-
-
Kühlsystem für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine, insbesondere
für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf ein Kühlsystem für eine flüssigkeitsgekühlte
Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
-
Durch die US-PS 32 11 374 ist eine Steuereinrichtung für einen Brennkraftmaschinen-Kühlmittelkreislauf
bekannt, bei dem ein Kühlwasserfluß durch einen Kühlmantel des Zylinderkopfes der
Brennkraftmaschine und durch einen Kühlmantel des Kurbelgehäuses der Brennkraftmaschine
von einer thermostatgesteuerten Ventileinheit erfolgt, und eine einen Kühler umgebenden
Kurzschlußleitung von einem weiteren thermostatgesteuerten Ventil beeinflußt wird.
Das einem Heizkreislauf zugeführte Kühlmittel wird dem Kühlmantel des Zylinderkopfes
der Brennkraftmaschine entnommen und diesem nach einem Durchfließen des Heizkreislaufes
wieder zugeführt.
-
Von Nachteil ist jedoch dabei, daß ein durch den Kühlmantel des Kurbelgehäuses
der Brennkraftmaschine flie-Blende Kühlmittel in Abhängigkeit von der im Kühlmantel
des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine vorhandenen Kühlmitteltemperatur gesteuert
wird. Da sich das im Kiihlmantel des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine vorhandene
Kühlmittel schneller erwärmt als das im Kühlmantel des Kurbelgehäuses der Brennkraftmaschine
befindliche Kühlmittel, erfolgt ein Kühlmittelaustausch im
Kühlmantel
des Kurbelgehäuses der Brennkraftmaschine bereits dann, wenn die Betriebstemperatur
des Kühlmittels noch nicht erreicht ist. Die Aufwärmphase im Bereich des Kurbelgehäuses
der Brennkraftmaschine wird somit verlängert. Während des Betreibens des Heizkreislaufes
kann nicht sichergestellt werden, ob die Betriebstemperatur des im Kühlmantel des
Kurbelgehäuses der Brennkraftmaschine vorhandene Kühlwasser nicht überschritten
wird, da der Kühlmittelfluß durch den Kühlmantel des Kurbelgehäuses der Brennkraftmaschine
in Abhängigkeit der im Kühlmantel des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine befindlichen
Kühlmitteltemperatur gesteuert wird. Es ist nicht auszuschließen, daß sich das im
Kühlmantel des Kurbelgehäuses der Brennkraftmaschine befindliche Kühlmittel schneller
die Betriebstemperatur erreicht, als das durch den Kühlmantel des Zylinderkopfes
der Brennkraftmaschine und durch den Heizkreislauf strömende Kühlmittel, so daß
das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine thermisch überlastet würde.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kühlsystem für flüssigkeitsgekühlte
Brennkraftmaschinen zu schaffen, bei dem das durch die Kühlwasserkreisläufe der
Brennkraftmaschine strömende Kühlwasser entsprechend den Betriebsverhältnissen der
Brennkraftmaschine in seinem Eluß beeinflußbar ist.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die gekennzeichneten Merkmale
des Patentanspruches 1 gelöst.
-
Weiter Merkmale der Erfindung beinhalten die Unteransprüche.
-
Das erfindungsgemäße Kühlsystem weist den Vorteil auf, daß kein Kühlwasseraustausch
zwischen dem Kühlwasserkreislauf des Zylinderkopfes und dem Kühlwasserkreislauf
des Kurbelgehäuses der Brennkraftmaschine während der Warmlaufphase stattfinden
kann, so daß sich das Kühlwasser im Kühlwasserkreislauf des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine
schneller als bei herkömmlichen flüssigkei tsgekühlten Brennkraftmaschinen erwärmt,
wodurch die Warmlaufphase der Brennkraftmaschine verkürzt wird und eine Bereitstellung
von Heizleistung für einen aus dem Kühlwasserkreislauf des Zylinderkopfes mit Kühlwasser
versorgten Heizkreislauf für die Fahrgastzelle zeitiger gewährleistet ist. Unabhängig
davon wird der Kühlwasserfluß im Kühlwasserkreislauf des Kurbelgehäuses in Abhängigkeit
der im KUhlwass-erkreislauf des Kurbelgehäuses vorhandenen Temperatur gesteuert.
-
In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei beispielsweisen Ausführungsformen
dargestellt. Es zeigt Figur 1 ein Kühlsystem einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine
mit der thermisch gesteuerten Steuereinrichtung schematisch dargestellt und Figur
2 ein Kühlsystem einer flüssigkeitsgekühlen Brennkraftmaschim mit einer weiteren
Anordnung der thermisch gesteuerten Steuereinrichtung schematisch dargesellt.
-
Ein Kühlsystem gemäß Figur 1, für eine einen Kühlwasserkreislauf des
Zylinderkopfes 2 und einen Kühlwasserkreislauf des Kurbelgehäuses 3 aufweisenden
Brennkraftmaschine 1 umfaßt einen Kühler 4, eine vom Kühler 4 zu einer Ventilsteuereinrichtung
5 führenden Kühlwasserzuführleitung 6 und eine die Ventilsteuereinrichtung 5 mit
dem Kühlwasserkreislauf des Kurbelgehäuses 3 der Brennkraftmaschine 1 verbindenden
Kühlwasserzuführleitung 8, in der eine Pumpe 7 angeordnet ist. Eine Kühlwasserzuführleitung
9 verbindet den Kühlwasserkreislauf des Zylinderkopfes 2 der Brennkraftmaschine
1 mit der Kühlwasserzuführleitung 8. Ein zwei Thermostatventile 11, 10 aufweisende
Steuereinheit 12 ist mit einer Kühlwasserrückführleitung 13 an den Kühlwasserkreislauf
des Zylinderkopfes 2 der Brennkraftmaschine 1, mit einer Kühlwasserrückführleitung
4 an den Kühlwasserkreislauf des Kurbelgehäuses 3 der Brennkraftmaschine 1 und mit
einer Kühlwasserrückführleitung 15 an den Kühler 4 angeschlossen. Eine Kurzschlußleitung
16 verbindet die Ventilsteuereinrichtung 5 mit der Steuereinrichtung 12.
-
Die Ventilsteuereinrichtung 5 umfaßt einen Doppelventilteller 22,
sowie eine die Kühlwasserzuführleitung 6 und die Kühlwasserzuführleitung 8 serbindende
Durchflußöffnung 23 und eine die Kurzschlußleitung 16 mit der Kühlwasserzuführleitung
8 Berbindende Durchfluß-1itung 24, die beide von Ventiltellern 25 und 26 des Doppelventiltellers
22 gesteuert werden. Ein Wärmetauscher 17 ist durch ein ein Absperrventil 21 aufweisende
Heizungszuführleitung 18 und durch eine Heizungsrückführleitung 19 mit dem Kühlwasserkreislauf
des Zylinderkopfes 2 der Brennkraftmaschine 1 verbunden.
-
In der Heizungsrückführleitung 19 ist eine Umwälzpumpe 20 angeordnet.
-
Nach Inbetriebnahme der kalten Brennkraftmaswohine 1 verschließt das
Doppeltellerventil 22 mit seinem Ventilteller 25 die Durchflußöffnung 23. Die Thermostatventile
10 und 11 weisen ein für eine ausreichende Steuerflußmenge erforderliche Durchflußöffnung
auf.
-
Die Steuerflußmenge aus dern Kühlwasserkreislauf des Zylinderkopfes
2 der Brennkraftmaschine 1 umspült das Ventil 10 und das Ventil 11 wird von einer
aus dem Kühlwasserkreislauf des Kurbelgehäuses 3 der Brennkraftmaschine 1 entnommenen
Steuerflußmenge umspült.
-
Die Steuerflußmengen werden durch die Kurzschlußleitung 16 der Ventilsteuereinrichtung
5 zugeführt und mit der Pumpe 7 durch die Kühlwasserzuführleitung 8, 9 dem Kühlwasserkreislauf
des Zylinderkopfes 2 der Brennkraftmaschine 1 und dem Kühlwasserkreislauf'des Kurbelgehäuses
3 der Brennkraftmaschine 1 wieder zugeführt.
-
Mit zunehmender Kühlwassertemperatur des Kühlwasserkreislaufes des
Zylinderkopfes 2 der Brennkraftmaschine 1 vergrößert sich die Durchflußöffnung des
Ventils 11. Das Kühlwasser durchströmt die Kurzschlußleitung 16, die Ventilsteuereinrichtung
5 und wird von der Pumpe. zu den Kühlwasserkreisläufen 2, 3 gefördert. Da aus dem
Kühlwasserkreislauf des Kurbelgehäuses 2 der Brennkraftmaschine 1 eine gegenüber
dem Kühlwassetkreislauf des Zylinderkopfes 2.der Brennkraftmaschine 1 geringere
Wärmemenge abgeführt werden muß, erreicht das Kühlwasser im Kühlwasserkreislauf
des Kurbelgehäuses 3 der Brennkraftmaschine 1 erst zu einem späteren Zeitpunkt als
das im Kühlwasserkreislauf des Zylinderkopfes 2 befindliche Kühlwasser eine Temperatur,
bei dem sich das Ventil 10 öffnet. Das aus
dem Kfihlwasserkreislauf
des Kurbelwellengehäuses 3 und das aus dem Kühlwasserkreislauf des Zylinderkopfes
2 kommende Kühlwasser vermengt sich in der Steuereinrichtung 12 und wird den Kühlwasserkreisläufen
2', 3 wieder zugeführt.
-
Bei betriebswarmer Brennkraftmaschine 1'mit einer Kühlwassertemperatur
von größer als 80 0C wird das Doppeltellerventil 22 in temperaturabhängige Zwischenstellungen
bewegt, in denen die Durchflußöffnung 23 und 24 teilweise geöffnet sind. Das Kühlwasser
aus dem Kühlwasserkreislauf des Zylinderkopfes 2 und des Kurbelgehäuses 3 der Brennkraftmaschine
1 durchströmt die Durchlaßoffnung des Ventils 10 bzw. 11, wobei teilweise das Kühlwasser
durch die Kühlwasserrfickführleitung 15, den Kühler 4, durch di e die Kilhlwasserzuführleitung
6 der Ventilsteuereinrichtung 5 zugeführt wird und teilweise das der Ventilsteuereinrichtung
5 zugeführte Kühlwasser durch die Kurzschlußleitung 16 fließt. Durch die Kühlwasserzuführleitung
8 fördert die Pumpe 7 das Kühlwasser von der Ventilsteuereinrichtung 5 zu den Kühlwasserkreisläufen
2, 3 der Brennkraftmaschine 1.
-
Bei heißer Brennkraftmaschine 1 mit einer Kühlwassertemperatur von
größer als 90 C ist die Durchflußöffnung 23 voll geöffnet und die Durchflußöffnung
24 durch den Ventilteller 26 geschlossen. Das Kühlwasser der Kühlwasserkreisläufe
2, 3 durchfließt die Kühlwasserrückführleitung 13, 14,die Steuereinrichtung 12,
die Kühlwasserrückführleitung 6 zur Ventilsteuereinrichtung 5 und wird durch die
Kühlwasserzuführleitungen 8, 9 den Kühlwasserkreisläufen 2, 3 der Brennkraftmaschine
1 wieder zugeführt.
-
Das Ausführungsbeispiel der Figur 2 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel
der Figur 1 lediglich durch eine andere Ventilsteuereinrichtungsanordnung im Kühlsystem,
so daß für die verbleibenden Teile die gleichen Bezugszeichen Verwendung finden.
Das Kühlsystem, gemäß Figur 2, für die den Kühlwasserkreislauf des Zylinderkopfes
2 und den Kühlwasserkreislauf des Kurbelgehäuses 3 aufweisenden Brennkraftmaschine
1 umfaßt den Kühler 4 eine vom Kühler 4 zu 4'zu einer Ventilsteuereinrichtung 30
führenden Kühlwasserzuführleitung 31 und die die Ventilsteuereinrichtung 30 mit
dem Kühlwasserkreislauf des Kurbelgehäuses 3 der Brennkraftmaschine 1 verbindende
Kühlwasserzuführleitung 8, in der die Pumpe 7 angeordnet ist. Eine den Kühler 4
mit der Kühlwasserzuführleitung 8 verbindende Kühlwasserzuführleitung 32 mündet
in der Kühlwasserzuführleitung 8 in einem zwischen der Pumpe 7 und der Ventilsteuereinheit
30 liegenden Leitungsbereich. Die Kühlwasserzuführleitung 9 verbindet den Kühlwasserkreislauf
des Zylinderkopfes 2 der Brennkraftmaschine 1 mit der Kühlwasserzuführleitung 8.
Eine zwei Thermostatventile 32, 34 aufweisende Steuereinheit 35 ist mit der Kühlwasserrückführleitung
13 an dem Kühlwasserkreislauf des Zylinderkopfes 2 der Brennkraftmaschine 1, mit
der Kühlwasserrückführleitung 14 an dem Kühlwasserkreislauf des Kurbelgehäuses 3
der Brennkraftmaschine 1 angeschlossen. Eine Kurzschlußleitung 36 verbindet die
Ventilsteuereinrichtung 30 mit der Steuereinrichtung 35. Die Ventilsteuereinrichtung
30 umfaßt einen Doppelventilteller 37 sowie eine die Kühlwasserzuführleitung 8 und
die Rückflußleitung 36 verbindende Durchflußöffnung 38 und eine die Kurzschlußleitung
36 mit der Kühlwasserzuführleitung 31
verbindende Durchflußöffnung
39, die beide von Ventiltellern 40 bzw. 41 des Doppeltellerventils 37 gesteuert
werden. Der Wärmetauscher 17 ist durch die das Absperrventil 21 aufweisende Heizungszuführlei
tung 18 und durch die Heizungsrückführleitung 19 mit dem Kühlwasserkreislauf des
Zylinderkopfes 2 der Brennkraftmaschine 1 verbunden. In der Heizungsrückführleitung
19 ist die Umwälzpumpe 20 angeordnet.
-
Nach Inbetriebnahme der kalten Brennkraftmaschine 1 verschließt das
Doppeltellerventil 37 mit seinem Ventil teller 41 die Durchflußöffnung 39. Die Thermostatventile
33 und 34 weisen eine für eine ausreichende Steuerflußmenge erforderliche Durchflußöffnung
auf.
-
Die Steuerflußmenge aus dem Kühlwasserkreislauf des Zylinderkopfes
2 der Brennkraftmaschine 1 umspült das Ventil 33 und das Ventil 34 wird von einer
aus dem Kühlwasserkreislauf des Kurbelgehäuses 3 der Brennkraftmaschine 1 entnommenen
Steuerflußmenge umspült.Die Steuerl flußmengen werden durch die Kurzschlußleitung
36 der Ventilsteuereinrichtung 30 zugeführt und mit der Pumpe 7 durch die Kühlwasserzuführleitung
8, 9.dem Kühlwasserkreislauf des Zylinderkopfes 2 der Brennkraftmaschine 1 und des
Kurbelwellengehäuses 3 der Brennkraftmaschine 1 wieder zugeführt.
-
Mit zunehmender Kühlwassertemperatur des Kühlwasserkreislaufes des
Zylinderkopfes 2 der Brennkraftmaschine 1 vergrößert sich die Durchflußöffnung des
Ventils 33.
-
Das Kühlwasser durchströmt die Kurzschlußleitung 36, die Ventilsteuereinrichtung
30 und wird mit der Pumpe 7 zu den Kühlwasserkreisläufen 2, 3 gefördert; Da aus
dem Kühlwasserkreislauf des Kurbelwellengehäueses 3 der Brennkraft-
maschine
1 eine gegenüber dem Kühlwasserkreislauf des Zylinderkopfes 2 der Brennkraftmaschine
1 geringere Wärmemenge abgeführt we,rden' muß, erreicht das Kühlwasser m Kühlwasserkreislauf
des Kurbelwellengehäuses 3 der Brennkraftmaschine 1 erst zu einem späteren Zeitpunkt
als das im Kühlwasser des fylinderkopfes 2 befindliche.
-
Kühlwasser eine Temperatur, bei dem sich das Ventil 34 öffnet. Das
aus dem Kühlwasserkreislauf des Kurbelwellengehäuses 3 und das aus'dem Kühlwasserkreislauf
des Zylinderkopfes 2 kommende Kühlwasser vermengt sich in der Steuereinrichtung
35 und wird den Kühlwasserkreisläufen ,2, 3 wieder zugeführt.
-
Bei betriebswarmer Brennkraftmaschine 1 mit einer Kühlwassertemperatur
von größer als 800C wird das Doppeltellerventil 37 in temperaturabhängige Zwischenstellungen
bewegt, in denen die Durchflußöffnungen 38 und 39 teilweise geöffnet sind. Das Kühlwasser
aus dem Kühlwasserkreislauf des Zylinderkopfes 2 und des Kurbelgehäuses 3 der Brennkraftmaschine
1 durchströmen die Durchlaßöffnung des Ventils 33 bzw. 34, wobei das Kühlwasser
einerseits durch die Durchflußöffnung 39 der Ventilsteuereinheit 35 in die Kühlwasserzuführleitung
31 fließt, den Kühler 4 durchströmt und durch die Kfihlwasserzuführleitung 32 stromauf
der Ventilsteuereinrichtung der Kühlwasserzuführleitung 8 zugeleitet wird, und andererseits
durch die Durchflußöffnung 38 der KUhlwasserzuführleitung 8 zugeführt wird. Durch
die Kühlwasserzuführleitung 8 fördert die Pumpe 7 das Kühlwasser von der Ventilsteuereinrichtung
30 zu den Kühlwasserkreisläufen 2, 3 der Brennkraftmaschine 1.
-
Bei heißer Brennkraftmaschine 1 mit einer Kühlwassertemperatur von
größer als 90 0C ist die Durchflußöffnung 39 voll geöffnet und die Durchflußöffnung
38 durch den Ventilteller 40 geschlossen. Das Kühlwasser der Kühlwasserkreisläufe
2, 3 durchfließt die Kühlwasserrückführleitungen 13, 14, di,e Steuereinrichtung
35 die Kühlwasserrückführleitung 36, die Ventilsteuereinrichtung 30 durchströmt
den Kühler 4 und fließt durch die Kühlwasserzuführleitung 32 und zu den Kühlwasserkreisläufen
2, 3 der Brennkraftmaschine 1.