DE2741244A1 - Kuehlanlage fuer fahrzeuge - Google Patents

Kuehlanlage fuer fahrzeuge

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DE2741244A1 DE19772741244 DE2741244A DE2741244A1 DE 2741244 A1 DE2741244 A1 DE 2741244A1 DE 19772741244 DE19772741244 DE 19772741244 DE 2741244 A DE2741244 A DE 2741244A DE 2741244 A1 DE2741244 A1 DE 2741244A1
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Description

Klöckncr-l-timbolfft-DculzAG /ΛL viL »^ ..? 5000 Köln CO, den 29. August 1977
Unser Zeichen: D 77/60 AG-XP R/Lo
Kühlanlage für Fahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine Kühlanlage für einen luftgekühlten Fahrzeugantrieb mit einer aufgeladenen Brennkraftmaschine und einer hydrodynamischen Bremse (Retarder) sowie mehreren Wärmetauschern, deren zu kühlende Medien mindestens zum Teil im gegenseitigen VJärmetausch stehen.
Beim Antrieb schwerer Fahrzeuge durch aufgeladene Brennkraftmaschinen reicht die übliche Motorbremse (Auspuffbremse) in vielen Fällen nicht mehr aus. Zur Verstärkung der Bremsleitung werden daher in zunehmendem Maße Retarder verwendet, deren Betriebsflüssigkeit entsprechend der Bremsleistung in einem Wärmetauscher gekühlt werden muß. Ferner finden bei Hochleistungsantrieben für Fahrzeuge zur Rückkühlung der Ladeluft, des Schmieröls und des Getriebsöls entsprechende Wärmetauscher Anwendung.
Es ist bereits eine Kühlanlage der eingangs beschriebenen Art bekannt (DT-OS 2 160 328), bei der das Retarderöl und das Schmieröl der Brennkraftmaschine in einem Dreistrom-Kühler zurückgekühlt werden, wobei sie sowohl mit einander als auch mit der Kühlluft in unmittelbarer wärmetausehender Verbindung stehen. Dadurch wird dem unterschiedlichen Wärmeanfall im Schmieröl und im Retarderöl Rechnung getragen, so daß während des Bremsbetriebs das Schmieröl zur Kühlung des Retarderöls herangezogen und dabei gleichzeitig auf einer günstigen Betriebstemperatur gehalten wird.
Schwierigkeiten bereiten bei luftgekühlten Fahrzeugantrieben die Anordnung der verschiedenen Wärmetauscher zueinander, da
A PTP.f"if";'**
d'ViU"ij.'- . ■
Klöckner+fcirjiboIdt-DcutzAG AikL-ÄU"·-!.' J - A - 29. Aug. 1977
D 77/60
die Kühlluftkanäle und -leitungen im Vergleich zu Kühlwasserleitungen große Querschnitte aufweisen und daher nicht mit der gleichen Freizügigkeit im häufig beengten Bauraum verlegt werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlanlage für Fahrzeuge zu schaffen, bei der die Wärmetauscher bei gleicher Kühlleistung klein gehalten werden können und die Anordnung der Wärmetauscher an luftgekühlten Brennkraftmaschinen in raumsparenderweise möglich ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Ladeluftkühler ganz oder zum Teil von Flüssigkeitskanälen für das Retarder- bzw. Getriebsöl und/oder Schmieröl der Brennkraftmaschine durchsetzt ist, wobei das Retarder- bzw. Schmieröl in einem kühlluftbeaufschlagten Wärmetauscher gekühlt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Kühlanlage gleicht sich der Wärmeanfall bereits bei den zu kühlenden Medien in günstiger Weise aus. So wird beim Lastbetrieb die Ladeluft und das Schmieröl durch das Getriebe- bzw. Retarderöl gekühlt, während im Brernsbetrieb die Ladeluft und das Schmieröl das Retarderöl zusätzlich kühlen und sich dabei in vorteilhafterweise gleichzeitig erwärmen, wodurch bei langen Talfahrten ein Auskühlen der Brennkraftmaschine verhindert wird. Das Bauvolumen des Ladeluftkühlers wird durch die Ölkanäle nur unwesentlich vergrößert. Ferner besteht bei der erfindungsgemäßen Kühlanlage die Möglichkeit, daß der Ladeluftkühler selbst von der Kühlluft nicht beaufschlagt wird, sondern lediglich durch das Getriebe/Retarderöl gekühlt wird. In diesem Fall kann der Ladeluftkühler in bezug auf die Ladeluftleitung optimal angeordnet werden, während der Retarder/Getriebe-Kühler in bezug auf die Kühlluftströmung seinen günstigsten Platz erhält. Die erforderlichen Verbindungsleitungen für das Retarder/Getriebe-Öl sind aufgrund
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Klöckneri-himboldt-DeutzAG £ΔC vk.Vuli= ) *<£r- 29. Aug. 1977
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ihrer relativ kleinen Leitungsquerschnitte leicht unterzubringen. Die Verbindungsleitungen können entfallen, wenn gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung der Ladeluftkühler mit Wärmetauscher für das Retarder/Getriebe- bzw. Schmieröl eine Baueinheit bilden. Bei dieser Anordnung wird die Baueinheit in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als Mehrstrom-Wärmetauscher ausgebildet, bei dem die Kanäle für die zu kühlenden Medien sowohl miteinander als auch mit den Kanälen für die Kühlluft gemeinsame Trennwände aufweisen. Dadurch stehen die zu kühlenden Medien sowohl miteinander als auch mit der Kühlluft im Wärmetausch, so daß sowohl während des Lastbetriebs als auch während des Bremsbetriebs bei geringem Kühlluftbedarf optimale Betriebsverhältnisse bestehen.
Bei dem gegenseitigen Wärmetausch ist es jedoch nicht ohne weiteres möglich, die Ladeluft während des Brennkraftmaschinenbetriebs unter die Temperatur des Retarder- bzw. Getriebeöls herabaukühlen. Es wird daher in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß die durch den Ladeluftkühler verlaufenden Kanäle für das Retarder- bzw. Getriebeöl durch eine Bypaßleitung und ein Bypaßventil während des Zugbetriebs des Fahrzeugs abschaltbar sind. Während dieser Zeit wird das Retarder- bzw. Getriebeöl entsprechend dem geringen Wärmeanfall in einem kleinen separaten Wärmetauscher zurückgekühlt. Eine vorteilhafte Lösungsmöglichkeit ergibt sich, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Ladeluftkühler aus einem Hauptkühler und einem Vorkühler besteht, wobei nur der Vorkühler von retarder- bzw. schmierölführenden Kanälen durchsetzt ist, während in Richtung der Kühlluft hinter dem Hauptkühler ein weiterer Ölkühler angeordnet ist und der Hauptkühler ladeluftseitig durch einen steuerbaren Bypaß umgehbar ist. Im Falle, daß der Vor- und Hauptkühler eine Baueinheit bilden, kann dies dadurch verwirklicht werden,
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ΙύΟΛι Il 7ϋ «|. F Mt/i
KKckncrUumboWt-DeutzAG A&L vuruLL^ - JK - 29. Aug. 1977
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daß im Strömungsweg der Ladeluft hinter dem Hauptkühler und am Anfang der Bypaßleitung Absperrventile angeordnet sind. Der Hauptkühler wird während des Bremsbetriebs ladeluftseitig umgangen, so daß die gesamte Kühlkapazität der Kühlluft im Retarder- bzw. Getriebeölkühler voll wirksam wird. Andererseits verhindert die erwärmte Ladeluft ein Auskü&len der Brennkraftmaschine während des Bremsbetriebs.
Es kann auch beim Anfahren der Brennkraftmaschine zweckmäßig sein, den Hauptkühler für die Ladeluft so lange zu umgehen, bis die Brennkraftmaschine ihre Betriebstemperatur erreicht hat.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die abgesteuerte Ladeluft einen Teil des Ölkühlers parallel zur Kühlluft beaufschlagt. In diesem Falle wird die Kühlkapazität der Ladeluft während des Bremsbetriebs zur Kühlung des Retarderöls mit verwendet.
Die Steuerventile, die1 Umschaltventile bzw. die Abschaltventile können beispielsweise mechanisch oder über ein Magnetventil bei Betätigung des Retarders geschaltet werden. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist es jedoch zweckmäßig, das Ventil automatisch in Abhängigkeit von der Retarder-Öltemperatur, z.B. durch einen Bimetall- oder Wachsthermostaten, zu betätigen. Eine derartige Steuerung läßt sich leicht realisieren, weil die Öltemperatur bei Retarderbetrieb wesentlich höher liegen darf, als beim Lastbetrieb der Brennkraftmaschine und damit eine betriebssichere stabile Regelung möglich ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Umschaltventil in Abhängigkeit des Öldrucks im Retarder gesteuert wird. Auch diese Steuerung ist besonders einfach, da im Bremsbetrieb die Öldrücke im Retarder stark ansteigen.
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Arr/rn nt -.ar» ι ..··!-"·■! ι'"? -_. 7 ~
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Lv\U"iiu> - 7 - 29. Aug. 1977
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Abbildungen zeigen erfindungsgemäße Anordnungen und Gestaltungen der Kühlanlage in schematischer Darstellung.
In Abbildung 1 ist eine Hubkolbenbrennkraftmaschine 1 dargestellt. Ein Abgasturbolader 2 fördert die Verbrennungsluft über einen Ladeluft >:ühler 3 in eine Ansaugleitung 4 der Brennkraftmaschine Der Ladeluftkühler 3 weist ferner Kühlölkanäle 5 auf, deren Kühlöl zum Kühlen eines nicht näher dargestellten Retarders dient. Das Kühlöl wird von einer Umwälzpumpe 6 im Kreislauf gefördert und in einem Rückkühler 7 zurückgelcühlt. Dieser ist vor einem Gebläse 8 angeordnet, das Kühlluft für die Brennkraftmaschine in Richtung der Pfeile 9 fördert. Die Ladeluft durchströmt den Ladeluftkühler in Richtung der Pfeile 13.
Pfeile 10 zeigen die Strömungsrichtung des Kühlöls an. Ein Umschaltventil 11 sorgt in Verbindung mit einer Bypaßleitung daß im Lastbereich der Brennkraftmaschine das Kühlöl nur den Ladeluftkühleir 3 und den Rückkühler 7 durchströmt, während es im Bremsbetrieb zusätzlich den Retarder betreibt. Eine solche Kühlanlage ist dann vorteilhaft, wenn das Kühlöl zusätzlich nur den Retarder durchströmt. Sie ist aber auch dann noch ausreichend, wenn das Retarderöl außerdem als Getriebeöl verwendet wird und im Getriebe nur geringe Wärmemengen abzuführen sind.
In Abbildung 2 ist eine ähnliche Kühlanlage dargestellt. Gleichwirkende Teile sind daher mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Der Unterschied zur Anlage nach Abbildung 1 besteht darin, daß der Rückkühler 7 hinter dem Gebläse 8 in einem Nebenluftstrom angeordnet ist. Diese Anordnung ist besser geeignet, wenn im Lastbetrieb der Brennkraftmaschine 1 das Kühlöl eine nennenswerte Wärmemenge vom nicht näher dargestellten Getriebe aufnehmen muß, weil dadurch die Kühlung der Brennkraftmaschine nicht beeinträchtigt wird.
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LvVLr^:../ - 8 - 29. Aug. 1977
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Abbildung 3 zeigt eine Brennkraftmaschine 1 mit in V-Form angeordneten Zylinderreihen. Die Kühlluft wird in Richtung der Pfeile 9 von dem Gebläse 8 zwischen die Zylinderreihen gefördert und durchströmt in einem Nebenstrom, die oberhalb der Zylinder, den Zwischenraum teilweise überdeckenden Rückkühler 7. Neben diesen sind in Richtung der Zylinderreihen die Ladeluftkühler 3 angeordnet, die mit den Rückkühlern 7 eine kompakte Baueinheit bilden. Unter Vermeidung von Verbindungsleitungen wurde hierdurch eine besonders raumsparende Anordnung erzielt.
In Abbildung 4 ist eine Kühlanlage ähnlich der in Abbildung 3 dargestellt, jedoch sind in diesem Fall die Rückkühler 7 deckungsgleich über den Ladeluftkühlern 3 angeordnet und bilden mit diesen eine Baueinheit.
Abbildung 5 zeigt in einem perspektivisch angelegten Teilquerschnitt den Aufbau einer Kühlereinheit nach Abbildung Die Kanäle für die Kühlluft sind mit 14, für das Öl mit 15 und für die Ladeluft mit 16 bezeichnet.
Die Abbildungen 6 und 7 zeigen eine weitere günstige Gestaltung der Ladeluft- und Ölkühler als Baueinheit 17. Dabei weist die Baueinheit 17 in abwechselnder Reihenfolge Kanäle 15 für das Kühlöl, Kanäle 14 für die Kühlluft und Kanäle 16 für die Ladeluft auf. Gegenüber einem üblichen luftgekühlten Ladeluftkühler gleicher Leistung benötigt die Baueinheit 17 eine um ca. 25 % größere Höhe, jedocfr ist das Bauvolumen im Vergleich zu getrennten Ladeluft- und Ölkühlern wesentlich herabgesetzt.
Bei Kühlanlagen nach Abb. 2-7 ist die kühlste Temperatur der Ladeluft durch die Temperatur des Getriebeöls im Lastbetrieb begrenzt.Die Abb. 8-12 zeigen Ausführungsformen, bei denen dies nicht der_ Fall ist.
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f- JjD/1
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Lo1U^i1 :· V - 9 - 29. Aug. 1977
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Die Abbildungen 8 und 9 zeigen eine Baueinheit 17 über der ein Ölkühler 18 angeordnet ist. Der Ölkühler 18 ist mit den Kühlölkanälen 15 in der Baueinheit 17 in Reihe geschaltet. Mittels eines Umschaltventils 19 und einer Bypaßleitung 20 sind die Kühlölkanäle 15 umgehbar, so daß im Lastbetrieb der Brennkraftmaschine 1 die Baueinheit 17 nur von der Ladeluft und der Kühlluft durchströmt wird. Die niedrigste erreichbare Ladelufttemperatur ist somit nicht von der Kühlöltemperatur beeinflußt .
Bei der Ausführung nach Abb. 10 ist einem Ladeluftkühler 21 in Strömungsrichtung der Kühlluft ein Ölkühler 22 nachgeschaltet, der sowohl Kühlkanäle 23 für das Retarderöl als auch Kühlkanäle 24 für das Schmieröl der Brennkraftmaschine aufweist. Ein Teil 25 des Ölkühlers 22 ist als Bypaß ausgebildet und wird von einem Absperrorgan 26 beherrscht. Ferner ist hinter dem Ladeluftkühler 21 ein Absperrorgan 27 angeordnet. Die Absperrorgane 25 und 27 werden so betätigt, daß während des Lastbetriebs der Ladeluftkühler 21 von der Ladeluft durchströmt wird, während im Bremsbetrieb oder bei kalter Brennkraftmaschine die Ladeluft durch den Bypaß 25 geleitet wird. Hierbei findet eine Kühlung des Retarderöls bei gleichzeitiger Erwärmung der Ladeluft statt, wodurch günstige Betriebsbedingungen für die Brennkraftmaschine erreicht werden.
Die Ausführung nach Abb. 11 gleicht dar nach Abb. 10,jedoch ist dem Ladeluftkühler 21 ein Vorkühler 28 vorangesetzt, der von Kühlkanälen 23 für das Retarderöl durchsetzt ist. Dadurch ist auf kleinstem Bauraum ein wirksamer Wärmeübergang zwischen der Ladeluft und dem Retarderöl erreichbar. Die Ausführung nach Abb. 12 unterscheidet sich von der nach Abb. 11 dadurch,
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daß zwischen dom Vorkühler 28 und dem Ladeluftkühler 21 ein Umschaltventil 29 vorgesehen ist. Dadurch entfallen die Absperrorgane 26 und 27 gemäß der Ausführung nach Abbildung 11.
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Claims (1)

  1. k pv-rv-r
    5003 Köln 80, den 29. August 1977 Unser Zeichen: D 77/60 AG-XP R/Lo
    27412U
    Patentansprüche
    Kühlanlage für einen luftgekühlten Fahrzeugantrieb mit einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, einem Getriebe und einer hydrodynamischen Bremse (Retarder) sowie mehreren Wärmetauschern, deren zu kühlende Medien mindestens z.T. im gegenseitigen Wärmetausch stehen,
    dadurch gekennzeichnet, daß ein Ladeluftkühler (3, 28) ganz oder zum Teil von Kühlölkanälen (5, 15, 23) für das Retarder- bzw. Getriebeöl und/oder Schmieröl der Brennkrafttnaschine durchsetzt ist, wobei das Retarder- bzw. Schmieröl in einem kühlluftbeaufschlagten Wärmetauscher (7, 18, 22) gekühlt wird.
    2· Kühlanlage nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Ladeluftkühler (3, 28) mit dem Wärmetauscher (7, 18, 22) für das Retarder- bzw. Schmieröl eine Baueinheit (17) bilden.
    3. Kühlanlage nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (17) ein Mehrstromwärmetauscher ist, bei dem die Kanäle (14, 15, 16) für die zu kühlenden Medien sowohl miteinander als auch mit den Kanälen für die Kühlluft gemeinsame Trennwände aufweisen.
    4. Kühlanlage nach Anspruch 3,
    gekennzeichnet durch eine Bypaßleitung (20) und ein Umschaltventil (19), durch die die im Ladeluftkühler (17) verlaufenden Kanäle (15) für das Retarder- bzw. Getriebeöl während des Zugbetriebs des Fahrzeugs abschaltbar sind.
    909811/05 A3
    ORIGINAL
    KJÖcknertHumboWt-DaiteAG
    29. Aug. 1977 D 77/60
    5. Kühlanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladeluftkühler aus einem Hauptkühler (21) und einem Vorkühler (28) besteht, wobei nur der Vorkühler (28) von Retarder- bzw. Schmieröl führenden Kanälen (23) durchsetzt ist, während in Richtung (9) der Kühlluft hinter dem Hauptkühler (21) ein weiterer Ölkühler (22) angeordnet ist und der Hauptkühler (21) ladeluftseitig durch einen steuerbaren Bypaß (25) umgehbar ist.
    6. Kühlanlage nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Vor- und Hauptkühler (21,28) eine Baueinheit bilden und im Strömungsweg (13) der Ladeluft hinter dem Hauptkühler (21) und in der Bypaßleitung (25) Absperrventile (27, 28) angeordnet sind.
    7. Kühlanlage nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die abgesteuerte Ladeluft einen Teil (25) des Ölkühlers (22) parallel zur Kühlluft beaufschlagt.
    8. Kühlanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche 4 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,daß die Steuerventile (19, 27, 28) automatisch in Abhängigkeit der Retarderöltemperatur, z.B. durch einen Bimetall- oder Wachsthermostaten, betätigt werden.
    9. Kühlanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche 4 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (19, 27, 28) in Abhängigkeit des Öldrucks im Retarder betätigt werden.
    903811/0543
DE2741244A 1977-09-14 1977-09-14 Kühlungsanordnung an einer luftgekühlten Brennkraftmaschine Expired DE2741244C2 (de)

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IT26333/78A IT1098487B (it) 1977-09-14 1978-07-31 Impianto di raffreddamento per veicoli
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