DEP0023910DA

DEP0023910DA - Adjustable cooling, especially for vehicle internal combustion engines

Info

Publication number: DEP0023910DA
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl.-Ing. Stuttgart Nallinger
Original assignee: Daimler-Benz AG, Stuttgart-Untertürkheim
Publication date: 1951-04-26

Description

Zur Erzielung einer wirksameren Kühlung sind die Kühlanlagen der zum Kraftfahrzeugantrieb dienenden Brennkraftmaschinen in der Regel mit einem Ventilator, gegebenenfalls auch mit einem die Luft auf höheren Druck fördernden Gebläse, versehen. Die hierfür aufgewandte Leistung wird jedoch nur teilweise nutzbringend verwendet, da während des grössten Teils des Betriebes - bei Ventilatoren z.B. in der Regel bis zu 80% der Betriebsdauer und mehr - ein Betrieb ohne Lüfter unter der Kühlwirkung des Fahrwindes allein im allgemeinen ausreicht. Währenddessen läuft der Lüfter unnötigerweise mit und verursacht Leistungsverluste und Geräusche.In order to achieve more effective cooling, the cooling systems of the internal combustion engines used to drive the motor vehicle are usually provided with a fan, possibly also with a blower that promotes the air to a higher pressure. However, the power required for this is only used in a beneficial way, since during the major part of the operation - for fans e.g. usually up to 80% of the operating time and more - operation without a fan under the cooling effect of the driving wind alone is generally sufficient. In the meantime, the fan runs unnecessarily and causes loss of performance and noise.

Die Erfindung bezweckt eine Beseitigung dieser Nachteile und besteht im wesentlichen darin, dass der Lüfter erst oder im wesentlichen erst eingeschaltet wird, wenn die Kühlwirkung der Kühlanlage bei nicht-eingeschaltetem Lüfter nicht mehr ausreicht, um einen hinreichend niedrigen Wärmezustand der Maschine sicherzustellen. Die Schaltung erfolgt hierbei insbesondere in Abhängigkeit von der Temperatur des die Kühlanlage verlassenden Kühl- oder Zwischenkühlmittels, z.B. des den Motor und einen Rückkühler im Kreislauf durchströmenden Kühlwassers, und zwar zweckmässig durch einen in der Rücklaufleitung zwischen Rückkühler und Motor angeordneten Thermostaten. Zur Schaltung des Lüfters kann eine mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betriebene oder betätigte Kupplung dienen. Gegebenenfalls kann auch ein stufenweise oder stufenlos schaltbares, ausrückbares Getriebe dem Lüfter vorgeschaltet sein.The invention aims to eliminate these disadvantages and consists essentially in the fact that the fan is only switched on or essentially only when the cooling effect of the cooling system is no longer sufficient when the fan is not switched on to ensure a sufficiently low thermal state of the machine. The switching takes place in particular depending on the temperature of the coolant or intermediate coolant leaving the cooling system, e.g. the cooling water flowing through the engine and a recooler in the circuit, expediently by a thermostat arranged in the return line between the recooler and the engine. A mechanically, hydraulically, pneumatically or electrically operated or actuated clutch can be used to switch the fan. If necessary, a stepwise or steplessly switchable, disengageable gear can also be connected upstream of the fan.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit hydraulisch betätigter, mechanischer Kupplung schematisch dargestellt.In the drawing, an embodiment of the invention with a hydraulically operated mechanical clutch is shown schematically.

Das vom Motor a kommende Kühlwasser fliesst durch eine Leitung b dem Kühler (Rückkühler) c zu und von diesem über eine Leitung d und eine Kühlwasserpumpe e zum Motor a zurück. Von der Leitung b zweigt eine durch einen Thermostaten f gesteuerte Umlaufleitung g ab, welche bei niedriger Kühlwassertemperatur in der Leitung b das Kühlwasser unter Umgehung des Kühlers c direkt zur Rücklaufleitung d leitet. Ein durch Riementrieb h angetriebener Ventilator i saugt die Kühlluft in Pfeilrichtung durch den Kühler c bzw. unterstützt die Kühlwirkung des den Kühler beaufschlagenden Fahrwindes.The cooling water coming from the engine a flows through a line b to the cooler (recooler) c and from there back to the engine a via a line d and a cooling water pump e. A circulating line g, controlled by a thermostat f, branches off from the line b and, when the cooling water temperature in the line b is low, guides the cooling water directly to the return line d, bypassing the cooler c. A fan i driven by a belt drive h sucks the cooling air in the direction of the arrow through the cooler c or supports the cooling effect of the driving wind acting on the cooler.

Die Reimenscheibe k sitzt lose drehbar, jedoch zweckmässig unverschiebbar auf ihrer Antriebswelle l, z.B. der Ventilsteuerwelle der Brennkraftmaschine a. Sie ist mit dieser durch eine Kupplung m kuppelbar, deren auf der Welle l verschiebbar aber undrehbar gelagerte Kupplungshälfte m(sub)1 über einen doppelarmigen Hebel n o.dgl. mit einem federbelasteten Kolben o derart verbunden ist, dass dieser durch die Feder p in Ausrückstellung gehalten wird, unter der Wirkung einer Druckflüssigkeit im Zylinder q jedoch die Kupplungshälfte m(sub)1 mit der an der Riemenscheibe k angeordneten Kupplungshälfte m(sub)2 in Reibungseingriff bringt.The rime disk k sits loosely rotatable, but expediently immovable, on its drive shaft l, e.g. the valve control shaft of the internal combustion engine a. It can be coupled to this by a coupling m, the coupling half m (sub) 1 of which is slidably but non-rotatably mounted on the shaft l via a double-armed lever n or the like. is connected to a spring-loaded piston o in such a way that it is held in the disengaged position by the spring p, but under the action of a pressure fluid in the cylinder q the coupling half m (sub) 1 with the coupling half m (sub) 2 arranged on the pulley k in Brings frictional engagement.

Die Druckflüssigkeit, z.B. das Schmieröl der Maschine oder eine sonstige Regelflüssigkeit, werde (wie in der Zeichnung schematisch angedeutet) einem Flüssigkeitsbehälter r entnommen und durch eine Pumpe a über eine Leitung s(sub)1 einem Steuerschieber t mit einer Nut t(sub)1 und einer Bohrung t(sub)2 zugeleitet, welcher durch einen Thermostaten u in der Rücklaufleitung d des Kühlwassers verstellt wird. Eine Leitung v verbindet das Gehäuse des Steuerschiebers mit dem Zylinder q. Eine Rückleitung w leitet das Öl aus dem Gehäuseraum x des Steuerschiebers in den Behälter r zurück. Ferner ist eine Umleitung y, welche bei links stehendem Steuerschieber die Bohrung t(sub)2 mit dem Raum x verbindet, und ein Überdruckventil z zwischen den Leitungen s(sub)1 und w vorgesehen.The pressure fluid, e.g. the machine's lubricating oil or some other regulating fluid, is taken from a fluid container r (as indicated schematically in the drawing) and a control valve t with a groove t (sub) 1 by a pump a via a line s (sub) 1 and fed to a bore t (sub) 2, which is adjusted by a thermostat u in the return line d of the cooling water. A line v connects the housing of the control slide with the cylinder q. A return line w directs the oil from the housing space x of the control slide back into the container r. Furthermore, a diversion y, which connects the bore t (sub) 2 with the space x when the control slide is on the left, and a pressure relief valve z between the lines s (sub) 1 and w are provided.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Ausführungsbeispieles ist folgende:The mode of operation of the described embodiment is as follows:

Der Thermostat u befindet sich normalerweise, unterhalb einer bestimmten höheren Temperatur des die Leitung d durchströmenden Kühlwassers, in zusammengezogenem Zustande, der Steuerschieber t also in seiner linken Stellung. In diesem Falle fördert die Pumpe s, welche z.B. ständig vom Motor angetrieben wird (gegebenenfalls aber auch vom Thermostaten u gesteuert, also normalerweise ausgeschaltet sein kann), die Flüssigkeit über die Steuerbohrung t(sub)2 zur Umleitung y und von dort über den Schieberraum x und die Rückleitung w zum Behälter r zurück. Der Raum x und damit der mit ihm in dieser Schieberstellung über v verbundene Zylinderraum q ist im wesentlichen drucklos, die Kupplung m unter der Wirkung der Feder p also ausgerückt. Der Ventilator i steht still. Die Rückkühlung des Kühlwassers im Kühler c erfolgt ausschliesslich durch den Fahrwind, wobei die Kühlwirkung durch den Thermostaten f geregelt wird. Zweckmässig leitet hierbei letzterer das Kühlwasser schon bei einer niedrigeren Temperatur als sonst üblich dem Kühler zu, damit in diesem, trotz dem stillstehenden Ventilator, ein ausreichender Wärmetausch stattfinden kann.The thermostat u is normally, below a certain higher temperature of the cooling water flowing through the line d, in the contracted state, the control slide t in its left position. In this case the pump s, which is continuously driven by the motor (if necessary, however, also controlled by the thermostat u, so it can normally be switched off), delivers the liquid via the control bore t (sub) 2 to the bypass y and from there via the valve chamber x and the return line w to the container r back. The space x and thus the cylinder space q connected to it in this slide position via v is essentially pressureless, the clutch m is therefore disengaged under the action of the spring p. The fan i stands still. The cooling water in the radiator c is recooled exclusively by the driving wind, the cooling effect being regulated by the thermostat f. In this case, the latter expediently feeds the cooling water to the cooler at a lower temperature than is otherwise usual so that sufficient heat exchange can take place in the cooler despite the fact that the fan is at a standstill.

Reicht die Kühlwirkung des allein durch den Fahrwind beaufschlagten Kühlers c (z.B. auch dann, wenn die gesamte vom Motor a kommende Flüssigkeit durch den Thermostaten f dem Kühler zugeführt wird) nicht mehr aus, um die Kühlflüssigkeit auf die erforderliche niedrige Temperatur abzukühlen, so dehnt sich der Thermostat u so weit aus, dass die Verbindung zwischen v und x sowie zwischen y und t(sub)2 bzw. s(sub)1 unterbrochen wird und, wie in der Zeichnung dargestellt, die Bohrung t(sub)2 die Verbindung zwischen den Leitungen s(sub)1 und v herstellt. Die Pumpe s fördert daher die Flüssigkeit in den Zylinder q, und zwar unter einem Druck, welcher durch die Federbelastung des Ventils z bestimmt wird. Der Kolben o wird gegen die Wirkung der Feder p nach rechts verschoben und damit der Ventilator durch dieIf the cooling effect of the cooler c, which is acted upon solely by the wind, is no longer sufficient (e.g. even if all the liquid coming from the engine a is fed to the cooler through the thermostat f) to cool the coolant to the required low temperature, it expands the thermostat u so far that the connection between v and x and between y and t (sub) 2 or s (sub) 1 is interrupted and, as shown in the drawing, the hole t (sub) 2 is the connection between the lines s (sub) 1 and v produces. The pump s therefore delivers the liquid into the cylinder q under a pressure which is determined by the spring loading of the valve z. The piston o is moved to the right against the action of the spring p and thus the fan by the

Kupplung m mit seiner Antriebswelle l gekuppelt. Von der Pumpe s überschüssig geförderte Flüssigkeit wird über z und w nach r zurückgeleitet.Coupling m coupled with its drive shaft l. Excess liquid delivered by the pump s is returned to r via z and w.

Sinkt die Temperatur in d wieder, so dass der Schieber t nach links zurückverschoben wird, so wird die Leitung v bzw. der Zylinder q wieder über x mit w verbunden, wodurch die Flüssigkeit unter Ausdehnung der Feder p aus dem Zylinder q verdrängt und der Ventilator wieder entkuppelt wird.If the temperature in d drops again, so that the slide t is moved back to the left, the line v or the cylinder q is again connected via x to w, whereby the liquid and the fan are displaced out of the cylinder q while the spring p expands is uncoupled again.

Der Ventilator ist also jeweils nur oder im wesentlichen nur dann eingeschaltet, wenn man alle anderen Rückkühlungsmöglichkeiten des Kühlwassers bereits erschöpft sind. Natürlich kann die Einschaltung aus Sicherheitsgründen auch schon mehr oder weniger früher erfolgen. Auch kann das Ausschalten des Ventilators, z.B. durch Reibung am Schieber t o.dgl., mit einer gewissen Verzögerung gegenüber dem Einschalten des Ventilators (also erst bei niedrigerer Temperatur als das Einschalten) erfolgen, um ein ständiges Aus- und Einschalten des Ventilators im Bereiche der Regeltemperatur zu vermeiden.The fan is only or essentially only switched on when all other recooling options for the cooling water have already been exhausted. Of course, it can be switched on more or less earlier for safety reasons. The fan can also be switched off, for example by friction on the slide or the like, with a certain delay compared to switching on the fan (i.e. only at a lower temperature than it was switched on) in order to keep the fan switched off and on in the area to avoid the control temperature.

Statt auf der Antriebswelle l kann die Kupplung m natürlich auch unmittelbar auf der Ventilatorwelle oder an sonst geeigneter Stelle angeordnet sein. Die Kupplung kann beispielsweise auch als elektrische oder hydraulische Kupplung, z.B. als eine durch Füllen und Entleeren schaltbare Strömungskupplung, ausgebildet sein. Auch kann z.B. ein ausschaltbares Strömungsgetriebe, ein Planetengetriebe, ein stufenlos schaltbares Reibradgetriebe o.dgl. verwendet werden, wobei eine stufenlose Schaltung in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur vorgesehen sein kann.Instead of on the drive shaft 1, the coupling m can of course also be arranged directly on the fan shaft or at some other suitable location. The coupling can, for example, also be designed as an electrical or hydraulic coupling, e.g. as a fluid coupling that can be switched by filling and emptying. For example, a disengageable fluid flow gear, a planetary gear, a continuously variable friction gear or the like can also be used. can be used, whereby a stepless switching can be provided depending on the cooling water temperature.

Bei direkter Luftkühlung der Maschine kann die Ein- bzw. Ausschaltung des Ventilators oder Gebläses in Abhängigkeit von der Temperatur der erwärmten Kühlluft erfolgen. Gegebenenfalls kann ferner eine Schaltung auch unmittelbar in Abhängigkeit vom Wärmezustand der Maschine vorgesehen sein.With direct air cooling of the machine, the fan or blower can be switched on or off depending on the temperature of the heated cooling air. If necessary, a circuit can also be provided as a direct function of the heat condition of the machine.

Die Erfindung ist ausser bei Strassenfahrzeugen auch bei allen anderen Arten von Fahrzeugen, z.B. Schienen-, Luft- und Wasserfahrzeugen, sowie sinngemäss bei allen Maschinen anwendbar, welche unter ähnlichen Bedingungen arbeiten.In addition to road vehicles, the invention can also be applied to all other types of vehicles, e.g. rail, aircraft and water vehicles, and by analogy to all machines that work under similar conditions.

Claims

1.) Controllable cooling, especially for vehicle internal combustion engines, with a fan (fan or blower) promoting the cooling air, characterized in that the fan is only or essentially only switched on when the cooling system is not switched on when the fan is not switched on to achieve the required cooling state sufficient.

2.) Controllable cooling according to claim 1 with recooling of an intermediate coolant (e.g. cooling water) in the cooler acted upon by the cooling air, characterized in that the fan is switched depending on the temperature of the recooled intermediate coolant.

3.) Controllable cooling according to claim 1 - 2, characterized by a clutch switched automatically by a heat regulator or a correspondingly switchable transmission between the fan and its drive.

4.) Controllable cooling according to claim 1-3, characterized by a thermostat arranged in the return line for the intermediate coolant, which controls the clutch or the gearbox for switching the fan on and off via an auxiliary force.

5.) Controllable cooling according to claim 1 - 4, characterized in that a friction clutch or a smoothly engaging clutch, e.g. hydraulic or electrical clutch, is used as the clutch.

6.) Controllable cooling according to claim 1 - 4, characterized in that a continuously changing gear, e.g. a hydraulic gear, a planetary gear or the like, is used for switching or switching the fan on and off.