkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bückkühler, (.212) nur der Teilstrom (224) "=für die Ladeluftkühlung gekühlt wird, und die Kühlung des Teilstromes (22f>) für die: .Motorkühlung durch Mischung: mit dem kälteren Tel 1st rom- (224.) für die Ladeluftkühlung erfolgt, wobei das Mengenverhältnis der beiden Teilströme (224, 225) so abgestimmt, ist,, daß sich allelne auf Grund der Vermischung die für die Motorkühlung erforderliche Ausgangstemperatur des Kühlwassers (223) am Kühlwasserpumpenaustritt ergibt, und daß bei kaltem. Motor (211) der Rückkühler (213) umgangen wird.
    6. 'Kühlwasserkreislauf nach Anspruch 2 und'5* dadurch gekennzeichnet, daß als wärmeaufnehmendes Medium für die
    4 0 9 8 14/0 5,9 3
    Kühlung der Teilströme (124, 224, 125, 225) im Hück-Kühler (113, 115*> 213) Wasser verwendet wird.
    7. Kühlwasserkreislauf nach Anspruch 2 und 5» dadurch gekennzeichnet, daß als wärmeaufnehmendes Medium für die Kühlung der Teilströme (124, 224, 1:25, 225) im Rückkühler (112, 11;?', 213) Luft verwendet wird.
    AO 9 8 U/0593
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