DE7233979U

DE7233979U - Kühleinrichtung für eine aufgeladene Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE7233979U
Application number: DE7233979U
Authority: DE
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Publication date: 1974-05-16

Description

MOTOREN- UND

PRIEDRICHSHAFEN "GMBH

Priedri chshafen

Kühleinrichtung für eine aufgeladene Brennkraftmaschine '*)

Die Neuerung bezieht sich auf eine Kühleinrichtung für eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer Kühlwasserpumpe, einem Rückkühler, einer Fördereinrichtung für das Rückkühlmedium, einem Ladeluftkühler und einem Ausgleichsbehälter.

( 5 Unter einer aufgeladenen Brennkraftmaschine ist ein Motor zu verstehen, dem zur Leistungssteigerung vorverdichtete Verbrennungsluft, sogenannte Ladeluft, zugeführt wird. Das Maß der Leistungssteigerung ist um so größer, Je kühler die Ladeluft die Zylinder des Motors erreicht. Da sich die Luft infolge der Verdichtung erwärmt, ist es erforderlich, die Ladeluft zu kühlen.

Wird zur Kühlung der Ladeluft bei wassergekühlten Motoren z.B. auch das Motorkühlwasser herangezogen, so darf zur Aufrechterhaltung der Betriebstemperatur des Motors das Motorkühlwasser jedoch nicht beliebig weit zurückgekühlt werden, Deshalb ist bei Motoren mit solchen bekannten Kühlwasserkreisläufen das Maß der Leistungssteigerung durch Aufladung dadurch begrenzt, daß für die Ladeluftkühlung nur Kühlwasser von Motorbetriebstemperatur zur Verfügung steht.

Aufgabe der Neuerung ist es, eine Kühleinrichtung zu schaffen, bei der es möglich ist, im Ladeluftkühler mit Kühlwasser von niedrigerer Temperatur als der Betriebstemperatur des Motors zu arbeiten.

24.1.1974

^sri'^ss 723197918.5.7*

Diese Aufgabe wird neoerungs'gemäß» dadurch gelöst« daß sich (Q

die Kühlwasserleitung auf der Druckseite der Kühlwasserpumpe in eine Leitung für einen Teilstrom für die Ladeluftkühlung und in eine Leitung für einen Teilstrom für die Motorkühlung verzweigt und sich diese Leitungen nach Passieren von Ladeluftkühler bzw, Motor auf der Saugseito der Kühlwasserpumpe wieder vereinigen« wobei in der abzweigenden Leitung für den Teilstrom für die Ladeluftkühlung vor dem Ladeluftkühler ein Rückkühler angeordnet ist und sich in der Kühlwasseraustrittsleitung des Ladeluftkühlers eine Drosseleinrichtung befindet« mit der die Kühlwassermenge begrenzt wird« und daß ein Thermostatventil und eine Umgehungsleitung vorgesehen sind« die bei kaltem Motor eine schnellere Erwärmung des Motorkühlwassers auf Betriebstemperatur ermöglichen.

Um für die Ladeluftkühlung von der Betriebstemperatur des Motors unabhängig zu sein« ist nach einer Ausführungsform der Neuerung in jeder der beiden Leitungen ein Rückkühler und die Umgehungsleitung nur zwischen den Kühlwasser-Ein- und -Austrittsleitungen des R'ickkühlers angeordnet.

Das Ausmaß der Ladeluftkühlung ist dadurch regelbar« daß gemäß dieser Ausführungsform der Neuerung in der abzweigenden Leitung für den Teilstrom für die Ladeluftkühlung eine Drosseleinrichtung angeordnet ist, die bei einem Motor, dessen Verdichterdrehzahl und damit auch die Verdlchteraustritts* temperatur sich mit der Motorbelastung verändert, die Kühlwassermenge in der abzweigenden Leitung in Abhängigkeit von der Verdichteraustrittstemperatur der Ladeluft regelt. Eine andere Möglichkeit zur Regelung der Ladeluftkühlung besteht

14.2.1974 gri-se

7	2	2	3	a	t/v:-- .:

	,

• · · ■

3 Il 1 J33

nach der Neuerung darin, daß die Drosseleinrichtung und die Regelstange der Einspritzpumpe durch eine Regelvorrichtung miteinander verbunden sind, so daß die Regelung der Ladeluftkühlung in Abhängigkeit von der eingespritzten Brennstoffmenge erfolgt.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Neuerung besteht darin, daß nur in der Leitung für den Teilstrom für die Ladeluftkühlung ein Bückkühler angeordnet ist, und sich die Leitung nach Verlassen des Ladeluftkühlers mit der Leitung für das Motorkühlwasser nach Verlassen der Brennkraftmaschine vereinigt, und daß die Umgehungsleitung zwischen den Kühlwasser-Ein- und -Austrittsleitungen des Rückkühlers angeordnet ist, und daß die Drosseleinrichtung die Mengenverhältnisse der beiden Teilströme in den Leitungen so abstimmt, daß sich alleine auf Grund der Vermischung die für die Motorkühlung erforderliche Ausgangstemperatur des Kühlwassers in der Leitung am Kühlwasserpumpenaustritt ergibt.

Die mit der Neuerung erzielten Vorteile bestehendinsbeson« dere darin, daß gegenüber der herkömmlichen Ladeluftkühlung duroh die verbesserte Kühlung des Ladeluftkühlwassers erreicht wird, daß bei gleicher Baugröße des Ladeluftkühlers die Ladeluft intensiver gekühlt wird und dadurch die Motorleistung erheblich gesteigert werden kann bzw. sich bei gleieher Motorleistung und damit unveränderter Ladelufttemperatur die Baugröße des Ladeluftkühlers verkleinern läßt.

14.2.1974 7 2 2 3a

gri-ae ./.

Zwei Ausführungsbeispiele der Neuerung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Sinnbildliche Darstellung einer Kühleinrichtung mit Rückkühlern für das Motor- und das Ladeluftkühlwasser;

Fig. 2 Sinnbildliche Darstellung einer Kühleinrichtung mit einem Rückkühler für das Ladeluftkühlwasser.

In den Figuren 1 und 2 ist je eine Kühleinrichtung einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, z.B. Dieselmotor 111, 211, mit einer Kühlwasserpumpe 112, 212, einem Rückkühler 113, 213, einer Fördereinrichtung für das Rückkühlmedium 1H, 214, einem Ladeluftkühler 115, 215 und einem Ausgleichsbehälter 116, 216 dargestellt. Die vom Verdichter 117, 217 komprimierte, und dabei erwärmte Luft wird im Ladeluftkühler 135, 215 gekühlt bevor sie die Zylinder des Motors 111, 211 erreicht.

Beide Kühleinrichtungen haben weiterhin gemeinsam, daß sich die Kühlwasserleitung 123, 223 auf der Druckseite der Kühlwasserpumpe 112, 212 in eine Leitung 124, 224 für einen Teilstrom für die Ladeluftkühlung und in eine Leitung 125, 225 für einen Teilstrom für die Motorkühlung verzweigt. Nach Passieren von Ladeluftkühler 115, 215 bzw. Motor 111, 211 vereinigen sich diese Leitungen 124, 224, 125, 225 wieder auf der Saugseite der Kühlwasserpumpe 112, 212. In der abzweigenden Leitung 124, 224 für den Teilstrom füi' die Ladeluftkühlung vor dem Ladeluftkühler 115, 215 ist ein Rückkühler 113, 213 angeordnet. Mit einer Drosseleinrichtung, z.B. einer Blende 120, 220, die sich in der Kühlwasseraustrittsleitung des Ladeluftkühlers 115, 215 befindet, wird die Kühlwasser-

24.1.1974 7 2 2 3a

gri-se "

O 72 359 79.8

I I I I ·» I ι _

I I I > I . · ι JTf

I I I I I I ' ' ^l

menge die über den Ladeluftkühler geführt werden kann, begrenzt. Ein vorn Temperaturfühler 121, 221 beeinflußtes Thermostatventil 119, 219 und eine Umgehungsleitung 126, 226 ermöglichen bei kaltem Motor 111, 211 eine schnellere Erwärmung des Motorkühlwassers in den Leitungen 125, 225 auf Betriebstemperatur.

Bei der Kühleinrichtung nach Figur 1 ist in jeder der beiden Leitungen 124 und 125 je ein Rückkühler 115, 115' angeordnet, die auch abweichend von der Darstellung in Bild 1 zur Vereinfachung der Leitungsführung zu einer Baueinheit zusammengefaßt sein können.

Durch diese Anordnung kann der Teilstrom in der Leitung 124 für die Ladeluftkühlung unabhängig vom Motorkühlwasser in der Leitung 125 auf eine niedrigere Temperatur als die Betriebstemperatur des Motors 111 gekühlt werden, womit auch eine intensivere Kühlung der Ladeluft ermöglicht wird.

Bei kaltem Motor bewirkt der Tempera turf üiiler 121, daß das Thermostatventil 119 die Leitung 126 freigibt und damit der Rückkühler 11j5' umgangen wird.

Das Ausmaß der Ladeluftkühlung ist bei der Kühleinrichtung nach Figur 1 durch eine Drosseleinrichtung 118 regelbar, die in der Leitung 124 für den Teilstrom für die Ladeluftkühlung angeordnet ist und die Kühlwassermenge in dieser Leitung beeinflußt. Soll die Regelung der Ladeluftkühlung in Abhängigkeit von der Motorbelastung erfolgen, so ist es möglich, daß diese Drosseleinrichtung 118 bei einem Motor, dessen Verdichterdrehzahl und damit auch die Verdichteraustrittstemperatur sich mit der Motorbelastung verändert, z.B. aus einem Thermo-

24.1.1974 7 2 2 5a

gri-se ·'*

O 72 559 79.8 ■ -1

'.·'■"■■■*·*'■.' ϊ '■■; ήθ

statventll bestehtι wolchos durch einen Temperaturfühler In Abhängigkeit von der Verdlohteraustrlttetemperatur der Ladeluft gesteuert wird.

Eine andere Möglichkeit, die Ladeluftkühlung In Abhängigkeit der Motorbelastung vorzunehmen, 1st die« daß die Drosselelnrlohtung 118 und Regelstange der Einspritzpumpe duroh eine Vorrlohtung zur Steuerung der Ladeluftkühlung In Abhängigkeit von der eingespritzten Brennstoffmenge miteinander verbunden sind.

C ^; HO Eine wesentlich einfachere Leitungsführung ergibt sich bei der Kühleinrichtung nach Figur 2. Hier ist nur in der Leitung 224 für den Teilstrom für die Ladeluftkühlung ein Rückkühler 215 angeordnet, womit Jedoch auch eine intensive Ladeluftkühlung unabhängig von der Betriebstemperatur des Motors 211 ermöglicht wird. Auch hier bewirkt der Temperaturfühler 221, daß das Thermostatventil 219 bei kaltem Motor die Leitung 226 freigibt und damit der Rückkühler 213 umgangen wird*

Die Kühlung des Teilstromes für die Motorkühlung der Leitung 225 erfolgt in diesem Falle durch Mischung mit dem kälteren Teilstrom für die Ladeluftkühlung der Leitung 224, wobei das Mengenverhältnis der beiden Teilströme mit Hilfe der Blende 220 in der Austrittsleitung des Ladeluftkühlers 215 so abgestimmt ,1st, daß sich alleine aufgrund der Vermischung des nach Verlassen des Motors 211 wärmeren MotorkUhlwasseisjder Leitung 225 mit dem nach Verlassen des Ladeluftkühlers 215 nicht so stark erwärmten Ladeluftkühlwasser der Leitung die für die Motorkühlung erforderliche Temperatur des Kühlwassers der Leitung 22} am Kühlwasserpumpenaustritt ergibt.

24,1.1974 7223a

^grlse 723StTI

■'■'ν:

Als wärmeaufnehmendes Medium für die Kühlung der Teilströme 124, 224, 125, 225 Im Rückkühler 113, 11?', 213 wird, wie In den Figuren 1 und 2 durch die Sinnbilder angedeutet, Wasser verwendet, aber ebensogut kann auoh Luft Verwendung flnden, wobei natürlich eine dem jeweiligen Rückkühlmedium angepaßter Rückkühler 113, 113', 213 und eine entsprechende Fördereinrichtung 114, 214 verwendet werden muß.

Gegenüber der herkömmlichen Ladeluftkühlung wird durch die verbesserte Kühlung des Ladeluftkühlwassers erreicht, daß bei gleicher Baugröße des Ladeluftkühlers die Ladeluft intensiver gekühlt wird und dadurch die Motorleistung erheblich gesteigert werden kann bzw. sich bei gleichbleibender Motorleistung und damit unveränderter Ladelufttemperatur die Baugröße des Ladeluftkühlers verkleinern läßt.

24.1.1974 7 2 2 3a

gri-se

7233871111H

Claims

Sohutzansprüohe

1. Kühlelnriohtung für eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer Kühlwasserpumpe, einem Rückkühler, einer Fördereinrichtung für das Rüokkühlmedlum, einem Ladeluftkühler und einem Ausgleichsbehälter, dadurch gekennzeich- net, daß sich die Kühlwasserleitung (123, 223) auf der Druckseite der Kühlwasserpumpe (112, 212) in eine Leitung (124, 224) für einen Teilstrom für die Ladeluft-O kühlung und in eine Leitung (125, 225) für einen Teil

strom für die Motorkühlung verzweigt und sich diese Leitungen (124, 224, 125, 225) nach Passieren von Ladeluftkühler (115, 215) bzw. Motor (111, 211) auf der Saugseite der Kühlwasserpumpe (112, 212) wieder vereinigen, wobei in der abzweigenden Leitung (124, 224) für den Teilstrom für die Ladeluftkühlung vor dem Ladeluftkühler (115, 215) ein Rückkühler (113, 213) angeordnet

ist und sich in der Kühlwasseraustrittsleitung des Ladeluftkühlers (115, 215) eine Drosseleinrichtung (120, 220) befindet, mit der die Kühlwassermenge begrenzt wird, und daß ein Thermostatventil (119* 219) und eine Umgehungsleitung (126, 226) vorgesehen sind, die bei kaltem Motor (111, 211) eine schnellere Erwärmung des Motorkühlwassers in den Leitungen (125,225) auf Betriebstemperatur ermöglichen.

2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der beiden Leitungen (124, 125) ein Rück-

24.1.1974 7 2 2 3a

gri-se ^#/ *

ilt ill

kühler (113* 112') und dl© Umgehungsleitung (126) nur zwlsohen den Kühlwasser-Ein- und -Austritteleitungen des RUokkühlers (11?') angeordnet ist.

3. Kühleinrichtung nach Anspruoh 1 und £., dadurch gekennzeichnet, daß in der abzweigenden Leitung (124) für den Teilstrom für die Ladeluftkühlung eine Drosselelnrlohtung (118) angeordnet ist.

4. Kühleinrichtung nach Anspruch 1 bis J>, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung (118) und die Regelstange der Einspritzpumpe durch eine Steuervorrichtung miteinander verbunden sind.

5. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur in der Leitung (224) für den Teilstrom für die Ladeluftkühlung ein Rückkühler (213) angeordnet ist, und sich die Leitung (224) nach Verlassen des Ladeluftkühlers mit der Leitung (225) für das Motorkühlwasser nach Verlassen der Brennkraftmaschine vereinigt, und daß die Umgehungsleitung (226) zwischen den Kühlwasser-Ein- und -Austrittsleitungen des Rückkühlers (213) angeordnet ist.

14.2.1974 7 2 2 3a

gri-se

723StTSiI. β.