DE2617133C2

DE2617133C2 - Fahrzeug mit gekapselter Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2617133C2
Application number: DE2617133A
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Merkle; Viktor Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Pfeffer; Wolfgang 7300 Esslingen Rapp
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1976-04-17
Filing date: 1976-04-17
Publication date: 1986-11-13
Also published as: DE2617133A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeug mit Antrieb durch eine zusammen mit einem Wärmetauscher für die Wärmeabgabe der Kühlflüssigkeit in einer Kapsel angeordneten flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine.

Fahrzeuge dieser Art sind bekannt (ATZ 74 (1972) 8. Seite 312). Bei höheren Fahrgeschwindigkeiten unter Last ergeben sich bei solchen Fahrzeugen Schwierigkeiten, um eine genügende Kühlleistung zu erzielen. Diese rühren daher, daß in die Kühllufteintrittsöffnung der Kapsel ein Absorptionsschalldämpfer eingesetzt ist, der den Kühlluftdurchsatz stark drosselt. Dieser Nachteil kann bei den bekannten Fahrzeugen nur durch eine hohe Leistung des den innerhalb der Kapsel angeordneten Wärmetauscher speisenden Kühlluft-Gebläses ausgeglichen werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht im wesentlichen darin, die aufgezeigten Schwierigkeiten bei den gattungsgemäßen Fahrzeugen zu beheben.

Die erläuterte Aufgabe ist gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise dadurch gelöst, daß mindestens ein zusätzlicher Wärmetauscher für die Wärmeabgabe der Kühlflüssigkeit außerhalb der Kapsel angeordnet ist

Bei dem Fahrzeug nach der Erfindung is* der außerhalb der Kapsel angeordnete Wärmetauscher dem Fahrtwind ausgesetzt, wodurch der innere Wärmetauto scher wesentlich entlastet und der Leistungsbedarf seines Kühlluft-Gebläses nicht höher als bei einem Fahrzeug mit ungekapselter Brennkraftmaschine ist.

Aus der DE-OS 21 29 504 ist ein gattungsfremdes Fahrzeug bekannt, bei dem für die Wärmeabgabe der Kühlflüssigkeit der Brennkraftmaschine zwei Wärmetauscher mit je einem Kühlluft-Gebläse verwendet und außerhalb der Kapsel angeordnet sind, wobei letztere im wesentlichen nur die Brennkraftmaschine und die nachgeordnete Kraftübertragung aufnimmt.

Bei dem bekannten gattungsgemäßen Fahrzeug wird das Kühlluft-Gebläse von der Brennkraftmaschine über ein Regelgetriebe angetrieben, das in Abhängigkeit von der Innentemperatur in der Kapsel bei erhöhtem Wärmeanfall ein höheres Übersetzungsverhältnis Gebläsedrehzahl zu Maschinendrehzahl einstellt

Dagegen arbeiten bei dem Fahrzeug nach der Erfindung das Regelgetriebe zur Vermeidung einer aufwendigen Temperatursteuerung unabhängig von der Innentemperatur der Kapsel so, daß das Übersetzungsverhältnis Gebläse-Drehzahl zu Maschinen-Drehzahl bei niedrigen Maschinendrehzahlen zu »hoch« eingestellt ist und bei steigenden Maschinendrehzahlen nach »niedrig« abgeregelt wird.

Bei geringer Fahrgeschwindigkeit ist der externe Kühler zwar kaum wirksam. Bei hoher Motorlast und kleiner Motordrehzahl (Bergfahrt) würde deshalb die Gebläsedrehzahl bei konstanter Übersetzung oder bei Verwendung einer Viskose-Kupplung für den Antrieb eines Gebläses bei dem vorgegebenen kleinen Einbauraum nicht ausreichen, wenn man aiii Billigkeitsgründen auf weitere Maßnahmen verzichtet. Wird aus Kostengründen nur eine konstante Übersetzung verwendet, so steigt die Gebläseleistung bei höheren Motordrehzahlen stark an. Die höhere Gebläseleistung ist jedoch nicht erforderlich, da bei höheren Motordrehzahlen und höherer Motorlast bei höheren Fahrgeschwindigkeiten der externe Kühler zusätzlich Kühlwärme abführt. Daher wird in einfacher Weise die Gebläsedrehzahl so geregelt, daß bei niedriger Motordrehzahl die Übersetzung hoch ist und bei hoher Motordrehzahl die Übersetzung reduziert wird.

Bei dem Fahrzeug nach der Erfindung ist dem Wärmeanfall der Brennkraftmaschine in der Kapsel weiterhin in vorteilhafter Weise dadurch Rechnung getragen, daß der Förderstrom des Kühlluft-Gebläses wenigstens einen zusätzlich innerhalb der Kapsel angeordneten Wärmetauscher für die Wärmeabgabe anderer Betriebsmittel der Brennkraftmaschine durchsetzt.

In baulich vorteilhafter Ausgestaltung der Kühlaggregate ist bei dem Fahrzeug nach der Erfindung vorgesehen, daß wenigstens zwei der innerhalb der Kapsel angeordneten Wärmetauscher für die Wärmeabgabe verschiedener Betriebsmittel Abschnitte eines gemeinsamen Wärmetauscher-Blockes sind.

Um den Kühlluftstrom in den Zwischenraum zwischen Brennkraftmaschine und Kapsel zu leiten, ist bei dem Fahrzeug nach der Erfindung die Anordnung so getroffen, daß ein radial von innen nach außen von

Kühlluft durchströmter Ringkühler von einem Radialgebläse gespeist wird. Hierdurch ergibt sich eine geringe Baulänge für die Anordnung Gebläse-Wärmetauscher. Die Kühlluft wird im Gebläse umgelenkt und prallt nicht frontal auf das Gehäuse der Brennkraftmaschine, was einen hohen Strömungswiderstand bedeuten würde.

Zur Unterstützung der Wärmeabfuhr durch den Fahrtwind ist °,3 bei dem Fahrzeug nach der Erfindung weiterhin vorteilhaft, daß wenigstens ein außerhalb der Kapsel angeordneter Wärmetauscher der Wärmeabgabe eines anderen Betriebsmittels der Brennkraftmaschine dient Ein solcher Wärmetauscher kann z. B. zur Kühlung des Schmiermittels der Brennkraftmaschine eingesetzt sein. Dabei ist es baulich günstig, daß wenigstens zwei der außerhalb der Kapsel angeordneten Wärmetauscher Abschnitte eines gemeinsamen Wärmetauscher-Blockes sind.

Um nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine temperaturempfindliche Hilfsaggregate in der Kapsel wie Anlasser, Lichtmaschine usw. durch die Wärmenachstrahlüng nicht zu gefährden, ist es bei Jem Fahrzeug nach der Erfindung vorteilhaft, daß der in der Kapsel liegende Teil des Abgas-Leitungssystemes der Brennkraftmaschine mit Mitteln zur Wärmeisolation ausgerüstet ist. Auf diese Weise kann auf ein Nachlaufgebläse verzichtet werden. Ebenso ist der Leistungsbedarf des Kühlluft-Gebläses für die Belüftung der Kapsel geringer.

Wie ein Fahrzeug nach der Erfindung beispielsweise ausgebildet sein kann, ist im folgenden anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Personenkraftwagens beschrieben. In der Zeichnung bedeutet

Fig. 1 eine Seitenansicht — teilweise im Schnitt — des erfindungsgemäßen Personenkraftwagens.

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 11-11 in F i g. 1 durch den erfindungsgemäßen Personenkraftwagen,

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Leitungsnetzes, mit dem die Wärmetauscher des erfindungsgemäßen Personenkraftwagens der F i g. 1 an die Brennkraftmaschine angebunden sind, und

F i g. 4 eine Variante des Ringkühlers des erfindungsgemäßen Personenkraftwagens in F i g. 1.

Der Motorraum 5 des Personenkraftwagens 6 ist durch eine Kapsel 7 aus geräuschdämmenden Materialien umschlossen, die eine mit einem Absorptionsschalldämpfer 8 bestückte Kühllufteintrittsöffnung 9 aufweist. Innerhalb der Kapsel 7 ist die Brennkraftmaschine 10 angeordnet, die ein von einem Ringkühler 11 umschlossenes Kühlluft-Äadialgebläse 13 über ein Regeigetriebe 12 antreibt. Die in Pfeilrichtung 14 in die Kapsel 7 eintretende Kühlluft wird von dem Radialgebläse 13 durch den Ringkühler 11 gedrückt und strömt danach in Pfeilrichtung 15 in den Zwischenraum /wischen Brennkraftmaschine 10 und Kapsel 7.

Ein das an die Brennkraftmaschine 10 angeflanschte Gangwechselgetriebe 16 umhüllender Tunnelabschnitt 17 der Kapsel 7 arbeitet als Absorptionsstrecke, durch die die Kapsel 7 verlassende Kühlluft (Pfeilrichtung 18) abströmt. Der innerhalb der Kapsel 7 liegende Teil 19 des Abgas-Leitungssystemes ist mit einer wärmeisolierenden Schicht 20 ummantelt.

Dem Fahrtwind sind vor der Kapsel 7 angeordnete Wärmetauscher 21 für die Wärmeabgabe der Kühlflüssigkeit und 22 für die Wärmeabgabe des Schmiermittels der Brennkraftmaschine 10 ausgesetzt, die in Pfeilrichtung 23 bzw. 24 von atmosphärischer Luft durchströmt werden.

Wie in F i g. 3 angedeutet ist, können die beiden äußeren Wärmetauscher 21 und 22 auch Abschnitte eines gemeinsamen Kühlerblockes 25 bilden. Wie aus F i g. 3 weiterhin hervorgeht, ist der innere Wärmetauscher 11 für die Kühlflüssigkeit als scheibenförmiger Abschnitt eines Kühlerblockes 26 ausgebildet, der in zwei weitere Abschnitte unterteilt ist, von denen einer als Wärmetauscher 27 für die Wärmeabgabe des Getriebeöles des Gangwechselgetriebes 16 und der andere als Kondensator 28 einer Klimaanlage mit einem von der Brennkraftmaschine 10 angetriebenen Kompressor 29 arbeitet.

Die beiden Wärmetauscher 11 und 21 sind über je eine Kühlervorlaufleitung 30 und 31 an ein Thermostatventil 32 sowie über je eine Kühlerrücklaufleitung 33 und 34 an die Saugseite einer von der Brennkraftmaschine 10 angetriebenen Umwälzpumpe 35 angeschlossen. Die Umwälzpumpe 35 drückt die Kühlflüssigkeit bei 36 in die Brennkraftmaschine 10, aus der sie bei 37 wieder austritt und dem Thermostatventil 32 zufließt.

Eine von der Brennkraftmaschin 10 angetriebene Schmiermittel-Hüfspumpe 38 förder von der Maschine erwärmtes Schmiermittel über eine Kühlervorlaufleitung 39 zu dem äußeren Wärmetauscher 22, von dem das abgekühlte Schmiermittel über eine Kühiorrück-Iaufleifjng 40 der Brennkraftmaschine 10 wieder zugeführt wird.

Das Gangwechselgetriebe 16 und der Wärmetauscher 27 sind in einen Leitungskreislauf 41 für das Getriebeöl eingeschaltet.

Schließlich drückt der Kompressor 29 das expansionsfähig verdichtete Arbeitsmittel über eine Kompressionsleitung 42 in den Kondensator 28, von dem es über eine bei 43 angedeutete, eine Drossel 44 enthaltende Expansionsstrecke dem Kompressor 29 wieder zugeführt v/ird.

Anstelle einer axialen Aufteilung des Kühlerblockes 26 entsprechend F i g. 3 auch gemäß F i g. 4 eine Aufteilung des Kühlerblockes 26 in Umfangsrichtung in Sektorabschnitte 45 bis 47 vorgesehi η sein. Der Sektorabschnitt 45 arbeitet dann als innerer Wärmetauscher für di< Wärmeabgabe der Kühlflüssigkeit und ist zu diesem Zweck zwischen die Leitungen 3G und 33 der F i g. 3 eingeschaltet. Der Sektorabschnitt 45 dien·: als Wärmetauscher für die Wärmeabgabe des Getriebeöls und ist dann in den Leitungskreislauf 41 der F ■ g. 3 eingeschaltet.

Der Sektorabschnitt 47 dagegen arbeitet als Kondensator der Klimaanlage und ist dann zwischen die Leitungen 42 und 43 der F i g. 3 geschaltet.

Hierzr 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Fahrzeug mit Antrieb durch eine zusammen mit einem Wärmetauscher für die Wärmeabgabe der Kühlflüssigkeit in einer Kapsel angeordneten flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein zusätzlicher Wärmetauscher (21) für die Wärmeabgabe der Kühlflüssigkeit außerhalb der Kapsel (7) angeordnet ist

2. Fahrzeug nach Anspruch 1, mit einem innerhalb der Kapsel angeordneten und über ein Regel-Getriebe von der Brennkraftmaschine angetriebenen Kühlluft-Gebläse, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis Gebläse-Drehzahl zu Maschinen-Drehzahl bei niedrigen Maschinendrehzahlen nach »hoch« eingestellt ist und bei steigenden Maschineniirehzahlen nach »niedrig« abgeregelt wird.

3. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderstrom (15) des Kühlluft-Gebläses (13) wenigstens einen zusätzlich innerhalb der Kapsel (7) angeordneten Wärmetauscher (27 bzw. 28) für die Wärmeabgabe anderer Betriebsmittel (Getriebeöl bzw. Arbeitsmittel der Klimaanlage) der Brennkraftmaschine (10) durchsetzt.

4. Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei der innerhalb eier Kapsel (7) angeordneten Wärmetauscher (11 bzw. 27 bzw. 28) für die Wärmeabgabe verschiedener Betriebsmittel Abschnitte eines ι .meinsamen Wärmetauscher-Blockes (26) sind.

5. Fahrzeug nach einem ode· mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein radial von innen nach außen von Kühlluft durchströmter Ringkühler (Wärmetauscher-Block 26) von einem Radialgebläse (13) gespeist wird.

6. Fahrzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei außerhalb der Kapsel (7) angeordnete Wärmetauscher (21 und 22 in F i g. 3) Abschnitte eines gemeinsamen Wärmetauscher-Blockes (25 in F i g. 3) sind, von denen der eine Wärmetauscher (22) der Wärmeabgabe eines anderen Betriebsmittels (Schmiermittel) der Brennkraftmaschine (10) dient.