EP0437772B1 - Boiling liquid cooling system for a liquid cooled internal combustion engine - Google Patents

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EP0437772B1
EP0437772B1 EP90124708A EP90124708A EP0437772B1 EP 0437772 B1 EP0437772 B1 EP 0437772B1 EP 90124708 A EP90124708 A EP 90124708A EP 90124708 A EP90124708 A EP 90124708A EP 0437772 B1 EP0437772 B1 EP 0437772B1
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coolant
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des ersten Anspruchs angegebenen Art.The invention relates to a device of the type specified in the preamble of the first claim.

Aus der Motortechnischen Zeitschrift (MTZ) Nr. 50 (1989), Heft 9, Seite 428 ist ein Verdampfungskühlsystem der gattungsgemäßen Art bekannt. Dieses Kühlsystem hat den Vorteil, daß eine erhöhte Betriebstemperatur bei Teillast realisiert werden kann, daß aber, bei hoher Last die gleichen Wirkungsgrade wie ein konventionelles Kühlsystem erreicht werden.An evaporative cooling system of the generic type is known from Motortechnische Zeitschrift (MTZ) No. 50 (1989), No. 9, page 428. This cooling system has the advantage that an increased operating temperature can be achieved at partial load, but that the same efficiencies as a conventional cooling system can be achieved at high loads.

Um bei diesem bekannten Verdampfungskühlsystem, bei dem im kalte Zustand nicht alle Bauteile des Kühlsystems mit Kühlmittel gefüllt sind, sondern hauptsächlich nur die Kühlräume der Brennkraftmaschine bis zu einem Überlauf in einem Dampfabscheider sowie einem Kondensat-Sammelbehälter, zu entlüften, ist ein geschlossener Ausgleichsbehälter mit variablem Volumen vorgesehen. Dieser Behälter benötigt jedoch zusätzlichen Bauraum. Darüberhinaus müssen zusätzliche Maßnahmen geschaffen werden, um dieses Verdampfungskühlsystem mit Kühlmittel zu befüllen.In this known evaporative cooling system, in which not all components of the cooling system are filled with coolant in the cold state, but mainly only the cooling chambers of the internal combustion engine up to an overflow in a steam separator and a condensate collecting container, a closed expansion tank with a variable one is required Volume provided. However, this container requires additional space. In addition, additional measures must be taken to fill this evaporative cooling system with coolant.

Aus der DE 37 12 122 A ist ein Verdampfungskühlsystem bekannt, bei dem im kalten Zustand die Brennkraftmaschine selbst nur teilweise mit Kühlmittel gefüllt ist. Daneben ist ein Reservoir mit einer solchen Kühlmittelmenge gefüllt, die ausreicht, den Kondensator im wesentlichen zu befüllen.An evaporative cooling system is known from DE 37 12 122 A, in which the internal combustion engine itself is only partially filled with coolant in the cold state. In addition, a reservoir is filled with an amount of coolant that is sufficient to substantially fill the condenser.

Zum Verdrängen der Luft aus den im kalten Zustand nicht mit Kühlmittel gefüllten Räumen ist ein temperaturgesteuertes Ventil am Ausgang des Reservoirs bekannt.A temperature-controlled valve at the outlet of the reservoir is known for displacing the air from the rooms which are not filled with coolant when cold.

Nachteilig bei dieser Anordnung ist es, daß ein Volumenmäßig großes Reservoir vorgesehen werden muß und daß beim Abscheiden der Luft Kühlmitteldampf mitgerissen wird, was auf Dauer zu einem Kühlmittelverlust führt.The disadvantage of this arrangement is that a reservoir with a large volume must be provided and that coolant vapor is entrained when the air is separated, which leads to a loss of coolant in the long run.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verdampfungskühlsystem dahingehend weiterzubilden, daß auf den zusätzlichen Bauraum für einen Ausgleichsbehälter verzichtet werden kann.The object of the present invention is to develop a generic evaporative cooling system in such a way that the additional installation space for an expansion tank can be dispensed with.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Die Lösung basiert auf dem Grundgedanken, daß das Kühlsystem temperaturabhängig mit der Atmosphäre in Verbindung gebracht wird, hierbei aber sichergestellt wird, daß kein Kühlmitteldampf entweichen kann, was auf Dauer zu einem Kühlmittelverlust führen würde. Dadurch kann das Kühlsystem solange mit der Atmosphäre über das temperaturabhängige Ventil verbunden werden, bis sämtliche Luft verdrängt ist. Beim Abkühlen des heißen Kühlsystems und damit beim Unterschreiten einer Mindesttemperatur kann das Kühlsystem wieder mit der Atmosphäre verbunden werden. Dadurch wird verhindert, daß im Kühlsystem ein Unterdruck entsteht.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of the first claim. The solution is based on the basic idea that the cooling system is connected to the atmosphere as a function of temperature, but this ensures that no coolant vapor can escape, which would lead to a loss of coolant in the long run. This allows the cooling system to be connected to the atmosphere via the temperature-dependent valve until all air is displaced. When the hot cooling system cools down and thus falls below a minimum temperature, the cooling system can be reconnected to the atmosphere. This prevents negative pressure from developing in the cooling system.

Das temperaturabhängig gesteuerte Ventil kann als Thermostat-Ventil in Form eines Bi-Metalls aufgebaut sein, es sind jedoch auch andere bekannte Ausgestaltungen denkbar.The temperature-controlled valve can be constructed as a thermostatic valve in the form of a bimetal, but other known configurations are also conceivable.

Durch die Weiterbildung nach Anspruch 2 wird erreicht, daß gleichzeitig eine Befüllöffnung geschaffen wird, die dem Deckel bei üblichen, mit Kühlflüssigkeit als Wärmeträger arbeitenden Kühlsystemen entspricht. Damit wird eine separate Einfüllöffnung für das Kühlsystem überflüssig.The development according to claim 2 ensures that at the same time a filling opening is created which corresponds to the lid in conventional cooling systems which operate with cooling liquid as the heat transfer medium. This eliminates the need for a separate filling opening for the cooling system.

Gleichzeitig ist es mit der Anordnung nach Anspruch 2 möglich, in diesem Deckel ein Überdruckventil zu integrieren. Dies schlägt Anspruch 3 vor. Damit ist eine druckabhängig arbeitende Verbindung zur Atmosphäre zusätzlich zur temperaturabhängig arbeitenden vorhanden.At the same time, it is possible with the arrangement according to claim 2 to integrate a pressure relief valve in this cover. This proposes claim 3. This creates a pressure-dependent connection to the atmosphere in addition to the temperature-dependent connection.

Vorteilhafte Ausführungen der Baueinheit nach Anspruch 2 schlagen die Ansprüche 4 und 5 vor.Advantageous embodiments of the assembly according to claim 2, claims 4 and 5 propose.

Durch die Weiterbildung nach Anspruch 6 bis 8 wird ein Abscheidesystem für flüssiges Kühlmittel gebildet. Mit diesen Merkmalen wird sichergestellt, daß praktisch keine mitgerissene Flüssigkeit zu dem Entlüftungsventil und dem Molekularsieb gelangt.Through the development according to claims 6 to 8, a separation system for liquid coolant is formed. These features ensure that virtually no entrained liquid reaches the vent valve and the molecular sieve.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Ausgleichsbehälters beschreibt Anspruch 9.A preferred embodiment of the expansion tank is described in claim 9.

Aufgrund der Ausbildung nach Anspruch 9 ist es möglich, den Grund des Ausgleichsbehälters als Kühlmittelvorratsraum auszubilden. Die beschreibt Anspruch 10. Anspruch 11 beschreibt eine hierfür sinnvolle Füllstandsanzeige.Due to the design according to claim 9, it is possible to design the base of the expansion tank as a coolant storage space. This describes claim 10. Claim 11 describes a level indicator that is useful for this purpose.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es stellen dar:

Fig. 1
den schematischen Aufbau des Verdampfungskühlsystems;
Fig. 2a-c
schematisierte Längsschnitte durch den Ausgleichsraum;
Fig. 3a,b
zwei diskrete Zustände des Entlüftungsventils und des Überdruckventils am oberen Ende des Ausgleichsraumes.
The invention is explained in more detail below on the basis of a preferred exemplary embodiment.
They represent:
Fig. 1
the schematic structure of the evaporative cooling system;
2a-c
schematic longitudinal sections through the compensation space;
3a, b
two discrete states of the vent valve and the pressure relief valve at the upper end of the compensation chamber.

In Fig. 1 ist schematisiert das Schema der Verdampfungskühlung nach der Erfindung dargestellt. Hierbei ist der Zylinder 1 sowie der Zylinderkopf 2 eines sonst nicht näher dargestellten Motors 3 mit Kühlkanälen 4 und 5 bzw. Kühlräumen versehen.In Fig. 1 the schematic of the evaporative cooling according to the invention is shown schematically. The cylinder 1 and the cylinder head 2 of an engine 3, which is not otherwise shown in detail, are provided with cooling channels 4 and 5 or cooling chambers.

Am höchsten Punkt der Kühlräume 5 im Zylinderkopf 2 zweigt eine Vorlaufleitung 6 ab. In dieser Vorlaufleitung 6 ist ein Dampfabscheider 7 eingebaut. Der Dampfabscheider 7 ist mit Hilfe einer Überlaufleitung 8 in einen unteren Raum 9 und einen oberen Raum 10 unterteilt. Aus dem oberen Raum 10 verläuft die Vorlaufleitung 6 zu einem als Kondensator arbeitenden Wärmetauscher 11. Dieser Wärmetauscher 11 weist in seinem unteren Bereich einen Kühlmittelsammelraum 12 auf.At the highest point of the cooling rooms 5 in the cylinder head 2, a flow line 6 branches off. A steam separator 7 is installed in this flow line 6. The steam separator 7 is divided into a lower space 9 and an upper space 10 by means of an overflow line 8. The flow line 6 runs from the upper space 10 to a heat exchanger 11 working as a condenser. This heat exchanger 11 has a coolant collecting space 12 in its lower region.

Ein Ausgleichsraum 13 weist im unteren Bereich einen Kondensatvorratsraum 14 auf. Dieser ist über eine Leitung 15 mit dem Kühlwassersammelraum 12 verbunden. Weiterhin mündet die Überlaufleitung 8 in den Vorratsraum 14. Aus dem Vorratsraum 14 führt die Rücklaufleitung 16 unter Zwischenschaltung einer Kondensatpumpe 17 und eines Heizungswärmetauschers 18 zurück in den Zylinder 1. Der Heizungswärmetauscher 18 dient zum Beheizen eines Fahrgastraumes eines von der Brennkraftmaschine 3 angetriebenen Fahrzeugs.An equalization chamber 13 has a condensate reservoir 14 in the lower region. This is connected via a line 15 to the cooling water collecting space 12. Furthermore, the overflow line 8 opens into the storage space 14. The return line 16 leads from the storage space 14, with the interposition of a condensate pump 17 and a heating heat exchanger 18, back into the cylinder 1. The heating heat exchanger 18 is used to heat a passenger compartment of a vehicle driven by the internal combustion engine 3.

Die Kühlleistung des Wärmetauschers 11 kann über ein Gebläse 19, welches Kühlluft ansaugt und durch den Wärmetauscher 11 drückt, gesteigert werden.The cooling capacity of the heat exchanger 11 can be increased by means of a fan 19, which sucks in cooling air and presses it through the heat exchanger 11.

Der Zylinder 1 sowie der Zylinderkopf 2 - bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen sämtliche Zylinder und der gesamte Zylinderkopf - sowie die Vorlaufleitung 6 bis zum Raum 9 des Dampfabscheiders 7 sind mit flüssigem Kühlmittel gefüllt. Weiterhin mit flüssigem Kühlmittel gefüllt sind der Kondensatvorratsraum 14 und die Rücklaufleitung 16 mit dem Heizungswärmetauscher 18 und evtl. die Überlaufleitung 8.The cylinder 1 and the cylinder head 2 - in the case of multi-cylinder internal combustion engines, all the cylinders and the entire cylinder head - and the feed line 6 to the space 9 of the steam separator 7 are filled with liquid coolant. The condensate reservoir 14 and the return line 16 with the heating heat exchanger 18 and possibly the overflow line 8 are also filled with liquid coolant.

Der obere Raum 10 des Dampfabscheiders sowie der Teil 6' der Vorlaufleitung 6 und der Wärmetauscher 11 sowie der Ausgleichsraum 13 sind im kalten Zustand der Brennkraftmaschine 3 mit Luft gefüllt, im heißen Zustand mit Kühlmitteldampf.The upper space 10 of the steam separator and the part 6 'of the flow line 6 and the heat exchanger 11 and the compensation space 13 are filled with air in the cold state of the internal combustion engine 3, and with coolant vapor in the hot state.

In Fig. 2 ist der Ausgleichsraum 13 näher dargestellt. Er ist im wesentlichen rohrförmig aufgebaut und besitzt an seinem oberen Ende einen Verschlußdeckel 20.The compensation space 13 is shown in more detail in FIG. 2. It is essentially tubular and has a closure cover 20 at its upper end.

In seinem unteren Bereich weist er aufgrund der Verbindungsleitung 15 einen Kühlmittelvorrat 21 auf. Die Höhe des Kühlmittelvorrats ist temperaturabhängig. Bei kaltem Kühlmittel befindet sich dieses auf dem Niveau I, bei warmem Kühlmittel auf dem Niveau II.In its lower area, it has a coolant supply 21 due to the connecting line 15. The level of the coolant supply depends on the temperature. It is at level I when the coolant is cold and at level II when the coolant is warm.

Zur Kontrolle des Kühlmittelstandes dient die Füllstandsanzeige 22. Diese besteht aus einem auf dem augenblicklichen Kühlmittelniveau aufschwimmenden Schwimmer 23, der über eine Verbindungsstange 24 mit einer Sichtplatte 25 im Bereich des Deckels 20 verbunden ist.The fill level indicator 22 serves to control the coolant level. It consists of a float 23 floating at the current coolant level, which is connected via a connecting rod 24 to a viewing plate 25 in the area of the cover 20.

Unterhalb des Deckels 20 ist in dem Ausgleichsraum 13 ein Abscheidelabyrinth gebildet. Dies besteht aus schrägstehenden Blechen 26, die abwechselnd an der Wand des Ausgleichsraumes 13 befestigt sind. Diese Bleche sind - wie Fig. 2c zeigt - an ihren höchsten Stellen mit Ausgleichsbohrungen 27 versehen. Weiterhin weisen sie eine im wesentlichen zentral angeordnete Bohrung 28 zum Durchtritt der Verbindungsstange 24 auf.A separating labyrinth is formed below the cover 20 in the compensation space 13. This consists of sloping sheets 26 which are alternately attached to the wall of the compensation space 13. These sheets are - as Fig. 2c shows - provided at their highest points with compensating holes 27. Furthermore, they have an essentially centrally arranged bore 28 for the passage of the connecting rod 24.

Die schräggestellten Bleche 26 haben die Aufgabe, flüssiges Kühlmittel, das u. U. von der zu dem Deckel 20 strömenden Luft mitgerissen wird, abzuscheiden. Die Ausgleichsbohrungen 27 bewirken hierbei, daß sich unter den schrägstehenden Blechen kein Luftpolster halten kann. Deshalb sind diese Ausgleichsbohrungen 27 am höchsten Punkt der Bleche vorgesehen.The slanted plates 26 have the task of liquid coolant, which u. U. is entrained by the air flowing to the cover 20 to separate. The compensating holes 27 cause here that no air cushion can hold under the sloping sheets. Therefore, these compensating holes 27 are provided at the highest point of the sheets.

Der Durchtritt 29 am unteren freien Ende der Bleche 26 gewährleistet, daß abgeschiedenes Kühlmittel ungehindert abfließen kann und daß er nicht durch Kapillarwirkung der Entlüfungsquerschnitte verschlossen wird.The passage 29 at the lower free end of the sheets 26 ensures that the separated coolant can flow off unhindered and that it is not closed by capillary action of the venting cross sections.

Der Verschlußdeckel 20 ist in Fig. 3 näher dargestellt. Er besteht im wesentlichen aus einem Griffteil 30, das mit einem Einsatz 31 fest verbunden ist. In dem Einsatz 31 sind ein temperaturgesteuertes Entlüftungsventil 32 sowie ein Molekularsieb 33 und eine Abdeckplatte 34 angeordnet. Das Entlüftungsventil 32 sowie das Molekularsieb 33 bilden eine Baueinheit, die in dem Gehäuse 35 angeordnet sind. Hierbei ist das Entlüftungsventil 32, welches temperaturabhängig - beispielsweise über ein Bimetall - arbeitet, am Eingang des Gehäuses 35 angeordnet. Das Molekularsieb 33 ist patronenartig aufgebaut und teilt das Gehäuse 35 in einen Abscheideraum 36 und einen kühlmittelfreien Raum 37. Über Entlüftungsbohrungen 38 in der Abdeckplatte 34 steht der Raum 37 mit dem vom Griffteil 30 und dem Einsatz 31 umschlossenen Raum in Verbindung. Von dort führen Bohrungen 39 zur Atmosphäre.The closure cover 20 is shown in more detail in FIG. 3. It consists essentially of a handle part 30 which is firmly connected to an insert 31. A temperature-controlled vent valve 32 as well as a molecular sieve 33 and a cover plate 34 are arranged in the insert 31. The vent valve 32 and the molecular sieve 33 form a structural unit which are arranged in the housing 35. In this case, the vent valve 32, which operates in a temperature-dependent manner - for example via a bimetal - is arranged at the entrance of the housing 35. The molecular sieve 33 is constructed like a cartridge and divides the housing 35 into a separating space 36 and a coolant-free space 37. The space 37 communicates with the space enclosed by the handle part 30 and the insert 31 via vent holes 38 in the cover plate 34. From there, holes 39 lead to the atmosphere.

Die Abdeckplatte 34 stützt sich über eine Feder 40 an der Innenseite des Griffteils 30 ab. Unter Zwischenschaltung einer Dichtung 41 liegt die Abdeckplatte 34 auf dem Einsatz 31 auf. Dabei ist die Dichtung 41 so angeordnet, daß die Bohrungen 39 stets offen bleiben. Auf diese Art und Weise bildet die Abdeckplatte 34 ein federbelastetes Überdruckventil.The cover plate 34 is supported by a spring 40 on the inside of the handle part 30. With the interposition of a seal 41, the cover plate 34 rests on the insert 31. The seal 41 is arranged so that the holes 39 always remain open. In this way, the cover plate 34 forms a spring-loaded pressure relief valve.

Im folgenden wird die Funktion des erfindungsgemäß aufgebauten Ausgleichsraumes 13 näher erläutert. Im kalten Zustand befindet sich im Ausgleichsraum 13 Umgebungsluft. Dementsprechend ist das Entlüftungsventil 32 geöffnet. Somit entsteht eine Strömungsverbindung zur Atmosphäre über das Entlüftungsvenil 32, den Abscheideraum 36, das Molekularsieb 33, den Raum 37, die Entlüftungsbohrungen 38 und die Bohrungen 39. Dies ist in Fig. 3a dargestellt.The function of the compensation space 13 constructed according to the invention is explained in more detail below. In the cold state, there is ambient air in the compensation space 13. Accordingly, the vent valve 32 is opened. This creates a flow connection to the atmosphere via the ventilation valve 32, the separating space 36, the molecular sieve 33, the space 37, the ventilation holes 38 and the holes 39. This is shown in FIG. 3a.

Sobald die Brennkraftmaschine in Betrieb ist, erwärmt sich das im Zylinder 1 und im Zylinderkopf 2 in den Kühlmittelräumen 4 und 5 befindliche Wasser. Ab einer gewissen Temperatur bildet sich Dampf, der über den Dampfabscheider und den Leitungsabschnitt 6' in den Wärmetauscher 11 strömt. Aufgrund des langsamen Befüllens des Leitungsabschnittes 6' und des Wärmetauschers 11 mit Dampf wird die dort vorhandene Luft über die Verbindungsleitung 15 in den Ausgleichsraum 13 verdrängt. Sie steigt durch das Abscheidelabyrinth hoch und gelangt dort zu dem geöffneten Entlüftungsventil 32. Von dort strömt sie weiter in den Abscheideraum 36 und gelangt durch das Molekularsieb 33 in den Raum 37. Von dort aus kann sie über die Entlüftungsbohrungen 38 und 39 zur Atmosphäre weiterströmen.As soon as the internal combustion engine is in operation, the water located in the cylinder 1 and in the cylinder head 2 in the coolant spaces 4 and 5 heats up. At a certain temperature, steam forms, which flows into the heat exchanger 11 via the steam separator and the line section 6 ′. Due to the slow filling of the line section 6 ′ and the heat exchanger 11 with steam, the air present there is displaced into the equalization space 13 via the connecting line 15. It rises through the separating labyrinth and arrives at the opened vent valve 32. From there it flows further into the separating space 36 and passes through the molecular sieve 33 into the space 37. From there it can continue to flow to the atmosphere via the vent holes 38 and 39.

Sobald die Luft vollständig aus dem Kühlsystem entwichen ist, gelangt Kühlmitteldampf in den Ausgleichsraum 13.As soon as the air has completely escaped from the cooling system, coolant vapor enters the compensation space 13.

Aufgrund der schräggestellten Bleche 26 und der Bohrungen 27 sowie des Abstandes 29 wird das Wasser abgeschieden und nur noch der Dampf gelangt zu dem Entlüftungsventil 32. Von dort strömt der Kühlmitteldampf auf dem gleichen Wege wie vorher die Luft zur Atmosphäre. Allerdings wird die im Kühlmitteldampf enthaltene Kühlmittelflüssigkeit durch das Molekularsieb zurückgehalten. Das Molekularsieb hat die Aufgabe, Luft entweichen zu lassen und Wasser zurückzuhalten. Der Luftaustausch über das Sieb geschieht mit Hilfe der Druckdifferenz zwischen der Atmosphäre und dem Inneren des Kühlsystems. Das abgeschiedene flüssige Kühlmittel läuft dann an den schräggestellten Blechen zurück wieder in den Kühlmittelvorratsraum.Due to the inclined plates 26 and the bores 27 and the distance 29, the water is separated and only the steam reaches the vent valve 32. From there, the coolant vapor flows to the atmosphere in the same way as before. However, the coolant liquid contained in the coolant vapor is retained by the molecular sieve. The molecular sieve has the task of letting air escape and retaining water. The exchange of air via the sieve takes place with the help of the pressure difference between the atmosphere and the interior of the cooling system. The separated liquid coolant then runs back to the coolant storage space on the inclined plates.

Sobald der Kühlmitteldampf heiß genug ist, beispielsweise ca. 95° C, schließt das Entlüftungsventil 32. Dadurch wird verhindert, daß während des Betriebes dampfförmiges Kühlmittel entweichen kann und so der Flüssigkeitsstand innerhalb des Kühlsystems sinkt.As soon as the coolant vapor is hot enough, for example approx. 95 ° C., the vent valve 32 closes. This prevents vaporous coolant from escaping during operation and the liquid level within the cooling system thus drops.

Wird die Brennkraftmaschine 3 nach dem Betrieb abgestellt, so kühlt sich das Entlüftungsventil 32 allmählich ab. Bei einer Temperatur von beispielsweise ca. 80° C öffnet es wieder. Dadurch wird wieder eine Verbindung zwischen dem Kühlsystem und der Atmosphäre hergestellt.If the internal combustion engine 3 is switched off after operation, the ventilation valve 32 gradually cools down. At a temperature of approx. 80 ° C, for example, it opens again. This creates a connection between the cooling system and the atmosphere.

Durch die Abkühlung entsteht ein geringerer Unterdruck im Kühlsystem. Dieser führt dazu, daß das Molekularsieb 33 wieder Luft in den Abscheideraum 13 und die vorher dampfgefüllten Räume strömen läßt. Der Luftaustausch ist bei Druckausgleich zwischen der Atmosphäre und dem Kühlsystem abgeschlossen.Cooling creates a lower vacuum in the cooling system. This leads to the fact that the molecular sieve 33 again allows air to flow into the separating space 13 and the previously steam-filled spaces. The air exchange is completed when the pressure between the atmosphere and the cooling system is equalized.

In Fig. 3b ist der Zustand dargestellt, der eintritt, wenn bei arbeitendem Kühlsystem der zulässige Systemdruck überschritten wird. In diesem Fall öffnet dann die Abdeckplatte 34 mitsamt dem Gehäuse 35 gegen die Kraft der Feder 40. Dadurch wird der Ventilsitz an der Dichtung 41 frei und Dampf kann zwischen dem Einsatz 31 und dem Gehäuse 35 zu den Bohrungen 39 strömen. Sobald der Systemdruck wieder sinkt, drückt die Feder 40 die Abdeckplatte 34 wieder über die Dichtung 41 auf den Einsatz 31. Somit ist die Strömungsverbindung vom Ausgleichsraum 13 zur Atmosphäre wieder unterbunden.3b shows the state that occurs when the permissible system pressure is exceeded while the cooling system is operating. In this case, the cover plate 34 together with the housing 35 then opens against the force of the spring 40. This frees the valve seat on the seal 41 and steam can flow between the insert 31 and the housing 35 to the bores 39. As soon as the system pressure drops again, the spring 40 presses the cover plate 34 onto the insert 31 again via the seal 41. The flow connection from the equalization chamber 13 to the atmosphere is thus prevented again.

Zum erstmaligen oder wiederholten Befüllen des Kühlsystems, beispielsweise nach dessen Öffnen und Wiederverschließen zu Reparaturzwecken, wird der gesamte Deckel 20 abgenommen. Nunmehr kann Kühlmittel durch den Abscheideraum und die schräggestellten Bleche eingefüllt werden. Die Höhe des Kühlmittelstandes wird durch die Sichtplatte 25 angezeigt. Sodann wird mit dem Deckel 20 der Ausgleichsraum 13 wieder verschlossen. Das Kühlsystem ist dann betriebsbereit.For the first or repeated filling of the cooling system, for example after it has been opened and reclosed for repair purposes, the entire cover 20 is removed. Now coolant can be poured in through the separation chamber and the inclined plates. The height of the coolant level is indicated by the viewing plate 25. Then the compensation space 13 is closed again with the cover 20. The cooling system is then ready for use.

Claims (11)

  1. An evaporation cooling system for a liquid-cooled internal combustion engine comprising a cooling jacket completely filled with liquid coolant, the system comprising a steam separator disposed at a high point in the flow line to the condenser, a condensate pump disposed in the return line from the condenser to the cooling jacket, a connecting line from the steam separator parallel to the condenser and back to the return line, and a compensating chamber connected to the steam chamber of the condenser, characterised by the following features:
    the compensating chamber (13) is connected to atmosphere via a temperature-controlled vent valve (32) when the coolant is cold, whereas when the coolant is at the operating temperature, a molecular sieve (33) is disposed behind the vent valve (32) in the flow direction and separated from atmosphere.
  2. An evaporation cooling system according to claim 1, characterised in that the vent valve (32) and the molecular sieve (33) are combined in a structural unit and are secured to a cover (20) which closes the compensating chamber (13).
  3. An evaporation cooling system according to claim 2, characterised in that the structural unit is disposed in a casing (35) which is secured to a spring-loaded cover plate (34) designed as an excess pressure valve.
  4. An evaporation cooling system according to claim 3, characterised in that the cover plate (34) is formed with vent bores (38) which are situated inside the casing (35) and have a flow connection (bores 39) to atmosphere.
  5. An evaporation cooling system according to any of the preceding claims, characterised in that the molecular sieve (33) is a cylindrical cartridge having a pipe at its centre for supporting the temperature-controlled valve (32).
  6. An evaporation cooling system according to any of the preceding claims, characterised in that a separating labyrinth made up of stepped sloping metal sheets (26) is disposed in the compensating chamber (13).
  7. An evaporation cooling system according to claim 6, characterised in that the sloping sheets (26) have compensating bores (27) at their highest part.
  8. An evaporation cooling system according to claim 6 or 7, characterised in that the lowest parts of the sheets (26) are at a distance (29) from the wall of the compensating chamber (13).
  9. An evaporation cooling system according to any of claims 6 to 8, characterised in that the compensating chamber (13) is a tube.
  10. An evaporation cooling system according to any of the preceding claims, characterised in that,at its base, the compensating chamber (13) has a coolant storage space (14) containing a level indicator (22).
  11. An evaporation cooling system according to claim 10, characterised in that the level indicator (22) comprises a float (23) connected to a display plate (25) disposed in the region of the cover.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2684722A1 (en) * 1991-12-06 1993-06-11 Valeo Thermique Moteur Sa EXPANSION TANK FOR COOLING CIRCUIT WITH CHANGE OF STATE.
DE4231845A1 (en) * 1992-09-23 1993-12-16 Bayerische Motoren Werke Ag Evaporative cooling system for vehicle engine - uses funnel-shaped cyclone separator in cooling fluid circuit
DE4317787A1 (en) * 1993-05-28 1994-09-01 Bayerische Motoren Werke Ag Evaporation cooling system for an internal combustion engine
DE4317788C2 (en) * 1993-05-28 1995-04-27 Bayerische Motoren Werke Ag Evaporative cooling system for an internal combustion engine
DE4341927A1 (en) * 1993-12-09 1995-06-14 Bayerische Motoren Werke Ag Partially flooded evaporative cooling system
DE4342295A1 (en) * 1993-12-11 1995-06-14 Bayerische Motoren Werke Ag Vaporising cooling system for IC engine
DE4342292A1 (en) * 1993-12-11 1995-06-14 Bayerische Motoren Werke Ag Partly flooded vaporised cooling system for IC engine
DE4428208B4 (en) * 1994-08-09 2007-03-22 Bayerische Motoren Werke Ag Device for detecting lack of fluid
FR2752016B1 (en) * 1996-07-31 1998-09-11 Renault COOLING DEVICE OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
US6532910B2 (en) 2001-02-20 2003-03-18 Volvo Trucks North America, Inc. Engine cooling system
US7152555B2 (en) * 2001-02-20 2006-12-26 Volvo Trucks North America, Inc. Engine cooling system
US20070028769A1 (en) * 2005-08-05 2007-02-08 Eplee Dustin M Method and apparatus for producing potable water from air including severely arid and hot climates
CN105709869B (en) * 2014-12-03 2017-11-03 中国航空工业集团公司航空动力控制系统研究所 A kind of low temperature kerosene feedway
CN106837597B (en) * 2017-03-03 2018-08-17 杨永顺 modular liquid piston engine and boiler

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2292946A (en) * 1941-01-18 1942-08-11 Karig Horace Edmund Vapor cooling system
US2480986A (en) * 1947-05-29 1949-09-06 Gen Motors Corp Thermostatic radiator valve
US2926641A (en) * 1958-01-20 1960-03-01 Tacchella Inc Uniform temperature, dual circuit engine cooling system
FR1245326A (en) * 1960-01-15 1960-11-04 Improvements to pressurized water circulation radiator caps
FR2408722A1 (en) * 1977-11-10 1979-06-08 Berliet Automobiles ADVANCED COOLING CIRCUIT FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
US4367699A (en) * 1981-01-27 1983-01-11 Evc Associates Limited Partnership Boiling liquid engine cooling system
JPS6067717A (en) * 1983-09-22 1985-04-18 Nissan Motor Co Ltd Closed device of simple air discharge type for boiling- cooled system
US4549505A (en) * 1983-10-25 1985-10-29 Nissan Motor Co., Ltd. Cooling system for automotive engine or the like
JPS61275522A (en) * 1985-05-30 1986-12-05 Nissan Motor Co Ltd Evaporative cooling device for engine
JPS6291616A (en) * 1985-10-15 1987-04-27 Nissan Motor Co Ltd Evaporative cooling device of internal combustion engine
JPH073172B2 (en) * 1986-04-11 1995-01-18 日産自動車株式会社 Boiling cooling device for internal combustion engine
DE3716555A1 (en) * 1987-05-18 1988-12-08 Bayerische Motoren Werke Ag FILLING, VENTILATION AND PRESSURE CONTROL DEVICE FOR THE LIQUID COOLING CIRCUIT OF ENGINE AND WORKING MACHINES, IN PARTICULAR COMBUSTION ENGINES

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ES2041111T3 (en) 1993-11-01
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