DE3504038C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlanlage für eine mit einem Abgasturbolader versehene, wassergekühlte Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Kühlanlage ist aus der JP-OS 57-46 016 bekannt.

Bei der bekannten Kühlanlage, die in Fig. 4 der Zeichnungen dargestellt ist, wird Kühlwasser aus dem Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine unter dem Einfluß der Schwerkraft über ein Ventil 410 in einen Zwischenkühler 409 eingelassen. Dieses Ventil wird durch einen Wasserstandsfühler 411 so gesteuert, daß ein im wesentlichen konstanter Wasserstand innerhalb des Zwischenkühlers aufrechterhalten wird. Die warme, aufgeladene Luft aus dem Turbolader C strömt um mehrere vertikal angeordnete Rohre 412, die Kühlwasser führen. Eine Vakuumpumpe 413, die durch einen Elektromotor 414 angetrieben ist oder alternativ von der Brennkraftmaschine angetrieben sein kann, senkt den Druck innerhalb des Zwischenkühlers 409 so weit ab, daß das Kühlwasser bei einer niedrigeren Temperatur siedet, als im Kühlmantel der Brennkraftmaschine. Der aus dem Zwischenkühler 409 abgezogene Wasserdampf wird mittels der Pumpe 413 in die Verbindungsleitung 415 gepumpt, die den Ausgang des Kühlmantels 416 der Brennkraftmaschine mit dem Eingang des Hauptkühlers 408 verbindet, so daß der Dampf aus dem Zwischenkühler sich mit dem Kühlwasser vermischen kann und im wesentlichen bei Atmosphärendruck kondensiert.

Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die Vakuumpumpe 413 verhältnismäßig groß und sperrig ist, wertvollen Platz im Motorraum des Fahrzeugs sowie beachtliche Motorleistung verbraucht und daß die Temperatursteuerung nicht die Betriebsverhältnisse der Brennkraftmaschine, insbesondere deren Belastung berücksichtigt.

Aus der japanischen Veröffentlichung "Jidosha Kogaku", Band 32, Nr. 9, Seiten 86 bis 88, veröffentlicht im September 1983 ist eine Zwischenkühleranordnung bekannt, die in Fig. 1 der Zeichnungen dargestellt ist. Danach ist ein luftgekühlter Wärmetauscher 101 am vorderen Ende eines Fahrzeugs 102 angeordnet, so daß er einer geeigneten Luftströmung ausgesetzt ist und zu der Brennkraftmaschine einen gewissen Abstand einhält. Diese Anordnung läßt sich zwar relativ gedrängt aufbauen und ist außerdem einem kräftigen, natürlichen Luftzug während des Fahrens ausgesetzt, weist jedoch den Nachteil auf, daß sie übermäßig lange Leitungen 104, 106 erfordert, um die Luft vom Verdichter des Turboladers 108 zum Wärmetauscher 101 und wieder zurück zum Ansaugkrümmer 110 der Brennkraftmaschine zu leiten. Diese Leitungen 104, 106 erzeugen einen Strömungswiderstand, der den Ladewirkungsgrad verringert und den Aufbau des vorderen Teils des Motorraums des Fahrzeugs kompliziert.

Aus der DE-PS 5 22 617 ist ein Verdampfungskühlsystem für eine Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine bekannt, bei welchem über dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine ein Dampfdom angeordnet ist, der teilweise von Kühlwasser erfüllt ist. Der Dampfdom steht mit einem Kondensator in Verbindung, dessen Kondensatauslaß mit einem Sumpf verbunden ist, aus dem das rekondensierte Kühlwasser über eine von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetriebene Kolbenpumpe und eine Rückführleitung in den Dampfdom zurückgepumpt wird. Am Auslaß der Rückführleitung im Dampfdom ist ein Absperrventil angeordnet, das von einem den Kühlwasserpegel im Dampfdom abfühlenden Schwimmer betätigt wird. In der Rückführleitung befindet sich ein unter Federvorspannung stehendes Abzweigventil, das unter dem Druck des gepumpten Kühlwassers öffnet, wenn das schwimmerbetätigte Absperrventil geschlossen ist. Das vom Abzweigventil abgegebene Kühlwasser gelangt über eine Rücklaufleitung zum Sumpf zurück. Der Schwimmer dient somit zur Aufrechterhaltung eines gleichbleibenden Kühlwasserstandes im Kühlmantel der Brennkraftmaschine. Nachteilig an diesem Kühlsystem ist, daß die Kühlwasserrückführpumpe ständig in Betrieb ist und auch solche Kühlwassermengen umpumpt, die zur Auffüllung des Dampfdomes nicht benötigt werden. Außerdem wird das rekondensierte Kühlwasser nicht den speziell stark wärmeabgebenden Teilen der Brennkraftmaschine zugeführt, sondern von oben in den Dampfdom eingegeben. Die Förderleistung der Kühlwasserpumpe wird nicht durch den Kühlbedarf bestimmt, sondern allein durch die Drehzahl der Brennkraftmaschine.

Fig. 2 zeigt eine zweite Zwischenkühleranordnung aus dem Stand der Technik, bei welcher zum Umgehen des Erfordernisses für lange Luftleitungen mit verhältnismäßig großem Durchmesser, wie sie bei der oben offenbarten Anordnung verwendet werden, ein wassergekühlter Wärmeaustauscher 201 verwendet wird. Diese Anordnung hat jedoch unter den Nachteilen gelitten, schwer zu sein (infolge der Verwendung einer verhältnismäßig großen Menge an hierin verwendetem flüssigem Kühlmittel) und dem Erfordernis, eine Kühlmittel- Umwälzpumpe 202 zu verwenden, um das erwärmte flüssige Kühlungsmittel (üblicherweise Wasser oder ein Gemisch aus Wasser und Gefrierschutzmittel) vom Wärmeaustauscher 201 zu einem Kühler 204 und wieder zurück zu bewegen. Bei der dargestellten Anordnung wird die Wirkung der Kühlmittel-Umwälzpumpe 202 in Abhängigkeit von einer auf Temperatur ansprechenden Ventilanordnung 206 gesteuert, die im Wärmeaustauscher 201 angeordnet ist. Trotz dieser Steuermaßnahme verbraucht jedoch die fremdgetriebene Pumpe 202 ein unerwünschtes Maß an Motorleistung.

Die erste vorläufige Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 56-1 46 417 offenbart eine Anordnung, in welcher zum Ausräumen des Erfordernisses für einen zusätzlichen, kosten- und gewichtsteigernden Kühler, wie die Nummer 204, der in der in Fig. 2 gezeigten Anordnung verwendet ist, eine Anlage vorgesehen ist, in welcher der Motorkühler verwendet ist, um das Kühlmittel zu kühlen, das durch den flüssigkeitsgekühlten Wärmeaustauscher umläuft, wie auch jenes, das durch den Motor-Kühlmantel umläuft. Bei dieser Anordnung ist jedoch das Kühlmittel, das im Wärmeaustauscher umläuft, heißer als in jenem Fall, in welchem ein eigener Kühler verwendet wird, und es wird somit der Wirkungsgrad des Zwischenkühlers verringert. Das heißt, bei dieser Anordnung ist, weil das flüssige Kühlmittel innerhalb der Motorkühlanlage auf etwa 70 bis 80° C (beispielsweise) ausgesteuert ist, der Temperaturunterschied zwischen der Einlaß- und Auslaßöffnung des Zwischenkühler-Wärmeaustauschers gering (beispielsweise 4° C), und deshalb muß eine große Menge an Kühlmittel hierdurch umgepumpt werden, um die gewünschte Kühlwirkung zu erreichen. Dies erhöht natürlich die Leistungsmenge, die von der Umwälzpumpe für das Zwischenkühler-Kühlmittel verbraucht wird.

Es sollte auch vermerkt werden, daß, weil der Unterschied zwischen der Temperatur der Luft unmittelbar stromaufwärts und jener unmittelbar stromabwärts vom luftgekühlten Zwischenkühler ebenfalls verhältnismäßig gering ist, ein wirksamer Wärmeaustausch stark behindert ist.

Fig. 3 zeigt eine andere Art einer bereits früher vorgeschlagenen Zwischenkühleranordnung. Diese Anordnung ist in die Kühlanlage des zugeordneten Motors integriert. Bei dieser Anordnung wird ein Kühlmittel aus einem Vorratsbehälter 301 einem Wärmeaustauscher 302 zugeführt, welcher einen wesentlichen Teil des Zwischenkühlers 303 bildet, sowie einer Druckpumpe oder einem Verdichter 304. Das unter Druck gesetzte Strömungsmittel, das von der Pumpe 304 abgegeben wird, wird durch den Motorkühlmantel 305 hindurchgeleitet, um die vom Motor erzeugte Wärme aufzunehmen. Das resultierende Hochdruck-/Hochtemperaturgemisch aus einem siedenden Kühlmittel und Dampf wird zu einem Kondensator hin durch eine Strahlpumpe 307 mit variabler Düse ausgestoßen. Gleichzeitig absorbiert das flüssige Kühlmittel, das in den Zwischenkühler-Wärmeaustauscher 302 eingespeist wird, die Wärme aus der aufgeladenen Luft, welche durch den Zwischenkühler 303 hindurchströmt, und verdampft. Dieser Dampf wird von dem Wärmeaustauscher abgezogen und dem Kondensator 306 unter Einfluß der Venturidüsenwirkung zugeleitet, die durch das Ausstoßen des Hochtemperatur-/ Hochdruck-Flüssigkeits-/Dampf-Gemisch erzeugt wird, welches aus der Strahlpumpe 307 mit variabler Düse ausgestoßen wird. Das verdampfte Kühlmittel wird in dem Kondensator 306 kondensiert und zum Vorratsbehälter 301 zurückgeleitet.

Bei dieser Anordnung sind jedoch ernsthafte Nachteile dahingehend aufgetreten, daß der Verdichter 304 kostbare Motorausgangsleistung verbraucht, daß es sehr schwierig ist, die Temperaturen im System auf gewünschte Höhen mit irgendeinem Grad an Zuverlässigkeit auszusteuern, und daß das flüssige Kühlmittel, das dem Zwischenkühler-Wärmeaustauscher zugeführt wird, manchmal übermäßig erwärmt wird, so daß es einen überhitzten Dampf bildet, welcher die Wärmeaustauschwirkung des Zwischenkühlers absenkt. Ferner leitet infolge des Anhaltens des Motors die Kondensation des verdampften Kühlmittels im System einen unter dem Atmosphärendruck liegenden Unterdruck hierin ein, welcher danach trachtet, kontaminierende Luft in das System einzusaugen. Wenn das System erst einmal mit Luft kontaminiert ist, dann neigt es dazu, seine Wirkung infolge von isolierenden Lufttaschen und -blasen zu verlieren, welche wenig oder gar keine Wärme absorbieren können und welche unausweichlich ihren Weg in den Kondensator des Systems finden. Zur weiteren Offenbarung bezüglich dieser Einrichtung wird auf "MOTOR TREND" verwiesen, veröffentlicht in den USA im Juni 1983, und/oder auf die erste vorläufige Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Sho 56-1 46 417 (1981).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlanlage der eingangs genannten Art anzugeben, die einen kompakten und leichten Aufbau hat und sich im Betriebsverhalten dem Kühlbedarf der zugeordneten Brennkraftmaschine anpaßt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei der erfindungsgemäßen Kühlanlage arbeitet nicht nur der Zwischenkühler, sondern auch die Brennkraftmaschine selbst mit Siedekühlung, so daß es nicht erforderlich ist, den Druck im Zwischenkühler unter den im Kühlmantel der Brennkraftmaschine herabzusetzen. Die in beiden vorgenannten Aggregaten entwickelten Kühlmitteldämpfe werden gemeinsam im Hauptkühler kondensiert. Mittels einer entsprechenden Anordnung von Sensoren ist es möglich, den Kühlmantel stets optimal so mit Kühlmittel, im allgemeinen Wasser, zu füllen, daß unter allen Betriebsbedingungen eine zuverlässige Kühlung ohne Überhitzung erreicht wird.

Die Merkmale und Vorzüge der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 bis 4 die schon erläuterten Beispiele zum Stand der Technik,

Fig. 5 anhand des Motor-Drehmoments und der Motordrehzahl bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit die verschiedenen Belastungszonen, bei welchen ein Fahrzeugmotor veranlaßt wird, zu arbeiten,

Fig. 6 ein Diagramm, welches anhand des Drucks und der Temperatur die Änderung zeigt, welche im Siedepunkt des Kühlmittels bei einer Änderung im Druck auftritt,

Fig. 7 in schematischem Aufriß (teilweise geschnitten) ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 8 im Schnitt ein Beispiel eines Wärmetauscheraufbaus, welcher bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird, und

Fig. 9 ein Beispiel einer Schaltung, welche verwendet werden kann, um die verschiedenartigen Ventile und anderen elektrisch betätigten Einrichtungen zu steuern bzw. zu regeln, die in der in Fig. 7 gezeigten Anordnung verwendet sind.

Bevor mit der Beschreibung des tatsächlichen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung fortgefahren wird, wird es für förderlich angesehen, zunächst das Grundkonzept zu erörtern, auf welchem die vorliegende Erfindung beruht.

Fig. 5 zeigt graphisch anhand des Motordrehmoments und der Motordrehzahl die verschiedenen Belastungsbereiche, welche bei einem Kraftfahrzeugmotor auftreten. In diesem Diagramm bezeichnet die Kurve F die Drehmomenteigenschaften bei voll geöffneter Drosselklappe, die Kurve L bezeichnet den Widerstand, der auftritt, wenn das Fahrzeug auf einer ebenen Oberfläche fährt, und die Bereiche I, II und III bezeichnen jeweils solche Bereiche, die als "Stadtfahrt", "Hochgeschwindigkeitsfahrt" und "Hochlastbetrieb" (z. B. Bergfahrt, Schleppen usw.) bezeichnet werden.

Eine geeignete Kühlmitteltemperatur für den Bereich I liegt in der Größenordnung von 120° C (beispielsweise), während sie (beispielsweise) so wenig wie 90° C für die Bereiche II und III beträgt. Falls gewünscht, ist es möglich, das Kühlmittel bei etwa 100° C im Bereich II zum Sieden zu bringen. Das Kühlmittel ist, wie bereits erwähnt, im allgemeinen Wasser.

Die hohe Temperatur während der "Stadtfahrt" fördert einen verbesserten Wärmewirkungsgrad und einen wirtschaftlicheren Kraftstoffverbrauch, während die unteren Temperaturen den verbesserten Aufladewirkungsgrad fördern, während gleichzeitig hinlänglich Wärme vom Motor und der zugeordneten Anordnung abgezogen wird, um in den anderen Zonen das Klopfen des Motors und/oder die Möglichkeit eines Motorschadens zu umgehen.

Bei der vorliegenden Erfindung wird zum Steuern der Temperatur des Motors aus der Tatsache ein Vorteil gewonnen, daß bei einer Kühlanlage, in welcher das Kühlmittel siedet und der Dampf als Wärmeübertragungsmedium benutzt wird, der Siedevorgang am heftigsten in den Bereichen hohen Wärmeübergangs ist, wobei die Temperatur der Motorteile, welche hohem Wärmeeinfluß ausgesetzt ist, im wesentlichen gleich der jener Teile gehalten wird, welche einer weniger intensiven Erhitzung ausgesetzt sind, wo der Siedevorgang also weniger heftig stattfindet und weniger Wärme abgezogen wird; die Kühlmittelmenge, die tatsächlich zwischen dem Kühlmantel und dem Kühler umläuft, ist sehr gering; die Wärmemenge, die vom Motor pro Volumeneinheit des Kühlmittels entfernt wird, ist sehr hoch, und infolge des Siedevorganges steigen der Druck, der innerhalb des Kühlmantels herrscht, und demzufolge auch der Siedepunkt des Kühlmittels an, wenn die verwendete Anlage geschlossen ist. Somit ist es durch Hinwegleiten einer gesteuerten Kühlluftmenge über den Kühler möglich, das Maß der Kondensation hierin zu steuern und den Druck innerhalb der Kühlanlage zu veranlassen, über den Atmosphärendruck anzusteigen und somit jene Situation herbeizuführen, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist, in welcher das Motor- Kühlmittel bei Temperaturen oberhalb 100° C siedet - beispielsweise bei etwa 110° C.

Während der Fahrt mit hoher Geschwindigkeit ist es andererseits ferner möglich, durch Erhöhen der Kühlluftströmung, welche über den Kühler hinwegstreicht (beispielsweise durch Inbetriebnahme eines Kühllüfters, wie er erforderlich ist, um den natürlichen Luftzug zu ergänzen, der unter solchen Bedingungen auftritt), das Maß der Kondensation innerhalb des Kühlers bis auf eine solche Höhe anzuheben, welche den Druck, der in der Kühlanlage vorliegt, bis unter den Atmosphärendruck absenkt, und somit jene Situation herbeizuführen, in welcher das Kühlmittel bei Temperaturen unter 100° C siedet - beispielsweise bei etwa 90° C.

Fig. 7 zeigt eine Brennkraftmaschine (Motor) mit Kühlanlage, die ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt. Bei dieser Anordnung weist ein Verbrennungsmotor 700 einen Zylinderblock 706 auf, an welchem ein Zylinderkopf 704 abnehmbar befestigt ist. Der Zylinderkopf 704 und der Zylinderblock 706 weisen geeignete Hohlräume auf, welche einen Kühlmittelmantel 720 rund um die erwärmten Abschnitte des Zylinderkopfes und des Motorblocks bilden.

In Strömungsmittelverbindung mit einer Dampfabgabeöffnung 721 des Zylinderkopfs 704, und zwar über einen Dampfkrümmer 722 und eine Dampfübertragungsleitung 723, befindet sich ein Hauptkühler 726.

Es sollte vermerkt werden, daß das Innere dieses Kühlers 726 im wesentlichen leer von flüssigem Kühlungsmittel während des normalen Motorbetriebs gehalten wird, um den Oberflächenbereich bis auf ein Höchstmaß zu vergrößern, der zum Kondensieren des Kühlmitteldampfes (über den Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft) zur Verfügung steht, und daß die Kühlanlage insgesamt (d. h. die Anlage, die vom Kühlmantel, Hauptkühler und den Leitungen umfaßt wird, welche diese verbindet) hermetisch geschlossen ist, wenn der Motor aufgewärmt ist und läuft. Diese Merkmale werden bei fortschreitender Beschreibung noch deutlicher.

Falls es für vorteilhaft angesehen wird, kann eine Gitterwand oder eine ähnliche Trenneinrichtung (nicht gezeigt) in der Dampfabgabeöffnung 721 des Zylinderkopfes angeordnet sein, um die Übertragung von flüssigem Kühlmittel (Wasser) zum Hauptkühler 726 zu verringern, welches während des Siedevorgangs zum Schäumen neigt.

In geeigneter Nähe des Hauptkühlers 726 ist ein elektrisch betriebener Lüfter 727 angeordnet. An der Unterseite des Hauptkühlers 726 ist ein kleiner Sammel-Vorratsbehälter oder unterer Tank 728 angeordnet, wie er nachfolgend bezeichnet wird. Im unteren Tank 728 befindet sich ein Flüssigkeitsstandfühler 730, welcher zur Abgabe eines Signals eingerichtet ist, welches eine Aussage über die Standhöhe des flüssigen Kühlmittels im unteren Tank 728 liefert, welcher niedriger ist als ein Flüssigkeitsstand, der unter den unteren Enden der Verrohrung mit verhältnismäßig geringem Durchmesser liegt, welche den Wärmeaustauschabschnitt des Hauptkühlers bildet.

Vom unteren Tank 728 zum Zylinderblock 720 führt eine Rückführleitung 732. Wie gezeigt, sind ein elektromagnetisches Dreiwegeventil 734 und eine Rückleitungspumpe 736 mit verhältnismäßig kleiner Kapazität in dieser Leitung angeordnet. Das Ventil 734 ist stromaufwärts von der Pumpe 736 angeordnet. Die Rückführungsleitung 732 ist so angeordnet, daß sie mit dem untersten Abschnitt des Kühlmittelmantels 720 in Verbindung steht.

Um die Standhöhe des Kühlmittels im Kühlmittelmantel 720 zu fühlen und ungefähr die Wirkungsweise der Pumpe 736 zu steuern, ist ein Flüssigkeitsstandsfühler 740 angeordnet, wie gezeigt. Es wird vermerkt, daß dieser Fühler in einer Höhe angeordnet ist, welche höher liegt als jene der Verbrennungsräume, Auslaßöffnungen und Ventile (d. h. jener Anordnung, die hohem Wärmeübergang ausgesetzt ist), um es dieser zu gestatten, zuverlässig in das Kühlmittel eingetaucht zu bleiben und somit jedes Klopfen des Motors und dergleichen abzuschwächen, welches sonst infolge der Bildung örtlicher Bereiche außergewöhnlich hoher Temperatur oder "heißer Stellen" auftreten könnte. Es wird auch vermerkt, daß der Standhöhenfühler 740 in einer Höhe angeordnet ist, welche niedriger liegt als der obere Abschnitt oder das Dach der Anordnung des Zylinderkopfes, welcher in seinem Inneren den Kühlmittelmantel bildet, um einen Kühlmitteldampf-Sammelraum oberhalb des flüssigen Kühlmittels zu bilden.

Unterhalb des Standhöhenfühlers 740 und somit in das flüssige Kühlmittel eingetaucht befindet sich ein Temperaturfühler 744.

Ein Kühlmittel-Vorratsbehälter 746 ist neben dem eigentlichen Motor angeordnet, wie gezeigt. Ein luftdurchlässiger Deckel 748 ist vorgesehen, um den Vorratsbehälter 746 auf eine solche Weise zu verschließen, daß ständig in ihm Atmosphärendruck herrscht.

Der Vorratsbehälter 746 steht in Strömungsmittelverbindung mit dem Dreiwegeventil 734, und zwar über eine Zuführleitung 749, sowie mit dem Motorkühlmittelmantel 720 über eine Füll- bzw. Abgabeleitung 750 und ein elektromagnetisches An-/Aus-Ventil 752. Das Dreiwegeventil 734 ist so angeordnet, daß es eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem unteren Tank 728 und dem Kühlmittelmantel 720 herstellt, wenn es nicht erregt ist, während es eine Kühlmittelverbindung zwischen dem Kühlmantel 720 und dem Vorratsbehälter 746 herstellt, wenn es erregt ist. Das Ventil 752 ist so eingerichtet, daß es geschlossen wird, wenn es erregt wird.

Der Dampf-Verteiler bzw. Dampfkrümmer 722 ist mit einer "Reinigungsöffnung" 766 und einem steigerähnlichen Abschnitt 767 ausgebildet, welche hermetisch durch einen Deckel 768 verschlossen sind. Die Reinigungsöffnung 766 steht, wie gezeigt, mit dem Vorratsbehälter 764 über eine erste Überlaufleitung 769 in Verbindung. Ein normalerweise geschlossenes elektromagnetisches Ventil 770 ist in der Überlaufleitung 769 vorgesehen. Dieses Ventil ist dazu eingerichtet, nur dann zu öffnen, wenn es erregt wird.

Die oben erwähnten Flüssigkeitsstandsfühler 730 und 740 können irgendeiner geeigneten Art angehören, etwa einem Schwimmer-/Reedschalter-Typ.

Wie gezeigt, werden die Ausgänge der Flüssigkeitsstandsfühler 730 und 740 und des Meßfühlers 744 in eine Steuerschaltung 780 eingegeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel enthält die Steuerschaltung 780 einen Mikroprozessor, der Eingangs- und Ausgangs-Übergänge I/O, eine zentrale Recheneinheit CPU, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM und einen Ablesespeicher ROM aufweist. Geeignete Steuerprogramme sind in den Ablesespeicher eingegeben und werden verwendet, um den Betrieb der Ventile 734, 752 und 770, der Pumpe 736 und des Lüfters 727 in Abhängigkeit von den verschiedenartigen, zugeführten Daten zu steuern.

Damit die Temperatur des Kühlmittels in geeigneter Weise in Abhängigkeit in der Motorlast und -drehzahl gesteuert wird, sind ein Lastfühler 782 und ein Motordrehzahlfühler 784 vorgesehen, um Datensignale an die Steuerschaltung 780 zu liefern. Der Lastfühler kann die Form eines Drosselklappenstellungs­ schalters einnehmen, der getriggert bzw. getastet wird, wenn das Motor-Drosselventil über ein bestimmtes Maß hinaus geöffnet wird. Der Ausgang eines Luftströmungsgeräts oder eines Ansaug-Unterdruckfühlers kann als Alternativlösung verwendet werden. Das Motordrehzahlsignal kann vom Motorverteiler, einem Kurbelwellen-Drehzahlfühler oder dergleichen abgenommen werden.

Es liegt innerhalb der vorliegenden Erfindung, Vorkehrungen zu treffen, daß eine Ablesetabelle jener Art, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, im Ablesespeicher des Mikroprozessors vorgesehen ist, oder daß als Alternativlösung Programme in geeigneter Weise entworfen werden, um die gewünschte, von der Last bzw. der Motordrehzahl abhängige Temperatursteuerung in Abhängigkeit von den eingegebenen Datensignalen zu erreichen. Zur weiteren Offenbarung bezüglich dieser bestimmten Steuerung bzw. Regelung wird Bezug auf jene Dokumente genommen, die nachfolgend durch die Bezugnahme mit in die vorliegende Offenbarung aufgenommen sind.

Ein abgasgetriebener Lader 782 oder Turbolader, wie er nachfolgend bezeichnet wird, ist in einer Abgasleitung 784 angeordnet, wie gezeigt. Vom Verdichter des Turboladers 782 führt zum Ansaugkrümmer 786 des Motors eine Leitung 788. Diese Leitung wird nachfolgend als Ansaugleitung bezeichnet.

In der Ansaugleitung 788 ist ein Wärmetauscher 790 angeordnet. Dieser Wärmeaustauscher wird nachfolgend mit Zwischenkühler bezeichnet, durch welchen die warme Ladeluft aus dem Verdichter hindurchtritt, bevor sie den Verbrennungsraum oder die Verbrennungsräume des Motors erreicht. Eine beispielhafte Bauausführung dieses Zwischenkühlers 790 ist in Fig. 8 gezeigt. Diese Anordnung weist, wie gezeigt, ein Gehäuse 801 auf, welches Kanäle 802 bildet, durch welche die warme Luft strömen kann, sowie Kanäle 804, in welche flüssiges Kühlmittel eingeleitet werden kann. Wie am besten in Fig. 7 gezeigt, ist der Zwischenkühler 790 so angeordnet, daß er mit dem unteren Tank 728 über eine zweite Speiseleitung 798 in Verbindung steht. Eine Pumpe 791 mit geringer Kapazität ist in dieser Speiseleitung 798 angeordnet und dazu eingerichtet, auf einen Temperaturfühler 792 anzusprechen (oder alternativ auch auf einen Druckfühler), welcher in der Ansaugleitung 788 stromaufwärts vom Zwischenkühler 790 angeordnet ist. Bei dieser Anordnung wirkt, wenn die Temperatur (oder der Druck), die bzw. der stromaufwärts vom Zwischenkühler 790 vorliegt, ein bestimmtes Niveau überschreitet, der Meßfühler als ein Schalter, welcher schließt, um einen Stromkreis zu schließen, der zwischen einer Stromquelle und der Pumpe 791 vorgesehen ist, wobei die Pumpe erregt wird, um flüssiges Kühlmittel aus dem unteren Tank 728 abzusaugen und dieses in den Zwischenkühler 790 hineinzupumpen. Eine zweite Überlaufleitung 793 führt von einem Niveau nahe dem Dach des obersten Abschnitts des Zwischenkühlergehäuses 801 zurück zum unteren Tank 728. Wie gezeigt, ist diese zweite Überlaufleitung 793 so angeordnet, daß sie mit dem unteren Tank 728 in einer Höhe in Verbindung steht, welche höher ist als jene des Meßfühlerniveaus 730. Dies stellt den uneingeschränkten Überlauf eines jeden überschüssigen Kühlmittels sicher, welches während des normalen Fahrbetriebs in den Zwischenkühler 790 gepumpt wird.

Eine zweite Dampfübertragungsleitung 794 ist so angeordnet, daß sie vom Zwischenkühlergehäuse 801 zur Oberseite des Hauptkühlers 726 führt. Wie gezeigt, ist diese Leitung 794 so angeordnet, daß sie mit dem Zwischenkühlergehäuse 801 in einer Höhe in Verbindung steht, welche über jener liegt, an welcher die Überlaufleitung 793 mit diesem in Verbindung steht. Diese Anordnung liefert einen kleinen Dampfsammelraum innerhalb des Gehäuses, was das Sieden des Kühlmittels, welches hier hinein eingeleitet wurde, erleichtert.

Vor dem ersten Gebrauch wird die Kühlanlage (zusammen mit den Kanälen 804 des Zwischenkühlergehäuses) mit Kühlmittel (beispielsweise Wasser oder einem Gemisch aus Wasser und Gefrierschutzmittel oder dergleichen) vollständig gefüllt, und der Deckel 768 wird zum Abdichten der Anlage zuverlässig befestigt. Es wird auch eine geeignete Menge an zusätzlichem Kühlmittel in den Vorratsbehälter 746 eingeleitet. Obwohl zu diesem Zeitpunkt die Anlage durch die Verwendung von entlüftetem Wasser, wenn anfangs die Anlage und der Vorratsbehälter gefüllt werden, im wesentlichen frei ist von kontaminierender Luft und dergleichen, wird über einen Zeitraum hinweg dennoch nicht kondensierbares Material seinen Weg in die Anlage finden. Es wird beispielsweise das Wasser (Kühlmittel) im Vorratsbehälter 746 danach trachten, Atmosphärenluft zu absorbieren, und jedesmal, wenn die Anlage mit Kühlmittel gefüllt wird (die detaillierte Erläuterung wird später gegeben), wird auch ein wenig nicht kondensierbares Material danach trachten, seinen Weg in die Anlage zu finden. Ferner entwickeln sich während vorgegebener Betriebsarten des Motorbetriebes negative Drücke, und obwohl sich die Anlage zu diesem Zeitpunkt in einem abgedichteten oder geschlossenen Zustand arbeitet, besteht doch die Neigung, daß Luft allmählich in das System durch die Dichtungen und dergleichen einsickert, die zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock gebildet sind, sowie zwischen den Dichtungen, die zwischen den Leitungen und zugeordneten Elementen der Anlage gebildet sind.

Dementsprechend wird infolge des Anlassens des Motors, vorausgesetzt, daß die Motortemperatur unter einem bestimmten Wert liegt (beispielsweise 45° C), eine Reinigungstätigkeit für nichtkondensierbare Materialien durchgeführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Reinigungstätigkeit dadurch durchgeführt, daß man überschüssiges Kühlmittel in die Einrichtung für einen bestimmten Zeitraum einpumpt. Wenn die Anlage vor dem Einleiten dieser Tätigkeit im wesentlichen voll sein sollte, dann verdrängt das so eingeleitete, überschüssige Kühlmittel wirksam jede Luft oder dergleichen, die sich angesammelt haben könnte. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Reinigungstätigkeit dadurch durchgeführt, daß man das Ventil 752, 734 und 770 erregt und die Pumpe für einige Zehntel Sekunden erregt. Genauer gesagt, das Ventil 752 wird in die Lage versetzt, eine Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter 746 und dem Kühlmittelmantel 720 einen offenen Zustand und das Ventil 734 wird in den Zustand versetzt, einen geschlossenen Zustand einzunehmen, das Ventil 770 einen offenen Zustand und das Ventil 734 wird in den Zustand versetzt, eine Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter 746 und dem Kühlmittelmantel 720 herzustellen. Somit leitet die Pumpe Kühlmittel vom Vorratsbehälter 746 über die Leitung 749 ein und preßt dieses in den Kühlmittelmantel 720, und zwar durch die Leitung 732. Das so eingeleitete überschüssige Kühlmittel entweicht dementsprechend von der Oberseite der Anlage und wird über die Überlaufleitung 769 zum Vorratsbehälter zurückgeführt. Jegliche Luft oder dergleichen bzw. ähnliches nichtkondensierbares Material wird aus dem System gemeinsam mit dem überströmenden Kühlmittel ausgetragen.

Nach der Beendigung dieser Betriebsart tritt die Anlage in eine sogenannte "Betriebsart zum Entfernen des überschüssigen Kühlmittels" ein, in welcher es dem Kühlmittel gestattet ist, sich zu erwärmen, einen Dampfdruck zu bilden und sich selbst aus der Anlage über die Leitung 750 zurück zum Vorratsbehälter 746 zu entfernen. Um dies zu erreichen, wird lediglich das Ventil 752 unerregt, um einen offenen Zustand einzunehmen, während die Ventile 770 und 734 außer Erregung gebracht werden, um einen geschlossenen Zustand bzw. einen solchen einzunehmen, in welchem der kleine Sammeltank 728 in Strömungsmittelverbindung mit dem Kühlmittelmantel 720 gebracht ist.

Wenn das Kühlmittel aus der Anlage entfernt wird, dann fällt der Stand an flüssigem Kühlmittel unter jenen des Füllstandsfühlers 740. Dementsprechend wird die Pumpe 736 in Betrieb genommen und Kühlmittel wird aus dem Hauptkühler 726 in den Kühlmittelmantel 720 gepumpt, um die Kühlmittelstandhöhe hierin bei jener des Flüssigkeitsstandsfühlers 740 zu halten. Diese Tätigkeit saugt Kühlmittel aus dem Gehäuse 801 des Zwischenkühlers 790 über eine Überlaufleitung 793. Wenn dementsprechend Kühlmittel gleichzeitig aus der Anlage über die Leitung 750 entfernt wird, dann werden der Hauptkühler und die zweite Dampfleitung von Kühlmittel geleert, bis die in Fig. 7 gezeigte Situation eintritt. Zu diesem Zeitpunkt gibt der Füllstandfühler 730 ein Signal ab, welches anzeigt, daß der Kühlmittel-Füllstand auf diesen abgefallen ist, was die Entleerungs-Betriebsart beendet und das Ventil 752 erregt, um die Anlage in einen "geschlossenen" Zustand zu versetzen.

Es wird vermerkt, daß, wenn die Anlage anfangs mit Kühlmittel gefüllt ist, dann, wenn das Kühlmittel nicht umgepumpt wird, wie bei herkömmlichen Umlaufsystemen, nur sehr wenig Wärme dem Motor entzogen werden kann, wobei sich das Kühlmittel und der Motor rasch erwärmen und das Kühlmittel schnell den erforderlichen Dampfdruck erzeugt, um die oben erörterte "Entleerungs"-Betriebsart durchzuführen.

Während des Normalbetriebes wird der Dampf, der im Kühlmittelmantel 720 (und im Zwischenkühler 790) erzeugt wird, im Hauptkühler 726 kondensiert. Die Geschwindigkeit, mit welcher der Dampf kondensiert wird, wird in Übereinstimmung mit der Motorlast und der Drehzahl gesteuert.

Gleichzeitig werden die Abgase, die in dem Verbrennungsraum oder den Verbrennungsräumen erzeugt, benutzt, um die Turbine des Turboladers zu drehen, drehen den Verdichter und pressen somit Ladeluft durch die Ansaugleitung 788 hindurch. Infolge der Verdichtung steigen die Temperatur und der Druck der Luft an. Wie bereits vorher erwähnt, kann die Temperatur eine Höhe von 170° C erreichen. Dementsprechend wird das Kühlmittel, das im Zwischenkühler 790 enthalten ist, bis zum Siedepunkt erhitzt. Die Temperatur, bei welcher das Kühlmittel siedet, hängt ab von dem Druck, der innerhalb des Systems vorherrscht. Wenn dementsprechend der Motor im niederen Lastbereich arbeitet, dann kann der Siedepunkt eine Höhe von 110° C erreichen. Wenn umgekehrt der Motor in einem Bereich mit hoher Last arbeitet, dann kann der Siedepunkt des Kühlmittels im Zwischenkühler 790 einen niedrigen Wert von 90° C erreichen.

Der besseren Erläuterung halber soll davon ausgegangen werden, daß der Motor unter Betriebsbedingungen mit hoher Last und hoher Drehzahl arbeitet und daß der Siedepunkt des Kühlmittels auf 90° C eingeregelt ist; wenn die Motordrehzahl hoch ist, dann ist auch die Drehzahl des Verdichters entsprechend hoch, und die Temperatur der Ladeluft, die vom Verdichter ausgegeben wird, beträgt (nur beispielsweise) etwa 150° C. Unter diesen Bedingungen wird infolge des Siedens des Kühlmittels (d. h. des Absorbierens der latenten Verdampfungswärme des Kühlmittels) jene Wärme, die in der Luft enhalten ist, entfernt und die Temperatur hiervon wird auf ungefähr 90° C abgesenkt. Dies stellt natürlich eine merkliche Temperaturverringerung von etwa 60° C dar, welche eine hocherwünschte Zunahme im Ladewirkungsgrad des Motors mit sich bringt.

Wenn andererseits der Motor in der sogenannten "Stadtfahrt"- Betriebsart arbeitet, dann wird der Siedepunkt des Kühlmittels im Wärmeaustauscher über 100° C liegen. Unter diesen Bedingungen wird die Temperatur der vom Turboladerverdichter abgegebenen Luft niedriger sein als im oben beschriebenen Beispiel. Dementsprechend kann die Temperaturverringerung nur einige zehn Grad ausmachen, und die Temperatur der Ladeluft für die Verbrennungsräume liegt in der Größenordnung von 105 bis 110°C. Da jedoch die Wärmemenge, die in die Verbrennungsräume vor der Verbrennung eingebracht wird, höher ist als bei Hochlastbetrieb, nimmt auch die Wärmemenge zu, die in den Abgasen enthalten ist, wodurch auch die Energie zunimmt, die zum Drehen der Turbine oder des Antriebsrades des Turboladers verfügbar ist. Wenn dementsprechend der Motor vom Leerlauf oder von einer niedrigen Drehzahl aus beschleunigt wird, dann ist das Ansprechen des Turboladers unter solchen Bedingungen merklich verbessert. Dies führt in Kombination mit dem verbesserten Wärmewirkungsgrad, der durch das Anheben des Siedepunktes des Kühlmittels im Kühlmittelmantel erzielt wird, zu einem wirtschaftlichen Motorbetrieb mit sehr gutem Ansprechverhalten.

Bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel wird, wenn die Temperatur der Luft, die vom Turboladeverdichter abgegeben wird, ein bestimmtes Niveau überschreitet, die Pumpe 791 erregt. Bei dieser Anordnung ist es möglich, es dem Kühlmittel sowohl zu gestatten, zu sieden, als auch in einer kleinen Menge vom Sammeltank 728 in den Zwischenkühler 790 umzuströmen, um einen kleinen Überlauf zu erreichen. Dies hält zuverlässig einen geeigneten Kühlmittel-Füllstand im Kühlmittelmantel aufrecht und sichert somit die geeignete Kühlung der Ladeluft.

Wenn der Motor angehalten wird, dann wird infolge der thermalen Trägheit das Kühlmittel unvermeidlich für einen kurzen Zeitraum fortfahren, zu sieden. Dies erbringt die Neigung zur Erzeugung eines den Atmosphärendruck ein wenig übersteigenden Überdrucks innerhalb der Anlage. Es wird dementsprechend für vorteilhaft gehalten, es der Kühlmitteltemperatur zu ermöglichen, bis auf ein Niveau abzufallen, bei welcher ein geringfügig unter dem Atmosphärendruck liegender Druck vorherrscht, bevor man es dem System gestattet, einen offenen Zustand einzunehmen. Dies umgeht die Neigung, daß große Mengen an Kühlmittel aus der Anlage ausgestoßen werden, und stellt sicher, daß, nachdem die Anlage in offenen Zustand versetzt wurde, das Kühlmittel, das im Vorratsbehälter gespeichert ist, zum Füllen der Anlage glatt eingeleitet wird. Das heißt, wenn der Dampf kondensiert, dann wird das Kühlmittel aus dem Vorratsbehälter auf eine solche Weise eingeleitet, daß dieses ersetzt wird und somit die Anlage vollständig gefüllt wird. Dies erübrigt die Neigung, die für jegliche Umgebungsluft besteht, ihren Weg in die Anlage infolge des Vorliegens eines Niederdruckes zu finden.

Wenn der Motor erneut gestartet wird, bevor die Kühlmitteltemperatur in irgendeinem merklichen Maße abgesunken ist (beispielsweise 45° C), dann führt die Anlage unverzüglich einen "Warmstart" durch, bei welchem die Reinigungstätigkeit überbrückt wird und unmittelbar in die Kühlmittel-Ausstoß-Betriebsart eingetreten wird.

Fig. 9 zeigt ein Beispiel einer geeigneten Schaltung, die zum Steuern der Ventile 734, 752 und 770, der Pumpe 734 und des Lüfters 727 bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden kann, und zwar anstelle eines Mikroprozessors.

Bei dieser Schaltungsanordnung wird der Verteiler der Motor-Zündanlage als Motor-Drehzahlfühler 784 verwendet und ist, wie gezeigt, mit einer Urspannungs- oder Stromquelle durch den Motor-Zündschalter 48 verbunden. Ein monostabiler Multivibrator 54 ist in Reihe zwischen dem Verteiler und einer Glättungsschaltung 56 angeordnet. Ein Gleichstrom-Gleichstrom- Wandler 57 ist, wie gestrichelt gezeigt, angeordnet, um die Einspeisung einer konstanten Spannung sicherzustellen. Ein erster Spannungsteiler, der aus den Widerständen R 1 und R 2 besteht, bildet einen Vergleicher 58 zu einer Bezugsspannung an seinem umkehrenden Eingang (-), während der nicht-umkehrende Eingang (+) der Vergleichers den Ausgang der Glättungsschaltung 56 aufnimmt. Eine zweite spannungsteilende Anordnung, die aus einem Widerstand R 3 und einem Heißleiter bzw. Thermistor T _M (z. B. dem Kernstück des Temperaturfühlers 744) besteht, liefert eine variable Spannung an einen zweiten Vergleicher 60, der auch von einem nockenbetätigten Drosselschalter 62 ein Signal über eine Widerstandsanordnung aufnimmt, die Widerstände R 4, R 5, R 6 und R 7 aufweist, die so angeschlossen sind, wie dies gezeigt ist. Der Ausgang des Vergleichers 60 wird an den Lüfter 727 angelegt, und zwar über ein Relais 61, um diesen zu erregen.

Die Schaltung weist ferner einen Transistor 63 auf, der als Schalter wirksam ist, und zwar infolge des Empfangs eines Ausgangs vom Flüssigkeitsstandfühler 740, um einen Stromkreis zwischen der Urspannungsquelle und Masse herzustellen. Als eine Sicherheitsmaßnahme kann ein Umkehrer oder dergleichen (nicht gezeigt) zwischen dem Flüssigkeitsstandsfühler 740 und dem Transistor 63 zwischengeschaltet sein, und der Flüssigkeitsstandfühler kann dazu eingerichtet sein, einen Ausgang zu liefern, wenn er im Kühlmittel eingetaucht ist. Sollte bei dieser Anordnung der Flüssigkeitsstandfühler fehlerhaft funktionieren, dann veranlaßt das Fehlen seines Ausganges den Transistor 63, ständig leitend gemacht zu sein, und die Pumpe 736, ständig erregt zu sein, um sicherzustellen, daß eine geeignete Kühlmittelmenge im Kühlmittelmantel aufrechterhalten bleibt.

Um die gewünschte Steuerung des Ventils 752 zu erreichen, wird der Flüssigkeitsstandfühler 730 über den Transistor 64 an das selbsterregende Relais 66 auf eine solche Weise angeschlossen, daß, bis der Flüssigkeitsstand des Kühlmittels im Sammeltank 728 zwangsweise bis auf die Höhe des Flüssigkeitsstandsfühlers 730 abgesunken ist, das Relais 66 nicht geschlossen und die Magnetspule des Ventils 752 nicht erregt wird, wobei das Ventil 752 offen bleibt, so daß die gewünschte Menge an Kühlmittel, die im Kühler 126 und im Kühlmittelmantel enthalten ist, in geeigneter Weise aus dem Vorratsbehälter 746 entfernt werden kann. Das Öffnen des Schalters 48 setzt die Magnetspule des Ventils 160 außer Erregung und öffnet das selbsterregende Relais 66. Um jedoch die heftige Abgabe von Kühlmittel aus der Anlage unter dem Einfluß eines über dem Umgebungsdruck liegenden Überdrucks zu verhindern, ist ein Schalter 67 so angeordnet, geordnet, daß er geschlossen wird, wenn der Schalter 48 geöffnet wird, und umgekehrt. Dieser Schalter 67 ist mit der Magnetspule des Ventils 752 über einen geeigneten Temperaturfühler 69 (beispielsweise einen, der der Art nach einen Bimetallstreifen aufweist) zusammengeschaltet, welcher so eingestellt ist, daß er infolge des Umstandes öffnet, daß die Kühlmitteltemperatur bis auf ein Niveau absinkt, bei welchem nur geringfügig über dem Umgebungsdruck liegende Drücke in dem Kühlmittelmantel 720, dem Hauptkühler 726 usw. vorliegen. Dies hält das Ventil 752 für einen kurzen Zeitraum geschlossen, nachdem der Motor angehalten wurde, und bildet eine Vorkehrung für die oben erwähnte thermale Trägheit.

Wie ausdrücklich hervorgehoben, wird bei der insoweit offenbarten Schaltung in Abhängigkeit von der Motorlast und -drehzahl die Temperatur des Kühlmittels im Kühlmittelmantel 720 auf eine solche Weise eingestellt, daß bei niedrigen Motordrehzahlen und -lasten die Spannung, die am umkehrenden Eingang des Vergleichers auftritt, verglichen wird mit jener Spannung, die am nicht umkehrenden Eingang hiervon auftritt, und daß der Lüfter 727 in geeigneter Weise erregt wird, um eine hohe Temperatur unter sogenannten "Stadtfahrt"- Fahrbedingungen aufrechterhält, und bei Betrieb mit hoher Last/Drehzahl abgesenkt wird. Ferner werden infolge des Anhaltens des Motors der Kühlmittelmantel 720, der Hauptkühler 726, der Zwischenkühler 790 und die Leitungen vollständig mit Kühlmittel gefüllt, um die Möglichkeit auszuschließen, daß infolge einer kurzen Abkühlperiode eine Luftkontamination stattfindet.

Diese Schaltung weist ferner einen Vergleicher 68 auf, der den Ausgang des zweiten Spannungsteilers (R 3, T _M ) bei seinem nicht umkehrenden Anschluß (+) und eine Bezugsspannung aus einem Spannungsteiler, der aus den Widerständen R 8, R 9 besteht, an seinem umkehrenden Anschluß (-) aufnimmt. Die Widerstandswerte der Widerstände R 8, R 9 sind so gewählt, daß sie eine Spannung liefern, die repräsentativ ist für die bestimmte Temperatur (z. B. 45° C).

Der Ausgang dieses Vergleichers 68 wird in eine Zeitsteuerschaltung 70 über einen Transistor 72 eingegeben. Die Basis dieses Transistors 72 ist mit einer zweiten Zeitsteuerschaltung 73 verbunden, welche so angeordnet ist, daß sie getastet wird, um einen hohen Ausgang für einen bestimmten Zeitraum durch das Schließen des Schalters 48 zu erzeugen. Die Zeit, während welcher die zweite Zeitsteuerschaltung 73 ein Signal mit hohem Pegel abgibt, sollte ein wenig länger sein als jene der Zeitsteuereinrichtung 70. Der Ausgang der Zeitsteuerschaltung 70 wird an die Basis eines Transistors 74 abgegeben, der, wie gezeigt, als Schalter zum Erregen des Relais 76 dient. Dieses Relais 76 liefert, nachdem es durch einen Strom geschlossen wurde, der durch seine Spule strömt (über die Pumpe 736 und den Transistor 74) Strom an die Elektromagneten der Ventile 734, 752 und 770. Um wahlweise das zwischenzeitliche Schließen des Ventils 752 während des Reinigungsbetriebes einzuleiten, ist das Relais 76 mit der Magnetspule des Ventils 752 über eine Diode 78 verbunden. Um ein unerwünschtes Schießen des Relais 66 zu verhindern, ist eine zweite Diode 80 angeordnet, wie gezeigt, um den Strom daran zu hindern, vom Anschluß Y durch die Spule des Relais 66 nach Masse zu strömen.

Wie ausdrücklich erwähnt, werden dann, wenn die Temperatur des Kühlmittels, wie sie vom Thermistor Tm gemessen wird, unter 45° C liegt und die Zeitsteuereinrichtung 73 ein Signal mit hohem Pegel ausgibt, die Ventile 752, 734 und 770 sowie die Pumpe 736 für die Reinigung von nicht kondensierbarem Material erregt.

Falls erwünscht, kann die Zeitsteuerschaltung 70 auch weggelassen werden.

Bei dieser Schaltungsanordnung ist der Fühler 792 in Reihe mit der Pumpe 791 geschaltet, wie gezeigt. Nachdem die bestimmte Temperatur (oder der Druck), bei welcher bzw. welchem der Fühler eingestellt ist, um zu schließen, erreicht wurde, wird es dem Strom ermöglicht, von der Urspannungsquelle durch den Motor der Pumpe 791 zur Masse zu strömen.

Es sollte jedoch vermerkt werden, daß, während die gerade offenbarte Pumpensteuerungsanordnung sehr einfach und wirksam ist, auch verschiedenartige andere Steuer- bzw. Regelmethoden nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung ausgeschlossen sind. Es ist beispielsweise möglich, eine Anordnung für den Temperatur- oder Druckfühler 792 so zu treffen, daß ein geeignetes Signal an eine eine Entscheidung treffende Schaltung abgegeben wird, und es anschließend dieser Schaltung zu gestatten, die Pumpe zu steuern. Dies bedeutet beispielsweise die Steuerung der Pumpe 791 über ein geeignetes Mikroprozessorprogramm, welches auch andere variable Parameter berücksichtigt.

Claims (10)

1. Kühlanlage für eine mit einem Abgasturbolader versehene, wassergekühlte Brennkraftmaschine, enthaltend einen Motorblock mit einem Kühlwassermantel mit einem Kühlwassereinlaß und einem Auslaß, einem luftgekühlten Hauptwärmetauscher (Hauptkühler), dessen Einlaß und Auslaß mit dem Auslaß bzw. dem Einlaß des Kühlwassermantels am Motorblock zu einem Hauptkühlkreislauf geschlossen ist, einem verdampfungsgekühlten, im Ansaugsystem der Maschine angeordneten Zwischenkühler zur Abkühlung der vom Turbolader abgegebenen Ladeluft, dessen Kühlwassermantel einlaß- und auslaßseitig mit dem Auslaß bzw. Einlaß des Hauptkühlers zur Bildung eines Nebenkühlkreislaufes verbunden ist, und einer Einrichtung zur Aufrechterhaltung des Pegelstandes des Kühlwassers im Zwischenkühler auf einem vorbestimmten Wert, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
eine Einrichtung (740, 780, 736), die das Kühlwasser vom Hauptkühler (726) in den Kühlwassermantel (720) der Maschine (700) derart rückführt, daß die stark wärmeabgebenden Teile der Maschine (700) vom Kühlwasser umspült sind, darüber jedoch ein von Dampf erfüllter Raum verbleibt, und
eine erste Pumpe (791), die das Kühlwasser vom Hauptkühler (726) zum Zwischenkühler (790) pumpt und die von einem Fühler (792) in Abhängigkeit von einem sich mit der Aufladung der Maschine (700) ändernden Parameter gesteuert ist.

2. Kühlanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Überlaufleitung (793), die vom Zwischenkühler (790) zum Hauptkühler (726) führt, um überschüssiges Kühlmittel, welches durch die erste Pumpe (791) in den Zwischenkühler (790) gepumpt wird, zurückzuführen.

3. Kühlanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Rückführen von Kühlwasser die folgenden Merkmale enthält:

• - einen ersten Wasserstandsfühler (740), der im Kühlwassermantel (720) an einer Stelle angeordnet ist, welche höher liegt als die stark wärmeabgebenden Teile der Maschine, und niedriger als der oberste Abschnitt des Kühlwassermantels (720), und
• - eine zweite Pumpe (736), die Kühlwasser aus dem Hauptkühler (726) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des ersten Wasserstandsfühlers abpumpt, wenn der Wasserpegel innerhalb des Kühlwassermantels (720) niedriger liegt als der erste Wasserstandsfühler (740), wobei die zweite Pumpe (736) in einer Rückführleitung (732) angeordnet ist, welche vom Hauptkühler (726) zum Kühlwassermantel (720) führt.

4. Kühlanlage nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• - einen Vorratsbehälter (746), der Kühlwasser enthält,
• - eine Ventil- und Leitungseinrichtung (752, 750, 734, 749, 770, 769), die wahlweise die Kühlwasserverbindungen zwischen dem Kühlwassermantel und dem Vorratsbehälter (746) herstellt,
• - eine Ventil- und Leitungs-Steuereinrichtung (780), die die Ventil- und Leitungseinrichtung in einen solchen Zustand versetzt, daß
  • - ein Kühlkreislauf, der den Hilfskühler (790), den Kühlwassermantel (720), den Hauptkühler (726) und erste und zweite Dampfübertragungsleitungen (723, 794) aufweist, mit flüssigem Kühlmittel aus dem Vorratsbehälter (746) gefüllt wird, wenn die Brennkraftmaschine (700) angehalten wird,
  • - überschüssiges Kühlwasser aus dem Vorratsbehälter (746) in den Kühlkreislauf eingeleitet wird, wenn die Temperatur des Kühlwassers im Kühlwassermantel (720) unter einem ersten bestimmten Wert liegt, um nicht-kondensierbares Material aus dem Kühlwassermantel (720) auszutreiben, und
  • - das Kühlwasser unter dem Einfluß des Dampfdrucks, der innerhalb des Kühlkreislaufes erzeugt wird, dann aus dem Kühlwassermantel (720) verdrängt wird, wenn die Brennkraftmaschine (700) läuft und die Temperatur des Kühlwassers oberhalb des ersten Niveaus liegt, und um die Verdrängung dann zu beenden, wenn die Kühlwassermenge, die im Kühlkreislauf enthalten ist, auf ein bestimmtes, gewünschtes Niveau reduziert wurde.

5. Kühlanlage nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• - eine Einrichtung (727), die dem Hauptkühler (726) zugeordnet ist, um dessen Kühlleistung zu ändern,
• - einen Meßfühler (744) für die Temperatur des Kühlwassers im Kühlwassermantel (720),
• - einen Meßfühler (784 oder 782) für die Maschinenlast, und
• - eine Steuereinrichtung (780), die auf die Ausgänge der vorgenannten Meßfühler anspricht, um die Einrichtung (727) zu steuern, daß die Siedetemperatur des Kühlmittels auf eine zweite bestimmte Temperatur angehoben wird, wenn die Maschinenlast innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt, und auf ein drittes, bestimmtes Niveau abgesenkt wird, wenn die Maschinenlast außerhalb des bestimmten Bereichs liegt.

6. Kühlanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventil- und Leitungseinrichtung die folgenden Merkmale aufweist:

• - eine Füll-/Entleerungsleitung (750), die vom Vorratsbehälter (746) herkommt und mit einem unteren Abschnitt des Kühlwassermantels (720) in Verbindung steht,
• - ein erstes Ventil (752), das in der Füll-/Entleerungsleitung (750) angeordnet ist und eine erste Stellung aufweist, in welcher die Verbindung zwischen dem Kühlwassermantel (720) und dem Vorratsbehälter (746) eingerichtet ist, sowie eine zweite Stellung, in welcher eine Verbindung zwischen dem Kühlwassermantel (720) und dem Vorratsbehälter (746) unterbrochen ist,
• - eine Speiseleitung (749), die vom Vorratsbehälter (746) herkommt und mit der Rückführleitung (732) an einer Stelle stromaufwärts von der zweiten Pumpe (736) in Verbindung steht,
• - ein zweites Ventil (734), welches in der Speiseleitung (749) angeordnet ist und in einem ersten Zustand die Verbindung zwischen der zweiten Pumpe (736) und dem Hauptkühler (726) über die Rückführleitung (732) ermöglicht und in einem zweiten Zustand die Verbindung zwischen der zweiten Pumpe (736) und dem Vorratsbehälter (746) über die Speiseleitung (749) herstellt,
• - eine zweite Überlaufleitung (769), welche von einem oberen Abschnitt des Kühlwassermantels (720) zum Vorratsbehälter (746) führt, und
• - ein drittes Ventil (770), das in der zweiten Überlaufleitung (769) angeordnet ist und in einer ersten (normalen) Stellung die Verbindung zwischen dem Kühlwassermantel (720) und dem Vorratsbehälter (746) sperrt und in einer zweiten Stellung die Verbindung zwischen dem Kühlwassermantel (720) und dem Vorratsbehälter (746) freigibt.

7. Kühlanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenkühler (790) die folgenden Merkmale aufweist:
ein Gehäuse (801) mit ersten Kanälen (802), durch welche die Ladeluft hindurchströmt, und zweiten Kanälen (804), die im Kühlkreislauf liegen, wobei die erste Überlaufleitung (739) so angeordnet ist, daß sie mit dem Gehäuse (801) in einer Höhe in Verbindung steht, welche gleich oder höher ist als das obere Niveau der ersten Kanäle (802), aber niedriger liegt, als die Mündung der Dampfübertragungsleitung (794), die den Zwischenkühlereinlaß mit der Einlaßseite des Hauptkühlers (726) verbindet.

8. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (792) für den ersten Parameter in der Ansaugleitung (788) stromaufwärts vom Zwischenkühler (790) angeordnet ist.

9. Kühlanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventil- und Leitungseinrichtung ferner die folgenden Merkmale aufweist:

• - einen kleinen Sammeltank (728), der an der Unterseite des Hauptkühlers (726) ausgebildet ist, und
• - einen zweiten Wasserstandsfühler (730), der im Sammeltank (728) angeordnet ist, um den Wasserstand hierin zu messen, wobei die dritte Steuereinrichtung (780) auf den Ausgang des zweiten Wasserstandsfühlers (730) derart anspricht, daß dann, wenn der Kühlwasserstand auf dessen Niveau abgefallen ist, die Verdrängung von Kühlwasser aus dem Kühlkreislauf beendet wird.

10. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (792) für den ersten Parameter Temperatur oder Druck der vom Verdichter (782) abgegebenen Luft mißt.