DE4315729C2

DE4315729C2 - Cross flow cooler with integrated expansion tank

Info

Publication number: DE4315729C2
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: 2000-08-31
Anticipated expiration: 2013-05-12
Also published as: DE4315729A1

Description

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

Aus der EP 0 184 196 A1 ist ein gattungsgemäßer Querstromkühler für Brennkraft maschinen bekannt. Die dort beschriebene Anordnung hat sich in der Praxis be währt. Zum Befüllen des Kühlsystems mit Kühlmittel bei der Erstbefüllung oder bei einer Wiederbefüllung wird das Kühlmittel durch eine Einfüllöffnung eingefüllt und verteilt sich dann über die Nebenstromrücklaufleitung unter Umgehung des Thermostaten in der Brennkraftmaschine. Von dieser aus strömt es über die Vor laufleitung in den Querstromkühler. Da die Leitungsquerschnitte nach den Anfor derungen im Betrieb des Kühlsystems ausgestaltet sind, ist der Befüllvorgang zeit raubend, da in der Regel die Nebenstromrücklaufleitung einen geringeren Durch messer als die Vorlauf- und Rücklaufleitung aufweist.EP 0 184 196 A1 describes a generic cross-flow cooler for internal combustion machines known. The arrangement described there has been in practice lasts. For filling the cooling system with coolant during the initial filling or at After refilling, the coolant is filled through a filler opening and then distributed over the bypass return line bypassing the Thermostats in the internal combustion engine. From there it flows over the fore running line in the cross flow cooler. Since the cable cross sections according to the requirements changes in the operation of the cooling system, the filling process is time consuming, since usually the bypass return line has a lower through knife than the flow and return line.

Um sicherzugehen, daß nach einer Befüllung keine wesentlichen Luftnester im Kühlsystem bestehen bleiben, wird die Brennkraftmaschine bei geöffneter Einfüll öffnung im Leerlauf einige Zeit betrieben.To make sure that after filling, no significant air pockets in the Cooling system remain in place, the internal combustion engine is when the filler is open opening operated at idle for some time.

Aufgrund von Verbrauchs- und Emissionsverbesserungen ist das Kühlsystem auf einen höheren Betriebsdruck als Umgebungsdruck ausgelegt, da hierbei das Kühl mittel erst bei erhöhten Temperaturen zu sieden beginnt. Dementsprechend ist auch die Öffnungstemperatur des Thermostaten ausgelegt. Wird nun nach dem Befüllen die Brennkraftmaschine bei geöffnetem Kühlsystem betrieben, so spricht der Thermostat nicht oder nur sehr gering an, wenn die bei Umgebungsdruck auftre tende Siedetemperatur des Kühlmittels erreicht wird. Es kann also während des Entlüftens zur Überhitzung der Brennkraftmaschine kommen.The cooling system is on due to improvements in consumption and emissions designed to operate at a higher operating pressure than the ambient pressure, since the cooling medium only begins to boil at elevated temperatures. Accordingly, too the opening temperature of the thermostat. Will now after filling the internal combustion engine operated with the cooling system open, says the Thermostat does not turn on or only very slightly if it occurs at ambient pressure The boiling temperature of the coolant is reached. So it can be during the Bleed come to overheating of the internal combustion engine.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Befüllung des Kühlsystems mit anschließendem Belüftungslauf ohne Überhitzung des Motors zu erzielen.The object of the invention is to fill the cooling system with subsequent Achieve ventilation run without overheating the engine.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Querstromkühler erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des 1. Anspruchs gelöst.This object is achieved according to the invention in a generic cross-flow cooler solved by the characterizing features of the first claim.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange geben.Advantageous embodiments of the invention are set out in the dependent claims give.

Die Erfindung basiert auf der Idee, daß bei geöffnetem Verschlußdeckel eine Ver bindungsöffnung vom Querstromkühler 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 Entlüften des Kühlkreislaufes vermieden, daß ein Sieden des Kühlmittels eintritt, da der Kühler voll funktionsfähig ist, bzw. die Dauer der Warm laufphase reicht nicht aus, Siedetemperatur zu erlangen, da der gesamte Kühler inhalt mit umgewälzt wird.The invention is based on the idea that a Ver connection opening is opened from the cross flow cooler to the secondary flow return line, so that a cooling circuit with the involvement of the cross flow cooler and bypass of the thermostat can be maintained. This is just in the Warm-up phase when venting the cooling circuit prevents boiling of the Coolant occurs because the cooler is fully functional, or the duration of the warm running phase is not enough to reach boiling temperature, as the entire cooler content is circulated with.

Gemäß der Erfindung sind eine Vielzahl von konstruktiven Lösungen der im Patent anspruch 1 beschriebenen Lösungsidee möglich. So kann das Ventil beispielsweise durch Federdruck 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, a variety of constructive solutions are those in the patent Claim 1 described solution idea possible. For example, the valve can be opened by spring pressure and the lid connected with a plunger be that closes the valve when the cover is put on. It is also possible the connection opening as a pipe open in the direction of the sealing cover form, which then when inserting the cover by one on it attached locking plate is closed.

Eine bevorzugte Ausführungsform beschreibt Anspruch 2, wobei dem Fachmann genügend Mittel zur Verfügung stehen, damit der Schieber im Betrieb die Ver bindungsöffnung abdichtet. A preferred embodiment describes claim 2, the expert sufficient funds are available so that the slide in operation Ver sealing opening seals.

Die Weiterbildung nach Anspruch 3 hat den Vorteil, daß bei arbeitendem Kühl system der Querschnitt der Nebenstromrücklaufleitung entsprechend den Erforder nissen zur Verfügung steht, daß aber zum Befüllen ein wesentlich größerer Quer schnitt verwendet werden kann, so daß auch der Befüllvorgang selbst schneller durchgeführt werden kann.The development according to claim 3 has the advantage that when working cooling system the cross-section of the secondary flow return line according to the requirements nissen is available, but for filling a much larger cross cut can be used, so that the filling process itself faster can be carried out.

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 ein Kühlkreislauf anhand einer Prinzipskizze näher erläutert, wobei auf Elemente, die zum sicheren Arbeiten des Kühlsystems notwen dig sind, die aber nicht zum Verständnis benötigt werden, verzichtet wurde.In the only illustration, a cooling circuit is closer using a schematic diagram explained, with elements necessary for the safe operation of the cooling system dig, which are not required for understanding, has been dispensed with.

Der dargestellte Kühlkreislauf besteht aus einer Brennkraftmaschine 1, die in übli cher Weise mit Kühlkanälen 2 ausgerüstet ist.The cooling circuit shown consists of an internal combustion engine 1 , which is equipped with cooling channels 2 in a usual manner.

Das Kühlmittel fließt über eine Vorlaufleitung 3 von der Brennkraftmaschine 1 zu einem Querstromkühler 4. Der Querstromkühler 4 weist als integralen Bestandteil eines seiner Sammelkästen einen Ausgleichsbehälter 5 auf, der im vorliegenden Beispiel nur schematisch dargestellt ist. Eine konstruktiv mögliche Ausgestaltung ist in der gattungsbildenden EP 0 184 196 A1 beschrieben.The coolant flows from the internal combustion engine 1 to a crossflow cooler 4 via a flow line 3 . The cross-flow cooler 4 has an expansion tank 5 as an integral part of one of its collecting tanks, which is shown only schematically in the present example. A constructively possible embodiment is described in the generic EP 0 184 196 A1.

Von dem Querstromkühler 4 führt eine Rücklaufleitung 6 unter Zwischenschaltung einer Kühlmittelpumpe 7 wieder zur Brennkraftmaschine 1 zurück.A return line 6 leads from the cross-flow cooler 4 back to the internal combustion engine 1 with the interposition of a coolant pump 7 .

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

Eine Nebenstromrücklaufleitung 10 verbindet den Ausgleichsbehälter 5 unter Um gehung des Thermostaten 8 mit der Rücklaufleitung 6 bzw. mit der Kühlmittelpumpe 7.A bypass return line 10 connects the expansion tank 5 to the thermostat 8 with the return line 6 or with the coolant pump 7 .

Zwischen dem Querstromkühler 4 und dem Ausgleichsbehälter 5 ist eine Verbin dungsöffnung 11 vorgesehen, die von einem Schieber 12 verschließbar ist. Der Schieber 12 ist mit einem Deckel 13 verbunden, der die Einfüllöffnung 14 des Aus gleichsbehälters 5 verschließt.Between the cross-flow cooler 4 and the expansion tank 5 , a connec tion 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 Schieber 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 Lufteinschlüsse im Kühlkreis zum Querstromkühler 4 und von dort zu einer nicht näher dargestellten Entlüftungsleitung zu transportieren, bleibt die Verbindungs öffnung 11 sowie der Einfüllstutzen ebenfalls geöffnet. Dadurch kann sich im Kühl kreis kein Betriebsdruck aufbauen, so daß das Kühlmittel bei Umgebungsdruck zu sieden beginnt, wenn es nicht rechtzeitig gekühlt wird. Da andererseits der Thermostat für Öffnungstemperaturen bei Betriebsdruck ausgelegt ist, wird er bei Umgebungsdruck nicht oder nur unvollkommen öffnen. Aufgrund der offenen Ver bindungsöffnung 11 kann jedoch der Querstromkühler 4 in den Kühlkreislauf einge schaltet 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 geöff netem 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 inclusions 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 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 imperfectly at ambient pressure. Due to the open Ver connection opening 11 , however, the cross-flow cooler 4 can be switched into the cooling circuit, since bypassing the thermostat 8, the coolant can now flow from the supply line 3 via the cross-flow cooler 4 and the bypass return line 10 to the coolant pump 7 . This prevents the coolant from boiling during warm-up when the cooling system is 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 Nebenstromrücklauflei tung 10 öffnen oder verengen kann. Dadurch ist es möglich, die Nebenstromrück laufleitung 10 im Querschnitt größer zu dimensionieren als für eine einwandfreie Betriebsfunktion notwendig wäre. Damit wird erreicht, daß der Befüllvorgang noch mals beschleunigt wird und daß während des Warmlaufs bei geöffnetem Kühl system ein ausreichender Kühlmittelumlauf gewährleistet wird. Wird dann der Kühl kreislauf geschlossen durch Aufsetzen des Deckels 13, so wird gleichzeitig mit dem Verschließen der Verbindungsöffnung 11 der Eintrittsquerschnitt in die Nebenstrom rücklaufleitung auf den zum Betrieb notwendigen Querschnitt verringert. Die genaue konstruktive Ausgestaltung des Schiebers 12 hängt hierbei von den Verhältnissen im Einzelfall ab, also insbesondere von der Dimensionierung der Verbindungs öffnung 11 und ihrer Lage zum Anschluß der Nebenstromrücklaufleitung 10. Sinnvoll ist es hierbei, die Verbindungsöffnung 11 möglichst tief anzubringen. Darüber hinaus ist es ebenfalls möglich, eine gemeinsame Ablauföffnung zum Entleeren des Kühl systems 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 ent fernt wird.In the present example, the slide 12 is not used exclusively to close or open the connection opening 11 , but it 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 perfect operating function. This ensures that the filling process is accelerated yet again and that an adequate coolant circulation is ensured during warm-up with the cooling system open. If the cooling circuit is then closed by fitting the cover 13 , the inlet cross section into the secondary flow return line is reduced to the cross section required for operation at the same time as the connection opening 11 is closed . 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 10th It makes sense 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 inlet to the sealing plug can then also be controlled by the slide 12 , since the lid 13 is also removed to empty the cooling system.

Claims

1.Current flow cooler with integrated expansion tank for liquid-cooled internal combustion engines with an overpressure cooling circuit, the expansion tank being provided with a filling opening which can be closed by a cover, with a feed line from the internal combustion engine to the cross-flow cooler and a return line from the cross-flow cooler to the internal combustion engine with the interposition of a coolant pump , with a thermostat that does not open or only opens incompletely when the coolant is under ambient pressure and the boiling temperature that arises, the thermostat being provided for controlling a bypass line to the crossflow cooler, with a bypass return line from the expansion tank to the internal combustion engine, bypassing the thermostat and with a by Valve-closable connection opening between a cross-flow cooler water tank and the adjacent expansion tank, characterized in that the venti l is actuated via the lid (13) that with the lid removed (13) the connecting opening (11) is free, so that a flow connection between the cross-flow cooler plenum and sidestream return line (10) present and the cross-flow cooler (4) in the cooling circuit is switched on.

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.