DE4228856B4

DE4228856B4 - Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4228856B4
Application number: DE19924228856
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. Roschinski
Original assignee: Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 1992-08-29
Filing date: 1992-08-29
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2012-08-30
Also published as: DE4228856A1

Abstract

Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einem Gebläseträger (1) für ein Kühlgebläse und mit einem einen Abschlussdeckel (3) aufweisenden Ausgleichsbehälter (2), der ein Luftvolumen zum Ausgleich der Wärmedehnung der Kühlflüssigkeit und eine Einfüllöffnung (9) aufweist, wobei der Ausgleichsbehälter (2) mit dem Gebläseträger (1) eine bauliche Einheit bildet und mit einem Kühlflüssigkeitswärmetauscher (4) in Strömungsverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsbehälter (2) einen Überfüllschutz aufweist, der von einer im Ausgleichsbehälter (2) angeordneten Wand (5) gebildet ist, die in dem Ausgleichsbehälter (2) eine nach oben geschlossene Luftkammer (6) abteilt, deren Unterseite mit dem Ausgleichsbehälter (2) in Strömungsverbindung steht, wobei der Ausgleichsbehälter (2) an einem geodätisch höchsten Punkt die Einfüllöffnung (9) aufweist und die Brennkraftmaschine eine Motorentlüftungsleitung (12) und der Kühlflüssigkeitswärmetauscher (4) eine Wärmetauscherentlüftungsleitung (13) aufweisen, wobei die Motorentlüftungsleitung (12) zur geodätisch höchsten Stelle des Ausgleichsbehälters (2) und die Wärmetauscherentlüftungsleitung (13) zur geodätisch höchsten Stelle des Abschlussdeckels (3) führen und dass die Motorenentlüftungsleitung (12) und die...

Description

Die Erfindung betrifft eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine, mit einem Gebläseträger für ein Kühlgebläse und mit einem einen Abschlussdeckel aufweisenden Ausgleichsbehälter, der ein Luftvolumen zum Ausgleich der Wärmedehnung der Kühlflüssigkeit und eine Einfüllöffnung aufweist, wobei der Ausgleichsbehälter mit dem Gebläseträger eine bauliche Einheit bildet und mit einem Kühlflüssigkeitswärmetauscher in Strömungsverbindung steht.

Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus der DE 39 12 734 A1 bekannt. In diesem Dokument ist ein Kühlsystem beschrieben, das einen Gebläseträger mit einem integrierten Ausgleichsbehälter aufweist, in den die Kühlflüssigkeit nur bis zu einer Markierung eingefüllt werden darf. Wird der Ausdehnungsraum überfüllt, kann es zu überhöhtem Druck im Kühlsystem mit der Folge von Kühlmittelverlusten kommen.

Aus der AT 388 213 B ist bekannt, einen separaten Ausgleichsbehälter durch eine Trennwand in zwei Einzelbehälter zu unterteilen, wobei konstruktionsbedingt in beiden Einzelbehälter beim Befüllen mit Flüssigkeit jeweils ein Luftpolster verbleibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine zu schaffen, deren Kühlsystem nicht überfüllt werden kann und das mit geringem Aufwand herstellbar ist.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Ausgleichsbehälter einen Überfüllschutz aufweist, der von einer im Ausgleichsbehälter angeordneten Wand gebildet ist, die in dem Ausgleichsbehälter eine nach oben geschlossene Luftkammer abteilt, deren Unterseite mit dem Ausgleichsbehälter in Strömungsverbindung steht, wobei der Ausgleichsbehälter an einem geodätisch höchsten Punkt die Einfüllöffnung aufweist und die Brennkraftmaschine eine Motorenentlüftungsleitung und der Kühlflüssigkeitswärmetauscher eine Wärmetauscherentlüftungsleitung aufweisen, wobei die Motorentlüftungsleitung zur geodätisch höchsten Stelle des Ausgleichsbehälters und die Wärmetauscherentlüftungsleitung zur geodätisch höchsten Stelle des Abschlussdeckels führen und dass die Motorenentlüftungsleitung und die Wärmetauscherentlüftungsleitung getrennt in den unteren Bereich des Ausgleichsbehälters führen. Durch die Anbringung eines Überfüllschutzes wird das gewünschte Luftvolumen im Kühlkreislauf sichergestellt und damit ein Ansteigen des Kühlmitteldruckes verbunden mit Kühlmittelverlust vermieden. Durch die im Ausgleichsbehälter angeordnete Luftkammer und die am geodätisch höchsten Punkt des Ausgleichsbehälters angeordnete Einfüllöffnung wird erreicht, dass im Ausgleichsbehälter ein bis zur Unterkante der Wand sich erstreckendes Luftvolumen beim Einfüllen der Kühlflüssigkeit bis zum Rand des Einfüllstutzens erhalten bleibt. Weiteres Einfüllen von Kühlflüssigkeit in den Einfüllstutzen führt lediglich zum Überlaufen aber keinesfalls zur Verringerung des vorgesehenen Luftvolumens im Ausgleichbehälter. Durch die getrennte Ausbildung der Motorentlüftungsleitung und der Wärmetauscherentlüftungsleitung wird erreicht, dass zwischen den Entlüftungsleitungen kein Strömungskurzschluss mit dadurch bedingter Umgehung des Flüssigkeitswärmetauschers möglich ist. Durch das tiefe Hinunterführen in den Ausgleichsbehälter wird verhindert, dass bei tiefem Kühlflüssigkeitsstand durch die Entlüftungsleitungen Luft an die geodätisch höchsten Stellen von Brennkraftmaschine und Kühlflüssigkeitswärmetauscher gelangt und so deren Kühlflüssigkeitsspiegel abgesenkt wird.

In weiterer Ausgestaltung weist der Ausgleichsbehälter an der geodätisch höchsten Stelle eine verschließbare Wärmetauscherentlüftungsöffnung und an der geodätisch höchsten Stelle des Abschlussdeckels eine verschließbare Motorenentlüftungsöffnung auf. Diese gestatten das Entweichen der Luft aus der Brennkraftmaschine und dem Kühlflüssigkeitswärmetauscher beim Auffüllen des Kühlkreislaufes.

Durch eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung, bei der die Motorentlüftungsleitung teilweise in der Behälterdichtfläche und die Wärmetauscherentlüftungsleitung teilweise in der Deckeldichtfläche angordnet und als offene Kanäle ausgebildet sind, die durch eine Flachdichtung geschlossen und nach außen abgedichtet sind, wird erreicht, dass die Entlüftungsleitungen mit geringstmöglichem Arbeitsaufwand herstellbar sind.

Durch eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, bei der in einer Rücklaufleitung des Gebläseträgers an geodätisch höchster Stelle eine Fangtasche angeordnet ist, die entgegen der Richtung der Kühlmittelströmung offen ist und die über die Wärmetauscherentlüftungsleitung in Strömungsverbindung mit dem Ausgleichsbehälter steht, wird erreicht, dass die in der Kühlflüssigkeit nach dem Kühlflüssigkeitswärmetauscher enthaltene Luft besonders gründlich ausgeschieden wird.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung, bei der der Gebläseträger zusammen mit dem Ausgleichsbehälter als einstckiges Gussteil ausgebildet ist, wobei die Wand, die Fangtasche und die Motorentlüftungsleitung fertig gegossen sind, bewirkt eine rationelle Fertigung mit einem Minimum an mechanischer Nacharbeit. Entsprechendes gilt für den ebenfalls als Gussteil ausgebildeten Verschlussdeckel und seiner Wärmetauscherentlüftungsleitung.

In Weiterbildung weist der Verschlussdeckel ein Überdruckventil, ein Kühlflüssigkeitssichtrohr und einen Niveauschalter auf, wobei das Überdruckventil in Höhe des oberen Bereichs der Luftkammer, das Kühlflüssigkeitssichtrohr zumindest den Toleranzbereich des Kühlflüssigkeitsspiegels überdeckend und der Niveauschalter an der zulässigen Untergrenze des Kühlflüssigkeitsniveaus angeordnet sind. Da all diese Aggregate in dem vom Gebläseträger getrennten Verschlussdeckel untergebracht sind, kann dieser kostensparend vormontiert und als komplettes Bauteil an die Brennkraftmaschine angebaut werden.

Durch eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, durch die die Wärmetauscherentlüftungsleitung über einen Wärmetauscherentlüftungsschlauch mit einer Wärmetauscherentlüftungsbohrung und die Motorentlüftungsleitung über einen Motorentlüftungsschlauch mit einer Motorentlüftungsbohrung in Strömungsverbindung stehen, wobei die Entlüftungsbohrungen in einer Dichtfläche eines Einfüllstutzens münden und durch Verschließen desselben mittels eines Verschlussdeckels und dessen Deckeldichtung abdichtbar sind, wird eine Zwangsentlüftung des Motors und des Wärmetauschers nach außen erreicht. Dadurch ist sichergestellt, dass beim Befüllen des Kühlsystems dasselbe in gewünschtem Maße mit Kühlflüssigkeit gefüllt wird und dadurch dessen Funktion gewährleistet ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind.
Es zeigen:
1: Längsschnitt durch den Ausgleichsbehälter mit fest angebautem Kühlflüssigkeitswärmetauscher,
2: Teilquerschnitt in der Schnittebene A-A des Ausgleichsbehälters nach 1,
2a: Teilschnitt durch den Ausgleichsbehälter mit Abschlussdeckel in der Schnittebene B-B der 2,
3: Querschnitt durch den Einfüllstutzenbereich.
In 1 ist eine mit der Brennkraftmaschine integrierte Kühlanlage dargestellt, bestehend aus dem Gebläseträger 1, dem Ausgleichsbehälter 2 und dem Kühlflüssigkeitswärmetauscher 4. Letzterer ist an dem Ausgleichsbehälter 2 befestigt und steht mit diesem über eine Zulaufleitung 8 und eine Rücklaufleitung 10 in Strömungsverbindung. Wie auch aus 2 hervorgeht, sind der Gebläseträger 1 und der Ausgleichsbehälter 2 einstückig ausgebildet.
Im Ausgleichsbehälter 2 ist eine Wand 5 vorgesehen, die eine nach oben geschlossene Luftkammer 6 abtrennt. Die Luftkammer 6 ist unten offen und steht in Strömungsverbindung mit dem Ausgleichsbehälter 2. Dieser hat an seiner geodätisch höchsten Stelle einen Einfüllöffnung 9.
Wie aus 2 und 2a hervorgeht, wird der Ausgleichsbehälter 2 durch einen Abschlussdeckel 3 verschlossen. Zwischen beiden ist eine Flachdichtung 14 angeordnet, die eine Behälterdichtfläche 15 und eine Deckeldichtfläche 16 verbindet.
Der Ausgleichsbehälter 2 steht mit dem Kühlkreislauf über eine Motorentlüftungsleitung 12, eine Wärmetauscherentlüftungsleitung 13 und eine Kurzschlussleitung 7 in Strömungsverbindung. Die Motorentlüftungsleitung 12 kommt von der höchsten Stelle der nicht dargestellten Brennkraftmaschine über eine Hohlschraube 24 und eine Motorentlüftungsöffnung 21 an die höchste Stelle des Abschlussdeckels 3. Von dort ist sie als offene Rinne in der Deckeldichtfläche 16 gestaltet und wird von der Flachdichtung 14 abgedeckt und nach außen abgedichtet.
Die Wärmetauscherentlüftungsleitung 13 ist ebenfalls als offene Rinne gestaltet, die in der Behälterdichtfläche 15 angeordnet und von der Flachdichtung 14 abgedeckt und nach außen abgedichtet ist. Sie kommt von einer Fangtasche 11, die in der Rücklaufleitung 10 an geodätisch höchster Stelle und in Strömungsrichtung offen angeordnet ist. Beide Entlüftungsleitungen führen in den unteren Bereich des Ausgleichsbehälters 2.
Im Abschlussdeckel 3 sind an geodätisch höchster Stelle ein Überdruckventil 17, im Toleranzbereich des Kühlflüssigkeitsspiegels ein Kühlflüssigkeitssichtrohr 18 und an der zulässigen Untergrenze des Kühlflüssigkeitsspiegels ein Niveauschalter 19 vorgesehen.
An der geodätisch höchsten Stelle der Rücklaufleitung 10 ist eine verschließbare Wärmetauscherentlüftungsöffnung 20 vorgesehen, an der geodätisch tiefsten Stelle des Ausgleichsbehälters 2 eine Entleeröffnung 23.
In 3 ist eine Variante des Entlüftungssystems dargestellt. Hierbei sind die Wärmetauscherentlüftungsöffnung 20 und die in 3 nicht dargestellte Motorentlüftungsöffnung 21 über einen Wärmetauscherentlüftungsschlauch 33 und einen Motorentlüftungsschlauch 32 mit einer Wärmetauscherentlüftungsbohrung 31 bzw. einer Motorentlüftungsbohrung 30 verbunden, die in der Dichtfläche 34 eines Einfüllstutzens 9b münden. Solange derselbe durch einen Verschlussdeckel 28 mit einer Deckeldichtung 29 verschlossen ist, bleiben auch die Entlüftungsbohrungen 30, 31 nach außen verschlossen. In diesem normalen Betriebsfall wirkt die interne Zwangsentlüftung, durch die Luft aus dem Wärmetauscher und dem Motor in die Luftkammer 6 gelangt. Durch Abnehmen des Verschlussdeckels 29 werden die Entlüftungsbohrungen 38, 31 geöffnet und das Kühlsystem nach außen entlüftet. Dadurch wird erreicht, dass bei einer Erst- oder Wiederbefüllung des Kühlsystems dieses in gewünschter Weise mit Kühlflüssigkeit befüllt wird, ohne eine zusätzliche Entlüftungsmaßnahme ergreifen zu müssen.
Die Anordnung funktioniert folgendermaßen:
Beim Befüllen der Kühlanlage wird nach Öffnen der Wärmetauscherentlüftungsöffnung 20 das Kühlmittel durch den Einfüllstutzen 9b bis zu dessen Rand eingefüllt. Dabei kann die nach oben geschlossene Luftkammer 6 nicht mit Kühlmittel gefüllt werden. Sie bleibt deshalb zwangsweise als Ausdehnungsvolumen erhalten.
Das Überdruckventil 17 schützt den Kühlkreislauf vor unzulässig hohen Drücken. Am Kühlflüssigkeitssichtrohr 18 ist der jeweilige Stand der Kühlflüssigkeit ersichtlich. Bei Unterschreiten des Mindestkühlwasserstandes tritt der Niveauschalter 19 in Kraft und löst ein optisches und/oder akustisches Signal aus.
Die Motorentlüftungsleitung 12 und die Wärmetauscherentlüftungsleitung 13 sowie die Kurzschlussleitung 7 stellen die Strömungsverbindung zwischen dem Kühlkreislauf und dem Ausgleichsbehälter 2 her. Durch die Motorentlüftungsleitung 12 und die Wärmetauscherentlüftungsleitung 13 strömt laufend Kühlflüssigkeit und gegebenenfalls Luft in den Ausgleichsbehälter, wo die Kühlflüssigkeit entgast wird und über die Kurzschlussleitung 7 zurück zur nicht dargestellten Kühlflüssigkeitspumpe geführt wird. Da die beiden Entlüftungsleitungen an getrennten Stellen in den Ausgleichsbehälter münden, ist ein Kurzschluss zwischen beiden Leitungen verhindert und dadurch eine Abscheidung der Luft aus der Kühlflüssigkeit sichergestellt. Da beide Entlüftungs leitungen im unteren Bereich des Ausgleichsbehälters 2 münden, ist ein Luftansaugen über die Entlüftungsleitungen und damit ein Abfallen des Kühlflüssigkeitsspiegels in der Brennkraftmaschine und dem Kühlflüssigkeitswärmetauscher auch bei niedrigem Kühlflüssigkeitsstand im Ausgleichsbehälter vermieden. Die Anordnung der Entlüftungsleitungen in den Dichtflächen von Ausgleichsbehälter und dessen Abschlussdeckel ist besonders fertigungsgünstig, da die Entlüftungsleitungen fertig gegossen werden. Dasselbe gilt auch für die Fangtasche 11 und die Wand 5, die keinerlei mechanische Bearbeitung erfordern.
Die Kühlanlage zeichnet sich durch einen Überfüllschutz und durch Entlüftungsleitungen aus, die durch einfache gusstechnische Maßnahmen verwirklicht werden.

Claims

Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einem Gebläseträger (1) für ein Kühlgebläse und mit einem einen Abschlussdeckel (3) aufweisenden Ausgleichsbehälter (2), der ein Luftvolumen zum Ausgleich der Wärmedehnung der Kühlflüssigkeit und eine Einfüllöffnung (9) aufweist, wobei der Ausgleichsbehälter (2) mit dem Gebläseträger (1) eine bauliche Einheit bildet und mit einem Kühlflüssigkeitswärmetauscher (4) in Strömungsverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsbehälter (2) einen Überfüllschutz aufweist, der von einer im Ausgleichsbehälter (2) angeordneten Wand (5) gebildet ist, die in dem Ausgleichsbehälter (2) eine nach oben geschlossene Luftkammer (6) abteilt, deren Unterseite mit dem Ausgleichsbehälter (2) in Strömungsverbindung steht, wobei der Ausgleichsbehälter (2) an einem geodätisch höchsten Punkt die Einfüllöffnung (9) aufweist und die Brennkraftmaschine eine Motorentlüftungsleitung (12) und der Kühlflüssigkeitswärmetauscher (4) eine Wärmetauscherentlüftungsleitung (13) aufweisen, wobei die Motorentlüftungsleitung (12) zur geodätisch höchsten Stelle des Ausgleichsbehälters (2) und die Wärmetauscherentlüftungsleitung (13) zur geodätisch höchsten Stelle des Abschlussdeckels (3) führen und dass die Motorenentlüftungsleitung (12) und die Wärmetauscherentlüftungsleitung (13) getrennt in den unteren Bereich des Ausgleichsbehälters (2) führen.
Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsbehälter (2) an der geodätisch höchsten Stelle eine verschließbare Wärmetauscherentlüftungsöffnung (20) und an der geodätisch höchsten Stelle des Abschlussdeckels (3) eine verschließbare Motorenentlüftungsöffnung (21) aufweist.
Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschlussdeckel (3) eine Deckeldichtfläche (16) aufweist, die mittels einer Flachdichtung (14) mit einer Behälterdichtfläche (15) in Verbindung steht und dass die Motorentlüftungsleitung (12) teilweise in der Behälterdichtfläche (15) die Wärmetauscherentlüftungsleitung (13) teilweise in der Deckeldichtfläche (16) angeordnet und als offene Kanäle aus gebildet sind, die durch die Flachdichtung (14) geschlossen und nach außen abgedichtet sind.
Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Rücklaufleitung (10) des Gebläseträgers (1) an geodätisch höchster Stelle eine Fangtasche (11) angeordnet ist, die entgegen der Richtung der Kühlmittelströmung offen ist und die über die Wärmetauscherentlüftungsleitung (13) in Strömungsverbindung mit dem Ausgleichsbehälter (2) steht.
Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gebläseträger (1) zusammen mit dem Ausgleichsbehälter (2) als einstückiges Gussteil ausgebildet ist, wobei die Wand (5), die Fangtasche (11) und die Motorentlüftungsleitung (12) fertig gegossen sind.
Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlussdeckel (3) als Gussteil ausgebildet ist, wobei die Wärmetauscherentlüftungsleitung (13) fertig gegossen ist.
Flüssigkeitgekühlte Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass der Verschlussdeckel (3) ein Überdruckventil (17), ein Kühlflüssigkeitssichtrohr (18) und einen Niveauschalter (19) aufweist, wobei das Überdruckventil (17) in Höhe des oberen Bereiches der Luftkammer (6), das Kühlflüssigkeitssichtrohr (18) zumindest den Toleranzbereich des Kühlflüssigkeitsspiegels überdeckend und der Niveauschalter (19) an der zulässigen Untergrenze des Kühlflüssigkeitsniveaus angeordnet sind.
Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Wärmetauscherentlüftungsleitung (13) über einen Wärmetauscherentlüftungsschlauch (33) mit einer Wärmetauscherentlüftungsbohrung (31) und die Motorentlüftungsleitung (12) über einen Motorentlüftungsschlauch (32) mit einer Motorentlüftungsbohrung (30) in Strömungsverbindung stehen, wobei die Entlüftungsbohrungen (30, 31) in einer Dichtfläche (34) eines Einfüllstutzens (9b) münden und durch Verschließen desselben mittels eines Verschlussdeckels (28) und dessen Deckeldichtung (29) abdichtbar sind.