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Regelungsvorrichtung für den Kühlmittellauf einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Regelungsvorrichtung für den Kühlmittellauf einer Brennkraftmaschine
bekannter Art mit einer zwischen Kühler und Brennkraftmaschine liegenden, den Vor-
und Rücklauf des Kühlwasserstromes verbindenden Umgehungsleitung, die von einem
thermostatisch gesteuerten Ventil beherrscht wird und in welche ein auch an den
Rücklauf vom Kühler angeschlossener, vom öl und vom Kühlmittel durchflossener Wärmeaustauscher
eingebaut ist. Diese zur ölerwärmung und zur ölkühlung dienende Vorrichtung hat
den Nachteil, daß vom Kühler kommendes kaltes Wasser sofort durch den vom öl durchflossenen
Wärmeaustauscher geführt wird, sobald das thermostatisch gesteuerte Ventil heißes,
von der Maschine kommendes Wasser durch den Kühler strömen läßt. In diesem Augenblick
hat aber erfahrungsgemäß das Maschinenöl noch nicht die genügende Temperatur erreicht,
so daß in nicht gewünschter Weise eine ölkühlung vorzeitig eintritt.
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Um diesen Nachteil zu vermeiden, werden bei einer solchen Regelungsvorrichtung
gemäß der Erfindung die Umgehungsleitung und eine an den Kühlwasserrücklauf angeschlossene
Elbzweigleitung in die Verteilerkammer einer vor dem Wärmeaustausches angeordneten
Verteilervorrichtung geführt, in deren Gehäuse ein thermostatisch gesteuertes, von
der Temperatur des im Gehäuse befindlichen Rücklaufwassers beeinflußtes Ventil angeordnet
ist, das in seinen Endlagen entweder die Eintrittsöffnung der Umgehungsleitung oder
die des Rücklaufwassers in die Verteilerkammer abschließt.
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Um das Arbeiten des neuen zweiten thermostatisch gesteuerten Ventils
von der Wärme des Maschinenöls abhängig zu machen, ist die von der Maschine kommende
ölleitung durch das Gehäuse des zweiten Thermostaten geführt, so daß das thermostatisch
gesteuerte Ventil erst dann öffnet, wenn das Maschinenöl eine entsprechend hohe
Temperatur erreicht hat.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung teils im
Schnitt und teils schematisch angegeben.
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In die vom Zylinderblock i zum Kühler 2 führende Kühlwasserleitung
3 ist in an sich bekannter Weise ein thermostatisch gesteuertes Ventil 4 eingeschaltet,
das in kaltem Zustand den zum Kühler führenden Teil der Leitung 3 sperrt. Der zugehörige
Thermostat ist mit 5 und sein Gehäuse mit 6 bezeichnet. In gleichfalls bekannter
Weise führt von dem Thermostatgehäuse 6 eine Umgehungsleitung 7 über den vom öl
durchflossenen Wärmeaustausches i i unmittelbar zum Zylinderblock i bzw. zur Wasserpumpe
B. Vom unteren Ende des Wasserkühlers 2 führt eine Leitung 9 zur Wasserpumpe B.
Der in die Umgehungsleitung 7 in bekannter Weise eingeschaltete Wärmeaustausches
i i wird gleichzeitig vom Wasser und vom öl durchflossen. Diese
Wärmeaustauschvorrichtung
besteht aus dem Gehäuse i i mit einem oberen Ölverteilungsraum 12 und einem unteren
ölsammelraum i .@' Die beiden Räume 12, 13 sind durch -eine Anzahl von dünnen Rohren
1 ¢ miteinander verbunden, durch die das Öl fließt, währe»d.' die Rohre 14 allseitig
vom Wasser umflossen sind. Von dem Gehäuse i i führt eine Leitung 15 zur Kühlwasserpumpe
B. Zweckmäßig mündet in diese Leitung 15 die vom Wasserkühler 2 kommende Kaltwasserleitung
9. Das Öl kommt durch eine Leitung von der Ölpumpe und tritt in den Raum 12 ein:
Eine aus dem unteren Sammelraum 13 führende Leitung 16 bringt das Öl zu irgendeiner
Stelle der Maschine zurück. In das Gehäuse ii kann eine Scheidewand 17 eingebaut
sein, durch die das Wasser gezwungen wird, einen längeren Weg innerhalb dieser Wärmeaustauschvorrichtung
zurückzulegen.
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Die Wärmeaustauschvorrichtung kann auch in anderer Art aufgebaut sein
und z. B. in an sich bekannter Weise in Schlangenform durch den Ölsumpf der Brennkraftmaschine
führen. Das Öl umspült die Wandung des Wasserleitungsrohres, so daß an dieser Stelle
ein Wärmeaustausch zwischen dem Wasser und dem Öl stattfinden kann.
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Um die Wärmeaustauschvörrichtung i i nicht nur zur Erwärmung des .Öls,
sondern auch zur - Ölkühlung zu verwenden, ist gemäß der Erfindung ein weiteres
durch einen Thermostaten io gesteuertes Ventil 18 vorgesehen, das in einem Gehäuse
der Verteilerkammer einer Verteilervorrichtung i9 angeordnet ist. In die Verteilerkammer
mündet von oben die bekannte Umgehungsleitung 7, von unten eine Verbindungsöffnung
vom unteren Gehäuseteil der Verteilervorrichtung i g, in die von unten 'eine von
der Kaltwasserleitung g abzweigende Leitung 2o eingeführt ist. Die Verbindungen
von der Umgehungsleitung 7 und der Kaltwasserleitung 2o mit der Verteilerkammer
werden vom Ventil 18 beherrscht, das in. seinen Endlagen jeweils einen der beiden
Wasserzuflüsse absperrt. Durch eine Leitung 21 steht die Verteilerkammer mit der
Wärmeaustauschvorrichtung ii in Verbindung. In der Zeichnung sind die beiden Gehäuse
zusammengebaut dargestellt, was aber nicht unbedingt erforderlich ist. Die von der
Ölpumpe kommende Ölleitung 22 tritt in den Wasserraum des Gehäuses ig ein, wobei
die Ölleitung innerhalb dieses Gehäuses zu der Rohrschlange 22' ausgebildet ist.
Vom Ende der Rohrschlange 22' führt eine Ölleitung 23 in den oberen ölverteilungsraum
12 der Wärmeaustauschvorrichtung i i.
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Die Wärmeregelungsanlage arbeitet wie folgt Wird die kalte Maschine
angelassen, dann findet eine Erwärmung des Wassers im Zylinderblock i statt. Dieses
schnell heiß werdende Wasser nimmt den durch die. aus-=gezogenen Pfeile gekennzeichneten
Weg und 'fließt durch die Umgehungsleitung 7, durch die Verteilerkammer der Verteilervorrichtung
i9 unmittelbar in die Wärmeaustauschvorrichtung i i und von dort durch die Leitung
15 zur Wasserpumpe 8 zurück. Gleichzeitig drückt die Ölpumpe der Maschine durch
die Leitung 2a, 23 Öl in die Wärmeaustauschvorrichtung, in deren Röhren 14 das Öl
durch das heiße Wasser erwärmt wird. Das warme Öl !ließt durch die Leitung 16 zur
Maschine zurück. Die beiden thermostatisch gesteuerten Ventile ¢, 18 befinden sich
hierbei in den ausgezogen gezeichneten Stellungen. Mit zunehmender Erwärmung des
Kühlwassers dehnt sich der Thermostat 5 aus, das Ventil 4 beginnt sich zu öffnen
und ein Teil des Kühlwassers fließt durch die Leitung 3 - in den Kühler 2 und durch
die -Kaltwasserleitung 9 zur Wasserpumpe zurück. Hierbei bleibt zunächst noch der
Heißwasserumlauf durch die Wärmeaustauschvorrichtung i i aufrechterhalten. Das Maschinenöl
wird also noch weiter erwärmt.
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Erst wenn auch der Thermostat io durch das warme Kühlwasser und durch
das immer mehr erwärmte, die Schlange 22' durchströmende Öl genügend erwärmt ist,
öffnet sich das Ventil 1 ,8, so daß nunmehr Kaltwasser aus der Leitung 2o durch
den unteren Gehäuseteil der Verteilervorrichtung i9 über die Verteilerkammer in
die Wärmeaustauschvorrichtung i i übertreten kann. Während einer verhältnismäßig
langen Zeit wird der Wärmeaustauschvorrichtung kaltes und warmes Wasser zufließen.
Mit weiter steigender Temperatur nehmen die beiden Ventile 4, 18 die in der Zeichnung
gestrichelt angegebenen Stellungen ein. Das Ventil 4 ist vollkommen geöffnet. Das
Ventil 18 hat sich von seinem Sitz vollständig abgehoben und sich gegen den mit
i g' bezeichneten Stutzen gelegt, so daß die Umgehungsleitung 7 nunmehr vollkommen
abgesperrt ist. Das von der Maschine kommende heiße Öl wird nun durch das Kaltwasser
gekühlt. Die Wasserpumpe 8 saugt das Kaltwasser sowohl durch die Leitung 9 als auch
auf dem Wege über die Leitung 2o durch die Verteilervorrichtung i9 und die Wärmeaustauschvorrichtung
i i an. Es findet also selbsttätig eine Umstellung von der Ölerwärmung auf die Ölkühlung
statt. Sieht man zwischen der Verteilervorrichtung i 9 und der Wärmeaustauschvorrichtung
i i eine besondere Leitung für das Wasser vor, dann ist es zweckmäßig, die Ölleitung
23 innerhalb dieser Wasserleitung zu verlegen. Sie kann natürlich auch außerhalb
dieser Leitung liegen.
Die Wärmeaustauschvorrichtung i i kann gleichzeitig
zu einem Ölfilter ausgebildet werden.
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Eine weitere Regelungsmöglichkeit bietet sich in der Querschnittsbemessung
der zur Wasserpumpe führenden Wasserleitungen. Beispielsweise könnten die Leitungen
7, 9 verhältnismäßig schwach ausgeführt sein, so daß das Wasser mit größerem Widerstand
angesaugt werden muß und infolgedessen bei kalter Maschine ein langsamerer Wasserumlauf
stattfindet. Dadurch, daß beim Wärmerwerden der Maschine durch den Thermostaten
io die Leitung 20 freigegeben wird, kann sich der Querschnitt der Ansaugeleitung
vergrößern, so daß die Wassergeschwindigkeit größer wird, was bei warmer Maschine
zwecks besserer Kühlung erwünscht ist.
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Es ist bekannt, an der Stelle, an der die Umgehungsleitung? vom Thermostatgehäuse6
abzweigt, ein zweites thermostatisch gesteuertes Ventil anzuordnen, welches den
Zugang in die Umgehungsleitung 7 in dem Maße schließt, wie das Ventil q. öffnet.
Auch diese bekannte Anordnung kann beim Erfindungsgegenstand Anwendung finden. Fließt
in diesem Fall kein Heißwasser mehr durch die Umgehungsleitung 7 und damit durch
die Wärmeaustauschvorrichtung i i, so findet eine weitere Erwärmung des Öls durch
das Heißwasser nicht mehr statt. Das Öl erwärmt sich in der Maschine mehr und mehr,
so daß durch die ölleitungsschlange 22' der Thermostat i o erwärmt wird, der bei
genügend hoher Öltemperatur das Ventil i 8 öffnet, so daß nunmehr Kaltwasser in-
die Wärmeaustauschvorrichtung i i eintreten kann. In diesem Augenblick setzt die
Ölkühlung ein, die in Abhängigkeit von der Öltemperatur durch das thermostatisch
betätigte Ventil 18 selbsttätig geregelt wird. .