EP0197169A1

EP0197169A1 - Ölkühler

Info

Publication number: EP0197169A1
Application number: EP85104245A
Authority: EP
Inventors: Günter Röttgering; Dieter Baumann
Original assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Current assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Priority date: 1985-04-09
Filing date: 1985-04-09
Publication date: 1986-10-15
Also published as: DE3571869D1; ATE45030T1; EP0197169B1

Abstract

Ölkühler, insbesondere für Verbrennungsmotoren, in dem Öl und ein Kühlmittel in voneinander getrennten Leitungen oder Kanälen unter Wärmeaustausch geführt werden, mit den folgenden Merkmalen - einen flachen, an den Längsseiten (21) geschlossenen, im Querschnitt mäanderförmige Wandungen (3) aufweisenden Mittelteil (2) mit abwechselnd nach oben und unten offenen, längsverlaufenden parallelen Kanälen (4, 4') - jeweils an den stirnseiten (22, 22') des Mittelteils (2) im Bereich der Enden (14, 14') der Kanäle (4, 4') angeordnete Querkanäle (25',15, 25, 15') mit Zuleitungsöffnungen (51, 51') und Ableitungsöffnungen (52, 52') zur Verteilung von Öl und Kühlmittel in jeweils benachbarte Kanäle (4, 4') mit gegensätzlicher Strömungsrichtung und - je eine obere und untere, den Mittelteil (2) abdeckende Abschlußplatte (61, 62).

Description

Die Erfindung betrifft einen ölkühler, insbesondere für Verbrennungsmotoren, in dem Öl und ein Kühlmittel in voneinander getrennten Leitungen oder Kanälen unter Wärmeaustausch geführt werden.
Im Verbrennungsmotor hat neben dem Kühlwasser oder der Kühlluft das Motoröl außer der Schmierfunktion auch eine Kühlfunktion. Es ist deshalb zweckmäßig, die Temperatur des Motoröls durch geeignete Maßnahmen während seines Umlaufes zu senken, indem es einen Teil seiner Wärme direkt oder indirekt über den Kühlmittelkreislauf an die Umgebungsluft abgibt.
Für die direkte Wärmeabgabe sind Luft-Ölkühler bekannt, deren Aufbau dem von konventionellen Wasserkühlern entspricht. Derartige Kühler sind aber aufwendig und teuer in der Herstellung und wegen der großen erforderlichen Austauschfläche auch sehr platzraubend. Außerdem müßten sie an von Fahrtwind oder ventilierter Luft überstrichenen Stellen angeordnet sein. Dies führt vor allem bei den häufig beengten Platzverhältnissen in den Motorräumen von Kraftfahrzeugen zu Problemen.
Für die indirekte Wärmeabgabe sind Wasser-Ölkühler bekannt, die entweder im Motorblock des Verbrennungsmotors oder im Ölfiltergehäuse integriert sind. Bei der ersten Ausführung wird im al gemeinen eine öldurchströmte, mäandrierend verlaufende Rohrleitung von Kühlwasser überstricien, wobei ein Wärmeaustausch zwischen Öl und Kühlwasser erfolgt. Bei de r zweiten Ausführung wird ein Teil des Kühlwassers aus dem Motorkühlkreislauf abgezweigt und durch ein entsprechend gestaltetes Ö filtergehäuse geleitet, wo ein Wärmeaustausch zwischen den im Querstrom flierenden Medien erfolgt.
Beiden Ausführungen haftet der rachteil an, daf. sie die Medien im Querstrom führen, was keinen optimalen Wärmeaustausch ergibt und somit einen geringen Wirkungsgrad zur Folge hat. Bei der ersten Ausführung ist die Herstellung de. kompliziert gebogenen Rohrleitung bzw. leitungen sehr aufwendig und deren Gewicht ist relativ hoch. Bei dem im Ölfiltergehäuse angeordneten Kühler ist die Größe der Wärmeaustauschfläche durch die vorgegebene Gehäuse des Filtergehäuses sehr begrenzt.
Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Ölkühler der eingangs genannten Art zu schaffen, der die genannten Nachteile vermeidet und insbesondere einen hohen Wirkungsgrad aufweist, ein geringes Gewicht hat und einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch einen Ölkühler der eingangs genannten Art mit den Merkmalen nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.
Der erfindungsgemäße Ölkühler besteht lediglich aus drei Teilen, nämlich dem Mittelteil und je einer oberen und unteren Abschlußplatt, wobei letztere lediglich einfache, flache Blechplatten sein können. Der Mittelteil ist einstückig und damit ist der Ölkühler sehr wirtschaftlich in der Herstellung. Durch die besondere Anordnung der Wandungen der Kanäle ist sichergestellt, daß eine gegenseitige Vermischung von Öl und Kühlmittel ausgeschlossen ist, denn es bestehen keine Dichtstellen zwischen Öl- und Kühlmittel führenden Kanälen, die möglicherweise leck werden könnten. Der hohe Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Ölkühlers beruht auf der Führung der wärmeaustauschenden Medien in benachbarten Kanälen im reinen Gegenstrom. Eine dichtende Verbindung von Mittelteil und Abschlußplatter. ist lediglich randseitig erforderlich.
Aus Gründen der leichten Bearbeitbarkeit, des geringen Gewichtes und der guten Wärmeleitfähigkeit ist es vorteilhaft, wenn zumindest der Mittelteil aus einer Aluminiumlegierung besteht. Auch die obere und die untere Abschlußplatte können z. B. aus verrippten Platten aus dem gleichen Material bestehen, es können aber auch einfache Blechplatten sein.
Besonders wirtschaftlich ist eine Herstellung des Mittelteils im Druckgußverfahren. Dies ist wegen der besonderen Gestaltung dieses Teils ohne weiteres möglich, da die Voraussetzung der Entformbarkeit erfüllt ist und kann z. B. in einem Arbeitsgang mit der Ölwanne gegossen werden.
Eine Maßnahme zur weiteren Verbesserung des Wirkungsgrades des Kühlers ist die Anordnung von quer zur Strömungsrichtung verlaufenden Rippen auf den Wandungen der Kanäle für Öl und/oder Kühlmittel. Hierdurch werden in den fließenden Medien Verwirbelungen erzeugt, wodurch der Wärmeaustausch intensiviert wird.
Eine besonders vorteilhafte Verwendung des erfindungsgemäßen Ölkühlers in einem Verbrennungsmotor besteht darin, daß der Motor in seinem unteren Bereich anstelle einer ölwanne einen in den äußeren Abmessungen kompatiblen Ölkühler gemäß der Erfindung aufweist. Dies bietet den Vorteil, daß der Ölkühler völlig ohne zusätzlichen Platzbedarf integriert ist, da er sehr flach gebaut werden kann und einen umlaufenden Rand zur Befestigung unter dem Motorblock, entsprechend einer üblichen ölwanne, aufweist. Für die Ölführung sind keine größeren Maßnahmen erforderlich. Der Öleinlaß kann z. B. durch einseitige Verkürzung der oberen Abschlußplatte gebildet werden. Darüber hinaus ist lediglich die Ölauslaßöffnung des Kühlers mit dem Ende des Ansaugrohrs der ölpumpe zu verbinden, was aber durch entsprechende Gestaltung der zu verbindenden Teile in einem Arbeitsgang mit dem Anbringen des Ölkühlers an sich am oder unter dem Boden erfolgen kann. Die Zu- und Abfuhr von Kühlmittel, im allgemeinen Kühlwasser, kann entweder durch im Motorblock vergesehene Kanäle oder über externe Anschlüsse und entsprechende Leitungen erfolgen.
Eine andere Integrationsmöglichkeit für den Ölkühler ist die, daß der Motor in seinem Motorblock, vorzugsweise in dessen seitlichem Bereich, Zu- und Abführungen für Öl und Kühlmittel und am oder wenigstens teilweise im Motorblock wenigstens einen Ölkühler nach der Erfindung aufweist. Durch diese An- bzw. Unterbringung des Ölkühlers kann die Bauhöhe eines Motors verringert werden und der bisher nicht oder wenig genutzte Raum in den seitlichen Bereichen des Motorblocks wird sinnvoll verwendet. Zu- und Ableitungen für Öl und Kühlmittel können vollständig in den Motorblock integriert werden, so daß keine externen Verbindungen erforderlich sind.
Unter den besonderen Bedingungen, daß sowohl im unteren Bereich als auch in den seitlichen Bereichen des Motors kein oder zu wenig Platz für einen Ölkühler vorhanden ist, ist es zweckmäßig, daß der Motor externe Zu- und Abführungen für das Öl und das Kühlmittel und wenigstens einen, mit den Zu- und Abführungen verbundenen separaten Ölkühler nach der Erfindung aufweist. Der Ölkühler kann damit gezielt an Stellen im Motorraum untergebracht werden, die bisher ungenutzter Totraum waren.
Schließlich kann der als Kühlflüssigkeits-öl-Wärmetauscher konzipierte Ölkühler durch einfache Maßnahmen auch in einen Luft-Ölküler abgeändert werden. Hierzu sind lediglich die untere Abschlußplatte und die Querkanäle für die Kühlflüssigkeit wegzulassen. Bei entsprechender Anbringung, z. B. unter einem Motor, kann nun Kühlluft durch die nach unten offenen, früheren Kühlflüssigkeitskanäle strömen und für eine Abkühlung des Motoröls sorgen.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Figur 1 einen erfindungsgemäßen Ölkühler im Querschnitt,
Figur 2 eine Draufsicht auf den Ölkühler, teilweise aufgebrochen,
Figur 3 einen Längsschnitt durch den Ölkühler entlang der Linie A - A in Figur 2 und
Figur 4 einen Längsschnitt durch den Ölkühler entlang der Linie B - B in Figur 2.

Wie Figur 1 zeigt, besteht das dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ölkühlers 1 im wesentlichen aus einem Mittelteil 2, der mäandrierend verlaufende Wandungen 3 aufweist, an den Längsseiten 21 geschlossen ist und je einen oberen und unteren vorspringenden Rand 81 und 82 besitzt. Die Wandungen 3 bilden abwechselnd nach oben offene Kanäle 4 für das Öl und nach unten offene Kanäle 4' für das Kühlmittel, im allgemeinen Kühlwasser. Oben ist der Mittelteil 2 durch eine obere Abschlußplatte 61 und unten durch eine untere Abschlußplatte 62 abgedeckt. Dabei liegt die untere Abschlußplatte 62 randseitig dichtend auf dem vorspringenden Rand 82 des Mittelteils 2 auf. Zwischen den Wandungen 3 und der unteren Abschlußplatte 62 ist keine absolute Dichtigkeit erforderlich, da bei einer Undichtigkeit lediglich eine Verbindung zwischen zwei Kanälen 4' für das Kühlwasser geschaffen würde, was keine negativen Folgen hat. Das gleiche gilt entsprechend für die Verbindung der oberen Abschlußplatte 61 mit dem Mittelteil 2 für die ölkanäle 4, so daß eine Vermischung von öl und Kühlwasser völlig ausgeschlossen ist. Für den Fall des unter einem Motor angebrachten Ölkühlers 1, wie er in Figur 1 dargestellt ist, hat die obere Abschlußplatte 61 sogar nur eine reine Leitfunktion, da hier die Abdichtung des ölkühlers 1 über den oberen Rand 81 gegen die Unterseite des Motorblockes (nicht dargestellt) erfolgt.
Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, verlaufen die Kanäle 4 und 4' parallel zueinander in Längsrichtung im Ölkühler 1. Im Bereich der Stirnseiten 22 und 22' sind Querkanäle 15 und 25 für das Öl und Querkanäle 15' und 25' für das Kühlwasser angeordnet, die der Verteilung der beiden Medien auf benachbarte Kanäle 4 und 4' dienen. Einlaßöffnungen 51 für das Öl, die hier durch einfaches Verkürzen der oberen Abschlußplatte 61 im Bereich der Enden 14 der Ölkanäle 4 gebildet sind und eine Auslaßöffnung 52' für das Kühlwasser sind in der Oberseite der Querkanäle 15 und 25' an der Stirnseite 22 angebracht, während eine Auslaßöffnung 52 für das Öl und eine Einlaßöffnung 51' für das Kühlwasser an der gegenüberliegenden Stirnseite 22' liegen. Hierdurch wird eine Führung der wärmeaustauschenden Medien im reinen Gegenstrom erreicht, was für einen guten Wirkungsgrad wesentlich ist.
Weiterhin sind an dem in der Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung auf den Wandungen 3 der Ölkanäle 4 Rippen 7 angeordnet, deren Funktion eine Verwirbelung des senkrecht über sie hinwegströmenden Öls ist, um eine gute Wärmeverteilung im Ö1 bei minimalem Druckanstieg zu erreichen und damit einen intensiven Wärmeaustausch zu gewährleisten. Neben dieser Ausführung ist natürlich auch ein Ölkühler 1 ohne derartige Rippen 7 oder mit Rippen 7 auch in den Wasserkanälen 4' denkbar.
Der in Figur 3 gezeigte Längsschnitt durch den ölfilter 1 entlang der Linie A - A in Figur 2 verläuft durch einen der Ölkanäle 4 mit auf der Wandung 3 angeordneten Rippen 7. Die stirnseitigen Querkanäle 25', 15, 25 und 15' mit den zugehörigen Ein- und Auslaßöffnungen 52', 51, 52, 51' für Öl und Kühlwasser sind deutlich zu erkennen, ebenso wie die einander entgegengesetzten Strömungsverläufe der beiden Medien.
Figur 4 schließlich zeigt einen Teil des Ölkühlers 1 ebenfalls im Längsschnitt, hier aber entlang der Linie B - B der Figur 2, die in einem Kanal 4' für das Kühlwasser verläuft. Der Kanal 4' ist nach unten durch die untere Abschlußplatte 62 verschlossen, ist glattwandig und über den Querkanal 25' mit der Auslaßöffnung 52' verbunden.

Claims

1. Ölkühler, insbesondere für Verbrennungsmotoren, in dem öl und ein Kühlmittel in voneinander getrennten Leitungen oder Kanälen unter Wärmeaustausch geführt werden, gekennzeichnet

- durch einen flachen, an den Längsseiten (21) geschlossenen, im Querschnitt mäanderförmige Wandungen (3) aufweisenden Mittelteil (2) mit abwechselnd nach oben und unten offenen, längsverlaufenden parallelen Kanälen (4, 4')

- durch jeweils an den Stirnseiten (22, 22') des Mittelteils (2) im Bereich der Enden (14, 14') der Kanäle (4, 4') angeordnete Querkanäle (25', 15, 25, 15') mit Zuleitungsöffnungen (51, 51') und Ableitungsöffnungen (52, 52') zur Verteilung von öl und Kühlmittel in jeweils benachbarte Kanäle (4, 4') mit gegensätzlicher Strömungsrichtung und.

- durch je eine obere und untere, den Mittelteil (2) abdeckende Abschlußplatte (61, 62).

2. Ölkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Mittelteil (2) aus einer Aluminiumlegierung besteht.

3. Ölkühler nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelteil (2) im Druckgußverfahren hergestellt ist.

4. Ölkühler nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen (3) der Kanäle (4, 4') oder eines Teils der Kanäle (4, 4') für öl und/oder für Kühlmittel quer zur Strömungsrichtung verlaufende Rippen (7) aufweisen.

5. Verbrennungsmotor für die Verwendung des erfindungsgemäßen Ölkühlers, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor in seinem unteren Bereich anstelle einer ölwanne einen in den äußeren Abmessungen kompatiblen Ölkühler nach den Ansprüchen 1 bis 4 aufweist.

6. Verbrennungsmotor für die Verwendung des erfindungsgemäßen Ölkühlers, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor in seinem Motorblock, vorzugsweise in dessen seitlichem Bereich, Zu- und Abführungen für Öl und Kühlmittel und an oder wenigstens teilweise im Motorblock wenigstens einen Ölkühler nach den Ansprüchen 1 bis 4 aufweist.

7. Verbrennungsmotor für die Verwendung des erfindungsgemäßen Ölkühlers, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor externe Zu- und Abführungen für Öl und Kühlmittel und wenigstens einen, mit den Zu- und Abführungen verbundenen separaten Ölkühler nach den Ansprüchen 1 bis 4 aufweist.