DE3302768A1 - Kuehlsystem fuer eine fluessigkeitsgekuehlte brennkraftmaschine mit innerer verbrennung - Google Patents

Kuehlsystem fuer eine fluessigkeitsgekuehlte brennkraftmaschine mit innerer verbrennung

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DE3302768A1
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Description

  • Kühlsystem für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine
  • mit innerer Verbrennung Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein Kühlsystem, mit welchem die Abgasemission und der Brennstoffverbrach verbessert werden sollen.
  • Die meisten Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung für Kraftfahrzeuge verwenden allgemein ein Kühlsystem, bei welchem eine Kühlflüssigkeit für die Maschine (Kühlwasser) zu einer Zwangskühlung durch die Maschine mittels einer Khlflüssigkeitspumpe gefördert wird, um die Maschine zu kühlen. Die Kühlflüssigkeit wird nach dem Zirkulieren durch die Maschine in einen Kühler gebracht, der die von der Kühlflüssigkeit in der Maschine aufgenommene. Wärme dissipiert. Zusätzlich ist in einem Kühlflüssigkeitskanal stromaufwärts von einem Kühlereinlaß ein Thermostat vorgesehen, um die in den Kühler strömende Flüssigkeitsmenge in Abhängigkeit von der Temperatur der Kühlflüssigkeit zu regeln und dadurch die Kühlflüssigkeitstemperatur auf einen optimalen Bereich zu regeln. Bei einem solchen Kühlsystem wird jedoch die Kühlkapazität durch den Thermostat so eingestellt, daß sie für eine hohe Maschinendrehzahl und einen Hochlast-Betriebsbereich günstig ist so daß die derart geregelte Kühlflüssigkeitstemperatur unzweckmäßig für Niedriglastbetrieb bzw. Nullastbetrieb der Maschine einschließlich Leerlaufen ist. Dies verschlechtert unvermeidlich das Verbrauchsverhalten und die Kohlenwasserstoff-Emission im Abgas.
  • Zur Vermeidung dieser Nachteile ist ein Kühlsystem für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung eines Kraftfahrzeuges mit einem Kühler gemäß der Erfindung durch folgende Merkmale gekennzeichnet: auf Temperatur ansprechende Mittel, welche auf die Temperatur der Kühlflüssigkeit reagieren, die durch einen ersten Abschnitt einer zu dem Kühler führenden Kühlleitung strömt, und Steuermittel, welche von den auf Temperatur ansprechenden Mittel betätigt werden, um den Kühlmittelfluß durch einen zweiten Abschnitt der Xühlflüssigkeitsleitung zu steuern, wobei dieser zweite Abschnitt stromabwärts des ersten Abschnitts und stromaufwärts einer Kthlmittelpumpe angeordnet ist und wobei die Steuermittel so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie den Stran durch den zeiten Abschnitt der Kühlflüssigkeitsleitung ehtweder bei niedr£-ger Maschinenlast oder bei. Nuilastder.Maschine'drosseln, solange die Kühlflüssigkeitstemperatur bei Werten oberhalb eines ersten vorbestimmten Niveaus, aber nicht oberhalb eines zweiten, höher gelegenen vorbestimmten Niveaus liegt, während die Steuermittel die Kühlflüssigkeit durch den zweiten Abschnitt in allen übrigen Maschinen-Betriebsbereichen strömen lassen, sobald die Kühlflüssigkeitstemperatur oberhalb des zweiten vorbestimmten Niveaus liegt.
  • Bei dem Kühlsystem nach der Erfindung wird die Kühlflüssigkeitsmenge, die dem Kühler zugeführt wird, abhängig nicht nur von der Kühlflüssigkeitstemperatur sondern auch vom Lastzustand bzw. Betriebsbereich geregelt, in welchem die Maschine arbeitet. Dies ermöglicht eine Kühlflüssig- keitsregelung in einem relativ hohen Temperaturbereich bei Niedriglast- oder Nullastbedingungen, wodurch der Brennstoffverbrauch und der Gehalt an Kohlenwasserstoff in den Auspuffabgasen wesentlich vermindert werden.
  • Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen am Stand der Technik und an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
  • Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines konventionellen Kühlsystems einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung für ein Kraftfahrzeug; Fig. 2 ein Diagramm, in welchem der Einfluß der Kühlflüssigkeitstemperatur auf die Kohlenwasserstoff-Emission und den Brennstoffverbrauch verdeutlicht ist; Fig. 3 einen Schnitt durch einen wesentlichen Teil einer Ausführung'eines Kühlsystems f eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung gemäß der Erfindung und Fig. 4 einen Schnitt ähnlich Fig. 3 durch eine andere Ausführung des Kühlsystems nach der Erfindung.
  • Um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern wird kurz ein konventionelles Kühlsystem einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung eines Kraftfahrzeuges anhand der Fig. 1 erläutert. Bei einem solchen konventionellen Kühlsystem wird eine Kühlflüssigkeit für die Maschine zu einem Kühlflüssigkeitsmantel 1 und zu Kühlflüssigkeitsräumen 2 und 3 in einem Zylinderkopf und in einem Ansaugluftkanal gespeist. Die die Kühlflüssigkeitsräume 2 und 3 verlasende Kühlflüssigkeit wird zu einem Kühler 5 über einen Kühler-Einlaßkanal 4 gespeist, der stromaufwärts vom Kühler 5 an- geordnet und mit diesem verbunden ist. Die Kühlflüssigkeit wird während ihrer Strömung durch den Kühler mittels eines Luftstroms gekühlt, der von einem Kühlventilator 6 auf der Rückseite des Kühlers 5 erzeugt wird. Die so gekühlte Kühlflüssigkeit wird zu einer Kühlflüssigkeitspumpe über einen Kthler-Auslaßkanal 7 gespeist, die stromabwärts von dem Kühler 5 angeordnet und mit diesem verbunden ist. Die zur Kühlflüssigkeitspumpe 8 gespeiste Kühlflüssigkeit wird erneut zu den Kühlflüssigkeitsräumen 1, 2 und'3 im Zylinderblock, Zylinderkopf und Lufteinlaßkanal gespeist und so die Kühlung der Maschine bewerkstelligt. Zusätzlich ist ein Thermostat 9 im.Kühler-Einlaßkanal 4 vorgesehen, welcher die in den Kühler einströmende Kühlflüssigkeitsmenge regelt, wodurch die Temperatur der Kühl flüssigkeit auf ein Niveau von etwa 80 bis 90 OC eingestellt wird. Die Bezugszahl 10 bezeichnet einen By-pass-Kanal, welcher die Kühiflüssigkeitspumpe 8 mit dem Kühler-Einlaßkanal 4 stromaufwärts von dem Thermostat 9 verbindet, um Kühlflüssigkeit stromaufwärts vom Thermostat 9 zur Kühlflüssigkeitspumpe 8 speisen zu können.
  • Da bei dem beschriebenen konventionellen Kühlsystem die Kühikapazität dank des Thermostats 9 auf einen für einen hoher Vrehzahl- und Lastbereich der Maschine zweckmäßigen Wert eingestellt wird, wird die Kühlflüssigkeitstemperatur ungeeignet für einen Niedriglast-Betriebsbereich oder den Nullast-Betriebsbereich der Maschine einschließlich Leerlaufbetrieb. Mit anderen Worten wird bei einem solchen Niedrig- oder Nullastbetrieb der Maschine die Kühlflüssigkeitstemperatur wesentlich zu niedrig im Hinblick auf niedrige Kohlenwasserstoff-Emission im Abgas und niedrigen Brennstoffverbrauch. Dies verdeutlicht die Fig. 2, in welcher die Kohlenwasserstoff-Emission und der Brennstoffverbrauch bei niedriger Kühlflüssigkeitstemperatur (80 OC) deutlich ungünstiger als die entsprechenden Werte bei hoher Kühlflüssigkeitstemperatur (100 OC) sind. Dies liegt daran, daß die Gleitreibung eines Kolbens an der Zylinderwand zunimmt und die Verbrennung im Brennraum bei so niedrigen Kühlflüssigkeitstemperaturen verschlechtert.
  • Unter Berücksichtigung des Vorstehenden wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen, in welcher ein wesentlicher Teil einer bevorzugten Ausführung eines Kühlsystems nach der Erfindung dargestellt ist. Das Kühlsystem ist ähnlich dem konventionelle Kühlsystem nach Fig. 1 mit Ausnahme des in Fig. 3 gezeigten wesentlichen Teils, so daß eine erneute Beschreibung der übrigen Teile oder Baugruppen des Kühlsystems nach Fig. 1 entbehrlich ist. Insoweit wird die Erfindung auch unter Berücksichtigung der Fig. 1 im folgenden erläutert.
  • Das Kühlsystem bei der Ausführung nach Fig. 3 ist für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung eines Kraftfahrzeuges bestimmt und umfaßt ein Kuhlflüssigkeits-Steuerventil 11, das so ausgebildet ist, daß es einen Kühlflüssigkeitsstrom durch die Kühlflüssigkeitsleitung, näinlich den Kühier-Einlaßkanal 4', in Abhängigkeit von dem Unterdruck in der Ansaugleitung der?chine herstellt oder drosselt bzw. speret, wodurch der Kühlflüssigkeitsstrom durch den Kühler in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Maschine, insbesondere deren Lastzuständen, geregelt wird. Der Kühler ist in Fig. 3 nicht gezeigt, entspricht jedoch dem Kühler 5 in Fig. 1.
  • Der Kühler-Einlaßkanal 4' entspricht dem entsprechenden Kanal 4 in Fig. 1. Dementsprechend wird das Kühlflüssigkeits-Steuerventil 11 anstelle des Thermostats 9 des konventionellen Kühlsystems nach Fig. 1 verwendet.
  • Das Kühlflüssigkeits-Steuerventil 11, im folgenden nur noch als Steuerventil bezeichnet, umfaßt einen Ventilschließkörper 13, der gemäß der Zeichnung aufwärts und abwärts zum Sperren oder öffnen einer Ventilöffnung 12 beweglich ist, die in dem Kühler-Einlaßkanal 4' ausgebildet ist, so daß der Kühlflüssigkeitsstrom durch den Kühler-Einlaßkanal 4t gesperrt ist, wenn der Ventilschließkörper die Öffnung 12 absperrt, während der Kühlflüssigkeitsstrom hergestellt wird, wenn der Ventilschließkörper 13 die Ventilöffnung 12 öffnet. Der Ventilschließkörper 13 ist über eine Stange 14 mit einer Membran 15 verbunden, welche Teil eines Unterdruckbetätigers 18 bildet.
  • Die Membran 15 unterteilt das Innere eines Gehäuses 18a in einen Unterdruckraum 16, der in der Zeichnung gesehen auf der Oberseite des Gehäuses liegt, und einen Atmosphärenraum 17, der in der Zeichnung gesehen auf der Unterseite liegt. Der Unterdruckraum 16 ist über einen Unterdruckkanal 20 mit einem Ansaugluftkanal (nicht gezeigt) stromvon von einem Drosselventil (nicht gezeigt) verbunden, so daß er von dem Unterdruck in der Ansaugleitung speist ist. Der Atmosphärenraum 17 steht mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung. In dem Unterdruckraum 16 ist eine Feder 19 angeordnet, welche die Membran 15 in der Zeichnung gesehen nach unten vorspannt, um den Ventilschließkörper 13 in der Zeichnung gesehen nach unten zu drücken.
  • Demgemäß wird der in den Unterdruckraum 16 des Unterdruckbetätigers 18 eingespeiste Unterdruck bedeutend und die Membran 15 steigt in der Zeichnung gesehen nach oben, wenn sich im Niedriglast-Bereich (oder Nullast-Bereich) der Maschine das Drosselventil nahezu schließt, um den Unterdruck in der Ansaugleitung zu erhöhen. Dies veranlaßt den Ventilschließkörper 13 zu einer Bewegung nach oben gegen die Vorspannkraft der Feder 19, so daß die Ventilöffnung 12 abgesperrt wird. Wenn im Gegensatz dazu die Maschine im Bereich hoher Last arbeitet, in welchem das Drosselventil relativ weit offen steht und somit der Unterdruck in der Ansaugleitung vermindert ist, wird der Unterdruck in dem Unterdruckraum 16 ebenso abgesenkt, d.h. der tatsächlich anliegende Absolutdruck erhoht;so daß die Membran 15 durch die Feder 19 nach unten verlagert wird.
  • Folglich bewegt sich der Ventilschließkörper 13 nach unten, um die Ventilöffnung 12 zu öffnen.
  • Zusätzlich ist ein thermisch empfindliches Unterdruck-Steuerventil 21 vorgesehen, um den von der Ansaugleitung gespeisten Unterdruck zum Unterdruckraum 16 in Abhängigkeit von der Temperatur der Kühlflüssigkeit stromaufwärts von dem Steuerventil 11 zu modifizieren bzw. zu regeln, z. B. in Abhängigkeit von der Temperatur der Kühlflüssigkeit im Kühler-Einlaßkanal 4' stromaufwärts von dem Steuerventil 11. Das Unterdruck-Steuerventil 21 umfaßteinen thermisch empfindlichen Teil 23, der am Unterteil des Unterdruck-Steuerventils 21 angeordnet ist und.mit der Kühlflüssigkeit in Kontakt steht.
  • Der thermisch empfindliche Teil bzw. dasAusdehnungsglied 23 enthält ein Wachse welches sich ausdehnt oder zusammenzieht, wenn die Kühlflüssigkeitstemperatur oberhalb oder unterhalb eines-vorbestimmten Wertes (z. B. 80 OC) liegt Das Unterdruck-Steuerventil 21 umfaßt ferner einen tinr einen zweiten und einen dritten Ventilschließkör'per 25A, 25B und 25C, die betriebsmäßig über eine Stange 24 mit dem Wachöeper.W des thermischen Ausdehnungsgliedes 23 in Verbindung stehen und sich.in einer Ventilkammer 22A eines Ventilgehäuses 22 aufwärts und abwärts bewegen.
  • Der erste Ventilschließkörper 25Å ist einteilig mit der Stange 24 und normalerweise von einer Feder 28A nach unten gegen einen Ventilsitz (nicht bezeichnet) gedrückt gehalten.
  • Der erste Ventilschließkörper 25A ist so angeordnet, daß er die bezüglich des Unterdruck-Steuerventils 21 stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Seiten des Unterdruckkanals 20 sperrt oder freigibt. Der zweite, ringförmig ausgebildete Ventilschließkörper 25B sitzt mit Gleitsitz auf einer Verbindungsstange 24a, welche die Stange 24 mit dem dritten Ventilschließkörper 25C verbindet.
  • Der zweite Ventilschließkörper 25B ist zwischen einer unteren Feder 28B und einer oberen Feder 28C schwimmend in der Ventilkammer 22A aufgenommen. Die untere Feder 28B ist zwischen dem ersten Ventilschließkörper 25A und dem zweiten Ventilschließkörper 28B angeordnet. Die obere Feder 28C ist so angeordnet, daß sie den zweiten Ventilschließkörper 25B in der Zeichnung gesehen nach unten drängt. Die Federn 28B und 28C haben kleinere Federkonstanten als die erste Feder 28A. Demgemäß sperrt der zweite Ventilschließkörper 28B die Verbindung zwischen den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Seiten des Unterdruckkanals 20 dann, wenn der zweite Ventilschließkörper 25B auf einem Ventilsitz 30 in der Ventilkammer 22A aufsitzt. Der dritte Ventilschließkörper 25C ist, wie oben festgestellt, über die Verbindungsstange 24a fest mit dem ersten Ventilschließkörper 25A verbunden, so daß er mit diesem als ein Teil bewegt wird. Der dritte Ventilschließkörper 25C sperrt oder öffnet einen Atmosphären-Einlaßkanal 29, der über einen Luftfilter 31 mit der Umgebungsluft in Verbindung steht.
  • Wenn daher die Temperatur der Kühlflüssigkeit im Bereich des thermisch empfindlichen Teiles 23 des Unterdruck-Steuerventils 21 nicht oberhalb eines ersten vorbestimmten Niveaus (z. B. 80 OC) liegt,expandiert das Wachs W des thermisch empfindlichen Teiles 23 nicht, so daß die drei Ventilschließkörper 25A, 25B und 25C in den in Fig. 3 dargestellten Positionen verharren, wobei der erste Ventilschließkörper 25A den Unterdruckkanal 20 absperrt. Dies sperrt die Verbindung zwischen den relativ zum Unterdruck-Steuerventil 21 stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seiten des Unterdruckkanals 20. Zu dieser Zeit sperrt der dritte Ventilschließkörper 20C ferner den Atmosphären-Einlaßkanal 29.
  • Wenn die Kühlflüssigkeitstemperatur auf einen Wert oberhalb des ersten vorbestimmten Niveaus absteigt, bewegt sich der erste Ventilschließkörper 25A gegen die Vorspannkraft der Feder 28A in Ubereinstimmung mit der Ausdehnung des Wachses W nach oben, so daß er den Unterdruckkanal 20 öffnet, um eine Strömungsverbindung zwischen den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seiten des Unterdruckkanals 20 bezüglich des Unterdruck-Steuerventils 21 herzustellen. Zu diesem Zeitpunkt bleibt der zweite Ventilschließkörper 25B nahe der Position gemäß Fig. 3, und der dritte Ventilschließkörper 25C sperrt weiter den Atmosphären-Einlaßkanal 29, wenngleich er sich in der Zeichnung gesehen nach oben bewegt.
  • Wenn die Kühlflüssigkeitstemperatur weiter über das zweite vorbestimmte Niveau (z. B. 100 OC) ansteigt, bewegt sich der erste Ventilschließkörper 25A gemäß einer weiteren Expansion des Wachses W nach oben, so daß die Vorspannkraft der Feder 28B auf den zweiten Ventilschließkörper einzuwirken beginnt. Infolge davon wird der zweite Ventilschließkörper 25B auf den Ventilsitz 30 aufgesetzt, so daß er den Unterdruckkanal 20 sperrt. Zusätzlich veranlaßt diese Aufwärtsbewegung der Stange 24 den dritten Ventilschließkörper 25C zu einer weiteren Aufwärtsbewegung, so daß er den Atmosphären-Einlaßkanal 29 öffnet und damit den Unterdruckkanal 20 in Verbindung mit der Atmosphäre bringt.
  • Zusätzlich ist ein By-pass-Unterdruckkanal 20A vorgesehen, der das Unterdruck-Steuerventil 21 überbrückt.
  • Demgemäß verbindet der By-pass-Unterdruckkanal 20A die bezüglich des Unterdruck-Steuerventils 21 stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seiten des Unterdruckkanals 20. Der By-pass-Kanal 20A ist mit einem Rückschlagventil 32 ausgerüstet, das die Verbindung zwischen den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seiten des Unterdruckkanals 20 nur dann herstellt, wenn der Unterdruck in der Ansaugleitung ein vorbestimmtes hohes Niveau überschreitet, welches sich bei Betrieb der Maschine mit Niedriglast (einschließlich Verzögerung) oder mit Nullast, wie Leerlauf, einstellt. Das Rückschlagventil ist von bekannter Bauart und umfaßt eine Trennwand (kein Bezugszeichen) mit Durchgangslöchern 32A, welche von einem nachgiebigen Ventilglied 32B absperrbar sind. Das nachgiebige Ventilglied 32B wird normalerweise in Schließstellung von einer Tellerfeder 32C gedrückt gehalten, um die Durchgangslöcher 32A abzusperren.
  • Im folgenden wird die Funktion des Kühlsystems gemäß Fig. 3 erläutert.
  • Wenn die Kühlflüssigkeitstemperatur nicht oberhalb des ersten vorbestimmten Niveaus liegt, ist der Unterdruckkanal 20 gesperrt. Folglich geschieht nur bei einem Zustand mit bedeutendem Unterdruck in der Ansaugleitung, wie bei einem Zustand im Niedriglastbetrieb der Maschine (einschließlich Verzögerung) oder bei Nullastbetrieb der Maschine (z. B. Leerlauf), daß das Rückschlagventil 32 zum Einspeisen von Unterdruck aus der Ansaugleitung in den Unterdruckkanal 20 stromabwärts vom Unterdruck-Steuerventil öffnet. Als Ergebnis wird das so hergestellte höhere Vakuum zum Unterdruckraum 16 des Unterdruckbetätigers 18 gespeist, so daß das Steuerventil 11 zum ständigen Sperren des Kühler-Einlaßkanals 4' betätigt wird. Somit wird der Kühler daran gehindert, von Kühlflüssigkeit durchströmt zu werden, und die Kühlflüssigkeit wird ohne Abkühlung weiter zu einem Kühlflüssigkeitsraum im Zylinderblock (entsprechend 1 in Fig. 1) über einen By-pass-Kanal (entsprechend 10 in Fig. 1) zirkuliert.
  • Infolgedessen steigt die Temperatur der Kühlflüssigkeit schnell und glatt an.
  • Wenn die so angehobene Kühlflüssigkeitstemperatur das erste vorbestimmte Niveau übersteigt, veranlaßt das thermisch empfindliche Steuerventil den Unterdruckkanal 20 zur Öffnung, so daß Unterdruck über den Unterdruckkanal 20 zugeführt werden kann. Demgemäß steigt bei Niedriglastbetrieb oder Nullastbetrieb der Maschine, in welchem der Unterdruck in der Ansaugleitung größer ist, der zum Unterdruckraum 16 des Unterdruckbetätigers 18 gespeiste Unterdruck an, so daß das Kühlflüssigkeits-Steuerventil 11 den Kühler-Einlaßkanal 4' sperrt. Als Ergebnis steigt die Temperatur bei derartigem Betrieb der Maschine an, wodurch der Brennstoffverbrauch und die Kohlenwas-serstoff-Emission wesentlich günstiger werden.
  • Bei Betrieb der Maschine im hohen Lastbereii=h,bei welchem der Unterdruck in der Ansaugleitung niedriger liegt, wird der zum Unterdruckraum 16 gespeiste Unterdruck abgesenkt, so daß der Ventilschließkörper 13 des Kühlflüssigkeits-Steuerventils 11 zum Öffnen des Kühler-Einlaßkanals 4' betätigt wird. Dann strömt die Kühlflüssigkeit in den Kühler und wird dort gekühlt. Als Ergebnis wird bei einem derartigen Betrieb der Maschine die Regelung der Temperatur relativ zu dem ersten vorbestimmten Temperaturniveau durchgeführt, was bei einem solchen Betrieb ein Optimum darstellt.
  • Wenn bei dem oben beschriebenen Niedriglastbereich o. dgl.
  • der Maschine die angestiegene Kühlflüssigkeitstemperatur das zweite vorbestimmte Temperaturniveau überschreitet, veranlaßt das thermisch empfindliche Unterdruck-Steuerventil 21 eine Speisung des Unterdruckkanals 20 mit Umgebungsluft. Als Ergebnis wird der Ventilschließkörper 13 des Kühlflüssigkeits-Steuerventils 11 zum Öffnen des Kühler-Einlaßkanals 4' unabhängig vom Betriebszustand der Maschine oder vom Unterdruck in der Ansaugleitung betätigt. Folglich strömt die Kühlflüssigkeit in den Kühler, um abgekühlt zu werden, wodurch verhindert wird, daß die Kühlflüssigkeitstemperatur auf einen übermäßig hohen Wert bei Niedrig- oder Nullastbetrieb der Maschine ansteigt. Mit anderen Worten wird die Regelung der Kühlflüssigkeit bezogen auf das zweite vorbestimmte Temperaturniveau während eines solchen Betriebszustandes der Maschine durchge'führt.
  • Zusätzlich wird bei einem solchen Niedriglastbetrieb der Maschine das Rückschlagventil 32 geöffnet, um dadurch Umgebungsluft zu einem Einlaßsystem (nicht gezeigt) der Maschine zu führen, wobei die Umgebungsluft durch den Atmosphären-Einlaßkanal 29 in den Unterdruckkanal 20 eingespeist wird. Dies vermeidet eine übermäßige A reicherung d rennstoff-Luftgemisches.
  • Fig. 4 zeigt eine andere Ausführung des Kühlsystems nach der Erfindung. Bei dieser Ausführung öffnet sich der By-pass-Kanal 10' (entsprechend 10 in Fig. 1) an seinem stromaufwärtigen Ende unmittelbar unterhalb des Ventilschließkörpers 13 des Steuerventils 11 zum Kühler-Einlaßkanal 4' und bildet eine Öffnung 10'A, durch welche der By-pass-Kanal 10' in direkter Verbindung mit dem Kühler-Einlaßkanal 4' steht. Es ist ein zusätzlicher Ventilschließkörper 13A unterhalb des Ventilschließkörpers 13 an der Stange 14' so befestigt, daß er sich mit dem Ventilschließkörper 13 gemeinsam als ein einziges Teil bewegt. Der zusätzliche Ventilschließkörper 13A ist so angeordnet, daß er die öffnung 10'A vollständig absperrt, wenn der Ventilschließkörper 13 gegenüber der Öffnung 12 in seiner Offenstellung steht. Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß beim Einströmen der Kühlflüssigkeit in den Kühler die gesamte Kühl flüssigkeit nach dem Strömen durch die Maschine über den Kühler-Einlaßkaaal 4' zum Kühler gespeist wird, wodurch die Abkühlzeit verringert wird.
  • Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, wird bei dem Kühlsystem nach der- Erfindung das Kühlflüssigkeits-Steuerventil abhängig von der Betätigung eines thermisch empfindlichen Unterdruck-Steuerventils geregelt, welches anstelle eines Thermostats beim konventionellen Kühlsystem verwendet wird, wobei der Thermostat die zum Kühler gespeiste Kühlflüssigkeitsmenge ausschließlich in Abhängigkeit von der Kühlflüssigkeitstemperatur regelt.
  • Daher wird gemäß der Erfindung die zum Kühler gespeiste Kühlflüssigkeitsmenge abhängig von dem Lastzustand der Maschine und von der Temperatur der Kühlflüssigkeit geregelt. Dies ermöglicht eine Kühlflüssigkeitstemperaturregelung auf einem relativ hohen Temperaturniveau insbesondere während Niedriglastbetrieb oder Nullastbetrieb der Maschine, wie Leerlauf, im Vergleich zu anderen Betriebsbereichen der Maschine, wodurch der Brennstoffverbrauch und die Kohlenwasserstoff-Emission im Abgas günstig beeinflußt werden.
  • Leerseite

Claims (10)

  1. Patentansprüche 8 system für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung eines Kraftfahrzeugs. mit einem Kühler g e k e n n z e i c h n e t durch auf Temperatur ansprechende Mittel (23), welche auf die Temperatur der Kühlflüssigkeit reagieren, die durch einen ersten Abschnitt einer zu dem Kühler führenden Kühlleitung (4') strömt, und Steuermittel (11,21), welche von den auf Temperatur ansprechenden Mitteln (23) betätigt werden, um den KühlmittelfluB durch einen zweiten Abschnitt (12) der Kuhlflüssigkeitsleitung (4') zu steuern, wobei dieser zweite Abschnitt stromabwärts des ersten Abschnitts und stromaufwärts einer Kühlmittelpumpe angeordnet ist und wobei die Steuermittel (11,21) so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie den Kühlflüssigkeitsstrom durch den zweiten Abschnitt (12) der Kühlflüssigkeitsleitung (4') mindestens im Nullastbetriebsbereich der Maschine drosseln, solange die Kühlflüssigkeitstemperatur bei Werten zwischen einem ersten vorbestimmten Niveau und einem zweiten, höher gelegenen vorbestimmten Niveau liegt, während die Steuermittel (11,21) die Kühlflüssigkeit durch den zweiten Abschnitt (12) in allen übrigen Maschinen-Betriebsbereichen strömen lassen, sobald die Kühlflüssigkeitstemperatur oberhalb des zweiten vorbestimmten Niveaus liegt.
  2. 2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Steuermittel ein Kühlflüssigkeits-Steuerventil (11) umfassen, das zum Drosseln des Kühlflüssigkeitstromes durch den zweiten Abschnitt (12) betätigt wird, sobald es mit einem Ansaug- oder Einlaß-Unterdruck versorgt wird, während es die Kühlflüssigkeit durch den zweiten Abschnitt (12) strömen läßt, wenn es mit atmosphärischer Umgebungsluft versorgt wird, sowie ein Unterdruck-Steuerventil (21), das auf die auf Temperatur ansprechenden Mittel (23) reagiert und die Speisung von Einlaß-Unterdruck und atmosphärischer Luft zu dem Kühlflüssigkeits-Steuerventil (11) steuert, wobei das Unterdruck-Steuerventil (21) so ausgebildet und angeordnet ist, daß es einen Ansaug- oder Einlaß-Unterdruck zum Kühlflüssigkeits-Steuerventil entweder im Niedriglastbereich oder im Nullastbereich der Maschine speist, solange die Kühlflüssigkeitstemperatur bei Werten zwischen dem ersten vorbestimmten Niveau und dem zweiten vorbestimmten Niveau liegt, während das Unterdruck-Steuerventil atmosphärische Luft zu dem Kühlflüssigkeits-Steuerventil (11) speist, sobald die Kühlflüssigkeitstemperatur oberhalb des zweiten vorbestimmten Niveaus liegt.
  3. 3. Kühlsystem nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Kühlflüssigkeits-Steuerventil (11) einen Ventilschließkörper (13), der im zweiten Abschnitt (12) der Kühlflüssigkeitsleitung (4') angeordnet ist, sowie einen Unterdruck-Betätiger (18) umfaßt, der betriebsmäßig mit dem Ventilschließkörper verbunden ist und einen Unterdruckraum (16) hat, der mit einem Ansaugluftkanal stromabwärts des Drosselventils und mit der Atmosphäre verbindbar ist, wobei der Unterdruckbetätiger so ausgebildet ist, daß er den Ventilschließkörper (13) zum Blockieren des zweiten Abschnitts (12) der Kühlflüssigkeitsleitung veranlaßt, wenn der Unterdruckraum (16)mit einem bedeutenden Einlaß-Unterdruck kommuniziert, während er eine Kühlflüssigkeitsströmung durch den zweiten Abschnitt (12) auslöst, wenn der Unterdruckraum (16) mit der Atmosphäre kommuniziert; und daß das Unterdruck-Steuerventil (21) betriebsmäßig zwischen de Unterdruckraum (16) des Unterdruckbetätigers und dem Ansaugluftkanal angeordnet und so ausgebildet ist, daß es den Unterdruckraum (16) mit dem Ansaugluftkanal verbindet, wenn die Kühlflüssigkeitstemperattir oberhalb des ersten vorbestimmten Niveaus und nicht oberhalb des zweiten vorbestimmten Niveaus liegt während das Unterdruck-Steuerventil den Unterdruckraum (16) mit der Atmosphäre verbindet, wenn die Kühlflüssigkeitstemperatur oberhalb des zweiten vorbestimmten Niveaus liegt.
  4. 4. Kühlsystem nach Anspruch 3, dadurch g e k e.n n -z e i c h n e t, daß die auf Temperatur ansprechenden Mittel (23) ein thermisches Ausdehnungsglied (W) umfaßt, das der Wärme der Kühlflüssigkeit ausgesetzt ist.
  5. 5. Kühlsystem nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Unterdruck-Steuerventil (21) in einem Unterdruckkanal (20) angeordnet ist, welcher den Unterdruckraum (16) des Unterdruckbetätigers (18) mit dem Ansaugluftkanal verbindet, und einen ersten Ventilschließkörper (25A) aufweist, der betriebsmäßig mit dem thermischen Ausdehnungsglied (W) verbunden und so angeordnet ist, daß er den Unterdruckkanal dann sperrt , wenn die Kühlflüssigkeitstemperatur nicht höher als das vorbestimmte Niveau ist, den Unterdruckkanal jedoch öffnet, wenn die Kühlflüssigkeitstemperatur oberhalb des ersten vorbestimmten Niveaus liegt; ferner einen zweiten Ventilschließkörper (25B), der betriebsmäßig mit dem ersten Ventilschließkörper (25A) verbunden und so angeordnet ist, daß er den Unterdruckkanal freigibt., wenn die Kühlflüssigkeitstemperatur oberhalb des ersten vorbe- stimmten Niveaus und nicht oberhalb des zweiten vorbestimmten Niveaus liegt, während er den Unterdruckkanal sperrt1 wenn die Kühlflüssigkeitstemperatur oberhalb des zweiten vorbestimmten Niveaus liegt; und schließlich einen dritten Ventilschließkörper (25C), der mit dem ersten Ventilschließkörper (25A) verbunden und so angeordnet ist, daß er einen Atmosphären-Einlaßkanal (29) absperrt, wenn die Kühlflüssigkeitstemperatur nicht höher als das zweite vorbestimmte Niveau liegt, während er den Atmosphären-Einlaßkanal (29) mit dem Unterdruckkanal verbindet, wenn die Kühlflüssigkeitstemperatur oberhalb des zweiten vorbestimmten Niveaus liegt.
  6. 6. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Kühlflüssigkeits-Steuerventil (11) ferner so ausgebildet ist, daß es eine Strömung der Kühlflüssigkeit durch den zweiten Abschnitt (12) der Kühlflüssigkeitsleitung zuläßt, wenn die Kühlflüssigkeitstemperatur nicht höher als das erste vorbestimmte Niveau ist.
  7. 7. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Unterdruck-Steuerventil (21) so ausgebildet ist, daß es die Verbindung zwischen dem Unterdruckraum (16) des Unterdruckbetätigers (18) und dem Ansaugluftkanal sperrt, wenn die Kühlflüssigkeitstemperatur nicht höher als das erste vorbestimmte Niveau ist.
  8. 8. Kühlsystem nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Unterdruck-Steuerventil (21) ein Gehäuse mit einem Unterdruck-Einlaß aufweist, welcher in Verbindung mit dem Ansaugluftkanal steht, sowie einen Unterdruck-Auslaß, der mit dem Unterdruckraum (16) in Verbindung steht, wobei in dem Gehäuse eine Ventilkammer (22A) ausgebildet ist, welche mit dem Unterdruck-Einlaß und dem Unterdruck-Auslaß verbindbar ist, daß eine erste Feder (28A) zum Vorspannen des ersten Ventilschließkörpers (25A) in Schließrichtung zum Sperren der Verbindung zwischen der Ventilkammer und dem Unterdruck-Einlaß, eine zweite Feder (28B) zwischen dem ersten und dem zweiten Ventilschließkörper (25A, 25B),und eine dritte Feder (28C) zum Vorspannen des zweiten Ventilschließkörpers (25B) in Richtung des ersten Ventilschließkörpers (25A) vorgesehen sind, daß der zweite Ventilschließkörper (25B) mit Gleitsitz auf einer Verbindungsstange (24a) zum Verbinden des dritten Ventilschließkörpers (25C) mit dem ersten- .Ventilschließkörper (25A) sitzt, daß der zweite Ventilschließkörper (25B) mit einem Ventilsitz (30) zum Sperren der Verbindung zwischen dem Unterdruck-Einlaß und dem Unterdruck-Auslaß zusammenwirkt und daß der dritte Ventilschließkörper (25C) so ausgebildet ist, daß er den Atmosphären-Einlaßkanal (29) mit der Ventilkammer kommunizieren läßt.
  9. 9. Kühlsystem nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß Mittel (32) zum Sperren des zweiten Abschnitts (12) der Kühlflüssigkeitsleitung im Niedriglast- oder Nullast-Betriebsbereich der Maschine vorgesehen sind, wenn die Kühlflüssigkeitstemperatur nicht oberhalb des ersten vorbestimmten Niveaus liegt (Fig. 4).
  10. 10. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß Mittel zum Sperren eines By-pass-Kanals (10') vorgesehen sind, der die Kühlflüssigkeitsleitung (4') mit einer Kühlflüssigkeitspumpe verbindet, wenn die Kühlflüssigkeit durch den zweiten Abschnitt der Kühlflüssigkeitsleitung strömt, so daß die gesamte, durch die Kühlflüssigkeitsleitung strömende Kühlflüssigkeit zum Kühler ohne Umleitung über die Kühlflüssigkeitspumpe gespeist wird.
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