DE4315729A1

DE4315729A1 - Cross-flow radiator with one-part expansion tank

Info

Publication number: DE4315729A1
Application number: DE19934315729
Authority: DE
Inventors: Joachim Froeschl; Peter Steinberg; Joachim Papke; Guenter Ranzinger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1993-05-11
Filing date: 1993-05-11
Publication date: 1994-11-17
Anticipated expiration: 2013-05-12
Also published as: DE4315729C2

Abstract

In order to speed up the filling of the entire cooling system in pressurised cooling systems for internal combustion engines, in which a cross-flow radiator with integral expansion tank is used, and for venting in order to prevent boiling of the coolant when the internal combustion engine subsequently warms up, it is proposed according to the invention that a connecting aperture be provided from the cross-flow radiator to the expansion tank, which opening is opened and closed by a valve controlled by the cap of the expansion tank.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Querstromkühler der im Oberbegriff des 1. Anspruchs genannten Art.The invention relates to a cross-flow cooler in the preamble of the first claim Art.

Aus der EP-B 0 184 196 ist ein gattungsgemäßer Querstrom kühler für Brennkraftmaschinen bekannt. Die dort be schriebene Anordnung hat sich in der Praxis bewährt. Zum Befüllen des Kühlsystems mit Kühlmittel bei der Erstbe füllung oder bei einer Wiederbefüllung wird das Kühlmit tel durch die Einfüllöffnung eingefüllt und verteilt sich dann über die Nebenstromrücklaufleitung unter Umgehung des Thermostaten in der Brennkraftmaschine. Von dieser aus strömt es über die Vorlaufleitung in den Querstrom kühler. Da die Leitungsquerschnitte nach den An forderungen im Betrieb des Kühlsystems ausgestaltet sind, ist der Befüllvorgang zeitraubend, da in der Regel die Nebenstromrücklaufleitung einen geringeren Durchmesser als die Vorlauf- und Rücklaufleitung aufweist.EP-B 0 184 196 describes a generic cross flow cooler known for internal combustion engines. The be there written arrangement has proven itself in practice. To the Fill the cooling system with coolant at the first time the coolant filled through the filling opening and distributed then bypassing the bypass return line of the thermostat in the internal combustion engine. Of this it flows into the cross flow via the flow line cooler. Since the cable cross sections according to the An requirements in the operation of the cooling system are designed, the filling process is time consuming, because the Bypass return line a smaller diameter than the supply and return line.

Um sicherzugehen, daß nach einer Befüllung keine wesent lichen Luftnester im Kühlsystem bestehen bleiben, wird die Brennkraftmaschine bei geöffneter Einfüllöffnung im Leerlauf einige Zeit betrieben. To make sure that no essential after filling air pockets in the cooling system will remain the internal combustion engine with the filling opening open Idle operated for some time.

Aufgrund von Verbrauchs- und Emissionsverbesserungen ist das Kühlsystem auf einen höheren Betriebsdruck als Umge bungsdruck ausgelegt, da hierbei das Kühlmittel erst bei erhöhten Temperaturen zu sieden beginnt. Dementsprechend ist auch die Öffnungstemperatur des Thermostaten ausge legt. Wird nun nach dem Befüllen die Brennkraftmaschine bei geöffnetem Kühlsystem betrieben, so spricht der Ther mostat nicht oder nur sehr gering an, wenn die bei Umge bungsdruck auftretende Siedetemperatur des Kühlmittels erreicht wird. Es kann also während des Entlüftens zur Überhitzung der Brennkraftmaschine kommen.Due to improvements in consumption and emissions the cooling system to a higher operating pressure than vice versa pressure, as the coolant is only at high temperatures begins to boil. Accordingly the opening temperature of the thermostat is also out sets. Now the internal combustion engine after filling operated with the cooling system open, the Ther speaks mostat not or only very slightly if the the boiling temperature of the coolant is achieved. So it can be during the venting Overheating of the internal combustion engine.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dies zu ver meiden und eine Befüllung des Kühlsystems mit an schließendem Belüftungslauf ohne Überhitzung des Motors zu erzielen.The object of the present invention is to ver avoid and fill the cooling system closing ventilation run without overheating the engine to achieve.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich nenden Merkmale des 1. Anspruchs gelöst.This object is inventively characterized by ning features of the first claim solved.

Die Erfindung basiert auf der Idee, daß bei geöffnetem Verschlußdeckel eine Verbindungsöffnung vom Querstromküh ler zur Nebenstromrücklaufleitung geöffnet wird, so daß ein Kühlkreislauf unter Einschaltung des Querstromkühlers und Umgehung des Thermostaten aufrechterhalten werden kann. Dadurch wird gerade in der Warmlaufphase beim Ent lüften des Kühlkreislaufes vermieden, daß ein Sieden des Kühlmittels eintritt, da der Kühler voll funktionsfähig ist, bzw. die Dauer der Warmlaufphase reicht nicht aus, Siedetemperatur zu erlangen, da der gesamte Kühlerinhalt mit umgewälzt wird.The invention is based on the idea that when open Cover a connection opening from the cross-flow cooling ler to the secondary flow return line is opened so that a cooling circuit with the cross-flow cooler switched on and bypassing the thermostat can. As a result, the Ent ventilation of the cooling circuit prevents boiling of the Coolant occurs because the cooler is fully functional or the duration of the warm-up phase is not sufficient, To achieve boiling point, as the entire cooler content is circulated with.

Gemäß der Erfindung sind eine Vielzahl von konstruktiven Lösungen der im Patentanspruch 1 beschriebenen Lösungs idee möglich. So kann das Ventil beispielsweise durch Fe derdruck geöffnet werden und der Deckel mit einem Stößel verbunden sein, der das Ventil beim Aufsetzen des Deckels schließt. Daneben ist es möglich, die Verbindungsöffnung als in Richtung des Verschlußdeckels offene Rohrleitung auszubilden, die dann beim Einsetzen des Verschlußdeckels durch einen an ihm befestigte Schließplatte verschlossen wird.According to the invention are a variety of constructive Solutions of the solution described in claim 1 idea possible. For example, the valve can be replaced by Fe the pressure can be opened and the lid with a plunger be connected to the valve when putting on the cover closes. In addition, it is possible to open the connection as open pipeline in the direction of the sealing cover form, which then when inserting the cover closed by a locking plate attached to it becomes.

Eine bevorzugte Ausführungsform beschreibt Anspruch 2, wobei dem Fachmann genügend Mittel zur Verfügung stehen, damit der Schieber im Betrieb die Verbindungsöffnung ab dichtet.A preferred embodiment describes claim 2, enough resources are available to the expert, thus the slider off the connection opening during operation seals.

Die Weiterbildung nach Anspruch 3 hat den Vorteil, daß bei arbeitendem Kühlsystem der Querschnitt der Neben stromrücklaufleitung entsprechend den Erfordernissen zur Verfügung steht, daß aber zum Befüllen ein wesentlich größerer Querschnitt verwendet werden kann, so daß auch der Befüllvorgang selbst schneller durchgeführt werden kann.The development according to claim 3 has the advantage that with the cooling system working, the cross section of the secondary power return line according to the requirements for Is available, but essential for filling Larger cross section can be used, so that too the filling process itself can be carried out faster can.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.In the following, the invention is based on a preferred Embodiment described in more detail.

In der einzigen Abbildung ist die Erfindung anhand einer Prinzipskizze näher erläutert, wobei auf Elemente, die zum sicheren Arbeiten des Kühlsystems notwendig sind, die aber nicht zum Verständnis der Erfindung benötigt werden, verzichtet wurde.In the single figure, the invention is based on a Principle sketch explained in more detail, with elements that are necessary for the safe operation of the cooling system but are not needed to understand the invention, was waived.

Der dargestellte Kühlkreislauf besteht aus der Brenn kraftmaschine 1, die in üblicher Weise mit Kühlkanälen 2 ausgerüstet ist.The cooling circuit shown consists of the internal combustion engine 1 , which is equipped in the usual way with cooling channels 2 .

Das Kühlmittel fließt über die Vorlaufleitung 3 von der Brennkraftmaschine 1 zu dem Querstromkühler 4. Der Quer stromkühler 4 weist als integralen Bestandteil eines sei ner Sammelkästen einen Ausgleichsbehälter 5 auf, der im vorliegenden Beispiel nur schematisch dargestellt ist. Eine konstruktiv mögliche Ausgestaltung ist in der gat tungsbildenden EP-B 0 184 196 beschrieben.The coolant flows via the feed line 3 from the internal combustion engine 1 to the crossflow cooler 4 . The cross flow cooler 4 has as an integral part of a ner collecting tanks a surge tank 5 , which is shown only schematically in the present example. A structurally possible embodiment is described in gat-forming EP-B 0 184 196.

Von dem Querstromkühler 4 führt die Rücklaufleitung 6 un ter Zwischenschaltung einer Kühlmittelpumpe 7 wieder zur Brennkraftmaschine 1 zurück.From the cross-flow cooler 4 , the return line 6 un ter interposition of a coolant pump 7 back to the internal combustion engine 1 .

In der Rücklaufleitung 6 ist an geeigneter Stelle ein Thermostat 8 eingebaut, welches eine Bypass-Leitung 9 bzw. die Rücklaufleitung 6 steuert.A thermostat 8 is installed in the return line 6 at a suitable point and controls a bypass line 9 or the return line 6 .

Eine Nebenstromrücklaufleitung 10 verbindet den Aus gleichsbehälter 5 unter Umgehung des Thermostaten 8 mit der Vorlaufleitung 6 bzw. mit der Kühlmittelpumpe 7.A bypass return line 10 connects the expansion tank 5 bypassing the thermostat 8 to the flow line 6 or to the coolant pump 7 .

Zwischen dem Querstromkühler 4 und dem Ausgleichsbehälter 5 ist eine Verbindungsöffnung 11 vorgesehen, die von einem Schieber 12 verschließbar ist. Der Schieber 12 ist mit einem Deckel 13 verbunden, der die Einfüllöffnung 14 des Ausgleichsbehälters 5 verschließt.Between the cross-flow cooler 4 and the expansion tank 5 , a connection opening 11 is provided, which can be closed by a slide 12 . The slider 12 is connected to a lid 13 which closes the fill opening 14 of the expansion tank 5 .

Zum Befüllen des beschriebenen Kühlsystems wird der Deckel 13 entfernt. Dadurch wird gleichzeitig der Schie ber 12 entfernt, so daß die Verbindungsöffnung 11 frei wird. Dadurch wird ein schnelles Befüllen des gesamten Kühlkreises erreicht. Beim anschließenden Warmlauf der Brennkraftmaschine, der dazu dient, verbliebene Luftein schlüsse im Kühlkreis zum Querstromkühler 4 und von dort zu einer nicht näher dargestellten Entlüftungsleitung zu transportieren, bleibt die Verbindungsöffnung 11 sowie der Einfüllstutzen 14 ebenfalls geöffnet. Dadurch kann sich im Kühlkreis kein Betriebsdruck aufbauen, so daß das Kühlmittel bei Umgebungsdruck zu sieden beginnt, wenn es nicht rechtzeitig gekühlt wird. Da andererseits der Ther mostat für Öffnungstemperaturen bei Betriebsdruck ausge legt ist, wird er bei Umgebungsdruck nicht oder nur un vollkommen öffnen. Aufgrund der offenen Verbindungsöff nung 11 kann jedoch der Querstromkühler 4 in den Kühl kreislauf eingeschaltet werden, da nunmehr unter Umgehung des Thermostaten 8 das Kühlmittel von der Vorlaufleitung 3 über den Querstromkühler 4 und die Nebenstromrücklauf leitung 10 zur Kühlmittelpumpe 7 strömen kann. Damit wird im Warmlauf bei geöffnetem Kühlsystem ein Sieden des Kühlmittels verhindert.To fill the cooling system described, the cover 13 is removed. As a result, the slide 12 is removed at the same time, so that the connection opening 11 is free. This enables the entire cooling circuit to be filled quickly. During the subsequent warm-up of the internal combustion engine, which serves to transport remaining air inlets in the cooling circuit to the cross-flow cooler 4 and from there to a ventilation line, not shown, the connection opening 11 and the filler neck 14 also remain open. As a result, no operating pressure can build up in the cooling circuit, so that the coolant begins to boil at ambient pressure if it is not cooled in time. On the other hand, since the thermostat is designed for opening temperatures at operating pressure, it will not open at all or only at ambient pressure. Because of the open connection opening 11 , however, the cross-flow cooler 4 can be switched on in the cooling circuit, since bypassing the thermostat 8 the coolant can now flow from the feed line 3 via the cross-flow cooler 4 and the bypass return line 10 to the coolant pump 7 . This prevents boiling of the coolant during warm-up with the cooling system open.

Der Schieber 12 dient im vorliegenden Beispiel jedoch nicht ausschließlich dazu, die Verbindungsöffnung 11 zu schließen oder zu öffnen, sondern er ist auch derart aus gestaltet, daß er gleichzeitig den Eintrittsquerschnitt in die Nebenstromrücklaufleitung 10 öffnen oder verengen kann. Dadurch ist es möglich, die Nebenstromrücklauflei tung 10 im Querschnitt größer zu dimensionieren als für eine einwandfreie Betriebsfunktion notwendig wäre. Damit wird erreicht, daß der Befüllvorgang nochmals beschleu nigt wird und daß während des Warmlaufs bei geöffnetem Kühlsystem ein ausreichender Kühlmittelumlauf gewährlei stet wird. Wird dann der Kühlkreislauf geschlossen durch Aufsetzen des Verschlußdeckels 13, so wird gleichzeitig mit dem Verschließen der Verbindungsöffnung 11 der Ein trittsquerschnitt in die Nebenstromrücklaufleitung auf den zum Betrieb notwendigen Querschnitt verringert. Die genaue konstruktive Ausgestaltung des Schiebers 12 hängt hierbei von den Verhältnissen im Einzelfall ab, also ins besondere von der Dimensionierung der Verbindungsöffnung 11 und ihrer Lage zum Anschluß der Nebenstromrücklauflei tung 10 Sinnvoll ist es hierbei, die Verbindungsöffnung 11 möglichst tief anzubringen. Darüber hinaus ist es ebenfalls möglich, eine gemeinsame Ablauföffnung zum Ent leeren des Kühlsystems anzubringen, wobei hier dann ein separater Verschlußstopfen vorzusehen ist. Der Zulauf zu dem Verschlußstopfen kann dann ebenfalls von dem Schieber 12 gesteuert werden, da zum Entleeren des Kühlsystems ebenfalls der Deckel 13 entfernt wird.In the present example, the slide 12 is not used exclusively to close or open the connection opening 11 , but is also designed in such a way that it can simultaneously open or narrow the inlet cross section into the bypass return line 10 . This makes it possible to dimension the bypass return line 10 larger in cross-section than would be necessary for a proper operating function. This ensures that the filling process is accelerated again and that sufficient coolant circulation is guaranteed during warm-up with the cooling system open. Then the cooling circuit is closed by placing the cover 13 , so at the same time as the connection opening 11 is closed, a cross section in the bypass return line is reduced to the cross section required for operation. The exact design of the slide 12 depends on the circumstances in the individual case, in particular on the dimensioning of the connection opening 11 and its position for connecting the bypass return line 10 It is useful here to make the connection opening 11 as deep as possible. In addition, it is also possible to provide a common drain opening for emptying the cooling system, a separate sealing plug then having to be provided here. The feed to the sealing plug can then also be controlled by the slide 12 , since the cover 13 is also removed to empty the cooling system.

Claims

1. Cross flow cooler with a one-piece expansion tank, which is provided with a fill opening that can be closed by a lid, especially for liquid-cooled internal combustion engines, the cross flow cooler being connected to the internal combustion engine via a flow and return line, with a thermostat for controlling a bypass line to the cross flow cooler and a secondary flow return line from the expansion tank to the internal combustion engine (flow line) bypassing the thermostat and a closable connection opening between the cross flow cooler water tank and the adjacent expansion tank, characterized in that the closure of the connection opening ( 11 ) is designed as a valve, which is operated via the cover ( 13 ).

2. Cross-flow cooler according to claim 1, characterized in that the valve is designed as a slide ( 12 ) which is fixedly connected to the cover ( 13 ).

3. cross-flow cooler according to claim 2, characterized in that the slide ( 12 ) narrows the cross section of the bypass return line ( 10 ) when the cover ( 13 ) is inserted.