DE871855C

DE871855C - Kuehlanlage fuer Fahrzeugmotoren

Info

Publication number: DE871855C
Application number: DEM1411D
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dr-Ing Meurer; Alfred Dipl-Ing Dr-In Schuette
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1942-04-25
Filing date: 1942-04-25
Publication date: 1953-03-26

Description

Kühlanlage für Fahrzeugmotoren Die Erfindung betrifft -eine Kühlanlage für Fahrz-eubmotoren mit zwei Kühlern und zwei verschieden angetriebenen Lüftern.
Es ist üblich, den Lüfter für die Motorkühlwasserkühlung von Fahrzeugen von dem Hauptmotor aus mechanisch anzutreiben. Diese Anordnung hat den Nachteil, dali die Lüfterleistung nicht mit der abzuführenden Wärmemenge in Einklang steht, sie ist vielmehr nur abhängig von der Drehzahl des Motors. Der Lüfter wird so berechnet, daß er die bei Vollast und höchster Drehzahl anfallende größte Wärmemenge abführen kann. Wenn der Motor jedoch mit geringer Last, aber voller Drehzahl läuft, wie dies bei der Fahrt auf ebener Straße meistens der Fall ist, so ist die abzuführende Wärmemenge wesentlich geringer, jedoch die Leistung des Lüfters genau so hoch, wie bei höchster Anstrengung des Motors, und es tritt dann eine starke Unterkühlung des Kühlwassers auf, die für den Betrieb des Motors ungünstig ist.
Ein weiterer Nachteil des mechanischen Lüfterantriebes vom Motor aus besteht darin, daß bei allen Leistungen des Motors stets die gleiche Lüfterleistung von der Motorleistung in Abzug kommt. Dieses ist besonders ungünstig bei den Ottomotoren, bei welchen die Lüfterleistung gelegentlich über io °/o der Motorleistung verlangt. Es ergibt sich dadurch eine grundsätzliche Erhöhung des Brennstoffsverbrauches, die um so höher wird, je geringer die abgegebene Leistung des Motors ist.
Gemäß der Erfindung ist neben einem abgasturbinenbetriebenen Lüfter mit zugehörigem Kühler ein weiterer vom Hauptmotor mechanisch angetriebener Lüfter mit Kühler vorgesehen; dessen Leistung zweckmäßig etwas kleiner ist als diejenige des abgasturhinenbetriebenen Lüfters und Kühlers.
Abgesehen davon, daß die Kraftgewinne, beispielsweise bei Dieselmotoren, im allgemeinen gerade ausreichen, um die Lüfterleistung zu decken, ergibt sich bei der Anordnung gemäß der f;rfindung der Vorzug, daß eine selbsttätige Regelung der Kühlwassertemperatur sich einstellt, da die Turbinenleistung der im Abgas anfallenden Wärmemenge verhältnisgleich ist. Bei einer geringeren, abgegebenen Leistung des Motors ist also auch die Turbinenleistung und zugleich die Lüfterleistung geringer, als es der Betrieb erfordert. Durch den Lüfter kleinerer Leistung wird eine gewisse Grundwärmemenge abgeführt. Dieser Lüfter ist mit dem Hauptmotor mechanisch in an sich bekannter Weise gekuppelt. Der Hauptteil der Kühlung wird durch einen abgasturbinenbetriebenen Lüfter besorgt. Bei dieser Anordnung kann man auch die gegebenenfalls nicht aufeinander abgestimmten I#-,ennlinien -der Lüfterleistung und der anfallenden Wärme noch schärfer ausgleichen. Die Verteilung der Kühlleistungen auf die beiden Lüfter erfolgt dabei zweckmäßig so, daß der unmittelbar gekuppelte Lüfter etwas weniger als die Hälfte der gesamten Lüfterleistung übernimmt, während die größere Hälfte von dem abgasturbinenbetriebenen Lüfter übernommen wird. Wenn es auch nahezuliegen scheint, den Lüfter unmittelbar mit der Abgasturbine zu kuppeln, so ergeben sich doch Schwierigkeiten durch die stark voneinander abweichenden Luft- bzw. Gasmengen, die durch den Lüfter und die Gasturbine hindurchströmen, die voneinander abweichende Drehzahlen des Lüfters und der Abgasturbine bedingen. Weiterhin erfordert der Lüfter der zu erzeugenden geringen Druckhöhe wegen nur verhältnismäßig geringe Umfangsgeschwindigkeiten des Rades und dementsprechend einen kleinen Durchmesser mit Rücksicht auf die hohe Drehzahl der Abgasturbine; deshalb wird zweckmäßigerweise die Einschaltung eines Übersetzungsgetriebes zwischen dem Lüfter und der Turbine vorgesehen. Hierfür scheidet mit Rücksicht auf die hohe Drehzahl der Abgasturbine und die sich dann ergebende zu hohe Riemengeschwindigkeit die Verwendung eines Riemenantriebes aus, der sonst bei derartigen Einrichtungen üblich und vorteilhaft ist. Die Anordnung eines Rädergetriebes ist schwer und kostspielig besonders dann, `nenn die Turbine und der Lüfter räumlich in größerer Entfernung voneinander stehen.
Nach einem weiteren Merkmal gemäß der Erfindung wird zwischen die Abgasturbine und den von ihr angetriebenen Lüfter rin Zahnrad- und ein Riemengetriebe eingeschaltet, wobei ein Zahnraduntersetzungsgetriebe an der Turbine vorgesehen ist. Unmittelbar an der Abgasturbine, möglichst zusammengebaut mit dem Gehäuse, wird. das Zahnraduntersetzüngsgetriebe vorgesehen, auf dessen langsam laufender Welle sich eine Riemenscheibe befindet, von der aus mittels Riemen die Leistung auf den Lüfter übertragen wird.
Die Zeichnung stellt den Gegenstand der Erfindung grundzügig in zwei Ausführungsbeispielen dar.
Der Motor i drückt sein Abgas über die Abgasleiturig 2 der Abgasturbine 3 zu. Über die Leitung 4 gelangt das Abgas ins Freie. Die Abgasturbine 3 treibt über die Welle 5 den Lüfter 6 an, der die Kühlluft durch den Kühler ;7 drückt. Unmittelbar von der Kurbelwelle ist über den Riementrieb 8 der zweite Lüfter g angetrieben, der den Kühler =o mit Kühlluft beschickt.
In Abb. 2 gelten die gleichen Bezeichnungen. Es ist jedoch hier der Lüfter 6 nicht unmittelbar durch die Abgasturbine angetrieben; sondern unter Zwischenschaltung eines Zahnradgetriebes =i und des Riementriebes 12. Mit Hilfe des Zahnradgetriebes i i wird die Umfangsgeschwindigkeit des Riementriebes 12 auf gebräuchliche Werte herabgesetzt.
Die Unterteilung der Kühlgruppe in zwei Kühler 7 und =o mit zwei Gebläsen 6, g, von denen das eine mechanisch, das andere äbgasturbinenangetrieben ist, ist deshalb vorteilhaft, weil mit der Abgasturbine 3 einfacher Bauart nur etwa 3 bis 5% der Motorleistung erzeugt werden können. Der Kühlluftbedarf bei Fahrzeugen, bei denen der Motor in .einer verhältnismäßig dichten Verkleidung eingebaut ist, beträgt aber meistens 6 bis ioo/o. Soll die gesamte Leistung des Gebläseantriebes von einer Turbine gedeckt werden, so .erfordert das eine verhältnismäßig teuere Bauweise und außerdem einen beträchtlichen Aufstau in der Auspuffleitung 2, wodurch der Motor thermisch höher belastet ist. Schon aus diesem Grunde wird man also immer mit einem zusätzlichen Antrieb arbeiten müssen.
Weiterhin ist im Leerlauf des Motors mit einem Ansprechen der Abgasturbine 3 nicht zu rechnen, da der Druck in der Auspuffleitung 2 zu gering ist. Die Folge davon ist, daß bei Vorhandensein eines alleinigen Antriebes durch eine Abgasturbine 3 für längere Leerlaufzeiten eine Überhitzung des Motors zu befürchten ist. In diesem Falle sorgt dann der mechanisch angetriebene Lüfter 9 für die Einhaltung der erforderlichen Kühlwassertemperatur. Das gleiche gilt für langsame Drehzahlen und Teillast, also für alle die Betriebszustände, in denen die Abgasturbine 3 eine zu geringe Wirkung besitzt.

Claims

PATEVTANSPRÜCHF: i. Kühlanlage für Fahrzeugmotoren mit zwei Kühlern und zwei veischieden angetriehenen Lüftern, dadurch gekennzeichnet, daß neben einem abgasturbinenbetriebenen Lüfter mit zugehörigem Kühler ein weiterer vom Hauptmotor mechanisch angetriebener Lüfter mit Kühler vorgesehen ist, dessen Leistung zweckmäßig etwas kleiner ist als diejenige des abgasturbinenbetriebenen Lüfters und Kühlers.
2. Antrieb nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Abgasturbine und den von ihr angetriebenen Lüfter ein Zahnrad-und ein Riemengetriebe eingeschaltet sind, wobei ein Zahnraduntersetzungsgetriebe an der Turbine vorgesehen ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. q.24 071, 437 565. 671236; britische Patentschrift Nr. ro286/r904; USA.-Patentschrift Nr. 1277735.