DE4112497A1

DE4112497A1 - Fluessigkeitskuehlung fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE4112497A1
Application number: DE4112497A
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Ridder; Willy Koeninger; Hermann-Josef Dipl Ing Rakel
Original assignee: Daimler Benz AG; Mercedes Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1991-04-17
Filing date: 1991-04-17
Publication date: 1992-10-22
Also published as: DE4112497C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitskühlung für Brennkraft maschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der DE-OS 36 20 288 ist eine gattungsgemäße Flüssigkeits kühlung für Brennkraftmaschinen bekannt, in der vorzugsweise bei aufgeladenen Motoren der Förderstrom der Kühlflüssigkeit nach der Kühlmittelpumpe in zwei Teilströme aufgespalten wird, wobei ein erster Teilstrom mit relativ hoher Temperatur und einem großen Kühlflüssigkeitsdurchsatz in einem Kurzschlußkreis der Brennkraftmaschine unmittelbar wieder zugeführt und ein zweiter Teilstrom mit geringen Kühlflüssigkeitsdurchsatz durch mehrere Wärmetauscher (Hauptkühler, Ladeluftkühler) geführt und vor der Kühlflüssigkeitspumpe wieder mit dem ersten Teilstrom zusammengeführt wird. Das Durchführen einer relativ kleinen Teilmenge durch den Hauptkühler ermöglicht ein sehr großes Temperaturgefälle der Kühlflüssigkeit bzw. eine relativ nied rige Temperatur dieser kleinen Teilmenge nach dem Hauptkühler, die wiederum für eine wirkungsvolle Kühlung der Ladeluft erfor derlich bzw. vorteilhaft ist. In diesem Kühlsystems sind Haupt- und Ladeluftkühler vermittels steuerbarer Bypassleitungen durchflutbar oder sperrbar, wodurch die Kühlleistung des zweiten Teilstromes entsprechend der Er fordernisse regelbar ist.

Nachteilig ist es, daß sich durch die Bypassleitungen und die zur Steuerung der Bypassleitungen erforderlichen Ventile und deren Ansteuereinrichtungen ein sehr aufwendiges, störan fälliges und kostenintensives System ergibt, wobei die Mengen anteile der Teilströme im wesentlichen durch die Summe der Strömungswiderstände der durchströmten Bauelemente bestimmt werden und in jedem neuen Anwendungsfall zu ermitteln und zu optimieren sind.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Flüssig keitskühlung für Brennkraftmaschinen mit zwei Kühlmittelkreis läufen so zu gestalten, daß ohne zusätzliche Leitungen und Ventile bzw. Steuereinrichtungen eine ausreichende und zuver lässige Regelung der Kühlleistung des Systems bei Einhaltung vorgegebener optimalen Mengenanteile der Kühlmittelkreisläufe gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Flüssigkeitsküh lung für Brennkraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Merkmale der Unteransprüche vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen kennzeichnen.

Durch die Erfindung wird in vorteilhafter Weise eine wesent liche Vereinfachung des Aufbaues und der Leistungsregelung im Kühlsystem erreicht, wobei sowohl die Regelung der Kühlleistung für die Brennkraftmaschine selbst als auch die Regelung der Kühlleistung für die Ladeluftkühlung im erforderlichen Maße gewährleistet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrie ben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Flüssigkeits kühlung für Brennkraftmaschinen, wobei die Strö mungsrichtungen des Kühlmittels in den Rohrleitungen durch Pfeile gekennzeichnet sind,

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Thermostatventiles im eingebauten Zustand mit der Ventilstellung bei Kühlmitteltemperatur unterhalb der Betriebstemperatur des Verbrennungsmotores.

In der Darstellung nach Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein flüssigkeitsgekühlter Verbrennungsmotor mit einer nicht darge stellten Aufladeeinrichtung z. B. einem Abgasturbolader be zeichnet. Die Kühlflüssigkeit wird mittels einer Kühlmittel pumpe 2 durch den Verbrennungsmotor 1 gepumpt und strömt nach Verlassen desselben durch ein Thermostatventil 3, wobei der Verbrennungsmotor 1, die Kühlmittelpumpe 2 und das Thermostat ventil 3 baulich zusammengefaßt sind. Vom Thermostatventil 3 wird der vom Verbrennungsmotor 1 kommende und entsprechend der Lastbedingungen aufgeheizte Kühlmittelstrom in eine erste und in eine zweite Teilmenge aufgeteilt, wobei eine erste Teilmenge der Kühlmittelpumpe 2 und danach dem Verbrennungsmotor 1 in einem Primärkreis 4 unmittelbar wieder zugeführt wird. Die zweite Teilmenge wird in einem Sekundärkreis 5 durch eine Rohr leitung 6 zu einem als Mehrflußkühler 7 ausgebildeten Wärme tauscher geleitet. Nach dem Durchströmen des Mehrflußkühlers 7 strömt das Kühlmittel durch eine weitere Rohrleitung 8, durch einen Ladeluftkühler 9 und weiter durch die Rückflußleitung 10 zur Saugseite der Kühlmittelpumpe 2. Vor dem Eintritt in die Kühlmittelpumpe 2 wird die erste und die zweite Teilmenge des Kühlmittelstromes wieder zusammengeführt. Im weiteren wurde auf die Darstellung weiterer herkömmlich an geordneter funktionswichtiger Bestandteile wie z. B. einen Heizungskreislauf, ein System aus Ausgleichsbehältern und Ent lüftungsleitungen oder einen Lüfter verzichtet.

Das in Fig. 2 näher dargestellte Thermostatventil 3 weist eine Einströmöffnung 11 für das von der Brennkraftmaschine 1 kom mende Kühlmittel, einen Ausströmstutzen 12 zur Weiterleitung des Kühlmittels in den Kühlkreis 5 sowie eine Ausströmöffnung 13 zum Saugraum 14 der Kühlmittelpumpe 2 auf. Die Strömungs querschnitte in den Ausströmstutzen 12 und der Ausströmöffnung 13 sind durch zwei sich gegenüberliegende Ventilsitze 15 be stimmt und durch Ventilteller 16, 17, die mit den Ventilsitzen 15 zusammenwirken, veränderbar bzw. verschließbar, wobei diese Ventilteller 16, 17 über ein vom Kühlmittel umströmtes Dehn stoffelement 18 miteinander verbunden sind und gesteuert wer den. Die Ventilteller 16, 17 und das temperaturabhängig arbei tende Dehnstoffelement 18 sind dergestalt miteinander verbunden und gegen das Gehäuse des Thermostatventiles 3 sowie gegen die Ventilsitze 15 abgestützt, daß

- bei Unterschreitung der Betriebstemperatur des Kühlmittels die Ausströmöffnung 13 zur Kühlmittelpumpe 2 geöffnet und der Ausströmstutzen 12 zum Sekundärkreiskreis 5 geschlossen ist, so daß der gesamte Kühlmittelstrom über den Primärkreis 4 ohne Wärme abzugeben im Kurzschluß der Kühlmittelpumpe 2 und danach dem Verbrennungsmotor 1 zugeführt wird,
- bei Erreichung bzw. Überschreitung der Betriebstemperatur der Ventilteller 17 an der Ausströmöffnung 13 zum Saugraum 14 der Kühlmittelpumpe 2 schließt und der Ausströmstutzen 12 zum Kühlkreis 5 geöffnet wird, so daß eine von den Strömungsquer schnitten bestimmte Teilmenge des Kühlmittels in den Sekun därkreis 5 strömt.

Der Ventilteller 17 ist weiterhin erfindungsgemäß mit Durch gangsöffnungen 19 versehen, so daß auch in der Schließstellung des Ventiltellers 17 eine große Teilmenge des Kühlmittels im Primärkreis 4 zur Kühlmittelpumpe 2 strömt. Erfindungsgemäß sind diese Durchgangsöffnungen 19 so dimensioniert, daß unter allen Temperaturbedingungen mindestens ca. 80% des Gesamtkühl mittelstromes in den Primärkreis 4 gefördert werden. Demzufolge strömen max. 20% des Gesamtkühlmittelstromes durch den Sekun därkreis 5. Vorteilhaft hat dieses zur Folge, daß durch die relativ geringe Teilmenge des Kühlmittels, insbesondere durch die Verwendung eines Mehrflußkühlers 7, ein sehr großes Tempe raturgefälle im Sekundärkreis 5 erreicht wird. Dieses relativ stark abgekühlte Kühlmittel steht nun für eine wirkungsvolle Kühlung der Ladeluft in dem Ladeluftkühler 9 zur Verfügung. Nach dem Durchströmen des Ladeluftkühlers 9 wird das Kühlmittel vor dem Eintritt in die Kühlmittelpumpe 2 mit dem Kühlmittel des Primärkreises 4 zusammengeführt.

Claims

1. Flüssigkeitskühlung für Brennkraftmaschinen mit einer Kühl mittelpumpe und einem Thermostatventil mit einem ersten im Kurzschluß durch die Brennkraftmaschine geführten Primärkreis lauf mit hohem Temperaturniveau und großem Kühlmitteldurchsatz sowie einem von dem Primärkreislauf abgezweigten und durch mindestens einen Wärmetauscher geführten Sekundärkreislauf mit geringem Kühlmitteldurchsatz und großem Temperaturgefälle, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermostatventil (3) zur temperaturabhängigen Auftei lung des Kühlmittelstromes von der Brennkraftmaschine (1) in den Primär- und Sekundärkreis einen Bypass aufweist, der unab hängig von der Stellung des Thermostatventiles (3) ständig die überwiegende Kühlmittelmenge in den Primärkreislauf steuert.

2. Flüssigkeitskühlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmitteldurchsatz durch den Primärkreis mindestens 80% der gesamten Kühlmittelfördermenge beträgt und daß der Kühlmitteldurchsatz durch den Sekundärkreis maximal 20% der gesamten Kühlmittelfördermenge beträgt.

3. Flüssigkeitskühlung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor (1), die Kühlmittelpumpe (2) und das Thermostatventil (3) in einer Baueinheit zusammengefaßt sind.

4. Flüssigkeitskühlung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypass im Thermostatventil (3) aus Durchgangsöffnungen (19) besteht, die in einem die Durchströmöffnung (13) zur Kühlmittelpumpe (2) steuernden Ventilteller (15) angeordnet sind.

5. Flüssigkeitskühlung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmetauscher als Mehrflußkühler (7) ausgebildet ist und ein zweiter Wärmetauscher ein Ladeluftkühler (9) darstellt.