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Vorrichtung zur Kühlung von Verbrennungskraftmaschinen
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung von Verbrennungskraft
maschinen, insbesondere Antriebsmotoren für Kraftfahrzeuge mit einer elektrischen
Kuhlflüssigkeitspumpe zum Umwälzen der über Kanäle durch die Verbrennungskraftmasohine
und durch einen rückkühlenden Wärmeaustauscher strömenden Kühlflüssigkeit, wobei
ein mit der Kühlflüssigkeitspumpe elektrisch verbundener Temperaturfühler zur selbsttätigen
Drehzahlregelung der Kühlflüssigkeitspumpe vorhanden ist.
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Es ist eine Vorrichtung der angegebenen Gattung bekannt, bei der ein
den Wnrmeaustauscher kühlender Ventilator an der Kühlflüssigkeitspum pe angeschlossen
ist und die Drehzahlregelung durch einen Thermostaten als Temperaturfühler über
einen Kippschalter erfolgt, der einen zweistufigen elektrischen Steuerstrom zur
Kühlflüssigkeitspumpe leitet (US-PS 2 019 476). Diese bekannte Vorrichtung hat den
Nachteil, daß die Verbrennungskraftmaschine durch das Schalten des Kippschalters
plötzlich mehr oder weniger gekühlt wird, so daß die Temperaturen der Verbrennungskraftmaschine
bzw. des Motorblocks dieser Verbrennungskraft maschine größeren Schwankungen nach
oben und nach unten ausgesetzt sind und die Verbrennungskraftmaschine im Bereich
ungünstiger Temperaturen arbeitet. Die schädliche schockartige Kühlung oder Erwärmung
der Verbrennungskraftmaschine wird noch durch den mit der Kühlflüssigkeits pumpe
umlaufenden, den Wärmeaustauscher kühlenden Ventilator verstärkt.
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Hinzu kommt, daß der Kippschalter durch das häufige Schalten, das
zum Beispiel in Kraftfahrzeug-Antriebsmotoren durch veränderliche Fahrwind- und
Antriebsverhältnisse
vorkommt, schnell verschleißt, so daß eine kurze Gebrauchsdauer der bekannten Vorrichtung
gegeben ist. Schließlich läßt sich der im Kanal der Ktkilflüssigkeit eingebaute,
über Steuerhebel nach außen wirkende Thermostat auf die Dauer nur schwer gegenüber
KUhlflUssigkeitsaustritt abdichten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung zur Kühlung
von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, zu schaffen, die
eine Regelung der Betriebstemperatur in engen Grenzen ohne thermische Schocks gestattet,
und die einfach in ihrem Aufbau ist und eine lange Gebrauchsdauer aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur stufenlosen
Drehzahlregelung der KWhlflUssigkeitspumpe mindestens ein Thermoelement als Temperaturfühler
vorhanden ist. Auf diese Weise kann die Drehzahlregelung kontinuierlich und ohne
Zuhilfenahme mechanisch verschleißender Kipp- oder Schalthebel auf rein elektrischem
Wege erfolgen. Bereits auf kleine Temperaturänderungen spricht die Vorrichtung än,
so daß die optimale Betriebstemperatur der Verbrennungskraftmaschine genau eingehalten
werden kann.
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Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung ist das Thermoelement
über einen elektrischen Verstärker und einen an Sch bekannten Drehzahlregler mit
der Kühlflüssigkeitspumpe verbunden.
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Nach weiteren Merkmalen der Erfindung ist das Thermoelement an der
Verbrennungskraftmaschine, zum Beispiel am Motorblock, undyoder in bzw. an einem
der Kanäle der Kühlflüssigkeit befestigt. Somit lassen sich in vorteilhafter Weise
die als Temperaturfühler dienenden Thermoelemente an den temperaturempfindlichen
Stellen in den Kanälen und am Motorblock, zum Beispiel durch Kleben oder Einschrauben
anbringen. Die Abdichtung von im Kanal der Kühlflüssigkeit eingeschraubten Thermoelementen
läßt sich einfach und zuverlässig, zum Beispiel mit an sich bekannten Dichtringen,
verwirklichen.
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Weitere Merkmale der Erfindung sollen nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels
mit der zugehörigen schematischen Zeichnung erläutert werden.
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Mit 1 ist in der Zeichnung eine Motorpumpe bezeichnet, die als vorteilhaft
kompakte Baueinheit aus einem Pumpenteil 2 und einem elektrischen Antriebs teil
3 mit einer gemeinsamen Welle (nicht gezeigt) besteht. Am besten ist der gegenüber
Kühlflüssigkeitsdurchtritt empfindliche Antriebsteil 3 über dem Pumpenteil 2 angeordnet,
so daß die Welle (nicht gezeigt) vertikal gerichtet ist und die Dichtung der Welle
zwischen Pumpenteil 2 und Antriebsteil 3 einfach, zum Beispiel mit einem herkAmmlichen
Dichtring, verwirklicht werden kann. Die Kuhlflüssigkeits pumpe 1 kann mittels Schrauben
(nicht gezeigt) am Motorblock 4 angeflanscht sein.
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Die Kühlflüssigkeitspumpe 1 saugt die Kühlflüssigkeit, zum Beispiel
Kühlwasser, vom Wärmeaustauscher 5 über den Ansaugkanal 6 an und fördert diese über
den Druckkanal 7 in den Motorblock 4 der Verbrennungskraftmaschine und von da über
den Verbindungskanal 8 zurück in den Wärmeaustauscher 5. An einer temperaturempfindlichen
Stelle des Motorblocks 4 ist ein Thermoelement 9, zum Beispiel dadurch Einschrauben
oder Kleben, befestigt, welches über einen elektrischen Verstärker 10 und einen
an sich bekannten Drehzahlregler 11 mit der Kühlflüssigkeitspumpe 1 elektrisch verbunden
ist.
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Beim Anfahren der Verbrennungskraftmaschine' zum Beispiel Antriebsmotor
eines Kraftfahrzeugs1 ist die Temperatur des Motorblocks 4 niedrig, so daß das Thermoelement
9 eine kleine elektrische Anzeigespannung liefert, der elektrische Verstärker 10
einen SpannungsimPuls geringer Stärke zum Drehzahlregler 11 schickt und die Erregerwicklungen
des Antriebs teils 3 mit einem elektrischen Strom geringer Stromstärke durchflossen
werden, so daß der Antriebsteil 3 entweder stillsteht oder dieser den Pumpenteil
2 mit relativ kleiner Drehzahl dreht und das Kühlmittel mit kleiner Strömungsgeschwindigkeit
durch den Motorblock 4 der Verbrennungskraftma schine gepumpt wird. Die Kühlwirkung
der Kühlflüssigkeit in der Verbrennungskraftmaschine
ist dadurch
klein, so daß sich die Verbrennungskraftmaschine bzw. der Motorblock schnell erwärmt.
Je weiter sich die Temperatur des Motorblocks 4 der Betriebs temperatur nähert,
desto höher wird die Anzeigespannung des Thermoelements 9, so daß ein innner größerer
elektrischer Strom den Antriebsteil 3 erregt und das Pumpenteil 2 mit entsprechend
wachsender Drehzahl angetrieben wird.
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Bei Erreichen der Betriebstemperatur des Motorblocks 4 ist die Strömungsgeschwindigkeit
der durch den Pumpenteil 2 umgewälzten Kühlflüssigkeit und dementsprechend die Kühlwirksamkeit
dieser Kühlflüssigkeit so groß, daß die Temperatur des Motorblocks nicht mehr steigt.
Gleichzeitig ist die in der Verbrennungskraftmaschine von der Kühlflüssigkeit aufgenommene
Wärmemenge genau so groß wie die Wärmemenge, die über den Wärmeaustauscher, zum
Beispiel an die Umgebungsluft, abgegeben wird, so daß sich ein Beharrungszustand
einstellt.
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Bei Abweichungen der vom Thermoelement 9 elektrisch angezeigten Temperatur
des Motorblocks 4 wird die Drehzahl der Kühlflüssigkeitspumpe 1 selbsttätig und
kontinuierlich herauf- oder heruntergeregelt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den großen Vorteil, daß die Verbrennungskraftmaschine
auch bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen, wie sie zum Beispiel durch den von
der Fahrgeschwindigkeit abhängigen, den Wärmeaustauscher kühlenden Fahrwind eines
Kraftfahrzeuges oder durch unterschiedliche Umlaufgeschwindigkeiten der Verbrennungskraftmaschine
mit unterschiedlicher Wärmeentwicklung in dieser Maschine gegeben sind, immer bei
optimaler Betriebstemperatur funktioniert. Da die Drehzahlregelung der Kühlflüs
s igke itspumpe unter Vermeidung mechanisch versohleißender Teile rein elektrisch
erfolgt, besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine vorteilhaft lange Gebrauchsdauer.
Eine Regelung der Kühlung des Wärmeaustauschers, zum Beispiel durch einen Ventilator
in Kraftfahrzeugen, braucht normalerweise, das heißt bei Verbrennungskraftmaschinen
mit normaler Schwankung der Wärmeentwicklung im Betrieb, nicht mehr vorgesehen zu
werden, so daß Antriebsenergie für den Ventilator gespart werden kann, sich die
Laufruhe der Verbrennungskraftmaschine wegen Wegfall des Ventilators
wesentlich
vergrößert und ein einfacher Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegeben ist.
Im anderen Fall, nämlich bei außergewöhnlich großer Schwankung der Wärmeentwicklung
im Betrieb, kann noch ein Ventilator zum Kühlen des Wärmeaustauschers vorgesehen
sein, der aber nur bei hohen Belastungsspitzen der Verbrennungskraftmaschine, zum
Beispiel durch die Thermoelemente elektrisch gesteuert, einschaltet und somit die
Rückkühlung der Kühlflüssigkeit im Wärmeaustauscher zeitweise unterstützt.
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Die Erfindung ist übrigens nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt, sondern kann im Rahmen des Erfindungsgedankens weitgehend abgewandelt
werden. Zum Beispiel können nicht nur ein Thermoelement zur stufenlosen Drehzahlregelung
vorgesehen werden, sondern es können an verschiedenen temperaturempfindlichen Stellen
am Motorblock und im Kanal der Kühlflüssigkeit solche Thermoelemente befestigt sein.
Die einzelnen Thermoelemente können zwecks Integrierung oder Verstärkung der Anzeigespannung
parallel oder hintereinander geschaltet sein.