DE3700037C2

DE3700037C2 - Kühlanlage für die gemeinsame Kühlflüssigkeit der Antriebsmaschine sowie eines Retarders eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE3700037C2
Application number: DE19873700037
Authority: DE
Inventors: Klaus Vogelsang
Original assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date: 1987-01-02
Filing date: 1987-01-02
Publication date: 1995-12-21
Anticipated expiration: 2007-01-03
Also published as: DE3700037A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Eine derartige Kühlanlage ist aus DE 32 08 199 A1 bekannt geworden. Dabei dient als Retarder eine elektrische Bremse. Der Flüssigkeitsstrom wird nacheinander durch den Motor des Kraftfahrzeuges, den Kühler des Motors und eine Umwälzpumpe erzwungen. Der Flüssigkeitsstrom nimmt durch den Betrieb der Bremse entstandene Verlustwärme auf. Es ist ein Dreiwegeventil derart angeordnet, daß es die im Rest des Flüssigkeitsstromkreises strömende Flüssigkeit wahlweise über einen gewissen Abschnitt des Flüssigkeitskreises oder über ein Leitungselement leitet. Hierbei ist keine direkte Verbindung zwischen dem Retarder und dem Einlaß des Wärmetauschers herstellbar.

DE 32 26 509 A1 sowie CH-PS 186 721 zeigen und beschreiben Kühlkreise für Brennkraftmaschinen mit Einsatz von Stromteilerventilen, die temperaturabhängig steuerbar sind.

Kühlanlagen in Kraftfahrzeugen weisen im allgemeinen in der Zuleitung zum Kühler ein Thermostatventil auf, das, abhängig von der Temperatur des zuströmenden Kühlmediums, einen Teil kühlstrom durch eine Bypass-Leitung zum Auslaß des Kühlers bzw. der Saugseite der Umwälzpumpe zuführt. Bei tiefen Temperaturen des Kühlmediums, z. B. bei tiefer Außentemperatur oder nach ei nem Kaltstart, soll dieses ungekühlt wieder dem Motor zugeführt werden, so daß der Motor rasch seine günstigste Betriebstempe ratur erreicht. Erst bei höherer Temperatur wird das Kühlmedium durch den Kühler geleitet und gelangt gekühlt zur Saugseite der Umwälzpumpe. Insbesondere dann, wenn der Kühlerventilator eben falls mit einer thermostatischen Regelung versehen ist, z. B. einem geregelten Viskolüfter, wird dieser erst dann einge schaltet, wenn die aus dem Kühler austretende Luft eine ent sprechend hohe Temperatur aufweist. Zwischen einem Auftreten erhöhter Temperatur in der Kühlmittelleitung vor dem Thermo statventil und dem Erreichen der vollen Kühlerleistung mit ro tierendem Ventilatorrad vergeht in der Regel sehr viel Zeit. Im Fahrbetrieb kann es also vorkommen, daß längere Zeit gebremst wird, bevor der Kühler seine volle Kühlleistung erreicht hat. Bei einer Bremsung aus hoher Fahrgeschwindigkeit, bei der die Bremsleistung hoch ist und bei der eine große Wärmemenge an fällt, wird das Arbeitsmedium des Retarders zumindest vorüber gehend nicht gekühlt, wodurch sich der Retarder selbst stark erwärmt. Eine Bremsung ist oftmals schon abgeschlossen, bevor der Kühler überhaupt reagiert hat. Dies bedeutet, daß der Küh ler erst Bremswärme abführt, wenn bei entsprechend reduzierter Fahrgeschwindigkeit weniger Bremswärme anfällt. Der größte Teil der als Wärme anfallenden Bremsleistung bleibt innerhalb des Kühlsystems unter Bildung eines Wärmestaus.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte Kühlanlage in der Weise zu verbessern, daß die in einem weiteren Wärmeerzeu ger innerhalb der Antriebsanlage, z. B. einem Retarder, plötz lich als Wärme anfallende Leistung sofort ohne zeitliche Verzö gerung abgeführt wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Durch die erfindungsgemäße direkte Verbindung zwischen dem Retarder und dem Einlaß des Wärmetauschers kann beim Bremsen der gesamte Volumenstrom heißer Flüssigkeit direkt dem Kühler zufließen.

Gemäß einer Weiterbildung kann das temperaturabhängig gesteuerte Stromteilerventil unabhängig von der Temperatur steuerung mittels einer Zusatz-Schalteinrichtung in diejenige Endstellung gebracht werden, in der es den vollen Kühlflüssig keitsstrom dem Einlaß des Kühlers zuführt. Die Zusatz-Schalt einrichtung ist derart mit der Steuereinrichtung des Retarders verbunden, daß das Einschalten des Retarders das Verstellen des Stromteilerventils in die genannte Endstellung auslöst und das Ausschalten des Retarders diesen Schaltvorgang rückgängig macht, also den temperaturabhängigen Zustrom von Kühlflüssig keit vom Kühler wieder herstellt.

Durch die genannten Maßnahmen steht die volle Kühlerkapazität zur Abfuhr der Bremswärme aus dem Retarder zur Verfügung und es kommt weder im Retarder noch im Kühler zu einem Wärmestau. Fer ner wird sowohl die Umwälzpumpe am Motor als auch der Motor selbst mit gekühlter Kühlflüssigkeit durchströmt. Es ist ferner sichergestellt, daß der Antriebsmotor auch beim Betrieb mit einem hydrodynamischen Retarder während des Bremsen keineswegs unterkühlt wird. Der Retarder kann durch die sofort einsetzende intensive Kühlung seines Arbeitsmediums durch die Kühlflüssigkeit der Antriebsanlage auf eine höhere Brems leistung eingestellt werden, weil das Arbeitsmedium ein tieferes Temperaturniveau als bisher behält.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Kühlanlage mit überbrückbarem Stromteilerventil;

Fig. 2 eine Kühlanlage mit kombiniert steuerbarem Stromtei lerventil.

In der Fig. 1 ist eine Kühlanlage z. B. eines Kraftfahrzeuges dargestellt mit einem Antriebsmotor 1, an dem ein Schaltgetrie be 2 sowie ein Retarder 3 angeflanscht sind. Am Retarder 3 ist ein Wärmetauscher 4 angebaut, in dem die im Arbeitsmedium des Retarders anfallende Bremswärme an die Kühlflüssigkeit der gan zen Kühlanlage übertragen wird. Zur Kühlanlage gehört ferner ein zweiter Wärmetauscher, der im allgemeinen als luftdurch strömter Kühler 5 ausgebildet und mit einem Ventilator 6 ausge stattet ist. Der Ventilator 6 kann mit einer auf die Temperatur der durchgesetzten Luft reagierenden Kupplung ausgestattet sein, z. B. einer Viskokupplung 7 oder einer anderen z. B. elek trisch fernsteuerbaren Schaltkupplung. Der Antrieb erfolgt durch den Antriebsmotor 1, ebenso der Antrieb einer Umwälzpumpe 8, die in der Regel am Antriebsmotor 1 direkt angebaut ist.

Die von der Umwälzpumpe 8 geförderte Kühlflüssigkeit strömt zunächst durch den Antriebsmotor 1, dann durch eine Leitung 9 zum Wärmetauscher 4 des Retarders 3, von dort durch eine Lei tung 10 zu einem zwei Stellungen aufweisenden Schaltventil 11 dem ein Stromteilerventil 12 folgt. An das Stromteilerventil bzw. erste Ventil 12 ist eine Leitung 13 zum Eintritt des Kühlers 5 sowie eine Umgehungsleitung bzw. By pass-Leitung 14 angeschlossen, die in eine Leitung 15 vom Aus tritt des Kühlers 5 zur Saugseite der Umwälzpumpe 8 zurückführt.

Das Schaltventil bzw. zweite Ventil 11 weist zwei Schaltstellungen auf, nämlich eine Ruhestellung, die dem Betrieb bei ausgeschaltetem Retarder entspricht und bei der die Kühlflüssigkeit durch die Leitung 10 direkt zum Stromteilerventil 12 geleitet wird. In diesem Be triebszustand reagiert das Stromteilerventil 12 wie bei der bekannten Kühlanlage und leitet die Kühlflüssigkeit je nach deren Temperatur in der Leitung 10 ganz oder teilweise durch den Kühler 5 oder die Bypass-Leitung 14. Die andere Betriebs stellung nimmt das Schaltventil 11 ein, wenn dieses beim Be trieb des Retarders ein Umsteuersignal bekommt, welches ein pneumatisches oder elektrisches Signal sein kann. Die in der Leitung 10 strömende Kühlflüssigkeit, die vor allem in der er sten Phase der Bremsung aus hoher Fahrgeschwindigkeit hohe Tem peratur annimmt, wird dabei nicht dem Stromteilerventil 12, sondern direkt dem Eintritt in den Kühler 5 zugeleitet, so daß ohne zeitliche Verzögerung eine sofortige Kühlung eintreten kann. Der Ventilator 6 kann auch darüber hinaus noch mit dem Schaltventil 11 derart gekoppelt sein, daß beim Betrieb des Retarders auch der Ventilator über dessen Kupplung 7 einge schaltet ist, dargestellt durch eine von einer Steuereinrich tung 21 ausgehende strichpunktierte Steuerleitung 22. Nach dem Abschalten des Retarders 3 geht das Schaltventil 11 in seine Ruhelage zurück, so daß die ursprüngliche temperaturabhängig gesteuerte Durchströmung des Kühlers 5 bzw. der Bypass-Leitung 14 wieder hergestellt ist.

Die in Fig. 2 dargestellte Kühlanlage unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 1 durch eine andere Bauart des Stromtei lerventils. Anstelle eines Schaltventils 11 (Fig. 1) ist ein Stromteilerventil 17 in der Leitung 10 vor dem Kühler 5 einge baut, das eine kombinierte Beaufschlagung aufweist. Es ist mit einer Temperatursteuerung 18 versehen, die dafür sorgt, daß das Stromteilerventil 17 in jedem Falle die Bypass-Leitung 14 schließt und die Kühlflüssigkeit ganz dem Kühler 5 zuleitet, wenn die Temperatur in der Leitung 10 einen Ansprechwert über schritten hat. Eine Zusatz-Schalteinrichtung 19 wirkt in der selben Richtung und stellt einen direkten Zufluß der durch die Leitung 10 ankommenden Kühlflüssigkeit zum Kühler her. Auch dieser Steuervorgang kann pneumatisch vor sich gehen, wobei am Stromteilerventil 17 zwei unabhängige Betätigungseinrichtungen vorgesehen sind. Statt dessen kann, wie schematisch dargestellt, die Betätigung des Stromteilerventils 17 auch elektrisch erfol gen über einen für sich allein bekannten regelbaren Betäti gungsmagneten 20 mit einstellbarem Hub für die temperaturab hängige Kühlstromverteilung im Normalbetrieb. Die Umschaltung auf den Bremsbetrieb kann über eine Steuerleitung 22 erfolgen, die mit dem Retarder 3 verbunden ist und zusätzlich auch zum Einschalten der Kupplung 7 des Ventilators 6 dienen kann.

Claims

1. Kühlanlage für die gemeinsame Kühlflüssigkeit der Antriebsmaschine und des Retarders eines Fahrzeuges, mit den folgenden Merkmalen:

a) eine Kreislaufleitung führt die Kühlflüssigkeit von der Antriebsmaschine (1) über den Wärmetauscher (4) des Retarders (3) zu einem mit Kühlluft beaufschlagbaren Wärmetauscher (5) und von dort zurück zur Antriebsmaschine;
b) der Einlaß und der Auslaß des Wärmetauschers (5) sind über eine Umgehungsleitung (14) miteinander verbunden, wobei der Flüssigkeitsstrom in der Umgehungsleitung durch ein erstes Ventil (12) steuerbar ist, und zwar in Abhängigkeit von der Temperatur der vom Retarder (3) kommenden Kühlflüssigkeit;
c) in der vom Retarder (3) zum temperaturabhängig gesteuerten ersten Ventil (12) führenden Leitung ist ein zwei Schaltstellungen aufweisendes zweites Ventil (11) eingebaut, das die vom Retarder (3) kommende Leitung in einer ersten Schaltstellung mit dem ersten Ventil (12) verbindet;
d) eine Betätigungseinrichtung für das zweite Ventil (11) ist derart mit einer Steuereinrichtung (21) des Retarders (3) verbunden, daß das Einschalten des Retarders (3) ein Umsteuern des zweiten Ventils (11) in die zweite Schaltstellung, und das Ausschalten des Retarders (3) ein Umschalten in die erste Schaltstellung auslöst, gekennzeichnet durch die folgende Merkmale:
e) der Retarder (3) ist eine Strömungsbremse;
f) das erste Ventil (12) ist als ein Stromverteilerventil ausgebildet, das den vom Retarder (3) kommenden Flüssigkeitsstrom in unterschiedlichen Verhältnissen teils dem Einlaß des Wärmetauschers (5) und teils der Umgebungsleitung (14) zuführt;
g) das zweite Schaltventil (11) ist in seiner zweiten Schaltstellung über eine zusätzliche Umgehungsleitung (16) direkt mit dem Einlaß des Wärmetauschers (5) verbunden.

2. Kühlanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:

h) das temperaturabhängig gesteuerte Stromteilerventil (12, 17) kann unabhängig von der Temperatur-Steuerung (18) mittels einer Zusatz-Schalteinrichtung (19) in diejenige Endstellung gebracht werden, in der es den vollen Flüssigkeitsstrom dem Einlaß des Wärmetauschers (5) zuführt;
i) die Zusatz-Schalteinrichtung (19) ist derart mit der Steuereinrichtung der Strömungsbremse (3) verbunden, daß das Einschalten der Strömungsbremse (3) das Verstellen des Stromteilerventils (17) in die genannte Endstellung auslöst und das Ausschalten der Strömungsbremse (3) diesen Schaltvorgang rückgängig macht.