DE2610378B2 - Kuehlkreis fuer einen aufgeladenen wassergekuehlten verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kühlkreis für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine, insbesondere Dieselmotor, mit von der Kühlflüssigkeit durchströmten Ladeluftkühler, mit in der Rückkühlervorlaufleitung angeordneter Abzweigung, die zum Ladeluftkühlwasserregelventil führt, mit hinter der Abzweigung angeordnetem Kühlwasserregelventil, das den Zulauf so zum Rückkühler und/oder zur Kühlerumgehungsleitung steuert, wobei die Kühlerumgehungsleitung und die Ladeluftkühlerrückleitung zusammen in die Rücklaufleitung vom Rückkühler zum Motor vor Eintritt in die Motorkühlwasserpumpe münden.

Bekannte Kühlkreise gestatten es, das Temperaturniveau des Motorkühlwassers höher zu halten als das Temperaturniveau des Ladeluftkühlwassers, und zwar nur mit einem Rückkühler und einer Kühlwasserpumpe, d. h. mit einer sogenannter Einkreiskühlung. Dabei liegt bo der Ladeluftkühler in dem vom Rückkühler kommenden Kühlwasserstrom. Bei dieser Anordnung kann die Ladeluft unter dem Einfluß eines von der Ladelufttemperatur gesteuerten Ladeluftkühlwasserregelventils lediglich mehr oder weniger stark bzw. nicht gekühlt h"> werden, was zwar hohe Aufladegrade auch bei Einkreiskühlung erlaubt, aber nicht allen Anforderungen an die Regelung der Ladelufttemperatur bei hochaufgeladenen Dieselmotoren gerecht wird. Bei solchen Dieselmotoren, insbesondere wenn sie mit relativ niedrigem Verdichtungsverhältnis arbeiten, genügt es nämlich nicht die Ladeluft beim Anlassen oder bei Schwachlast nicht oder nur wenig zu kühlen, sondern es ist vielmehr notwendig die Ladeluft unter diesen Betriebsbedingungen aufzuheizen, um Weißrauch oder Blaurauch zu vermeiden.

Bekannt ist ferner ein Kühlsystem mit zwei getrennten Kreisläufen für das Kühlmittel der Brennkraftmaschine und das Kühlmittel des Ladeluftkühlers, bei dem ein von der Kühlwassertemperatur gesteuertes Regelventil heißes Kühlmittel aus dem Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine in den Kühlmittelkreislauf des Ladeluftkühlers gelangen läßt, um zu verhindern, daß der Ladcluftkühler einfriert.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, eine Möglichkeit zu schaffen, die Ladeluft beim Anlassen oder bei Schwachlast aufzuheizen, ohne die bauliche Einfachheit der Einkreiskühlung aufzugeben.

Diese Aufgabe wird an einer Kühleinrichtung der eingangs genannten Bauart erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ladeluftkühlwasserregelventil in Abhängigkeit von der Ladelufttemperalur zusätzlich einen hinter dem Rückkühler abgezweigten Teilstrom derart regelt, daß entweder der Teilstrom vom Rückkühler oder der Teilstrom des aus der Brennkraftmaschine austretenden Kühlwassers oder eine Mischung aus beiden Teiiströmen dem Ladeluftkühler zugeführt wird.

Zweckmäßig wird die Aufteilung der Kühlwassermengen in der Rücklaufleitung und in der Verzweigung zum Ladeluftwasserregelventil von den Strömungswiderständen in den Leitung bestimmt.

Zweckmäßig ist weiter vorgesehen, daß der Strömungswiderstand der Kühlerumgehungsleitung derart bemessen ist, daß bei voll durch die beiden Kühlwasserregelventile geöffneten Kühlwasserwegen von dem Verbrennungsmotor zum Ladeluftkühler und zur Rückkühlerumgehungsleitung noch ein zur Übertragung von Wärme aus dem Kühlwasser in die Ladeluft ausreichender Teilstrom durch den Ladeluftkühler fließt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.

Fig. 1 zeigt die Gesamtanordnung mit einem Ladeluftkühlwasserregelventil in Dreiv.egebauart.

Fig.2 zeigt eine Vierwegeausführung des Ladeluftkühlwasserregelventiles in seiner Stellung für stärkste Ladeluftkühlung.

Fig.3 zeigt das Ladeluftkühlwasserregelventil gemäß Fig.2 in seiner Stellung für stärkste Ladeluftaufheizung.

In Fig. 1 sind der Verbrennungsmotor mit 1, die Kühlwasserpumpe mit 2, der Rückkühler mit 3, die Kühlerumgehungsleitung mit 4, das Kühlwasserregelventil mit 5, der Ladeluftkühler mit 6 und das Ladeluftkühlwasserregelventil mit 7 bezeichnet. Das Kühlwasserregelventil 5 wird durch einen Temperaturfühler 8, der auf die Kühlwassertemperatur am Austritt aus dem Motor 1 anspricht, gesteuert und zwar derart, daß dem Kühlwassereintritt 9 des Motors t je nach Höhe der Belastung entweder nur der aus der Kühlerumgehungsleitung 4 austretende Kühlwasserstrom oder eine Mischung aus diesem und dem vom Rückkühler 3 kommenden Kühlwasserstrom zugeführt wird. Der Rückkühler 3 kann ein Wabenkühler sein, der durch Luft gekühlt wird, die durch einen von dem Verbrennungsmotor angetriebenen nicht dargestellten

Lüfter geliefert wird, kann aber auch ein Wärmetauscher sein, in dem das in dem dargestellten Kreislauf zirkulierende Kühlwasser durch Seewasser oder Rohwasser rückgekühlt wird. Das Ladeluftkühlwasserregelventil 7 wird durch einen Temperaturfühler 10 gesteuert, der auf die Temperatur der Ladeluft anspricht, die aus dein Ladeluflkiihlei' 6 austritt. Die Ladeluft wird von dem Gebläse ti eines sonst nicht dargestellten Turboladers geliefert. Das Ladeluftkühlwasserregelventil 7 leitet dem Ladelüftkühler 6 je nach Höhe der Ladelufttemperatur entweder einen Teilstrom des vom Rückkühler 3 kommenden Kühlwassers oder eine Mischung aus beiden Teilströmen zu. Dabei kann das nicht vom Ladeluftkühler 6 aufgenommene vom Rückkühler 3 kommende Kühlwasser über die Rücklaufleitung 12 zum Kühlwassereintritt 9 des Motors 1 gelangen. Durch die Drosselblende 13 ist der Strömungswiderstand der Rücklaufleitung 12 derart bemessen, daß bei voll durch das Ladeluftkühlwasserregelventil 7 geöffnetem Kühlwasserweg vom Rückkühler 3 zum Ladeluftkühler 6, d. h. bei hoher Belastung lies Motors 1 eine sowohl für die Kühlung der Ladeluft als auch für die Kühlung des Motors I geeignete Aufteilung des vom Rückkühler kommenden Wassers auf den Ladeluftkühler 6 und die Rücklaufleitung 12 stattfindet. Dabei ist zu berücksichtigen, daß zum Kühlwassereintritt 9 des Motors 1 heißes Kühlwasser durch die Leitung 4, warmes oder heißes Kühlwasser vom Ladeluftkühler 6 und rückgekühltes Kühlwasser durch die Leitung 12 fließen. Die Mischung dieser drei Kühlwasserströme muß den Sollwert der Motorkühlwassereintrittstemperatur ergeben. Gleichzeitig muß genügend rückgekühltes Wasser durch den Ladeluftkühler fließen können, damit die Ladeluft ausreichend gekühlt werden kann. Durch die Drosselblende 14 ist der Strömungswiderstand der Kühlerumgehungsleitung 4 derart bemessen, daß bei voll durch die beiden Kühlwasserregelventile 5 und 7 geöffneten Kühlwasserwegen von dem Motor 1 zum Ladetaftkühler 6 und zur Leitung 4, d. h. nach dem Anlassen und während des Warmfahren des Motors 1 ohne Belastung, ein zur Übertragung von Wärme aus dem bereits erwärmten Kühlwasser an die Ladeluft ausreichender Teilstrom durch den Ladeluftkühler 6 fließt.

In Fig.2 und 3 sind die vier Anschlüsse des Ladeluftkühlwasserregelventiles 15 mit den Bezugszahlen der Bauelemente des Kühlkreises bezeichnet, mit denen sie verbunden sind. Dieses Vierwegeventil 15 kann, wie Fig. 2 zeigt, eine Stellung einnehmen, in der das gesamte vom Rückkühler 3 kommende Kühlwasser zum Ladeluftkühler 6 zugeleitet wird, während die Verbindungen zur Leitung 12 und zum Motor 1 geschlossen sind. In diesem Fall spielt das Verhältnis der Strömungswiderstände von Ladeluftkühler 6 und Leitung 12 keine Rolle mehr. In der in F i g. 3 gezeigten Stellung unterscheidet sich das Vierwegeventil 15 in seiner Wirkung nicht von dem Dreiwegeventil 7, wenn dieses die Verbindung zur Leitung 12 bzw. zum Rückkühler 3 abschließt und die Verbindung zum Motor 1 voll öffnet. bo

Die in Fig. I schematisch dargestellte Kühleinrichtung eines Dieselmotors arbeitet in den verschiedenen Betriebszuständen etwa wie folgt:

1. Anlassen und Warmlaufen ohne Belastung _b_

In diesem Fall schließen die Regelventile 5 und 7 die Verbindungen zum Rückkühler 3, der somit völlig ausgeschaltet ist. Das aus dem Motor 1 austretende Kühlwasser strömt sowohl über die Leitung 4 als auch über den Ladeluftkühler 6 zum Kühlwassereintritt 9 zurück. Solange das Kühlwasser noch kalt ist, kann der Ladeluft Wärme, beispielsweise über eine nicht dargestellte Flammglühkerze, zugeführt werden. Sobald sich das Kühlwasser erwärmt hat, kann die Flammglühkerze ausgeschaltet werden, denn nun bringt das warme Kühlwasser die Ladeluft im LadeluftkChler 6 auf eine Temperatur (ca. 40—50°C), die ein befriedigendes Selbstzündungsverhalten des in die Verbrennungsräume der Motorzylinder eingespritzen Brennstoffes auch bei Motoren mit relativ niedrigem Verdichtungsverhältnis ergibt. Eine Aufheizung der Ladeluft durch das erwärmte Kühlwasser tritt bei dem vorliegenden System auch beim Wiederanlassen eines noch warmen Motors sowie in den Fällen sofort nach dem Anlassen ein, in denen das Kühlwasser beispielsweise bei Diesel-Notstromaggregaten, ständig auf Betriebstemperatur gehalten wird.

2. Betrieb mit Schwachlast

In diesem Zustand läßt das Regelventil 5 eine kleine Menge Kühlwasser durch den Rückkühler 3 fließen. Von dort gelangt das rückgekühlte Kühlwasser zum Teil in die Leitung 12 und zum Teil zum Regelventil 7. Dort vermischt es sich mit dem erwärmten Kühlwasser, das vom Motor 1 kommt, durchfließt den Ladeluftkühler 6, heizt die Ladeluft in geringerm Maße als unter 1 auf und vermischt sich mit dem rückgekühlten Teilstrom aus der Leitung 12 und schließlich mit dem Teilstrom erwärmten Kühlwassers aus der Leitung 4, so daß eine Temperatur am Kühlwassereintritt 9 entsteht, die eine für Schwachlast ausreichende Kühlung des Motors I bei genügend hohem Temperaturniveau (ca. 65—75°C) ergibt. Der vorstehend beschriebene Zustand tritt auch am Ende der Warmlaufperiode ein.

3. Vollastbetrieb

In diesem Zustand wird die Ladeluft bei der Verdichtung durch das Gebläse 11 so stark erwärmt, daß sie stark gekühlt werden muß, damit der Motor 1 das für seine volle Leistung benötigte Luftgewicht erhält. Zu diesem Zweck schließt das Regelventil 7 die Verbindung zum Kühlwasseraustritt des Motors 1 völlig ab, so daß nur noch rückgekühltes Kühlwasser durch den Ladeluftkühler 6 strömt und die Ladeluft in dem erforderlichen Maße kühlt.

Das Regelventil 5 läßt beispielsweise etwa 1/3 der von der Pumpe 2 geförderten Wassermenge über die Leitung 4 und 2/3 durch den Rückkühler 3 fließen von dem etwa 1/3 über den Ladeluftkühler 6 und 1/3 über die Leitung 12 zum Kühlwassereintritt 9 gelangen. Am Kühlwassereintritt 9 treffen demnach in diesem Fall 1/3 rückgekühltes und 2/3 erwärmtes Kühlwasser zusammen, was die erforderliche Motorkühlwassereintrittstemperatur ergibt. Die Aufteilung der Gesamtmenge des Kühlwassers auf die einzelnen Teilströme und die Temperaturen an den verschiedenen Stellen des Kühlkreislaufes hängen von zahlreichen hier nicht erwähnten Einflüssen ab. Demnach sind die vorgenannten Funktionsbeispiele nur als ungefähre Anhaltspunkte zu verstehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kühlkreis für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine, insbesondere Dieselmotor, mit von ■> der Kühlflüssigkeit durchströmtem Ladeluftkühler, mit in der Rückkühlervorlaufleitung angeordneter Abzweigung, die zum Ladeluftkühlwasserregelventil führt, mit hinter der Abzweigung angeordnetem Kühlwasserregelventil, das den Zulauf zum Rückkühler und/oder zur Kühlerumgehungsleitung steuert, wobei die Kühlerumgehungsleitung und die Ladeluftkühlerrücklaufleitung zusammen in die Rücklaufleitung vom Rückkühler zum Motor vor Eintritt in die Motorkühlwasserpumpe münden, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladeluftkühlwasserregelventil (7) in Abhängigkeit von der Ladelufttemperatur zusätzlich einen hinter dem Rückkühler (3) abgezweigten Teilstrom derart regelt, daß entweder der Teilstrom vom Rückkühler oder der Teilstrom des aus der Brennkraftmaschine austretenden Kühlwassers oder eine Mischung aus beiden Teilströmen dem Ladeluftkühler zugeführt wird.

2. Kühlkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilung der Kühlwasscrmcngen in der Rücklaufleitung (12) und in der Verzweigung zum Ladeluftkühlwasserregelventil (7) von den Strömungswiderständen in den Leitungen bestimmt ist. JO

J. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand der Kühlerumgehungsleitung (4) derart bemessen ist, daß bei voll durch die beiden Kühlwasserregelventile (5, 7) geöffneten Kühlwasserwegen von dem J5 Verbrennungsmotor (1) zum Ladeluftkühler (6) und zur Kühlerumgehungsleitung noch ein zur Übertragung von Wärme aus dem Kühlwasser an die Ladeluft ausreichender Teilstrom durch den Ladeluftkühler fließt. 4U