DE4342474C1 - Verdampfungskühlsystem für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des 1. Anspruchs angegebenen Art.

Ein derartiges System ist beispielsweise aus der EP-B 0 207 354, Fig. 6, bekannt. Der dort beschriebene Vor­ ratsbehälter eines Verdampfungskühlsystems dient gleich­ zeitig als Ausgleichsbehälter des Systems, d. h. er nimmt bei Beginn der Dampfbildung das aus dem Kondensator aus­ geschobene Kondensat mit auf. Hierzu ist der Vorrats­ behälter über eine Entlüftungsbohrung in seinem Ver­ schlußdeckel mit der Umgebung verbunden.

Nachteilig ist es bei einer derartigen Anordnung, daß eine Bedienungsperson nicht exakt die tatsächliche Höhe des Kondensatstandes im Vorratsbehälter ermitteln kann, da dieser von der augenblicklichen Temperatur des Konden­ sats abhängt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ver­ dampfungskühlsystem mit einem Vorratsbehälter zu schaf­ fen, an dem für die Bedienungsperson unzweifelhaft der tatsächliche Kondensatstand abgelesen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmale des 1. Anspruchs gelöst. Die Lösung ba­ siert auf dem Grundgedanken, daß die Strömungsverbindung vom Vorratsbehälter zum Kondensatbehälter bei verschlos­ senem Vorratsbehälter immer geöffnet ist und daß diese Verbindungsleitung (Steigleitung) im Kondensatbehälter unter dem minimalen Kondensatstand mündet. Wird dieser Kondensatstand unterschritten, so kann in der Steiglei­ tung Luft aufsteigen und damit Kondensat aus dem Vorrats­ behälter solange nachströmen, bis die Mündung der Steigleitung wieder unterhalb des Konsatstandes liegt. Hierzu ist es selbstverständlich erforderlich, daß der Vorratsbehälter luftdicht verschlossen ist.

Aus der DE-C 42 33 038 ist ein Flüssigkeitskühlsystem mit einem Ausgleichsbehälter für Brennkraftmaschinen bekannt, bei welchem ein über den Verschlußdeckel steuerbares Ventil vorgesehen ist. Dieses Ventil ist auch bei geöffnetem Verschlußdeckel verschlossen. Es dient jedoch dazu, das im oberen Bereich des Ausgleichsbehälters vorhandene Gasvolumen bei betriebswarmer Brennkraftmaschine mit dem Gasvolumen im Einfüllstutzen zu verbinden, wenn der Kuhlflüssigkeitsstand im Ausgleichsbehälter derart angestiegen ist, daß der untere Bereich des Einfüllstutzens unterhalb des Kühlflüssigkeitsstandes liegt. Die Anordnung gemäß der Erfindung, auf der Flüssigkeitsseite die Strömungs­ verbindung zwischen einem Vorratsbehälter und dem Kondensatbehälter bei Verdampfungskühlsystemen für Brennkraftmaschinen zu steuern, ist jedoch in der DE-C 42 33 038 nicht angesprochen.

Die Ansprüche 2 bis 5 stellen vorteilhafte Weiterbil­ dungen der Erfindung dar, wobei Anspruch 2 einen ein­ fachen Betätigungsmechanismus für das Ventil beschreibt. Selbstverständlich ist es genausogut möglich, das Ventil elektrisch über eine entsprechende Steuerlogik zu betäti­ gen, z. B. beim Abstellen der Brennkraftmaschine, regel­ mäßig zu schließen, weil dann hauptsächlich der Kühl­ mittelstand geprüft und eventuell ergänzt wird.

Anspruch 3 beschreibt ein vorteilhaft aufgebautes Ventil. Selbstverständlich sind auch andere Ventilausgestaltungen möglich, solange sie die gestellte Aufgabe lösen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Brennkraftmaschine mit Verdampfungskühl­ kreislauf;

Fig. 2 Vorrats- und Kondensatsamnielbehälter in ver­ größerter Darstellung nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist schematisiert eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Zylinderkopf 2 mit Kühlräumen 3 und einem Kur­ belgehäuse 4 mit Kühlräumen 5 dargestellt.

Vom höchsten Punkt der Kühlräume 3 im Zylinderkopf 2 geht die Vorlaufleitung 6 aus. Diese mündet in einem Dampfab­ scheider 7, in dem eine Trennung von Dampf und Flüssig­ keit, sprich Kondensat, stattfindet. Der Dampf verläßt den Dampfabscheider 7 über den Einlaufstutzen 8 des Kon­ densators 9.

Der Kondensator ist im dargestellten Beispiel als Quer­ stromkondensator ausgebildet und kann - zur Erhöhung der Kondensationsrate - mit einem nicht näher dargestellten Ventilator ausgerüstet sein. Das Kondensat verläßt den Kondensator über den Auslaß 10, der in den Konden­ satsammelbehälter 11 mündet. Ebenso mündet die Kondensat­ leitung 12 in den Kondensatsammelbehälter 11, die vom Dampfabscheider 7 das abgeschiedene Kondensat zurück­ führt.

Am tiefsten Punkt des Kondensatsammelbehälters beginnt die Kondensatrücklaufleitung 13, die den Kondensatsammel­ behälter 11 mit einem Tiefpunkt der Kühlräume 5 im Kur­ belgehäuse 4 verbindet. Zur Förderung des Kondensats vom Kondensatsammelbehälter 11 in die Kühlräume 5 dient die Kondensatförderpumpe 14.

Die Kondensatrücklaufleitung 13 weist zum Verhindern des Leerlaufens der stehenden Brennkraftmaschine einen umge­ kehrten u-förmigen Verlauf auf. Der Höchstpunkt liegt etwa auf Höhe der Vorlaufleitung 6. Zwischen diesem Höchstpunkt und der Vorlaufleitung 6 bzw. einem Sammel­ kasten des Kondensators ist eine Entlüftungsleitung 15 vorgesehen, damit die Kondensatflüssigkeitssäule bei ste­ hender Brennkraftmaschine und damit auch stehender Kon­ densatförderpumpe abreißen kann.

An dem Kondensatsammelbehälter angeschlossen ist weiter­ hin eine Entlüftungsleitung 16, die an ihrem freien Ende mit Überdruck-/Unterdruckventilen oder mit einer Entlüf­ tungsmembran versehen sein kann. Letztere hat die Auf­ gabe, das Entweichen von Dampf oder flüssigem Kondensat zu verhindern, aber einen Druckausgleich zwischen Umge­ bung und Verdampfungskühlsystem sicherzustellen.

Weiterhin mündet in den Kondensatsammelbehälter 11 eine Steigleitung 17, die mit einem Vorratsbehälter 18 verbun­ den ist.

Der Vorratsbehälter 18 sowie der Kondensatsammelbehälter 11 ist vergrößert in Fig. 2 dargestellt.

Der Kondensatsammelbehälter ist so dimensioniert, daß er bei abgestellter Brennkraftmaschine 1 nicht vollständig mit Kondensat gefüllt ist. Vielmehr stellt sich hier ein Kondensatmindeststand I ein, der so bemessen ist, daß der Beginn der Kondensatrücklaufleitung immer unterhalb die­ ses Mindeststandes liegen kann und sichergestellt ist, daß die Kühlräume 3, 5 bei kalter Brennkraftmaschine mit flüssigem Kondensat gefüllt werden können.

Die Steigleitung 17 mündet in den Kondensatsammelbehälter 11 auf Höhe dieses Mindestkondensatstandes I.

Der Vorratsbehälter 18 besteht aus durchscheinendem Kunststoff und weist auf seinem Außenumfang eine Sicht­ marke 19 für den Mindestfüllstand und eine Sichtmarke 20 für den Höchstfüllstand auf. Weiterhin ist er mit einem Befülldeckel 21 versehen, mit dem der Vorratsbehälter 18 luftdicht verschlossen werden kann.

Am Beginn der Steigleitung 17 weist der Vorratsbehälter 18 ein Ventil 22 auf, was in diesem Beispiel als federbe­ lastetes Tellerventil ausgebildet ist. Sein Ventilstößel 23 ist durch den Vorratsbehälter 18 derart verlängert, daß der ordnungsgemäß geschlossene Befülldeckel 21 das Ventil 22 öffnen kann.

Bei abgestellter, kalter Brennkraftmaschine befindet sich in dem Verdampfungskühlsystem nur in den Kühlräumen 3 und 5 sowie in der Kondensatrücklaufleitung von den Kühlräu­ men 5 bis zum Höchstpunkt des u-förmigen Verlaufes flüs­ siges Kondensat. Ebenso ist der Kondensatsammelbehälter 11 zumindest bis zum Kondensatstand I mit flüssigem Kon­ densat gefüllt und - je nach ihrem Verlauf - die Kon­ densatrücklaufleitung 13 vom Kondensatsammelbehälter 11 an bis zu dem Punkt, wo sie die Höhe des Kondensatstandes verläßt. Ebenfalls mit Kondensat gefüllt ist der Vorrats­ behälter 18 und zwar - bei ordnungsgemäßer Füllung - bis zu seiner Marke 20. Alle übrigen Leitungen und Räume sind luftgefüllt.

Sinkt nach längerer Betriebszeit aufgrund von Systemun­ dichtigkeiten der Kondensatstand unterhalb der Minimal­ marke I im Kondesatsammelbehälter 11, so kann Luft durch die Steigleitung 17 hochsteigen in den Vorratsbehälter 18. Da bei aufgesetztem Befülldeckel 21 das Ventil 22 ge­ öffnet ist, strömt Kondensat aus dem Vorratsbehälter 18 in den Kondensatsammelbehälter 11 und zwar so lange, bis die Mündung der Steigleitung 17 wieder von flüssigem Kon­ densat verschlossen wird.

Dieser Vorgang kann auch während des Betriebes der Brenn­ kraftmaschine ablaufen, nämlich dann, wenn der minimale Flüssigkeitsstand im Kondensatsammelbehälter 11 erreicht wird.

Sinkt der Kondensatstand im Vorratsbehälter 18 auf die Minimummarke, so kann die Bedienungsperson dies leicht erkennen. Zum Auffüllen des Kondensats im Vorratsbehälter 18 wird der Befülldeckel 21 geöffnet, wodurch das Ventil 22 geschlossen wird. Somit kann Kondensat bis zur Marke 20 aufgefüllt werden. Beim anschließenden Aufsetzen des Befülldeckels 21 wird das Ventil 22 wieder geöffnet, so daß selbsttätig bedarfsweise Kondensat in den Kühlkreis­ lauf eingefüllt werden kann.

Claims (5)

1. Verdampfungskühlsystem für eine Brennkraftmaschine, bestehend aus Kühlräumen innerhalb der Brennkraft­ maschine, einer Vorlaufleitung von den Kühlräumen zu einem Kondensator, einem im unteren Bereich des Kondensators angeschlossenen Kondensatsammelbehäl­ ter, einer Kondensatrücklaufleitung mit eingebauter Kondensatförderpumpe zu den Kühlräumen der Brenn­ kraftmaschine sowie einem über eine Steigleitung an den Kondensatsammelbehälter angeschlossenen, ver­ schließbaren Vorratsbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigleitung (17) unterhalb eines festgelegten Mindestkondensat­ standes (I) in dem Kondensatsammelbehälter (11) mündet, daß der Vorratsbehälter (18) luftdicht verschließbar ist und daß am Beginn der Steigleitung (17) ein steuerbares Ventil (22) vorgesehen ist, das bei geöffnetem Verschlußdeckel (21) geschlossen ist.

2. Verdampfungskühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (22) von dem Verschlußdeckel (21) betätigt wird.

3. Verdampfungskühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (22) ein fe­ derbelastetes Tellerventil ist, dessen Ventilstößel (23) bis zum Verschlußdeckel (21) verlängert ist.

4. Verdampfungskühlsystem nach einem der vorangegange­ nen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (18) Sichtmarken für Min-/Max-Kondensatstand auf­ weist.

5. Verdampfungskühlsystem nach einem der vorangegange­ nen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (18) aus durchscheinendem Kunststoff besteht.