DE3737390A1 - Fluessigkeitskuehlsystem fuer eine brennkraftmaschine mit oelvorwaermung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitskühlsystem für eine Brennkraftmaschine mit Dreikreiskühlsystem nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Es ist allgemein bekannt, daß Motorenöle, insbesondere die Sorten, die höhere Viskositäten aufweisen, bei niedrigen Umgebungstemperaturen dazu neigen, zähflüssig zu werden. Außerdem lagert sich im Schmieröl, infolge der mit sinkender Temperatur fallenden Lösefähigkeit des Öls für Alterungsstoffe Schlamm ab, und begüngstigt somit die Verstopfung der Rohre des Ölkühlers. Durch Kaltverstopfung innerhalb des Ölkreislaufs insbesondere des Ölkühlers, wo die Querschnitte der Rohre relativ klein dimensioniert sind, kann die für die Motorfunktion unerläßliche Öl­ schmierung und Kühlung während der Start- und Kaltlauf­ phase erheblich gestört oder sogar ausbleiben, so daß dadurch Schäden verursacht werden könnten.

Ein Flüssigkeitskühlsystem mit Wabenkühlung der obigen Gattung ist als Dreikreiskühlsystem für die Motoren BVM 628 und BVM 640 von KHD bekannt, wo der Ölkühler, der Ladeluftkühler und die Brennkraftmaschine in je einem separaten Kühlkreislauf liegen.

Beim Anfahren der Brennkraftmaschine bei niedrigen Temperaturen hält der Öltemperaturregler die Kurzschluß­ leitung zum Motor offen, so daß ein schnelles Warmfahren der Brennkraftmaschine gewährleistet ist. Steigt nun die Öltemperatur im Ölkreislauf an, so wird der Ölstrom zum Ölkühler hin geleitet, wo durch Ölkühlung einer Über­ hitzung des Öls entgegengewirkt wird, um dessen Schmier­ fähigkeit aufrecht zu erhalten.

Bei niedrigen Außentemperaturen besteht bei derartigen Anlagen die Gefahr, daß das Öl in dem Rohrsystem des Öl­ kühlers bei Stillstand der Anlage so dickflüssig wird, daß dieser den Durchfluß des vom Motor kommenden Ölstroms verhindert und folglich einen gefährlichen Wärmestau innerhalb der Brennkraftmaschine verursacht. Trotz einer fortwährend steigenden Öltemperatur oder gar einer Über­ schreitung der maximal zulässigen Temperaturgrenze des Öles im Motor erfolgt keine Rückkühlung, weil die Temperatur des dickflüssigen Öls innerhalb der Röhre des Ölkühlers so schnell, trotz steigender Motortemperatur, kaum beeinflußt wird. Die Funktion und die Lebensdauer der Brennkraftmaschine kann dadurch erheblich beeinträchtigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Umschaltung des Schmierölkreislaufs von der Kurzschlußleitung zum Ölkühler hin, auch bei niedrigen Außentemperaturen, die Ölversorgung und die notwendige Ölkühlung bei der Brenn­ kraftmaschine aufrecht zu erhalten.

Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Teil des ersten Anspruchs gelöst.

Durch die Ausrüstung des Ölkühlers mit einem Heizteil, das von der angewärmten Kühlflüssigkeit durchflossen ist, wird rechtzeitig während der Anfahrphase des Motors das still­ stehende dickflüssige Öl innerhalb des Ölkühlers groß­ flächig aufgewärmt, so daß bei niedrigen Außentemperaturen sich bildende "kalte Stopfen" innerhalb der Kühlerrohre unmittelbar nach der Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine beseitigt werden kann. Bei Umschaltung des Ölkreislaufs von der Kurzschlußleitung auf den Ölkühler fließt dann das Öl ungehindert durch und die Öltemperatur kann somit opti­ mal geregelt werden.

Erfindungsgemäß ist das Heizteil im NT-Kreis angeschlossen und wird von dort über entsprechende Zu- und Abfluß­ leitungen von der schon angewärmten Kühlflüssigkeit durch­ strömt. Dabei kann die Versorgung entweder durch einen Teilstrom des NT-Kreises oder durch Leitung der gesamten Kühlflüssigkeit des NT-Kreises durch das Heizteil erfolgen.

Ebenso kann die Versorgung des Heizteils mit Kühlflüssig­ keit aus dem HT-Kreis erfolgen, wobei hier auch entweder nur ein Teil davon oder die gesamte Kühlflüssigkeit des HT-Kreises durch das Heizteil fließt. Es besteht auch die Möglichkeit das Heizteil mit angewärmter Kühlflüssigkeit von beiden Kreisen gleichzeitig in getrennten Heizteilen zu versorgen. Dabei sind die von den Kühlkreisen durch das Heizteil geleitete Flüssigkeitsanteile mengenmäßig frei wählbar. Die Entscheidung darüber hängt von den Rand­ bedingungen der Anlage ab (wie z. B. Motorleistung bzw. Wärmeentwicklung, Kühlerkapazität, Außentemperaturen usw.).

Für den Fall, daß das Heizteil von einem Teilstrom des NT- und/oder HT-Kreises durchflossen wird, ist die Kühl­ flüssigkeitsversorgung gemäß Anspruch 5 durch ein Regel­ organ in der Kurzschlußleitung des jeweiligen Kreises geregelt. Dieses kann ein Drosselorgan, eine Regelklappe oder eine Stellklappe sein, womit die Durchflußmenge ein­ malig oder zwischen zwei Grenzen eingestellt werden kann.

In Abhängigkeit von der Kühlflüssigkeitstemperatur wird der Flüssigkeitslauf im NT-Kreis und im HT-Kreis durch einen Temperaturregler gesteuert. Ist das Heizteil am NT-Kreis angeschlossen, so steht der Regler des NT-Kreises in der Anfahrphase des Motors in der Stellung B-A offen (C-A geschlossen). Dabei fließt entweder eine Teilmenge oder die gesamte Kühlflüssigkeitsmenge des NT-Kreises durch das Heizteil und erwärmt das im Ölkühler stehende Öl. Bei Normalbetrieb schaltet der Regler die Kurz­ schlußleitung bzw. den Durchfluß durch das Heizteil zu (B-A geschlossen) und gibt den Wasserdurchfluß durch den NT-Kühler (C-A offen) frei.

Der Verlauf ist bei Versorgung des Heizteiles mit an­ gewärmter Kühlflüssigkeit aus dem HT-Kreis ähnlich, jedoch ist hier, bedingt durch die Lage des Temperaturreglers, in der Anfahrphase die Reglerstellung A-B offen (A-C zu), während nach Erreichen der Betriebstemperatur der Regler den Weg zu dem HT-Kühler freigibt (A-C offen) und die Kurzschlußleitung bzw. den Durchfluß durch das Heizteil sperrt (A-B zu).

In der Normalbetriebsphase stellt sich der Regler im NT- bzw. im HT-Kreis so ein, daß die Kühlflüssigkeit nur durch den zugehörigen Kühler fließt. Durch die Umgehung des Heizteiles wird dieser nur während der Anlaufphase aktiviert, so daß die Kühlleistung des Ölkühlers während der eigentlichen Normalbetriebsphase nicht durch das Vor­ handensein des Heizteils belastet wird.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeich­ nungen verwiesen, in denen vier Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind.

Es zeigt:

Fig. 1A einen schematischen Aufbau des erfin­ dungsgemäßen Flüssigkeitskühlsystems mit einem von einem Teilstrom des NT-Kreises durchflossenen Heizteil.

Fig. 1B eine Teilskizze der Anlage mit einem vom gesamten Wasserstrom des NT-Kreises durch­ flossenen Heizteil.

Fig. 2A eine Teilskizze des Kühlsystems mit einem Heizteil, der von einem Teilstrom des HT- Kreises versorgt ist.

Fig. 2B eine Teilskizze des Kühlsystems mit einem vom gesamten Wasserstrom des HT-Kreises durchflossenen Heizteils.

In Fig. 1A und soweit mit den anderen Figuren über­ einstimmend, ist mit 1 eine Brennkraftmaschine mit einem Wabenkühler 2 (Dreikreiskühlung) bezeichnet. Der HT-Kreis 11 für die Motorkühlung besteht aus einer Umwälzpumpe 5, einem HT-Kühler 10 und einem Temperaturregler 22, der den Durchfluß des Motorkühlwassers wahlweise durch den Kühler 10 hin regelt oder bei noch kaltem Motor unter Umgehung des Kühlers direkt über die Kurzschlußleitung 13 zurück zum Motor hinschickt.

Analog dazu ist NT-Kreis 21 für die Kühlung des Lade­ luftkühlers 7 vorgesehen. Der NT-Kreis besteht aus dem Ladeluftkühler 7, einer Umwälzpumpe 4, einem NT-Kühler 20 und einem Temperaturregler 22, der das Kühlwasser entweder zum Kühler oder direkt durch die Kurzschlußleitung 23 hin steuert.

Ebenso besteht der Ölkreis 31 aus einer Ölpumpe 6, die aus der Ölwanne 3 Öl zum Ölkühler 30 hin fördert, wo bei dem Olkreis der Öldurchfluß, wie oben beschrieben, durch den Regler 32 und die Kurzschlußleitung 33 geregelt wird.

Unter dem Ölkühler 30 ist ein Heizteil 9 eingebaut, der im NT-Kreis integriert ist. Die Zuflußleitung 14 verbindet das Heizteil mit dem aus dem Motor kommenden Wasserstrang und die Abflußleitung 15 führt das Wasser vom Heizteil zum Knotenpunkt 16 vor dem Temperaturregler 22 auf der Kurz­ schlußleitung 23 zurück. Die das Heizteil durchfließende Wassermenge ist durch ein Mengenregelorgan 8 durch seine Einstellung bestimmbar und kann je nach Motorkonzeption variiert werden.

Fig. 1B unterscheidet sich von Fig. 1A dadurch, daß das Heizteil 9 in der Kurzschlußleitung 23 eingebaut ist, so daß während der Anlaufphase des Motors im kalten Zustand die gesamte Wassermenge des NT-Kreises durch das Heizteil hindurchfließt.

Bei der Anfahrphase der Brennkraftmaschine erfolgt der Wasserlauf im NT-Kreis durch die Kurzschlußleitung (Temperaturregler 22 steht auf B-A offen und C-A zu). Durch die Reglerklappe 8 fließt ein Warmwasseranteil des NT-Kreises durch die Kurzschlußleitung, während der Rest des Heißwassers das Heizteil 9 durchfließt, welcher seinerseits den Ölkühler schon während der Anfahrphase des Motors breitflächig aufwärmt und daß dort in den Kühl­ röhren durch die Kälte stehengebliebenen Öl flüssiger macht. Schaltet der Thermostat 32 den Ölkreislauf 31 von der Kurzschlußleitung 33 auf den Ölkühler 30 um, so kann das aus dem Motor kommende warme Öl durch den Ölkühler 30 ungehindert durchfließen und auf seiner optimalen Temperatur gekühlt werden.

Zeitlich aufeinander abgestimmt schaltet dann der Temperaturregler 22 im NT-Kreis den Wasserkreislauf von der Kurzschlußleitung bzw. von der zum Heizteil führenden Leitung zum Wasserkühler 20 um (C-A offen und B-A geschlossen), so daß der Ölkühler nicht durch evtl. Heiß­ wasserfluß durch das Heizteil bei Normalbetrieb zusätzlich belastet wird.

Prinzipiell gelten die Schaltungen von Fig. 1A und 1B auch bei Fig. 2A und 2B, jedoch liegt hier das Heizteil im HT-Kreis. Abgesehen von der Lage des Temperaturreglers, bedingt dadurch, daß im HT-Kreis die Kühlwasser­ austrittstemperatur, während im NT-Kreis die Kühlwasser­ eintrittstemperatur vom Regler konstant gehalten wird, ist die Wirkungsweise die gleiche.

Während der Anfahrphase des Motors ist der Regler 12 in die Stellung A-B offen und A-C zu und nach Erreichen der Betriebstemperatur auf A-C offen und A-B zu um­ schaltet, so daß das Wasser wieder ausschließlich durch den Wasserkühler 10 fließt.

Die Ausrüstung des Systems mit dem Mengenregelventil 8 bzw. dessen Integration im NT- oder HT-Kreis hängt von den Randbedingungen der Anlage ab (z. B. Motorleistung, Außen­ temperatur usw.) und wird weitgehend dadurch bestimmt.

Selbstverständlich sind andere Heizteilausführungen zu­ lässig, so daß eine ganze oder teilweise Ummantelung des Ölkühlers mit einem Heizteil in Betracht gezogen werden kann.

Claims (5)

1. Flüssigkeitskühlsystem für eine aufgeladene Brenn­ kraftmaschine (1) mit Flüssigkeitskühlung, mit einem Öl­ kühler (30), der im Motorölkreislauf (31) integriert ist, aus einem Flüssigkeits-Niedertemperaturkühler (20), der im Ladeluftkühlerkreislauf (21) integriert ist (NT-Kreis), und einem Flüssigkeits-Hochtemperaturkühler (10), der im Motorkühlkreislauf (11) integriert ist (HT-Kreis), wobei die Kreisläufe (11, 21, 31) jeweils durch einen Tempe­ raturregler (12, 22, 32) und Kurzschlußleitung (13, 23, 33) steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölkühler (30) mit einem Heizteil (9) ausgerüstet ist, durch welchen angewärmte Kühlflüssigkeit fließt.

2. Flüssigkeitskühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizteil (9) mit Flüssig­ keit aus dem NT-Kreis (21) und/oder dem HT-Kreis (11) versorgt ist.

3. Flüssigkeitskühlsystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teilstrom der Flüssig­ keit des NT-Kreises (21) und/oder des HT-Kreises (11) durch das Heizteil (9) fließt.

4. Flüssigkeitskühlsystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Flüssigkeitsstrom des NT-Kreises (21) und/oder des HT-Kreises (11) durch das Heizteil (9) fließt.

5. Flüssigkeitskühlsystem nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils in der Kurzschluß­ leitung (23) des NT-Kreises und/oder der Kurzschlußleitung (13) des HT-Kreises ein Mengenregelorgan (8) eingebaut ist.