DE4224862A1

DE4224862A1 - Verdampfungskühlsystem

Info

Publication number: DE4224862A1
Application number: DE19924224862
Authority: DE
Inventors: Hans Albrecht; Gerd Buechner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Buechner Lianka 85459 Berglern De Schrott Myri
Priority date: 1992-07-28
Filing date: 1992-07-28
Publication date: 1994-02-03
Anticipated expiration: 2012-07-29
Also published as: DE4224862C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verdampfungskühlsystem nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Aus der DE-C 37 00 494 ist ein gattungsgemäßes Ver dampfungskühlsystem bekannt. Dieses Kühlsystem arbeitet mit einer Kühlmittelpumpe, die Kühlmittel vom Ausgleichs behälter in die Brennkraftmaschine fördert, da die Ver bindungsleitung vom Ausgleichsbehälter zum Motor am Aus gleichsbehälter tiefer liegt als am Motor.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ver dampfungskühlsystem der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß es mit wenig Bauteilen auskommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn zeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs in ihrer Ge samtheit gelöst. Aufgrund dieser Lösung ist es möglich, auf den bekannten Dampfabscheider sowie die Kühlmittel pumpe zu verzichten, da aufgrund der Lage und Anordnung der Stichleitung zwischen dem Ausgleichsbehälter und dem eigentlichen Kühlsystem sichergestellt ist, daß zum einen nicht benötigtes Kühlmittel im Ausgleichsbehälter de poniert wird und andererseits benötigtes Kühlmittel selbsttätig aus dem Ausgleichsbehälter abgesaugt wird. Im bzw. am Kondensator wird hierbei kein Kondensatsammelbe hälter vorgesehen, so daß dieser ebenfalls kleiner ge staltet werden kann. Durch die Reduzierung der Bauteile und dem vollständigen Wegfall elektronischer/elektrischer Regel- bzw. Steuerkreise wird ein sehr einfach aufgebau tes Kühlsystem erzielt, was sich besonders - aufgrund der geodätischen Höhenlagen der einzelnen Bauteile - für lie gende Brennkraftmaschinen eignet, wie sie beispielsweise bei Motorrädern eingesetzt werden. Dadurch wird ein sehr sicher arbeitendes Kühlsystem erzielt, was auch härtesten Beanspruchungen genügt. Zusätzlich werden die allgemeinen Vorteile eines Verdampfungskühlsystems, wie verringerte Kühlmittelmenge, schnelleres Erreichen der Betriebs temperatur und damit geringerer Kraftstoffverbrauch und auch geringere Abgaswerte - beibehalten.

Die Weiterbildung nach Anspruch 2 empfiehlt sich immer dann, wenn Einbauprobleme mit einem einzigen Kondensator auftreten. Vorteilhaft kann diese Lösung auch bei Motor rädern angeordnet werden.

Je nach Wärmeanfall in der Brennkraftmaschine kann es ausreichen, nur ein kleines Kühlgebläse oder bei zwei Kondensatoren nur einen mit einem Kühlgebläse zu verse hen. Dieses Kühlgebläse wird dann temperaturgesteuert ge schaltet, was bei elektrisch angetriebenen Kühlgebläsen problemlos möglich ist. Dies ist dann die einzige elek trische bzw. elektronische Steuerung am Kühlkreis.

Die Ansprüche 4 und 5 beschreiben die Anordnung und den Aufbau der Überdruck-/Unterdruckventile. Hierbei hat sich ein Öffnungsdruck des Überdruckventils von 0,2 bar als ausreichend erwiesen.

Die Weiterbildung nach Anspruch 6 beschreibt bevorzugte Volumina für den Ausgleichsbehälter. Bei kalter Maschine ist der Ausgleichsbehälter nur minimal gefüllt, -nämlich so weit, daß die Stichleitung unterhalb des Kühlmittel standes mündet. Da Dampfblasen ein wesentlich größeres Volumen beanspruchen als Kühlmittel, wird mit steigender Belastung Kühlmittel in den Ausgleichsbehälter ausge schoben und dort zwischengelagert, bis die Belastung im Motor und damit der Dampfanteil wieder sinkt. Dement sprechend ist das Volumen des Ausgleichsbehälters aus zu legen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.

In der einzigen Abbildung ist schematisch das erfindungs gemäße Verdampfungskühlsystem anhand einer liegenden Brennkraftmaschine perspektivisch dargestellt.

Mit 1 ist die Brennkraftmaschine bezeichnet, die in die sem Fall liegend angeordnet ist. Sie besitzt im Zylinder kopf und im Zylinderkurbelgehäuse Kühlmittelräume, die mit einem flüssigen, verdampfungsfähigen Kühlmittel 2 zum Teil gefüllt sind. Die nicht mit Kühlmittel gefüllten Be reiche 3 dienen als Dampfraum. Aus diesen Bereichen 3 führt die Verbindungsleitung 4 zu zwei symmetrisch ange ordneten Kondensatoren 5 und 6, die luftgekühlt sind. Die Kondensatoren sind oberhalb des Kühlmittelstandes, der sich bei kalter Brennkraftmaschine einstellt, angeordnet. Jeder Kondensator ist mit einem temperaturgesteuerten, elektrisch angetriebenen Kühlmittelgebläse 7 ausgestat tet, von dem im vorliegenden Beispiel nur eines darge stellt ist. Die Verbindungsleitung 4 mündet im höchsten Punkt der Kondensatoren 5 und 6. Zum Befüllen des Systems weist der Kondensator 6 einen Einfüllstutzen 15 auf.

Der tiefste Punkt der Kondensatoren 5 und 6, der eben falls oberhalb des Kaltwasser-Kühlmittelstandes liegt, ist über eine Rücklaufleitung 8 mit dem tiefsten Punkt der Kühlmittelräume in der Brennkraftmaschine 1 verbun den.

Abzweigend vom tiefsten Punkt der Kondensatoren 5 und 6 ist eine Stichleitung 9 zu einem Ausgleichsbehälter 10 vorgesehen. Der Ausgleichsbehälter 10 weist eine Kalt wassermarke 11 auf, bis zu der bei kaltem Motor Kühl mittel eingefüllt ist.

Der Mündungsabschnitt 12 der Stichleitung 9 endet auf Höhe der Kaltwassermarke 11, wobei die Stichleitung 9 als Saugleitung ausgebildet ist. Der Kühlmittelstand liegt auch hier bei kalter Brennkraftmaschine oberhalb des Kühlmittelstandes innerhalb der eigentlichen Brenn kraftmaschine.

Der Ausgleichsbehälter 10 ist mit einem Deckel 13 ver schlossen, in dem - nicht dargestellt - ein Überdruck- und ein Unterdruckventil angeordnet sind. Beide Ventile führen von bzw. zu der Atmosphäre über eine Leitung 14.

Das System arbeitet wie folgt:
Bei kalter Brennkraftmaschine 1 sind die Kühlmittelräume bevorzugt bis zur Hälfte mit Kühlmittel 2 gefüllt. Die übrigen Bereiche 3 sind als Dampfraum ausgebildet, also bei kalter Maschine mit Luft gefüllt. Aufgrund der An ordnung der Rücklaufleitung 8 ist diese ebenfalls teil weise mit Kühlmittel befüllt. Ebenfalls bis zur Kalt wassermarke 11 befüllt ist der Ausgleichsbehälter 10 mit Kühlmittel.

Nach dem Start der Brennkraftmaschinen erfolgt deren Erwärmung und damit auch die Wärmeabgabe an das Kühl mittel 2. Dadurch erwärmt sich dieses ebenfalls und bil det - je nach Intensität der Wärmezufuhr - mehr oder we niger Dampfblasen. Da die Dampfblasen ein größeres Volu men beanspruchen, wird aus der Rücklaufleitung 8 flüs siges Kühlmittel in die Stichleitung 9 und damit in den Ausgleichsbehälter 10 gedrückt. Gleichzeitig steigen Dampfblasen aus dem Verdampfungsbereich 3 in die Ver bindungsleitung 4 und von dort in die beiden Konden satoren 5 und 6, wo sie unter Wärmeabgabe wieder zu Kühl mittel kondensieren. Sie gelangen dann wieder in die Rücklaufleitung 8 bzw. über die Stichleitung 9 in den Ausgleichsbehälter 10. Die in der Verbindungsleitung 4 sowie in den Kondensatoren 5 und 6 bei kalter Maschine vorhandene Luft wird ebenfalls über die Rücklaufleitung 8 und die Stichleitung 9 in den Ausgleichsbehälter 10 gedrückt. Nach Überschreiten des Öffnungsdruckes des Überdruckventils wird sie in die Umgebung ausgeschoben.

Je nach Belastung der Brennkraftmaschine und damit jener Wärmeanfall wird der Ausgleichsbehälter 10 mehr oder we niger mit Kühlmittel gefüllt, das aus der Brennkraft maschine 1 verdrängt wurde. Der Ausgleichsbehälter 10 ist deshalb in seinem Volumen so ausgelegt, daß er bei höchster Belastung der Brennkraftmaschine 1 bei ange nommener höchstmöglicher Außentemperatur das gesamte ver drängte Kühlmittel aufnehmen kann.

Die Ventile in dem Deckel 13 haben hierbei die Aufgabe, das Befüllen des Ausgleichsbehälters mit Kühlmittel wäh rend des Betriebes und sein Entleeren zu gestatten, d. h. beim Befüllen mit Kühlmittel nach Überschreiten des ein gestellten Überdruckes die Luft entweichen zu lassen und zum Entleeren Luft wieder nachströmen zu lassen.

Claims

1. Verdampfungskühlsystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Kühlmantel, der nur zum Teil mit flüssi gem Kühlmittel gefüllt ist, mindestens einem Kon densator, dessen tiefster Punkt oberhalb des höchstzulässigen Kühlmittelstandes in der Brenn kraftmaschine liegt, mit einer Verbindungsleitung vom höchsten Punkt des Kühlmittelraumes zum Konden sator und einer Rücklaufleitung vom Kondensator zum tiefsten Punkt im Kühlmittelraum der Brennkraft maschine sowie einem Ausgleichsbehälter, der in das Kühlsystem eingebunden ist und Kühlmittel enthält, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
Der Ausgleichsbehälter (10) ist über eine Stichleitung (9) an der Rücklaufleitung (8) angeschlossen, die Stichleitung (9) mündet in den Ausgleichsbehälter (10) als Saugleitung mit einem aufsteigenden Mündungsabschnitt (12), die Mündung der Stichleitung (9) im Ausgleichsbehälter (10) endet oberhalb des höchstens Wasserstandes im Kühl mittelraum bei kalter Brennkraftmaschine, bis zur Mündung der Stichleitung (9) ist der Ausgleichsbehälter (10) bei kalter Brennkraftmaschine mit Kühlmittel gefüllt.

2. Verdampfungskühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kondensatoren (5, 6) parallel geschaltet vorgesehen sind.

3. Verdampfungskühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Kühlluft gebläse (7) für einen Kondensator (5 bzw. 6) vorgesehen ist.

4. Verdampfungskühlsystem nach einem der vorange gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsbehälter (10) über ein Überdruck-/Unterdruckventil mit der Atmosphäre verbunden ist.

5. Verdampfungskühlsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile als Rück schlagventile ausgebildet sind.

6. Verdampfungskühlsystem nach einem der vorange gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Aus gleichsbehälters (10) etwa dem 1- bis 1,5fachen Volumen der Kühlmittelmenge in der Brennkraftmaschine entspricht.