DE3712122A1 - Kuehlsystem fuer kraftfahrzeugmotoren oder dergleichen und verfahren zur kuehlung derselben - Google Patents
Kuehlsystem fuer kraftfahrzeugmotoren oder dergleichen und verfahren zur kuehlung derselbenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen ein Ver
dampfungs-Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine, in dem
flüssiges Kühlmittel siedet und der Kühlmitteldampf als
Transportmittel zur Abführung von Wärme von der Brenn
kraftmaschine verwendet wird. Im einzelnen betrifft die
vorliegende Erfindung ein Kühlsystem, das die Gesamtmenge
flüssigen Kühlmittels, die für alle Betriebsarten ein
schließlich des Außerbetriebseins der Brennkraftmaschine
vermindert und bei dem gleichzeitig ein Rosten von Be
standteilen des Kühlsystems, die der Oxydation durch atmos
phärischen Sauerstoff unterworfen sind, im wesentlichen
vermieden ist. Die Erfindung btrifft ferner ein Verfahren
zur Kühlung im Zusammenhang mit einem derartigenKühl
system.
In gegenwärtig verwendeten, wassergekühlten Brennkraft
maschinen wird das Kühlwasser durch eine Wasserpumpe in
einem Kühlkreislauf umgewälzt, der einen Motorkühlmantel
und einen luftgekühlten Kühler aufweist. Diese Systeme
sind mit dem Nachteil verbunden, daß ein verhältnismäßig
großes Wasservolumen erforderlich ist und zwischem dem
Kühler und dem Kühlmittelmantel umgewälzt werden muß, um
die erforderliche Wärmemenge von der Brennkraftmaschine
abzuführen.
Infolge der großen Wassermenge, die im Rahmen dieses Syste
mes verwendet werden muß, sind die Aufwärmeigenschaften des
Motors äußerst ungünstig und die Aufwärmung unterliegt
einer nachteiligen Verzögerung. Wenn zum Beispiel die Tem
peraturdifferenz zwischen den Einlaß- und den Auslaßöff
nungen des Kühlmittelmantels 4 Grad beträgt, wird unter
diesen Bedingungen durch 1 kg Wasser eine Wärmemenge von
4 Kcal wirksam vom Motor entfernt. Entsprechend ist im
Falle eines Motors mit einem Hubraum von 1800 ccm, der
vollständig gedrosselt betrieben wird, ein Kühlsystem er
forderlich, das ungefähr 4000 Kcal/h Wärmemenge abführen
kann. Um diese Leistung zu erreichen, ist eine Strömungs
menge von ca. 167 Liter/min erforderlich, die durch die
Wasserpumpe umgewälzt werden muß. Dies beansprucht in
nachteiliger Weise einen beträchtlichen Teil der Motor
leistung, der dem Fahrzeugantrieb verloren geht. Außerdem
trägt das beträchtliche Gewicht des Kühlmittels in nach
teiliger Weise zum Gesamtgewicht des Fahrzeuges bei.
Die Japanische Patentanmeldung 57-57 608 zeigt eine Anord
nung, mit der versucht wurde, ein flüssiges Kühlmittel
zu verdampfen und die Gasphase des Kühlmittels als Trans
portmittel zur Abführung von Wärme vom Motor zu verwenden.
In diesem System sind der Kühler und der Kühlmittelmantel
in ständiger freier Verbindung über Leitungen, wodurch das
Kühlmittel, das im Kühler kondensiert zu dem Kühlmittel
mantel nach und nach unter dem Einfluß der Schwerkraft
zurückgeführt wird. Während in dieser Anordnung eine lei
stungsverbrauchende Kühlmittelumwälzpumpe, die die vorer
wähnte Anordnung belastet, vermieden ist, treten jedoch
in Abhängigkeit von der Lage des Kühlers im Verhältnis
zum Motor Nachteile insofern auf, als eine Tendenz dahin
gehend besteht, daß der Kühler zumindest teilweise mit
flüssigem Kühlmittel gefüllt ist. Dies vermindert stark
die Oberfläche, über die das gasförmige Kühlmittel (z.B.
Wasserdampf) seine latente Verdampfungswärme wirksam ab
geben kann und entsprechend kondensieren kann, so daß keine
wirksame Verbesserung der Kühleffektivität mit diesem
System erreicht wurde. Außerdem ist in diesem System ein
gasdurchlässiger Wasserabscheidefilter angeordnet, um den
Eintritt oder Austritt von Luft zu bzw. aus dem System
zu ermöglichen, um innerhalb dieses System den Druck in
dem Kühlmittelmantel und im Radiator auf Atmosphärendruck
zu halten.
Dieser Filter gestattet es jedoch dem gasförmigen Kühl
mittel leicht aus dem System zu entweichen und bringt
damit die Notwendigkeit mit sich, häufig Kühlmittel in das
System nachzuführen, um das Kühlmittelniveau darin zu hal
ten. Ein weiteres Problem dieser Anordnung liegt darin,
daß die beim Abkühlen des Motors in das Kühlsystem ange
saugte Luft dazu neigt, in dem Kühlwasser in Lösung zu
gehen, wobei während des Startens des Motors die gelöste
Luft wieder dazu neigt, sich aus dem Kühlwasser zu lösen
und kleine Gasblasen im Kühler zu bilden, die an den inne
ren Kühlerwänden anhaften und eine isolierende Schicht
bilden. Die ungelöste Luft neigt auch dazu, sich im oberen
Abschnitt des Kühlers zu sammeln und die konvektionsartige
Zirkulation des Dampfes vom Zylinderblock zum Kühler zu
behindern. Dies verschlechtert selbstverständlich die Kühl
leistung des Systems weiter.
Wenn der Motor bzw. die Brennkraftmaschine nicht in Betrieb
ist, neigt die Luft, die in das System über den luftdurch
lässigen Filter eindringen kann, dazu, eine äußerst schnelle
Korrosion infolge des Zutritts des Luftsauerstoffes herbei
zuführen, insbesondere in den oberen Abschnitten des Kühlers,
die nicht in das flüssige Kühlmittel eingetaucht sind. D.h.,
da das System nicht vollständig mit Kühlmittel gefüllt ist,
wie dies bei Umwälzkühlsystemen der Fall ist, kann auch die
Beigabe von Antikorrosionsmitteln zum Kühlmittel eine schnelle
Beeinträchtigung der vom Luftsauerstoff beeinflußten Ab
schnitte des Kühlers und dergleichen nicht verhindern.
Eine weitere Kühlanordnung ist in der EP-A 00 59 423, ver
öffentlicht 8. September 1982, gezeigt, in der das flüssige
Kühlmittel im Kühlmittelmantel des Motors nicht zwangsweise
umgewälzt wird, sondern Wärme bis zum Sieden aufnimmt. Das
auf diese Weise erzeugte gasförmige Kühlmittel wird in
einem Kompressor adiabatisch verdichtet, um dessen Tempe
ratur und Druck anzuheben und anschließend in einen Wärme
austauscher (Kühler) eingeführt. Nach seiner Kondensation
wird das Kühlmittel zeitweilig in einem Reservoir gespei
chert und über ein Strömungssteuerventil in den Kühlmittel
mantel zurückgeführt.
Diese Anordnung weist den Nachteil auf, daß dann, wenn
der Motor gestoppt wurde und abkühlt, der Kühlmitteldampf
kondensiert und Unterdruckbedingungen herbeiführt, die
dazu neigen, das Luft angesaugt wird und in das System
eindringt. Diese Luft hat dann die Neigung durch den Kom
pressor zusammen mit dem gasförmigen Kühlmittel in den
Radiator hineingeströmt zu werden.
Infolge der Differenz im spezifischen Gewicht neigt die
vorerwähnte Luft dazu, nach oben in die heißen Kühler-
und Leitungsteile aufzusteigen, während das kondensierte
Kühlmittel sich nach unten bewegt. Infolge dieser Tendenz
nach oben zu steigen, neigt die Luft dazu, Lufttaschen zu
bilden, die eine Art Embolieerscheinung im Kühler erzeugen
und dessen Wärmetauschkapazität nachteilig beeinflussen.
Fig. 1 zeigt ein Verdampfungs-Kühlsystem, wie es aus der
US-PS 43 67 699, veröffentlicht 11. Januar 1983 (Evans)
beschrieben ist. Diese Anordnung beinhaltet einen Trenn
behälter 6, in dem gasförmiges und flüssiges Kühlmittel
anfänglich getrennt sind. Das flüssige Kühlmittel wird
unter dem Einfluß der Schwerkraft zurück zum Zylinderblock 7
geführt, während das verhältnismäßig trockene gasförmige
Kühlmittel (z.B. Wasserdampf) in einem lüftergekühlten
Kühler 8 kondensiert wird. Die Temperatur im Kühler wird
durch wahlweise Anregung des Lüfterrades 9 so gesteuert,
daß sie sich auf einem bestimmten, konstanten Niveau be
findet, bei dem eine Kondensationsrate im Kühler aufrecht
erhalten wird, die ausreichend ist, um am Boden der Ein
richtung eine Flüssigkeitsdichtung aufrechtzuerhalten.
Das Kondensat, das aus dem Kühler über die vorerwähnte
Flüssigkeitsdichtung abgeführt wird, wird in einer kleinen,
reservoirartigen Behälteranordnung 10 gesammelt und über
eine kleine beständig angeregte Pumpe 11 nach oben in den
Trennbehälter 6 zurückgeführt.
Obwohl diese Anordnung eine Einrichtung schafft, bei der
Luft anfänglich in bestimmtem Maße aus dem System ausge
spült werden kann, neigt infolge der Art der Anordnung,
die es gestattet, daß die anfänglich vorliegenden nicht
kondensierbaren Bestandteile aus dem System herausgedrängt
werden, dazu, an einem rapiden Verlust an Kühlmittel zu
leiden, wenn das System in verhältnismäßig großer Höhe
betrieben wird. Wenn der Motor abkühlt, kann Luft ver
hältnismäßig frei wieder zurück in das System eintreten.
Die Anordnung des sperrigen Trennbehälters 6 macht die
Motorauslegung ebenfalls schwierig, erhöht das Gewicht
des Systems und führt zu dem zusätzlichen Problem, daß
das Kühlmittelniveau im Kühlmittelmantel nicht bei allen
Betriebsarten der Motorbetätigung sicher beibehalten werden
kann.
Wenn der Motor gestoppt oder stillgelegt wird, wobei das
Kühlmittel vollständig aus dem Kühler abfließt und dieser
mit Luft gefüllt wird und das Niveau des Kühlmittels im
Trennbehälter 6 abgesenkt wird, ist das Innere des Kühlers,
des Trennbehälters und der Leitungen etc. einer schnellen
Korrosion infolge des Zutrittes des Luftsauerstoffes aus
gesetzt. Diese Korrosion neigt dazu, die Lebensdauer des
Systems schnell zu verkürzen und erfordert einen schwierigen
und teuren Austausch von Teilen in bestimmten Zeitabständen.
Die Beigabe von Antikorrosionsmitteln zum Kühlmittel vermag
dieses Problem nicht zu lösen.
Die Japanische Patentanmeldung 56-32 026 zeigt eine Anord
nung, in der ein Aufbau, der den Zylinderkopf und die
Zylinder selbst bildet mit einer porösen Lage keramischen
Materials abgedeckt ist, und wobei Kühlmittel auf den
Zylinderblock von duschenartigen Anordnungen, die sich
oberhalb der Zylinderköpfe befinden, gesprüht wird. Das
Innere des Kühlmittelmantels, der innerhalb des Motors
gebildet ist, ist im wesentlichen mit gasförmigem Kühl
mittel während des Motorbetriebes gefüllt, während dem
zugleich flüssiges Kühlmittel auf die Keramiklagen gesprüht
wird.
Obwohl diese Kühlanordnung nur sehr wenig flüssiges Kühl
mittel benötigt, hat sich diese Anordnung als völlig un
befriedigend darin erwiesen, daß bei einem Sieden des
flüssigen Kühlmittels, das in den Keramiklagen absorbiert
ist, der auf diese Weise erzeugte Dampf, der zu dem Kühl
mittelmantel und in diesen hinein entweicht, die Tränkung
des Keramikmaterials mit frischem flüssigen Kühlmittel
verhindert und eine Situation herbeiführt, in der eine
schnelle Überhitzung und thermische Beschädigung der Kera
miklagen und/oder des Motors herbeiführt. Außerdem ist
diese Anordnung ebenfalls von der Art eines geschlossenen
Kreislaufes mit dem Nachteil der Verunreinigung durch Luft
sowie dem bereits erläuterten Problem der Luftblockierung
im Kühler, ähnlich wie dies bereits oben für die Anordnung
erläutert wurde, die mit einem Kompressor ausgerüstet ist.
Fig. 2 zeigt ein Kühlsystem, das in der US-PS 17 37 562
gezeigt ist, veröffentlicht 6. Januar 1931 (Barlow). In
dieser Anordnung wird der Kühlmitteldampf, der in dem
Kühler 16 kondensiert wird, zuerst in dem unteren Behäl
ter 17 des Radiators 16 gesammelt und anschließend zu
einem größeren Behälter 18 überführt. Das gesammelte Kühl
mittel wird dem Kühlmittelmantel 20 über eine Pumpe 22
wieder zugeführt, die durch einen schwimmerartigen Flüs
sigkeitsniveausensor gesteuert wird, angeordnet im oberen
Abschnitt der Pumpe.
Die Pumpe 22 kommuniziert mit dem Kühlmittelmantel 20
über eine Leitung 24, die mit einem U-Knie 25 versehen
ist. Dieses Knie begrenzt die Kühlmittelmenge, die durch
die Leitung 24 zum Reservoir 18 zurückfließen kann. Das
Innere des Kühlers 16 und der Behälter 18 sind beide über
eine Leitung 26 und eine Entlüftungsöffnung 27 zur Atmos
phäre hin entlüftet, wobei diese Entlüftungsanordnung 27
den oberen Bereich des Behälters 18 mit dem unteren Be
hälter 17 des Kühlers 16 verbindet.
Entsprechend leidet diese Anordnung ebenfalls an dem Pro
blem, daß dann, wenn der Motor nicht in Betrieb ist, das
Innere des Kühlers 16 und der obere Abschnitt des Motor
kühlmittelmantels 20 ständig dem Luftsauerstoff ausgesetzt
sind und daher dem Auftreten von Rosterscheinungen und
dergleichen Beeinträchtigungen ausgesetzt sind. Ein wei
terer Nachteil, der bei dieser Einrichtung auftritt, be
steht darin, daß das Kühllüfterrad 28 ständig durch den
Motor angetrieben wird und nicht in Abhängigkeit von der
Wärmemenge, die tatsächlich durch den Motor produziert
wird, gesteuert ist, so daß dieses Kühllüfterrad einen
unverhältnismäßigen und unnötigen Energieverbrauch bildet.
Fig. 3 zeigt eine Anordnung, die in der US-PS 45 49 505
gezeigt ist, veröffentlicht 29. Oktober 1985 (Hirano).
Durch ausdrückliche Bezugnahme wird der Inhalt dieser
Veröffentlichung mit zum Gegenstand der vorliegenden An
meldung gemacht und bildet einen Bestandteil dieser Be
schreibung. Zur Erleichterung werden in Fig. 3 die gleichen
Bezugszeichen verwendet wie in dem vorerwähnten US-Patent.
Mit dieser Anordnung werden viele der bisher erläuterten
Nachteile des Standes der Technik überwunden, und zwar
durch vollständige Füllung des Inneren des Kühlmittelmantels,
des Kühlers und der dazugehörigen Leitungsverbindungen, die
einen geschlossenen Kühlkreislauf bilden, mit flüssigem
Kühlmittel wenn der Motor nicht in Gebrauch ist. Außerdem
werden Schritte durchgeführt, die jedwede Luft, die im
Laufe der Zeit und während der verschiedenen Betriebsarten,
bei den der Druck im Kühlkreislauf unter den Atmosphären
druck abfällt, eingedrungen ist, ausspülen. Die Anordnung
ist jedoch ihrerseits insofern nachteilig, als sie eine
verhältnismäßig große Menge flüssigen Kühlmittels und ein
entsprechend großes Reservoir benötigt. Dies führt zu einer
nachteiligen Erhöhung des Gewichtes des Kühlsystems. Das
System verwendet auch nicht weniger als 4 Elektromagnet
ventile, um die erforderliche Kühlmittelsteuerung zu er
reichen. Während dies die Variation der Temperatur, bei
dem das Kühlmittel siedet, in bezug auf die momentane
Motordrehzahl und -belastung zuläßt, erhöht diese Anord
nung doch beträchtlich die Komplexität des Kühlsystems
und dessen Kosten.
Außerdem ist im Falle, daß eines der Ventile nicht funk
tioniert, die Arbeitsfähigkeit des gesamten Systems ge
fährdet und kann mit beträchtlicher Wahrscheinlichkeit
zu einer Beschädigung des Motors oder zu einer zeitweili
gen Betriebsstörung desselben führen.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein
Verdampfungs-Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine zu
schaffen, das nur eine minimale Kühlmittelmenge erfor
dert, um die Wärmeaustauschkapazität der Brennkraftmaschine
zu steuern und eine Korrosion von Teilen des Kühlsystems
zu vermeiden, die derartigen Erscheinungen während einer
Betriebsruhe der Brennkraftmaschine bevorzugt ausgesetzt
sind.
Kurz gesagt wird das vorerwähnte Ziel durch ein Verdam
pfungs-Kühlsystem erreicht, bei dem ein Reservoir vorge
sehen ist, das nur soviel Kühlmittel enthält, das aus
reicht, um den Kühler zu füllen, wenn die Brennkraftmaschine
nicht in Betrieb ist. Die verbleibenden Abschnitte des Kühl
kreislaufes, wie z.B. der obere Abschnitt des Kühlmittel
mantels, die außerordentlich korrosionsfest sind, sind
während dieser Nicht-Betriebsperioden mit Luft gefüllt.
Die Luft wird während der Aufwärmung der Brennkraftmaschine
und während des Betriebes derselben in Abhängigkeit von der
Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlmittelmantel und dem
Boden des Kühlers ausgespült.
Im einzelnen umfaßt die vorliegende Erfindung ein Kühl
system für eine Brennkraftmaschine mit einem Teil, das
einem hohen Wärmefluß ausgesetzt ist, wobei das Kühlsystem
aufweist: einen Kühlmittelmantel mit einem Abschnitt über
dem Teil hohen Wärmeflusses, in das Kühlmittel in flüssiger
Form eingefüllt ist, in dem das Kühlmittel siedet und aus
dem es in gasförmiger Form abgeführt wird, einen Kühler
in Fluidverbindung mit dem Kühlmittelmantel, der den im
Kühlmittelmantel erzeugten Kühlmitteldampf aufnimmt und
diesen in flüssiges Kühlmittelkondensat kondensiert, wo
bei der Kühler einen kleinen Sammelbehälter enthält, der
am Boden des Kühlers angeordnet ist, ein Reservoir, in dem
Kühlmittel gespeichert ist, wobei das Reservoir fluidver
bunden eingesetzt ist zwischem dem Sammelbehälter des
Kühlers und dem Kühlmittelmantel, wobei das Reservoir eine
derartige Größe aufweist, daß es eine ausreichende Kühl
mittelflüssigkeitsmenge enthalten kann, um den Kühler voll
ständig zu füllen, jedoch nicht ausreichend groß um sowohl
den Kühler als auch den Kühlmittelmantel zu füllen. Das
Kühlsystem enthält ferner eine Einrichtung zur Rückführung
von Kondensat aus dem Kühler zum Kühlmittelmantel derart,
daß das Kühlflüssigkeitsniveau im Kühlmittelmantel auf
einem bestimmten Niveau gehalten wird, weiterhin einen
ersten Temperatursensor, der im Kühler angeordnet ist,
einen zweiten Temperatursensor, der im Kühlmittelmantel
angeordnet ist, eine Vorrichtung, die dem Kühler zugeordnet
ist und die in Abhängigkeit von einem Signal zumindest eines
der beiden Temperatursensoren arbeitet, um die Kondensations
rate des Kühlmitteldampfes im Kühler zu variieren, und ein
Ventil, das in Abhängigkeit von den Signalen des ersten und
zweiten Temperatursensors arbeitet, das wahlweise die Ver
bindung zwischen dem Inneren des Reservoirs und der Umge
bungsatmoshphäre oder zwischen dem Reservoir und dem Kühler
steuert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung be
inhaltet diese ein Verfahren zur Kühlung einer Brennkraft
maschine gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
Einführung von Kühlflüssigkeit in einen Kühlmittelmantel,
Sieden des Kühlmittels und Abführung des Kühlmitteldampfes,
Kondensation des Kühlmitteldampfes, der aus dem Kühlmittel
mantel entnommen wurde, in einem Kühler um ein Kondensat
zu bilden, Speicherung einer begrenzten Menge flüssigen
Kühlmittels in einem Reservoir, wobei die begrenzte Kühl
mittelmenge ausreicht, um den Kühler zu füllen, jedoch
unzureichend ist, um sowohl den Kühler als auch den Kühl
mittelmantel zu füllen, Herstellung einer Fluidverbindung
zwischen dem Reservoir und einem unteren Abschnitt des
Kühlers, Rückführung des Kondensates aus dem Kühler zu
dem Reservoir in einer Weise, die einen hocherwärmten Teil
des Motors in eine bestimmte Tiefe flüssigen Kühlmittels
eingetaucht hält, Erfassen der Temperatur des Kondensates,
das im Kühler gebildet wurde, Erfassung der Temperatur des
Kühlmittels im Kühlmittelmantel, Steuerung einer Vorrich
tung, die dem Kühler zugeordnet ist, in einer Weise, die
die Kondensationsrate des Kühlmitteldampfes im Kühler vari
iert, und wahlweise Steuerung der Verbindung des Reservoirs
mit der Umgebungsatmosphäre und dem Kühler in Abhängig
keit von den Ergebnissen der Erfassung der Kondensattempe
ratur und der Kühlmitteltemperatur.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs
beispieles und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert.
Während die Fig. 1 bis 3 drei der eingangs erläuterten
bekannten Kühlsysteme zeigen, erfolgt die Erläuterung eines
Ausführungsbeispieles der Erfindung anhand der Fig. 4
bis 7. In diesen zeigen:
Fig. 4 und 5 ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung und
Fig. 6 und 7 Flußdiagramme, in denen diejenigen Ver
fahrensschritte, die die Arbeitsweise des Ausführungsbei
spieles der vorliegenden Erfindung bezeichnend sind, her
ausgegriffen sind.
Die Fig. 4 und 5 zeigen ein Motorsystem, dem ein Kühl
system nach der vorliegenden Erfindung in einem Ausführungs
beispiel derselben zugeordnet ist. In dieser Anordnung ent
hält eine Brennkraftmaschine 300 einen Zylinderblock 304,
auf dem ein Zylinderkopf 306 lösbar befestigt ist. Der
Zylinderkopf 306 und der Zylinderblock 304 sind mit geeig
neten Hohlräumen versehen, die einen Kühlmittelmantel 308
ringsum und oberhalb des Teiles des Motors bilden, der
einem hohen Wärmefluß ausgesetzt ist, (d.h. den Abgasventil
leitungen der Verbrennungskammern, den Zylinderwänden etc.).
In Fluidverbindung mit einer Dampfaustrittsöffnung 310,
die im Zylinderkopf 306 vorgesehen ist, ist ein Kondensor
oder Kühler 316 über eine Dampfleitung 312 und eine Dampf
leitung 314 verbunden. Nahe bei dem Kühler 316 ist ein
wahlweise anregbares, elektrisch angetriebenes Lüfterrad
318 angeordnet, das vorgesehen ist, um einen Kühlluft
strom über die Wärmeaustauschflächen des Kühlers 316 zu
führen, wenn das Lüfterrad 318 angetrieben wird.
Um den Vorteil der natürlichen Luftströmung voll auszu
nutzen, die auftritt, wenn ein Fahrzeug fährt, und um damit
die Notwendigkeit des Betriebes des Lüfterrades 318 zu
minimieren, ist der Kühler 316 vorzugsweise an einer gut
belüfteten Stelle des Fahrzeuges angeordnet, wie z.B.
nahe dem vorderen Ende des Fahrzeuges.
In diesem Ausführungsbeispiel hat der Kühler 316 die Form
eines oberen und eines unteren Tanks 319, 320, die die
Breite (oder Höhe) der Vorrichtung bestimmen und einer
Vielzahl sich vertikal erstreckender Röhren 321, die die
beiden Tanks 319 und 320 verbinden und einen verhältnis
mäßig kleinen Querschnitt haben. In diesem Fall ist der
untere Tank 320 so ausgebildet, daß er ein größeres Innen
volumen als der obere Tank 319 aufweist und somit als ein
kleiner Sammelbehälter wirksam ist.
Ein kleines Kühlmittelreservoir 322 ist angeordnet, um
ständig mit dem unteren Tank 320 über eine Zuführungs-/
Abführungsleitung 324 zu kommunizieren. In diesem Aus
führungsbeispiel ist das Reservoir 322 nahe dem unteren
Tank 320 angeordnet und so ausgebildet, daß es wahlweise
durch ein (zweites) Elektromagnetventil 326 mit der Um
gebungsatmosphäre verbindbar ist. Zur Vereinfachung ist
das Ventil 326 an einem Deckel (kein Bezugszeichen) mon
tiert, der wahlweise von dem Reservoir 322 entfernt werden
kann. Im Rahmen dieser Erfindung kann das Ventil 326 auch
ständig am Reservoir 322 vorgesehen und der Deckel als ein
vom Ventil unabhängiges Teil vorgesehen sein.
Das Reservoir 322 ist in seiner Größe so bemessen, daß es
gerade ein wenig mehr Kühlmittel aufnehmen kann als er
forderlich ist, um den Kühler 316 vollständig zu füllen.
Dies führt zu einem minimalen Gewicht für das überschüssige
Kühlmittel, das mit dem System mitgeführt werden muß für
die Stillegung desselben und/oder für Temperatursteuerungs
zwecke und vermindert somit das Gewicht des Gesamtsystems
im Vergleich mit den herkömmlichen, oben erläuterten An
ordnungen.
Eine elektrisch angetriebene Pumpe 328 von kleiner Kapa
zität ist in einer Kühlmittelrückführleitung 329 angeordnet,
die von dem Reservoir 322 zu einer Einlaßöffnung 331, aus
gebildet am Boden des im Zylinderblock 304 ausgebildeten
Abschnittes des Kühlmittelmantels 308 führt. Ein Rückschlag
ventil 333 ist in einer Leitung 330 zwischen der Einlaß
öffnung 331 und der Pumpe 328 angeordnet, um zu verhindern,
daß Kühlmittel in Richtung des Reservoirs 322 zurückströmt.
Die Kapazität der Pumpe 328 wird so ausgelegt, daß sie eine
Kühlmittelmenge zurückpumpt, die geringfügig größer ist als
das maximale Erfordernis im Rahmen des Kühlsystems. Diese
Menge kann näherungsweise unter Verwendung von Parametern
wie z.B. der im Motor verbrannten Kraftstoffmenge pro Zeit
einheit bestimmt und durch empirische Ergebnisse bestätigt
werden. Es ist wichtig, daß die Pumpgeschwindigkeit bzw.
die Pumpmenge der Pumpe 328 etwas höher ist als die jeweils
maximal erforderliche Kühlmittelrückführung, so daß während
des Betriebes der Brennkraftmaschine bzw. des Motors das
gewünschte Kühlmittelniveau im Kühlmittelmantel unter allen
Betriebsbedingungen gesichert aufrechterhalten bleibt.
Im Falle das die Pumpe 328 von einer Art ist, die eine
Kühlmittelströmung durch die Pumpe unterbricht, wenn sie
nicht angeregt ist, kann das Rückschlagventil 333 wegge
lassen werden.
Es wird darauf hingewiesen, daß, da die Pumpe 328 aus dem
Reservoir 322 ansaugt und nicht direkt vom unteren Tank 320,
ein Vorteil derart auftritt, daß ein Hohlsaugen infolge
thermischer Sättigung des Systems tendenziell vermieden wird.
D.h. zum Beispiel daß, wenn der Motor für längere Zeit unter
hohen Drehzahl-/Last-Bedingungen betrieben wird, daß Kon
densat am Boden des Kühlers 316 und die benachbarten System
teile dazu neigen, sich in ihrer Temperatur dem Siedepunkt
des Kühlmittels zu nähern, wodurch das Kühlmittel während
des Ansaugens in die Pumpe 328 dazu neigt zu sieden und
einen Dampfverschluß der Pumpe herbeizuführen.
Wenn das Kondesat vom Kühler 316 zuerst zum Reservoir 322
geführt wird, wird das Gesamtvolumen an flüssigem Kühl
mittel stromauf der Pumpe 328 erhöht, so daß sich auch der
Zeitraum verlängert, der zur Verfügung steht, in dem die
Temperatur des Kühlmittels wieder auf einen Punkt fallen
kann, bei dem das Phänomen des Hohlsaugens sicher vermieden
ist.
Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die vorliegende Er
findung nicht auf eine derartige, besondere Verbindung be
grenzt ist, und das, wenn gewünscht, ein System verwendet
werden kann, in dem das Reservoir 322 ständig auf Atmos
phärendruck gehalten ist, die Pumpe 328 mit dem unteren
Tank 320 kommuniziert und ein Ventil zwischen dem Reser
voir 322 und dem unteren Tank 320 vorgesehen ist, in einer
Weise, ähnlich der Anordnung, die in Fig. 3 gezeigt ist.
Um die Pumpe 328 zu steuern, ist ein Niveausensor 330 im
Kühlmittelmantel 308 angeordnet und vorgesehen, um ein
Signal zu geben, wenn das Kühlmittelniveau dazu neigt,
unterhalb des vorgegebenen Niveaus H abzufallen. In diesem
Ausführungsbeispiel wird das Niveau H so gewählt, daß der
jenige Teil des Motors, der einem hohen Wärmefluß unter
worfen ist (d.h. der Zylinderkopf, die Abgasöffnungen und
Ventile etc.) ständig in einer bestimmten Tiefe in flüssi
ges Kühlmittel eingetaucht bleibt, die sicherstellt, daß
auch unter Hochlastbedingungen wenn ein stürmisches Sieden
des Kühlmittels auftritt und dazu neigt örtlich Austrock
nungen, Hohlräume und heiße Stellen herbeizuführen, die
besonders wärmebelasteten Motorteile beständig in flüssi
ges Kühlmittel eingetaucht gehalten sind. Das Phänomen des
stürmischen Siedens des flüssigen Kühlmittels mit der Nei
gung zur Bildung örtlicher Hohlräume in der Flüssigkeits
säule ist für die Gefahr einer lokalen Überhitzung ver
antwortlich, die zu ernsthaften Motorbeschädigungen führen
kann.
Das Kühlflüssigkeitsniveau H wird außerdem so ausgewählt,
daß in dem Kühlmittelmantel 308 oberhalb des Kühlflüssig
keitsspiegels ein Kühlmitteldampfsammelraum gebildet wird,
in dem sich der erzeugte Dampf sammeln kann und ohne größe
ren Widerstand in Richtung der Dampfauslaßöffnung oder
-öffnungen 310 zur Dampfleitung 312 strömen kann.
Der Niveausensor 330 kann die Form eines Schwimmers in Ver
bindung mit einem Reed-Schalter aufweisen. Es wird als vor
teilhaft angesehen, den Niveausensor 330 so auszulegen, daß
er ein Signal abgibt, wenn das Kühlmittelniveau oberhalb
des Niveaus H ist. Hierdurch wird gesichert, daß, wenn der
Sensor 330 ausfällt, die Pumpe 328 ständig angeregt wird
und sichert, daß eher ein Überschuß an Kühlmittel zu dem
Kühlmitelmantel 308 zurückgeführt wird als das dort ein
Kühlmittelmangel auftritt.
Eine Heizanordnung für eine Fahrgastkabine weist einen
Heizkern 322, eine Ansaugleitung 334, eine Ablaufleitung 336
und eine Umwälzpumpe 338 auf, die in der Ablaufleitung 336
angeordnet ist. Die Ansaugleitung 334 ist so angeordnet,
daß sie mit einem Abschnitt des Kühlmittelmantels 308, der
im Zylinderblock 304 ausgebildet ist, kommuniziert, während
die Abgabeleitung 336 mit einem Abschnitt des Kühlmittel
mantels 308, der im Zylinderkopf 306 ausgebildet ist, ver
bunden ist. Die Abgabeleitung 336 ist vorgesehen, um Kühl
mittel, das durch den Heizkern 332 hindurchgeführt worden
ist, in den Kühlmittelmantel 308 auf einem Niveau abzugeben,
das niedriger ist als das vorerwähnte Kühlflüssigkeits
niveau H.
Die Arbeitsweise der Umwälzpumpe 338 wird in Abhängigkeit
von einem nicht gezeigten, manuell betätigbaren Schalter
gesteuert.
Es wird darauf hingewiesen, daß es möglich ist, die Anord
nung von Ansaug- und Abgabeleitung 334 bzw. 336 zu vertau
schen und die Ansaugleitung 334 so anzuordnen, daß sie mit
dem Kühlmittelmantel 308 auf einem Niveau oberhalb des
Kühlflüssigkeitsniveaus H kommuniziert und somit eine Zir
kulation von Kühlmitteldampf durch den Heizkern 332 er
möglicht, um den Vorteil der im Kühlmitteldampf enthaltenen
größeren Wärmemenge (latente Verdampfungswärme) auszunutzen.
Eine Mischleitung 340 ist vorgesehen, um den Heizkreislauf
für den Fahrgastraum an einem Punkt stromab der Umwälz
pumpe 338 mit der Ausgabeöffnung 310 und der Kühlmittel
dampfleitung 312 zu verbinden. Wenn die Heizungsumwälzpumpe
338 angeregt wird, wird ein Teil des Kühlmittels, der nor
malerweise direkt zum Kühlmittelmantel 308 zurückgeführt
würde, veranlaßt, durch die Mischleitung 340 zuströmen, in
das Dampfrohr 312 und die Kühlmitteldampfübertragungslei
tung 314 einzutreten und in den Kühler 316 zu fließen. So
mit wird während eines Betriebes des Motors bzw. der Brenn
kraftmaschine 300 bei einem Wetter, das kalt genug ist, um
die Notwendigkeit einer Beheizung des Fahrgastraumes her
aufzuführen, flüssiges Kühlmittel aus dem Kühlmittelmantel
308 in begrenzten Mengen zum Kühler 316 zirkuliert. Dies
vermeidet die Neigung einer Konzentration der Frostschutz
und Antikorrosions-Zusätze sich infolge einer destilativen
Natur des Kühlsystems im Kühlmittelmantel 308 abzulagern
und vermeidet eine Situation, in der Kühlmittel im Kühler
316 und anderen Teilen des Systems, die in größerem Maße
der Gefahr des Einfrierens in kalter Umgebung ausgesetzt
sind, nicht hinreichend mit Frostschutzmittel und dergleichen
versorgt sind.
Wenn gewünscht kann die Dampfsammelleitung 312 auch mit
einer Flüssigkeits-/Dampf-Abscheideranordnung (nicht ge
zeigt) an einer Stelle stromab der Dampfabgabeöffnung 310
und stromauf des Punktes, an dem die Mischleitung 340 mündet,
versehen sein.
Wenn es als notwendig angesehen wird, kann diese Vorrich
tung Prallwände oder dergleichen aufweisen, um die Trenn
wirkung zu verbessern und/oder kann Anordnungen beinhalten,
wie sie in der US-PS 44 99 866 (Hirano), veröffentlicht
19. Februar 1985, US-PS 45 70 579 (Hirano), veröffentlicht
18. Februar 1986 oder in der US-Patentanmeldung USSN 757.537,
eingereicht 3. Juli 1985 (Hayashi et al) sowie der anhängi
gen US-Patentanmeldung USSN 8 66 259, eingereicht 23.Mai 1986
(Shimonosono) dargelegt sind. Der Inhalt dieser Patente und
Patentanmeldungen wird hiermit durch Bezugnahme mit als zum
Inhalt der vorliegenden Patentanmeldung gehörig erklärt.
Diese Unterlagen zeigen Anordnungen, die flüssiges Kühl
mittel von Kühlmitteldampf trennen, in dem ein Kühlmittel
dampf/Kühlmittelflüssigkeits-Gemisch aus dem Kühlmittel
mantel einer Anzahl von Richtungsänderungen und/oder einer
Art zentrifugaler Aufspaltung unterworfen wird.
Die Anordnung von Flüssigkeits-/Dampf-Trenneinrichtungen
dieser Art vermindert den Anteil flüssigen Kühlmittels, der
unkontrolliert durch die Dampfübertragungsleitung 314 strömt
und seinen Weg in den Kühler 316 findet. Während Betriebsbe
dingungen des Motors mit hoher Drehzahl bzw. hoher Belastung,
wird eine verhältnismäßig große Kraftstoffmenge zu den Ver
brennungsräumen des Motors geführt und verbrannt. Dies er
zeugt eine große Wärmemenge, die ihrerseits zu einem extrem
stürmischen Sieden des Kühlmittels im Bereich des Zylinder
kopfes des Motors führt. Dieses schlagartige und schäumende
Sieden des Kühlmittels, daß das stürmische Sieden des Kühl
mittels begleitet neigt dazu, eine verhältnismäßig große
Menge flüssiges Kühlmittel mit in die Dampfsammelleitung 312
zu führen. Das flüssige Kühlmittel, wenn es in den oberen
Tank 319 des Kühlers 316 eintritt, neigt dazu, eine Be
netzung herbeizuführen und somit das Innere der Röhren 321
bis zu dem Punkt zu isolieren, an dem das Gebiet der "trocke
nen" Oberfläche des Kühlers 316 beginnt, die für den Kühl
mitteldampf zur Verfügung steht, um seine latente Verdam
pfungswärme abzugeben, so daß diese Wärmeübergangsfläche
die dem Kühlmitteldampf zur Verfügung steht verringert wird
und die Wärmetauschkapazität des Kühlers 316 nachteilig be
einflußt wird. Dies impliziert die Möglichkeit einer Über
hitzung der Brennkraftmaschine infolge der Unmöglichkeit
ausreichend große Wärmemengen vom Motor abzuführen.
Im Hinblick auf das oben Gesagte ist die Mischleitung 340
so gestaltet und mit dem Heizkreislauf verbunden, daß die
maximale Kühlflüssigkeitsmenge, die in die Dampfsammel
leitung 312 und die Kühlmitteldampfübertragungsleitung 314
über die Mischleitung 340 zugeführt wird auf ein Volumen
begrenzt ist, das die Wärmetauschkapazität des Kühlers 316
nicht nachteilig beeinflußt, aber gleichzeitig sichert, daß
die Konzentration von Frostschutz- und Antikorrosionszu
sätzen, die dem Motorkühlmittel beigemengt sind, sich nicht
in nachteiliger Weise im Kühlmittelmantel 308 konzentrieren.
Ein erster Temperatursensor 342 ist im unteren Tank 320 an
geordnet und so ausgelegt, daß er die Temperatur T C des
Kühlmittels, das in diesem gesammelt wird, anzeigt.
Ein zweiter Temperatursensor 344 ist im Kühlmittelmantel 308
nahe dem oberen Ende der am stärksten wärmebelasteten Teile
des Motors angeordnet, so daß dieser Sensor in das flüssige
Kühlmittel eingetaucht ist. Das Eintauchen des Sensors 344
in flüssiges Kühlmittel stabilisiert dessen Ausgangssignal
und sichert eine fehlerfreie Erfassung der Motortemperatur
(T E ) sogar dann, wenn das Kühlmittel siedet und ein stür
misches, schlagartiges Sieden erfolgt. Für den Fall, daß
die Kühlflüssigkeit auf ein gefährlich niedriges Niveau
absinkt, wird durch diese Positionierung des Sensors 344
erreicht, daß das Ausgangssignal des Sensors 344 plötz
lich ansteigt, und zwar dadurch, daß dieser einer direkten
Wärmestrahlung ausgesetzt ist, so daß er auch dazu verwendet
werden kann, eine Fehlfunktion des Kühlsystems anzuzeigen.
In der Mischleitung 340 ist ein normalerweise offenes
Elektromagnetventil 346 angeordnet und so ausgelegt, daß
es geschlossen ist und die Fluidverbindung zwischen dem
Heizkreislauf und dem Dampfsammelrohr 312 unterbricht, wenn
die Temperatur des Kühlmittels im Kühlmittelmantel, die
durch den Temperatursensor 344 erfaßt wird, einen Wert
unterhalb eines bestimmten Niveaus ergibt. In diesem Aus
führungsbeispiel beträgt dieses Niveau 85°C.
Die Ausgangssignale der Temperatursensoren 342 und 344
werden zu einem Steuerschaltkreis 348 geführt, der einen
Mikroprozessor enthält. Wie gezeigt, enthält dieser Steuer
schaltkreis eine Zentralprozessoreinheit (CPU), einen Direkt
zugriffsspeicher (RAM), einen Festwertspeicher (ROM) und
eine Eingabe/Ausgabeeinheit (E/A). Der Festwertspeicher ROM
des Mikroprozessors enthält Steuerprogramme, die die Ein
gangssignale der zwei Temperatursensoren 342 und 344 in
einer Weise verarbeiten, die nachfolgend noch genauer be
schrieben wird und die Steuerbefehle erzeugt, über die das
Lüfterrad 318, die Kühlmittelrückführpumpe 328 und die
Elektromagnetventile 326 und 346 angemessen angesteuert
werden.
Vor anfänglicher Betriebsaufnahme wird der Kühlmittelmantel
308 über eine Füllöffnung, ausgebildet in der Dampfsammel
leitung 312 mit einer ausreichenden Menge Kühlflüssigkeit
gefüllt, um das Kühlflüssigkeitsniveau auf das Niveau "H"
zu bringen und ein Deckel 350 wird zum hermetischen Abschluß
der Einfüllöffnung angebracht. Eine bestimmte Menge flüssi
gen Kühlmittels, die ausreicht, um den Kühler 316 im wesent
lichen zu füllen, wird in das Reservoir 322 eingeführt und
dieses mit einem Deckel verschlossen. Da in diesem Ausfüh
rungsbeispiel die Verbindung zwischen dem Reservoir 322
und dem unteren Tank 320 nicht absperrbar ist, nimmt das
Kühlmittel in diesem System im wesentlichen diejenigen
Niveaus ein, die in Fig. 4 dargestellt sind. Das Kühl
mittel enthält zugemessene Mengen eines geeigneten Frost
schutz- sowie Korrosionsschutzmittels.
Wenn die Brennkraftmaschine bzw. der Motor 300 gestartet
wird, wenn das Kühlflüssigkeitsniveau auf dem Niveau H ist,
wird die Kühlmittelrückführpumpe 328 nicht angeregt und das
im Kühlmittelmantel 308 befindliche Kühlmittel erreicht
schnell den Siedepunkt zur Erzeugung von Kühlmitteldampf.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Aufwärmcharakteristik
nach diesem Ausführungsbeispiel steiler verläuft bzw. das
Aufwärmen schneller vonstatten geht, als dies bei der An
ordnung nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 3 der Fall
ist, da die Kühlmittelmenge im Kühlmittelmantel unter Kalt
startbedingungen geringer ist als diejenige in der bekannten
Ausführungsform, und zwar um das Volumen, das sich im Kühl
mittelmantel oberhalb des Kühlmittelniveaus H befindet.
Wenn die Menge erzeugten Kühlmitteldampfes ansteigt wird
die im Kühlmittelmantel 308 befindliche Luft, die kälter
und dichter als der Kühlmitteldampf ist, in Richtung des
Kühlers 316 und in diesen hineingedrängt und schließlich
veranlaßt durch das Kühlmittel hindurch im Reservoir 322
in Blasen aufzusteigen. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ventil
326 offengehalten, um ein schnelles Ausspülen der nicht
kondensierbaren Bestandteile aus dem Kühlsystem zu erreichen.
Wenn die Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlmittelmantel
308 und dem unteren Tank 320 auf einen bestimmten Wert ab
fällt, wird das Ventil 326 so gesteuert, daß es in geschlos
senem Zustand annimmt und dadurch das Kühlsystem zu einem
System mit geschlossenem Kreislauf macht.
Der vorerläuterte Füllvorgang mit dem Abschluß des Systems
wird noch deutlicher von der nachfolgenden Beschreibung
der Flußdiagramme bzw. Programmabläufe, die in den Fig.
6 und 7 gezeigt sind.
Der erste Schritt 1001 des Programmes, das in Fig. 6 ge
zeigt ist, besteht darin, daß Ausgangssignal des Temperatur
sensors 344 T E zu bewerten und es mit einem bestimmten Wert
zu vergleichen. Im Falle, daß die Temperatur unterhalb des
ausgewählten Minimalwertes von 84°C ist, wird ein Befehl
gegeben, das Ventil 346 (Ventil I) zu schließen. Dies sichert,
daß während sehr kaltem Wetter oder dergleichen selbst dann,
wenn die Heizumwälzpumpe 342 durch die Fahrgäste des Fahr
zeuges in Betrieb genommen ist, Kühlmittel nicht durch die
Mischleitung 340 in Richtung des Kühlers 316 zirkuliert wird
und dadurch Wärme zu einem Zeitpunkt abgibt, wenn es ge
wünscht wird, daß die Temperatur des Kühlmittels im Kühl
mittelmantel 308 so rapide wie möglich ansteigt. Dies sichert
in vorteilhafter Weise, daß die gesamte Wärme, die während
dieses Aufwärmbetriebes abgeführt werden muß, zur Heizung des
Fahrgastraumes verwendet wird.
Wenn festgestellt wird, daß die Temperatur des Kühlmittels
sich im Bereich von 84 bis 85°C bewegt, geht das Programm
zum Schritt 1004 über und überspringt den Schritt 1003 so
lange bis die Temperatur des Kühlmittels 85°C übersteigt.
Im Schritt 1004 wird das Ausgangssignal des Niveausensors
330 bewertet und im Falle, daß ausreichend Kühlmittel ver
dampft wurde, um das Kühlmittelniveau auf ein Niveau unter
halb des Niveaus H abzusenken, wird anschließend im Schritt
1005 die Pumpe angetrieben. Wenn andererseits festgestellt
wird, daß das Kühlflüssigkeitsniveau ausreichend ist, geht
der Programmablauf über den Schritt 1006 zum Schritt 1007
über. Im Schritt 1007 wird die Kühltemperatur T E im Kühl
mittelmantel mit dem Wert von 85°C verglichen. Solange wie
das Kühlmittel benötigt, um diesen Wert zu überschreiten,
werden die Schritte 1009 bis 1014 übersprungen und das
Programm geht zum Schritt 1015 weiter, in dem ein Befehl
zum Stoppen der Betätigung des Kühllüfterrades 318 aus
gegeben wird.
Nach der Aufwärmung des Systems bis zu dem Punkt, in dem
das Ausgangssignal des Temperatursensors 334 anzeigt, daß
die Temperatur T E oberhalb 85°C ist, wird die Temperatur
differenz zwischen dem Kühlmittelmantel 308 und der Tempe
ratur im unteren Tank T C im Schritt 1008 verglichen. Im
Falle daß die Temperatudifferenz beispielsweise größer als
15°C ist, wird angenommen, daß entweder die Motortemperatur
im Ansteigen begriffen ist oder andererseits die Umgebungs
bedingungen noch zur Abführung der Wärme vom Kühler 316
ausreichend sind, so daß nicht erforderlich ist, daß Kühl
lüfterrad 318 in Betrieb zu nehmen.
Wenn festgestellt wird, daß die Temperaturdifferenz in einem
Bereich von 5-10°C liegt, wird angenommen, daß das Niveau
an flüssigem Kühlmittel im Kühler ausreichend abgesunken
ist und die Flüssigkeits/Dampf-Grenzfläche sich dem Niveau
des unteren Tankes 320 nähert und im Schritt 1013 wird ein
Befehl zur Inbetriebnahme des Lüfterrades 318 ausgegeben.
Wenn festgestellt wird, daß die Temperaturdifferenz 5°C
oder weniger ist, wird angenommen, daß das Flüssigkeits
niveau im Kühler 316 und im unteren Tank 320 seinen minimal
zulässigen Wert angenommen hat und im Schritt 1009 wird der
Zustand eines Setzzeichens festgestellt. Wenn festgestellt
wird, daß das Setzzeichen den Wert "O" besitzt, wird es im
Schritt 1010 auf den Wert "1" gesetzt. Wenn andererseits
das Setzzeichen bereits früher auf den Wert "1" gesetzt
worden ist, geht das Programm direkt zum Schritt 1013 über.
Nachfolgend dem Setzen des Zeichens auf "1" wird im Schritt
1011 ein Befehl zum Schließen des Ventiles II (d.h. des
Ventiles 326) ausgegeben, um das Kühlsystem in einen her
metisch abgedichteten Zustand eines geschlossenen Kreis
laufes zu versetzen. Im Schritt 1012 wird das Ausgangssignal
des Temperatursensors 344 eingelesen und der Wert im Direkt
zugriffsspeicher (RAM) als Wert T EO gespeichert.
Im Schritt 1016 wird der gegenwärtige Zustand des Setz
zeichens festgestellt. Im Falle daß es auf "1" gesetzt
worden ist, wird im Schritt 1017 die momentane Temperatur
des Kühlmittels im Kühlmittelmantel T E bewertet und (a)
mit dem laufend gespeicherten Wert von T EO und (b) mit
einem vorgegebenen, maximal zulässigen Wert von 120°C
verglichen.
Wenn der Wert von T E innerhalb der Grenzen T EO -3°C <
T E < 120°C bleibt, springt das Programm zum Schritt 1001
zurück, während im Falle das die Motortemperatur T E sich
außerhalb dieses Bereiches bewegt, d.h. T E < T EO -3°C oder
T E < 120°C ist, werden die Schritte 1018, 1019 und 1020
abgearbeitet. In diesen Schritten wird das Setzzeichen auf
"O" zurückgesetzt, das Ventil 326 geöffnet und der Momentan
wert von T EO aus dem Direktzugriffsspeicher RAM gelöscht.
Dies gestattet sowohl eine Uberhitzung als auch eine zu
starke Kühlung des Motors zu vermieden. D.h. auf diese
Weise wird eine Steuerung der Situation möglich, in der
Druck und Temperatur innerhalb des Kühlsystems übermäßig
angestiegen sind (möglicherweise infolge der Anwesenheit
von Restluft im Kühler) und gestattet den Überdruck in einer
Weise zu entlasten, die dazu führt, daß nicht-kondensierbare
Bestandteile aus dem Kühlsystem über eine zeitweilige Öff
nung des Ventils 326 nach außen ausgespült werden. Anderer
seits ermöglicht dies die Steuerung einer Situation, in der
zeitweilig eine übermäßige Kühlung des Kühlers 316 den Innen
druck im System abgesenkt hat und gestattet daß Kühlflüssig
keit aus dem Reservoir 322 in eine Weise nachgesaugt wird,
die sowohl Druck als auch Temperatur des Kühlmittels er
höht und die verfügbare trockene Wärmeaustauschfläche des
Kühlers angemessen einstellt.
Fig. 7 ist ein Flußdiagramm, das die charakteristischen
Schritte eines Unterbrechungsprogrammes aufgreift, das
in regelmäßigen Zeitabständen während des Ablaufs des
Steuerungsprogramms für das Kühlsystem gemäß Fig. 6 ab
läuft. Der Zweck dieses Programmes besteht darin, festzu
stellen, wenn der Motor gestoppt worden ist und eine Not
wendigkeit eine Abschalt- bzw. Stillegungssteuerung für den
Kühlkreislauf durchzuführen. D.h. wie in Schritt 2001 dieses
Programmes gezeigt ist, wird der Momentanzustand des Motors
durch Erfassung des Ausgangssignales eines Motorzündschalters,
eines Motordrehzahlsensors oder dergleichen erfaßt. Im Falle,
daß der Motor noch läuft, wird im Schritt 2002 der laufende
Zielwert eines Zeitgebers gelöscht und das Programm kehrt
zum Steuerprogramm gemäß Fig. 6 zurück.
Wenn andererseits der Motor gestoppt worden ist, wird im
Schritt 2003 das Ausgangssignal des Temperatursensors 344
erfaßt und die momentane Motortemperatur wird mit einem
singulären Wert von 90°C verglichen. Wenn festgestellt wird,
daß die Temperatur unterhalb 90°C liegt, dann geht das Pro
gramm direkt zum Schritt 2015 über, in dem ein Befehl aus
gegeben wird, die Zuführung von Energie zu dem Gesamtsystem
zu stoppen. Wenn jedoch festgestellt wird, daß die Tempera
tur des Kühlmittels im Kühlmittelmantel 308 oberhalb 90°C
ist, wird ein Befehl im Schritt 2004 ausgegeben, das Ventil II
(Ventil 326) zu schließen. Dies verhindert die Möglichkeit
eines Herausblasens von Kühlmittel aus dem Kühlkreislauf in
folge der Anwesenheit eines Überdruckes im Kühlsystem.
Im Schritt 2005 wird die Temperaturdifferenz (T E -T C )
zwischen dem Kühlmittelmantel 308 und dem unteren Tank 320
erfaßt. Für den Fall, daß die Temperaturdifferenz gleich
oder größer als 20°C ist, wird angenommen, daß eine aus
reichende Sicherheit erreicht ist, um das System zu öffnen
und das Programm geht zum Schritt 2015 über.
Wenn die Temperaturdifferenz gleich oder kleiner als 10°C
ist, wird angenommen, daß das Kühlsystem noch zu heiß ist,
um es in den Zustand eines offenen Kreislaufs zu überführen
und das weitere Wärmemengen zur Atmosphäre hin abgeführt
werden müssen. Um diesen Prozeß zu beschleunigen, wird im
Schritt 2006 ein Befehl ausgegeben, das Kühllüfterrad 318
anzutreiben.
Wenn andererseits festgestellt wird, daß die Temperaturdiffe
renz sich im Bereich von 10-20°C bewegt, wird angenommen,
daß der Kühler 316 teilweise mit flüssigem Kühlmittel ge
füllt ist und in den Schritten 2007 und 2008 werden Befehle
ausgegeben, um den Betrieb der Kühlmittelrückführpumpe 328
und des Kühllüfterrades 318 zu stoppen. D.h., wenn der
Kühler 316 teilweise gefüllt ist, wird sogar dann, wenn
das Lüfterrad 318 stark angetrieben wird, nur eine gering
fügige Zunahme des Wärmeaustausches zwischen dem Kühler
und der Umgebungsatmosphäre erreicht und daher werden zur
Vermeidung eines unnötigen elektrischen Energieverbrauchs
in diesem Zustand weder die Pumpe 328 noch das Lüfterrad 318
betätigt.
Nach der Anregung des Kühllüfterrades 318 im Schritt 2006
wird im Schritt 2009 das Niveau der Kühlflüssigkeit im
Kühlmittelmantel (C/J) festgestellt. Wenn der Motor noch
heiß ist und das Kühlmittel noch siedet oder nahe dem Sieden
ist, wird die Pumpe 328 in den Schritten 2010 und 2011 wahl
weise angeregt, um sicherzustellen, daß keine örtlichen Aus
trocknungen oder heißen Stellen oder dergleichen im oberen
Abschnitt des Kühlmittelmantels auftreten. Hierdurch wird
die Möglichkeit einer thermischen Beschädigung vermieden.
Im Schritt 2012 wird die Tatsache, daß der Motor 300 tat
sächlich außer Betrieb ist, bestätigt und im Schritt 2013
wird ein Zeitgeber in Lauf gesetzt. Während des Zeitraumes
in dem der Zählwert unterhalb eines bestimmten Zählwertes
(der z.B. 20 Sekunden entspricht) verbleibt, wird das Pro
gramm zum Schritt 2003 rückgekoppelt. Nach Überschreitung
des vorbestimmten Zeitwertes geht das Programm zum Schritt
2015 über, in dem die Energiezufuhr zum Kühlsystem abge
schaltet wird.
Wenn andererseits im Schritt 2012 festgestellt wird, daß
der Motor noch läuft, wird im Schritt 2014 ein Befehl aus
gegeben, das Ventil 326 zu öffnen und das Programm wird
über den Schritt 2002 zurückgesetzt.
Es ist somit deutlich, daß das Kühlsystem noch für eine
maximale Zeitspanne von 20 Sekunden nach dem Abschalten
des Motorbetriebes arbeitsfähig gehalten wird. Wenn inner
halb dieses Zeitraumes entweder die Motortemperatur T E
oder die Differenz zwischen der Temperatur des Kühlmittel
mantels und dem unteren Tank anzeigt, daß es ausreichend
sicher ist, das System in den Zustand eines offenen Kreis
laufes ohne nachteilige Folgen zu überführen, wird die
Energiezufuhr zu dem Kühlsystem vor dem Ablauf der vorer
wähnten Zeitspanne unterbrochen.
Wenn die Energiezufuhr zu dem Kühlsystem im Schritt 1015
abgeschaltet wurde, wird das Ventil 326 abgeschaltet und
macht den Kühlkreislauf zu einem offenen Kühlkreislauf.
Wenn der Kühlmitteldampf im Kreislauf kondensiert, veran
laßt die resultierende Druckdifferenz, die sich zwischen
dem Druck der Außenatmosphäre und dem Druck im Inneren des
Kühlkreislaufes entwickelt, daß in dem Reservoir 322 ge
speicherte Kühlmittel über die Leitung 324 in den unteren
Tank 320 des Kühlers 316 zu fließen. Wenn der Kühler 316
aufgefüllt worden ist und das Kühlmittel aus dem Reservoir
322 erschöpft ist, kann Luft in den unteren Tank 320 an
gesaugt werden. Diese Luft wandert in Blasen nach oben
durch die Röhren 321 des Kühlers 316 und findet ihren Weg
zum oberen Abschnitt des Kühlmittelmantels 308 solange,
bis die erwähnte Druckdifferenz aufhört zu existieren.
Obwohl somit selbst das Einströmen von Luft durch den
Kühler 316 zu diesem Zeitpunkt gestattet wird, bleibt
dieser vollständig gefüllt und vor Korrosion oder der
gleichen geschützt.
Es wird darauf hingewiesen, daß das Konzept nach der vor
liegenden Erfindung nicht auf das erläuterte Ausführungs
beispiel beschränkt ist, sondern auch auf andere Verdam
pfungskühlsysteme, wie z.B. in Fig. 3 der vorliegenden
Anmeldung dargestellt, falls gewünscht, angewandt werden
kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die
Kühlung einer Brennkraftmaschine und ein Kühlsystem, das
ein Reservoir aufweist, welches lediglich eine ausreichende
Kühlmittelmenge enthält, um den Kühler aufzufüllen, wenn
der Motor nicht in Betrieb ist, so daß das Systemgewicht
verringert ist. Die verbleibenden Teile des Kühlkreis
laufes, wie z.B. der obere Teil des Kühlmittelmantels, die
ausreichend korrosionsbeständig sind, werden während des
Stillstandes des Motors mit Luft gefüllt. Die Luft wird
aus dem Kühlsystem ausgespült wenn eine Aufwärmphase des
Motors erfolgt bzw. der Motor bestimmungsgemäß arbeitet,
und zwar in Abhängigkeit von einer Temperaturdifferenz,
die sich zwischen dem Kühlmittelmantel und dem Boden des
Radiators ergibt.
Claims (15)
1. Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Teil
derselben, der einem hohen Wärmefluß ausgesetzt ist, mit
einem Kühlmittelmantel, der dieses besonders wärmebelastete
Teil umgibt und in dem Kühlmittel in flüssiger Form einge
füllt ist, das zum Sieden bringbar ist und in gasförmiger
Form aus dem Kühlmittelmantel abgeführt ist,
einen Kühler in Fluidverbindung mit dem Kühlmittelmantel, der Kühlmitteldampf, welcher im Kühlmittelmantel erzeugt wurde, aufnimmt und diesen in seine flüssige Form konden siert, wobei der Kühler einen kleinen Sammelbehälter im Bodenbereich aufweist, gekennzeichnet durch
ein Reservoir (322), in dem Kühlmittel gespeichert ist, wobei das Reservoir (322) strömungsverbunden zwischem dem Sammelbehälter (320) des Kühlers (316) und dem Kühlmittel mantel (308) eingesetzt ist und das Reservoir (322) eine derartige Größe aufweist, daß es ausreichend flüssiges Kühlmittel enthält, um den Kühler (316) zu füllen, jedoch in seinem Volumen nicht ausreichend ist, um sowohl den Kühler (316) als auch den Kühlmittelmantel (308) mit Kühlmittel zu füllen,
eine Einrichtung (328) zur Rückführung von Kondensat aus dem Kühler (316) in den Kühlmittelmantel (308) in einer Weise, die das Niveau des flüssigen Kühlmittels in dem Kühlmittelmantel (308) auf einem bestimmten Niveau (H) hält,
einen ersten Temperatursensor (342), der in dem Kühler (316) angeordnet ist,
einen zweiten Temperatursensor (344), der in dem Kühl mittelmantel (308) angeordnet ist,
eine Vorrichtung (318), die dem Kühler (316) zugeordnet ist, um die Kondensationsrate an Kühlmitteldampf in dem Kühler (316) zumindest in Abhängigkeit von dem Signal eines der Temperatursensoren (342, 344) zu variieren, und
ein erstes Ventil (326), das in Abhängigkeit von den Sig nalen des ersten und zweiten Temperatursensors (342, 344) wahlweise die Verbindung zwischen dem Inneren des Reser voirs (322) und der Umgebungsatmosphäre und dem Reser voir (322) und dem Kühler (316) steuert.
einen Kühler in Fluidverbindung mit dem Kühlmittelmantel, der Kühlmitteldampf, welcher im Kühlmittelmantel erzeugt wurde, aufnimmt und diesen in seine flüssige Form konden siert, wobei der Kühler einen kleinen Sammelbehälter im Bodenbereich aufweist, gekennzeichnet durch
ein Reservoir (322), in dem Kühlmittel gespeichert ist, wobei das Reservoir (322) strömungsverbunden zwischem dem Sammelbehälter (320) des Kühlers (316) und dem Kühlmittel mantel (308) eingesetzt ist und das Reservoir (322) eine derartige Größe aufweist, daß es ausreichend flüssiges Kühlmittel enthält, um den Kühler (316) zu füllen, jedoch in seinem Volumen nicht ausreichend ist, um sowohl den Kühler (316) als auch den Kühlmittelmantel (308) mit Kühlmittel zu füllen,
eine Einrichtung (328) zur Rückführung von Kondensat aus dem Kühler (316) in den Kühlmittelmantel (308) in einer Weise, die das Niveau des flüssigen Kühlmittels in dem Kühlmittelmantel (308) auf einem bestimmten Niveau (H) hält,
einen ersten Temperatursensor (342), der in dem Kühler (316) angeordnet ist,
einen zweiten Temperatursensor (344), der in dem Kühl mittelmantel (308) angeordnet ist,
eine Vorrichtung (318), die dem Kühler (316) zugeordnet ist, um die Kondensationsrate an Kühlmitteldampf in dem Kühler (316) zumindest in Abhängigkeit von dem Signal eines der Temperatursensoren (342, 344) zu variieren, und
ein erstes Ventil (326), das in Abhängigkeit von den Sig nalen des ersten und zweiten Temperatursensors (342, 344) wahlweise die Verbindung zwischen dem Inneren des Reser voirs (322) und der Umgebungsatmosphäre und dem Reser voir (322) und dem Kühler (316) steuert.
2. Kühlsystem nach Anspruch 1, gekennzeich
net dadurch, daß die Einrichtung zur Aufrechterhaltung
des Kühlmittelniveaus im Kühlmittelmantel (308) aufweist:
einen Niveausensor (330), der in dem Kühlmittelmantel (308) angeordnet ist, wobei der Niveausensor (330) ausgelegt ist, um das Absinken des Niveaus des flüssigen Kühlmittels im Kühlmittelmantel (308) unterhalb des bestimmten Niveaus (H) zu erfassen und ein entsprechendes, hierfür repräsentatives Signal auszugeben, wobei das vorbestimmte Niveau (H) so ausgewählt ist, daß der besonders wärmebelastete Teil des Verbrennungsmotors ständig in bestimmtem Maße in das flüs sige Kühlmittel eingetaucht gehalten ist,
eine Pumpe (328), die das flüssige Kühlmittel von dem Reservoir (322) zum Kühlmittelmantel (308) durch eine Kühlmittelrückführleitung (329) pumpt, wobei die Pumpe (328) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Niveausensors (330) betätigbar ist, derart, daß das Niveau des flüssigen Kühl mittels im Kühlmittelmantel (308) auf dem bestimmten Niveau (H) gehalten wird.
einen Niveausensor (330), der in dem Kühlmittelmantel (308) angeordnet ist, wobei der Niveausensor (330) ausgelegt ist, um das Absinken des Niveaus des flüssigen Kühlmittels im Kühlmittelmantel (308) unterhalb des bestimmten Niveaus (H) zu erfassen und ein entsprechendes, hierfür repräsentatives Signal auszugeben, wobei das vorbestimmte Niveau (H) so ausgewählt ist, daß der besonders wärmebelastete Teil des Verbrennungsmotors ständig in bestimmtem Maße in das flüs sige Kühlmittel eingetaucht gehalten ist,
eine Pumpe (328), die das flüssige Kühlmittel von dem Reservoir (322) zum Kühlmittelmantel (308) durch eine Kühlmittelrückführleitung (329) pumpt, wobei die Pumpe (328) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Niveausensors (330) betätigbar ist, derart, daß das Niveau des flüssigen Kühl mittels im Kühlmittelmantel (308) auf dem bestimmten Niveau (H) gehalten wird.
3. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Vorrichtung zur Regulierung
der Kondensationsrate im Kühler (316) ein Lüfterrad (318)
ist, das in angetriebenem Zustand den Wärmeaustausch
zwischen dem Kühler (316) und einem Kühlmedium, das den
Kühler (316) umgibt, erhöht.
4. Kühlsystem nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Lüfterrad (318) in Abhängig
keit von den beiden Temperatursensoren (342, 344) betätig
bar ist und so gesteuert ist, daß es nicht angetrieben ist,
wenn die Signale des ersten und zweiten Temperatursensors
(342, 344) anzeigen, daß die Temperaturdifferenz zwischen
dem Kühlmittelmantel (308) und dem unteren Tank (320)
geringer als ein vorbestimmter Wert ist.
5. Kühlsystem nach Anspruch 1, gekennzeich
net durch eine Rückschlagventileinrichtung (333) zur
Verhinderung eines Kühlmittelrückflusses aus dem Kühl
mittelmantel (308) zu dem Reservoir (322) über die Kühl
mittelrückführleitung (329).
6. Kühlsystem nach Anspruch 1, gekennzeich
net durch einen Hilfskreislauf in Fluidverbindung mit
dem Kühlmittelmantel (308),
eine Umwälzpumpe (338), die in dem Hilfskreislauf ange ordnet ist und die wahlweise betätigbar ist, um Kühl mittel durch diesen Hilfskreislauf zu zirkulieren,
eine Mischleitung (340), die von dem Hilfskreislauf an einer Stelle stromab der Umwälzpumpe (338) abzweigt und die angeordnet ist, um ein Teil des von der Umwälzpumpe (338) geförderten Kühlmittels zum Kühler (316) zu führen, um eine im wesentlichen gleichmäßige Konzentration von nicht-flüchtigen Zusätzen im Kühlmittel, die sich im Kühl mittelmantel (308) und im Kühlmittel, das sich im Kühler (316) befindet, aufrechtzuerhalten.
eine Umwälzpumpe (338), die in dem Hilfskreislauf ange ordnet ist und die wahlweise betätigbar ist, um Kühl mittel durch diesen Hilfskreislauf zu zirkulieren,
eine Mischleitung (340), die von dem Hilfskreislauf an einer Stelle stromab der Umwälzpumpe (338) abzweigt und die angeordnet ist, um ein Teil des von der Umwälzpumpe (338) geförderten Kühlmittels zum Kühler (316) zu führen, um eine im wesentlichen gleichmäßige Konzentration von nicht-flüchtigen Zusätzen im Kühlmittel, die sich im Kühl mittelmantel (308) und im Kühlmittel, das sich im Kühler (316) befindet, aufrechtzuerhalten.
7. Kühlsystem nach Anspruch 6, gekennzeich
net durch ein zweites Ventil (346), das in der Misch
leitung (340) angeordnet ist, wobei dieses Ventil (346)
in Abhängigkeit von der Temperatur (T E ) des Kühlmittels
im Kühlmittelmantel (308) betätigbar ist und angeordnet
ist, um geschlossen zu bleiben und eine Übertragung von
Kühlmittel durch die Mischleitung (340) zu verhindern,
wenn der zweite Temperatursensor (344) anzeigt, daß die
Temperatur des Kühlmittels im Kühlmittelmantel (308)
unterhalb eines bestimmten Minimalwertes ist.
8. Verfahren zur Kühlung einer Brennkraftmaschine, in
dem flüssiges Kühlmittel in einen Kühlmittelmantel einge
führt wird und das Kühlmittel sieden kann und als Kühl
mitteldampf abgeführt wird,
der Kühlmitteldampf, der aus dem Kühlmittelmantel abge führt wurde in einem Kühler kondensiert wird, um ein Kon densat zu bilden, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte,
Sammeln eines begrenzten Volumens flüssigen Kühlmittels in einem Reservoir (322), wobei dieses begrenzte Volumen ausreicht, um den Kühler (316) zu füllen, jedoch nicht ausreicht, um sowohl den Kühler (316) als auch den Kühl mittelmantel (308) aufzufüllen,
Einrichten einer Fluidverbindung zwischen dem Reservoir (322) und einem unteren Abschnitt (320) des Kühlers (316), Rückführen des Kondensates, das in dem Kühler (316) ge bildet wurde zu dem Reservoir (322) bzw. dem Kühlmittel mantel (308) in einer Weise, die einen besonders wärmebe lasteten Teil der Brennkraftmaschine (300) ständig in bestimmte Tiefe in das flüssige Kühlmittel eingetaucht hält,
Erfassen der Temperatur des Kondensates, das in dem Kühler (316) gebildet wurde,
Erfassen der Temperatur des Kühlmittels in dem Kühlmittel mantel (308),
Steuerung einer Vorrichtung (318), die dem Kühler (316) in einer Weise zugeordnet ist, welche die Kondensations rate des Kühlmitteldampfes im Kühler variiert, und
wahlweise Steuerung einer der Verbindungen zwischen dem Inneren des Reservoirs (322) und der Umgebungsatmosphäre und der Verbindung zwischen dem Reservoir (322) und dem Kühler (316) in Abhängigkeit von den Ergebnissen der Ver fahrensschritte der Erfassung der Kondensattemperatur und der Erfassung der Kühlmitteltemperatur im Kühlmittelmantel (308).
der Kühlmitteldampf, der aus dem Kühlmittelmantel abge führt wurde in einem Kühler kondensiert wird, um ein Kon densat zu bilden, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte,
Sammeln eines begrenzten Volumens flüssigen Kühlmittels in einem Reservoir (322), wobei dieses begrenzte Volumen ausreicht, um den Kühler (316) zu füllen, jedoch nicht ausreicht, um sowohl den Kühler (316) als auch den Kühl mittelmantel (308) aufzufüllen,
Einrichten einer Fluidverbindung zwischen dem Reservoir (322) und einem unteren Abschnitt (320) des Kühlers (316), Rückführen des Kondensates, das in dem Kühler (316) ge bildet wurde zu dem Reservoir (322) bzw. dem Kühlmittel mantel (308) in einer Weise, die einen besonders wärmebe lasteten Teil der Brennkraftmaschine (300) ständig in bestimmte Tiefe in das flüssige Kühlmittel eingetaucht hält,
Erfassen der Temperatur des Kondensates, das in dem Kühler (316) gebildet wurde,
Erfassen der Temperatur des Kühlmittels in dem Kühlmittel mantel (308),
Steuerung einer Vorrichtung (318), die dem Kühler (316) in einer Weise zugeordnet ist, welche die Kondensations rate des Kühlmitteldampfes im Kühler variiert, und
wahlweise Steuerung einer der Verbindungen zwischen dem Inneren des Reservoirs (322) und der Umgebungsatmosphäre und der Verbindung zwischen dem Reservoir (322) und dem Kühler (316) in Abhängigkeit von den Ergebnissen der Ver fahrensschritte der Erfassung der Kondensattemperatur und der Erfassung der Kühlmitteltemperatur im Kühlmittelmantel (308).
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Verfahrensschritt der Rück
führung von Kühlmittel die Schritte aufweist:
Erfassen des Niveaus des Kühlmittels im Kühlmittelmantel (308) unter Verwendung eines Niveausensors (330),
Pumpen von flüssigem Kühlmittel von dem Reservoir (322) zu dem Kühlmittelmantel (308) in Abhängigkeit davon, daß der Kühlmittelniveau-Erfassungsschritt ergibt, daß das Niveau des flüssigen Kühlmittels im Kühlmittelmantel (308) unterhalb eines bestimmten Niveaus (H) ist.
Erfassen des Niveaus des Kühlmittels im Kühlmittelmantel (308) unter Verwendung eines Niveausensors (330),
Pumpen von flüssigem Kühlmittel von dem Reservoir (322) zu dem Kühlmittelmantel (308) in Abhängigkeit davon, daß der Kühlmittelniveau-Erfassungsschritt ergibt, daß das Niveau des flüssigen Kühlmittels im Kühlmittelmantel (308) unterhalb eines bestimmten Niveaus (H) ist.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Verfahrensschritt der Steue
rung der Kondensationsrate die Steuerung eines Lüfterrades
(318) beinhaltet, das den Wärmeaustausch zwischen dem
Kühler (316) und einem Kühlmedium, das den Kühler (316)
umgibt, erhöht.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Verfahrensschritt der Steue
rung der Kondensationsrate umfaßt:
die Bestimmung des Wertes der Temperaturdifferenz, die zwischen der Temperatur des Kondensates (T C), das am Boden des Kühlers (316) gesammelt wird und der Temperatur des Kühlmittels (T E) im Kühlmittelmantel (308) existiert,
die Anregung des Lüfterrades (318) in Abhängigkeit davon, daß der Wert der Temperaturdifferenz geringer ist als ein vorbestimmter Wert.
die Bestimmung des Wertes der Temperaturdifferenz, die zwischen der Temperatur des Kondensates (T C), das am Boden des Kühlers (316) gesammelt wird und der Temperatur des Kühlmittels (T E) im Kühlmittelmantel (308) existiert,
die Anregung des Lüfterrades (318) in Abhängigkeit davon, daß der Wert der Temperaturdifferenz geringer ist als ein vorbestimmter Wert.
12. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeich
net dadurch, daß eine Rückströmung von Kühlmittel aus
dem Kühlmittelmantel (308) zu dem Reservoir (322) verhin
dert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeich
net durch den Verfahrensschritt des Füllens des Kühlers
(316) lediglich mit flüssigem Kühlmittel aus dem Reservoir
(322), wenn die Brennkraftmaschine nicht arbeitet, wobei
die Druckdifferenz, die sich (a) zwischen dem Kühlmittel
mantel (308) und dem Kühler (316) und (b) zwischen dem
Reservoir (322) und der Umgebungsatmosphäre ausbildet,
wenn der Kühlmitteldampf in dem Kühlmittelmantel (308)
und dem Kühler (316) abkühlt und in die flüssige Phase
kondensiert.
14. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeich
net durch den Verfahrensschritt der Zirkulation einer
bestimmten kleinen Menge flüssigen Kühlmittels zwischen
dem Kühlmittelmantel (308) und dem Kühler (316), um die
Konzentration von nicht-flüchtigen Zusätzen des Kühlmittels
im Kühlmittelmantel (308) zu verhindern.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß diese Zirkulation verhindert wird,
wenn die Temperatur des Kühlmittels in dem Kühlmittel
mantel (308) unterhalb eines bestimmten Minimalwertes liegt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61083668A JPH073172B2 (ja) | 1986-04-11 | 1986-04-11 | 内燃機関の沸騰冷却装置 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3712122A1 true DE3712122A1 (de) | 1987-10-15 |
DE3712122C2 DE3712122C2 (de) | 1991-04-25 |
Family
ID=13808849
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP (1) | JPH073172B2 (de) |
DE (1) | DE3712122A1 (de) |
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