DE2527872C2 - Flüssigkeitskühlsystem für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Flüssigkeitskühlsystem für eine Brennkraftmaschine mit einer Pumpe zur Förderung der Kühlflüssigkeit durch die Brennkraftmaschine und durch einen mit einem thermostatisch geregelten Bypaß versehenen Wärmetauscher sowie gegebenenfalls einen Ladeluftkühler und einen Ölkühler, wobei am Austritt der Kühlflüssigkeit aus der Brennkraftmaschine ein von der Kühlflüssigkeitstemperatur von Eintritt in die Brennkraftmaschine geregeltes Ventil vorgesehen ist, dessen einer Ausgang mit einer zum Wärmetauscher führenden Leitung und dessen anderer Ausgang an eine Kurzschlußleitung zur Pumpensaugseite angeschlossen sind.

Es ist aus der DE-PS 14 76 384 ein Flüssigkeitskühlsystern der eingangs genannten Gattung bekannt, bei dem Wärmetauscher, Ladeluftkühler und ölkühler in Reihe angeordnet sind und die Kühlmittelleitung hinter dem ölkühler an die Saugseite der Pumpe angeschlossen ist Ein derartiges Kühlsystem bietet ein geringes Maß an Regelmöglichkeiten. Beim Anfahren der Brennkraftmaschine, also bei niedriger Kühlmitteltemperatur, wird durch das thermostatisch geregelte Ventil ein Kühlmittelkreislauf von der Pumpe ausgehend über Brennkraftmaschine und Umgehungsleitung gebildet, während im übrigen Kühlsystem die-Kühlflüssigkeit ruht Dies kann zu örtlicher Überhitzung und zu Dampfblasenbildung führen. Dieses Problem tritt insbesondere beim Ladeluftkühler auf, da die Temperatur der Ladeluft kurz nach dem Anfahren der Brennkraftmaschine verhältnismäßig schnell ansteigt Da das thermostatisch geregelte Ventil nur in Abhängigkeit von der Temperatur vor Eintritt in die Brennkraftmaschine betätigt wird, werden Temperaturspitzen im Kreislauf über Wärmetauscher und die Kühler als Parameter nicht berücksichtigt Im Mischbereich des Ventils, d. h. bei mittlerer Temperatur der Kühlflüssigkeit vor Eintritt in die Brennkraftmaschine, führt das Mischen der. beiden Kühlmittelströme aus Kurzschlußleitung und Wärmetauscher, Ladeluftkühler sowie Ölkühler an der Saugseite der Pumpe zu einem einheitlichen Temperaturniveau der Kühimitteiteilströme in der Kurzschlußleitung und der Leitung zum Wärmetauscher sowie zu den Kühlern. Dabei bereitet erfahrungsgemäß die Abstimmung der beiden Kühlmittelströme bezüglich Temperatur und Kühlwassermenge erhebliche Schwierigkeiten.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten weitgehend zu vermeiden und mit geringem Bauaufwand ein exakt regelbares Flüssigkeitskühlsystem zu gestalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein zweites von der Kühlflüssigkeitstemperatur vor Eintritt in die Brennkraftmaschine geregeltes Dreiwegeventil vorgesehen ist, dessen Ausgänge mit den Ausgängen des ersten Ventils verbunden sind und an dessen Eingang die Abflußleitung des Wärmetauschers bzw. gegebenenfalls des Ladeluftkühlers oder des Olkühlers angeschlossen ist

Mit Hilfe dieses zweiten Dreiwegeventils läßt sich eine Trennung der beiden Kühlmittelkreisläufe, von denen der eine über Pumpe, Brennkraftmaschine und Kurzschlußleitung und der andere über Wärmetauscher und die Kühler erfolgt, vornehmen. Dabei werden die unterschiedlichen Temperaturniveaus der beiden Kühlmittelkreisläufe berücksichtigt, und insbesondere dem Ladeluftkühler wird beim Anfahren bzw. kurz nach dem Anfahren die erforderliche Kühlmittelmenge zur Verfugung gestellt. Nach Oberschreiten eines Temperaturgrenzwertes am Temperaturfühler vor Eintritt in die Brennkraftmaschine erfolgt mit Hilfe der beiden Dreiwegeventile eine Zusammenfassung der beiden Kühlmittelteilströme zu einem Kühlmittelkreislauf, so daß die Möglichkeit besteht, das aus der Brennkraftmaschine austretende Kühlmittel im Wärmetauscher abzukühlen.

Es wird außerdem vorgeschlagen, daß in der zum Wärmetauscher führenden Leitung eine zweite Pumpe angeordnet ist. Aufgrund der großen Wassermenge in dem Kühlmittelkreislauf und mit Hilfe der zweiten Pumpe lassen sich die Strömungsgeschwindigkeiten in den Kühlern und im Wärmetauscher insgesamt vergrößern, so daß der Wärmeübergang angehoben wird. Dadurch bietet sich die Möglichkeit, die Kühler insgesamt kleiner auszuführen. Diese einfache Ausgestaltung einer Einkreiskühlung bietet sich praktisch als Ersatz für die aufwendige Zweikreiskühlung mit einem

zusätzlichen Wärmetauscher an, der ausschließlich der Kühlung des Kühlmittels für die Brennkraftmaschine dient. Auf diese Weise läßt sich ein preisgünstiges--Flüssigkeitskühlsystem für Hochleistungsbrennkraftnia- < schinen unterschiedlicher Bauvolumina schaffen. Außerdem sorgt die zweite Pumpe für eine weitgehende Entlastung der am Kühlflüssigkeitseintritt an der Brennkraftmaschine angeordneten ersten Pumpe und sichert. dabei, bei Defekten der ersten Pumpe den Kühlmittelkreislauf ab.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß, beide Dreiwegeventile in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Dadurch läßt sich eine kompakte Bauweise der Ventileinheit erzielen. Dabei stehen die Steuerglieder der beiden Dreiwegeventile derart miteinander in Wirkverbindung, daß bei Verbindung des Austritts der Brennkraftmaschine mit der Kurzschlußleitung die Abflußleitung des Wärmetauschers bzw. gegebenenfalls des Ladeluftkühlers oder des Ölkühlers mit der zum Wärmetauscher führenden Leitung verbunden ist und bei Verbindung des Austritts mit der 2um Wärmetauscher führenden Leitung die Abflußleitung des Wärmetauschers bzw. gegebenenfalls des Ladeluftkühlers öder des Ölkühlers mit der Kurzschlußleitung verbunden ist

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Aufbau eines Flüssigkeitskühlsystems gen'äß der Erfindung; jo

F i g. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Zusammenwirkens zweier Dreiwegeventile gemä3 der Erfindung.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Pumpe bezeichnet, die Kühlflüssigkeit durch eine Brennkraftmaschine 3 fordert, von wo aus sie über einen Austritt 2 in ein Dreiwegeventil 4 gelangt. Das Dreiwegeventil 4 wird über eine Geberileitung 5 und einen die Temperatur der Kühlflüssigkeit vor Eintritt in die Pumpe 1 überwachenden Wärmefühler 6 gesteuert. Je nach anfallender w Temperatur am Wärmefühler 6 gelangt die Kühlflüssigkeit in eine Kurzschlußleitung 7, die zurück zur Saugseite der Pumpe 1 führt oder in eine Leitung 8, die mit der Saugseite einer zweiten Pumpe 9 verbunden ist. Die Pumpe 9 fördert die Kühlflüssigkeit durch einen mit einer Bi'paßleitung 11 versehenen Wärmetauscher 10. Der Durchfluß durch den Wärmetauscher 10 bzw. durch die Bypaßleitung 11 wird über ein thermostatisch geregeltes Ventil 12 gesteuert, das in Abhängigkeit von der Temperatur einer Wärmefühlers 14 am Austritt des >n Ventils 12 über eine Fernfühlerleitung 13 betätigt wird. An das Ventil 12 schließen sich ein Ladeluftkühler 15, ein Motorölkühler 17 sowie ein Getriebekühler 18 an. Die Kühler 15,17 und 18 sind einzeln abschaitbar und durch Bypaßleitungen 16 und 19 überbrückbar. Über die Leitungen 22 gelangt die vor den Kühlern 15,17 und 18 bzw. dem Wärmetauscher 10 kommende Kühlflüssigkeit in ein Dreiwegeventil 20. Das Dreiwegeventil 20 bildet mit dem Dreiwegeventil 4 eine Ventüeinheit 21, deren Ausgänge in die Kurzschlußleitung 7 und die Leitung 8 münden. Das Dreiwegeventil 20 wird ebenfalls über den Wärmefühler 6 und die Geber leitung 5 geregelt
.Bei niedriger Temperatur der Kühlflüssigkeit am ■ Wärmefühler 6 wird die Ventileiriheit2l derart geregelt, daß der die Brennkraftmaschine 3 über die Leitung 2 verlassende Kühlniittelström über die Kurzschlußlejitung 7 und somit zur Saugseite der Pumpe 1 zurück zur Brennkraftmaschine 3 gelangt Der über die Leitung 22 in die Ventfleinheit 21 fließende Kühlmittelstrom wird ebenfalls in Abhängigkeit yonder niedrigen Temperatur am Wärmefühler 6 über das Dreiwegeventil 20 derart geregelt daß er in die Pumpe 9 und somit in den Kreislauf Bypaßleitung 11 bzw. Wärmetauscher 10, Ladeluftkühler 15 und ölkühler 17 und 18 gelangt Im Mischbereich der Ventfleinheit 21 nehmen die Steuerglieder der beiden Dreiwegeventile 4 und 20 eine Stellung ein, in der das stark erwärmte, Kühlmittel aus der Brennkraftmaschine 3 mit dem Kühlmedium aus dem Wärmetauscher 10 und den Kühlern 15,17 und 18, das eine niedrigere Temperatur aufweist, vermischt wird. Überschreitet die Temperatur am Wärmefühler 6 einen Grenzwert, so wird die Ventileinheit 21 über die Geberleitung 5 so gesteuert, daß die Kühlflüssigkeit nach dem Austritt 2 über das erste Dreiwegeventil 4 in die zum Wärmetauscher führende Leitung 8 und nach der Abflußleitung 22 des Wärmetauschers 10 und der Kühler 15,17 und 18 über das zweite Dreiwegeventil 20 in die Kurzschlußleitung 7 gelangt Mit Hilfe der Bypaßleitung 11 am Wärmetauscher 10 sowie des Ventils 12 und des Wärmefühlers 14 wird eine zusätzliche Regelung der Kühlmitteltemperatur bei Eintritt in den Ladeluftkühler 15 und die Ölkühler 17 und 18 ermöglicht Wichtig ist, daß bereits beim Anfahren sowohl die Brennkraftmaschine 3 als auch der Ladeluftkühler 15 und die Ölkühler 17 und 18 mit der vollen Kühlflüssigkeitsmenge beaufschlagt werden. Durch die hohen Strömungsgeschwindigkeiten der Kühlflüssigkeit in dem Ladeluftkühler 15 uud in den ölkühlern 17 und 18 sowie in der Brennkraftmaschine 3, hervorgerufen durch die große Kühlflüssigkeitsmenge, wird der Wärmeübergang angehoben und damit können die Kühler 15, 17 und 18 insgesamt kleiner gestaltet werden.

In F i g. 2 ist in vereinfachter Weise das Zusammenwirken der beiden Dreiwegeventile 4 und 20 dargestellt. Der Austritt 2 mündet in das erste Dreiwegeventil 4 ein, während in das zweite Dreiwegeventil 20 Kühlflüssigkeit über die Abflußleitung 22 gelangt. Das erste Dreiwegeventil 4 weist Ausgänge 23 und 24 auf, während das zweite Dreiwegeventil 20 Ausgänge 25 und 26 hat. Dabei münden die Ausgänge 23 und 25 gemeinsam in die zum Wärmetauscher 10 führende Le", lung 8 ein, und die Ausgänge 24 und 26 führen in die Kurzschlußleitung 7. Die beiden Dreiwegeventile 4 und 20 sind als Sitzventile ausgebildet, bei denen kegelförmige Kolben entsprechend der Temperatur am Wärmefühler 6 über die Geberleilung 5 den Kühlflüssigkeitsstrom regeln.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Flüssigkeitskühlsystem für eine Brennkraftmaschine mit einer Pumpe zur Förderung der Kühlflüssigkeit durch die Brennkraftmaschine und durch einen mit einem thermostatisch geregelten Bypaß versehenen Wärmetauscher sowie gegebenenfalls einen Ladeluftkühler und einen Ölkühler, wobei am Austritt der Kühlflüssigkeit aus der Brennkraftmaschine ein von der Kühlflüssigkeitstemperatur vor Eintritt in die Brennkraftmaschine geregeltes Ventil vorgesehen ist, dessen einer Ausgang mit einer zum Wärmetauscher führenden Leitung und dessen anderer Ausgang an eine Kurzschlußleitung zur Pumpensaugseite angeschlos- ι s sen sind, dadurch/gekennzeichnet, daß ein zweites von der Kühlflüssigkeitstemperatur vor Eintritt in die Brennkraftmaschine (3) geregeltes Dreiwegeventil (20) vorgesehen ist, dessen Ausgänge (25, 26) mit den Ausgängen (23, 24) des ersten Ventils (4) verbunden sind und an dessen Eingang die Abflußlefuig (22) des Wärmetauschers (10) bzw. gegebenenfalls des Ladeiuftfcühiers (15) oder des Olkühlers (17,18) angeschlossen ist.

2. Flüssigkeitskühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zum Wärmetauscher (10) führenden Leitung (8) eine zweite Pumpe (9) angeordnet ist

3. Flüssigkeitskühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Dreiwegeventile (4,20) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.

4. Flüssig!; jitskühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerglieder der beiden Dreiwegeventile (4, 20) derart miteinander in WirkvefNndung stehen, daß bei Verbindung des Austritts (2) der Brennkraftmaschine (3) mit der Kurzschlußleitung (7) die Abflußleitung (22) des Wärmetauschers (10) bzw. gegebenenfalls des Ladeluftkühlers (15) oder des Olkühlers (17,18) mit der zum Wärmetauscher (10) führenden Leitung (8) verbunden ist und bei Verbindung des Austritts (2) mit der zum Wärmetauscher (10) führenden Leitung (8) die Abflußleituvig (22) des Wärmetauschers (10) bzw. gegebenenfalls des Ladeluftkühlers (15) oder des Olkühlers (17,18) mit der Kurzschlußleitung (7) verbunden ist