EP0487846A1 - Verdampfungsgekühlte Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Verdampfungsgekühlte Verbrennungskraftmaschine Download PDF

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EP0487846A1
EP0487846A1 EP91115250A EP91115250A EP0487846A1 EP 0487846 A1 EP0487846 A1 EP 0487846A1 EP 91115250 A EP91115250 A EP 91115250A EP 91115250 A EP91115250 A EP 91115250A EP 0487846 A1 EP0487846 A1 EP 0487846A1
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EP
European Patent Office
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internal combustion
combustion engine
engine according
cooling system
line
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Withdrawn
Application number
EP91115250A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Sausner
Hans-Peter Jaekel
Klaus Mertens
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Freudenberg KG
Original Assignee
Carl Freudenberg KG
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/22—Liquid cooling characterised by evaporation and condensation of coolant in closed cycles; characterised by the coolant reaching higher temperatures than normal atmospheric boiling-point
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/02—Liquid-coolant filling, overflow, venting, or draining devices
    • F01P11/029—Expansion reservoirs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/167—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control by adjusting the pre-set temperature according to engine parameters, e.g. engine load, engine speed

Definitions

  • the invention relates to an evaporation-cooled internal combustion engine in which a coolant through which a pressurizable cooling system is connected to an expansion tank, the expansion tank being connected to a steam-filled zone of the cooling system by means of a connecting line.
  • the cooling system then essentially consists of a water jacket of the machine, a condenser, a condensate tank and a container which is divided into two chambers by a membrane, the chamber facing away from the cooling system being open to the atmosphere.
  • the volume of the cooling system is automatically changed; The task of this system is to temporarily draw the air in the hermetically sealed system out of the system and to keep it away from the condenser in order to improve the function of the system.
  • the air which is detrimental to the function of the system, is stored in the container with the membrane during operation of the internal combustion engine and is returned to the system when the machine is stopped and cooling to avoid the creation of negative pressure.
  • Another component of the system is the electrically driven fan, which allows cooling air to pass the condenser when necessary and thus changes the temperature of the cooling liquid depending on the quantity of cooling air.
  • the pressure in the cooling system cannot be influenced from outside.
  • the spring characteristic and the atmospheric pressure essentially determine the internal pressure in the cooling system and the associated boiling point of the coolant.
  • the fan as the only component that can be controlled from the outside, causes only a very slight and slow change in the temperature of the coolant. To achieve this low effect, the fan requires a comparatively large amount of energy. Because the pressure in the cooling system cannot be set to a sufficient extent, the boiling temperature of the coolant cannot be adjusted to the particular operating state of the internal combustion engine. As a result of this restriction, the temperature of both the coolant and the parts in contact with the combustion chamber can only be set to an optimum value for a favorable combustion process to an insufficient extent.
  • the invention is based on the object of further developing such an internal combustion engine in such a way that the boiling point of the coolant can be regulated over a significantly larger range without the comparatively simple structure and the great operational reliability being lost.
  • At least one aid for reducing the internal pressure in the cooling system is assigned to the expansion tank.
  • the boiling point of the coolant is adjusted according to the pressure in the cooling system.
  • a low system pressure results in a low boiling point of the coolant. It follows that, for example in the full load range, due to the low system pressure, the boiling temperature is reached or exceeded even at relatively low coolant temperatures, the evaporation of the coolant begins and the components of the internal combustion engine are cooled and are thus protected against thermal overload.
  • higher system pressures and boiling temperatures are aimed at in order to operate the internal combustion engine in an optimal component temperature range.
  • the auxiliary means can consist of a relatively movable and gas-tight partition arranged in the expansion tank, which separates the evaporated coolant-containing space from an expansion space, the expansion space being provided with a signal-actuated evacuation device.
  • a relatively movable and gas-tight partition arranged in the expansion tank, which separates the evaporated coolant-containing space from an expansion space, the expansion space being provided with a signal-actuated evacuation device.
  • the desired system pressure can be determined, for example, from the following parameters: coolant temperature, component temperature, amount of vacuum in the intake manifold, position of the throttle valves, speed of the internal combustion engine, injected fuel quantity, ambient temperature and vehicle speed.
  • coolant temperature component temperature
  • amount of vacuum in the intake manifold position of the throttle valves
  • speed of the internal combustion engine injected fuel quantity, ambient temperature and vehicle speed.
  • the partition can be deflected hydraulically or pneumatically. Direct mechanical actuation of the partition by e.g. a servo motor or a magnet would be conceivable.
  • the partition can consist of a piston. Large volume changes in the expansion tank can thus be easily implemented.
  • a piston is a component that is simple and inexpensive to manufacture.
  • the piston must be provided with a seal on the outer circumference in order to maintain the pressure in the cooling system.
  • the partition can also consist of an elastic membrane, which is made of a gas-impermeable material.
  • This design is particularly suitable for cooling systems that only require relatively small volume changes to adapt the system pressure to the respective operating point of the internal combustion engine. Then this system is a simple and inexpensive solution.
  • the partition wall can be supported on a compression spring arranged in the compensation space.
  • a compression spring arranged in the compensation space.
  • the advantage here is that there is no coolant in the compensation chamber which attacks the spring, which can be provided, for example, as a helical compression spring, as a plate spring assembly or as a foam body made of elastomeric material.
  • the evacuation device can consist of a line connecting the compensation chamber to the suction system of the internal combustion engine, which line can be closed by at least one valve. It is of course assumed that a suction system is available and that this also provides a vacuum that is sufficient to operate the partition properly. This solution represents the most cost-effective way of operating the partition.
  • the evacuation device can consist of a line connecting the compensation space with the suction system of the internal combustion engine, to which a vacuum accumulator is assigned.
  • a vacuum accumulator is arranged in the line, which contains a check valve that can be opened in the direction of the suction system, the function of the cooling system is also ensured in full load operation with the throttle valves fully open. At idle or part load operation, if there is sufficient negative pressure available to move the partition, but is not required, it can be saved and, if necessary, used to apply negative pressure and move the partition.
  • the suction system of the internal combustion engine can be connected via a control line to a multi-way valve for actuating the vacuum accumulator.
  • This variant for actuating the vacuum accumulator represents a particularly cost-effective solution. Electrical components for valve actuation are not necessary, but can be used if, for example, an electronic motor control is available.
  • the evacuation device can consist of a line connecting the compensation chamber with a suction pump, the line being closable by a valve.
  • the suction pump is advantageously driven electrically; mechanical or magnetic drives are also conceivable.
  • the valve can be provided with a ventilation opening which, when the valve is not actuated, only connects the compensation space to the atmosphere.
  • the advantage here is that the ventilation opening of the valve makes it particularly easy to reduce the cooling system volume if necessary.
  • a servo drive can be assigned to the valve. If the servo drive is connected to a control unit in a signal-conducting manner, it is advantageous that the precise data of a control unit are assigned to the servo drive.
  • the control unit can be actuated via a map or is integrated in an already existing electronic engine control. This enables a particularly precise and at the same time simple actuation of the valve.
  • the expansion tank advantageously has a compensation volume that is 0.1 to 5 times as large as the steam-filled zone of the cooling system.
  • the size of the expansion tank is determined by the degree of air-vapor separation in the cooling system. In the best case, with complete air-steam separation, the volume of the expansion tank should be dimensioned so that it can absorb as much as possible the entire air mass contained in the cooling system. If the air / steam separation is incomplete, i.e. if air remains in the cooling system and an air / steam mixture gets into the expansion tank, this should be designed as large as possible.
  • a cooling system 2 which essentially consists of a coolant separator 13, a condenser 14, an expansion tank 1, a condensate pump 15 and a control unit 9.
  • the coolant can be water with an antifreeze content.
  • a coolant with aeziotropic properties is advantageous.
  • H. a coolant that does not separate components during evaporation.
  • the expansion tank 1 is connected via a connecting line 11 to a high-lying, steam-filled zone 12 of the cooling system 2, for example to the highest point of the condenser 14.
  • the condenser 14 is expediently to be arranged in such a way that outside air 17 has a good flow through its cooling elements.
  • an additional fan 16 can be provided, for example, which blows cooling air through the cooling elements of the condenser 14.
  • the expansion tank 1 is connected to the suction pipe of the internal combustion engine 10 or another evacuation device, for example a pump 18, by means of a line 3, in which a valve 4 for controlling the stroke position of the piston 5 in the expansion tank 1 is located.
  • the valve 4 can be operated in a variety of ways, e.g. by a servo drive 8 which is controlled by a control unit 9.
  • the control unit 9, which can be identical to the engine control system, is connected in a signal-conducting manner to sensors which transmit values about the system pressure of the cooling system 2, the coolant temperature and the engine component temperatures.
  • Auxiliary variables such as the piston travel of the piston 5, the amount of negative pressure in the intake manifold, the engine speed, the ambient temperature and the vehicle speed can also be used to control the valve 4.
  • a spring 7 which is assigned to the piston 5.
  • the total volume of the cooling system 2 is changed by deflecting the piston 5.
  • the boiling temperature is set according to the system pressure.
  • a low system pressure which is dependent on the current engine heating power, the condenser power and the gas-vapor volume in the cooling system 2, results in a lower boiling and engine component temperature;
  • a higher system pressure causes a higher boiling and engine component temperature.
  • the valve 4 in the line 3 to the evacuation device is opened in a stepped or clocked manner and the piston 5 moves upward in the expansion tank 1 against the resistance of the spring 7.
  • the volume of the cooling system 2 is the greatest, the system pressure and the boiling point of the coolant are the lowest.
  • the coolant evaporates and the internal combustion engine 10 is cooled; overheating of the evaporatively cooled internal combustion engine 10 is excluded.
  • the system pressure and thus the boiling point of the coolant are set via the piston 5 to a value that is favorable for the optimal component temperature.

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Abstract

Verdampfungsgekühlte Verbrennungskraftmaschine (10) bei der ein von einem Kühlmittel durchströmbares, druckbeaufschlagbares Kühlsystem (2) mit einem Ausgleichsbehälter (1) verbunden ist, wobei der Ausgleichsbehälter (1) mittels einer Verbindungsleitung (11) an eine dampfgefüllte Zone (12) des Kühlsystems (2) angeschlossen ist. Dem Ausgleichsbehälter (1) ist zumindest ein Hilfsmittel zur Reduzierung des Innendruckes im Kühlsystem (2) zugeordnet. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine verdampfungsgekühlte Verbrennungskraftmaschine, bei der ein von einem Kühlmittel durchströmbares, druckbeaufschlagbares Kühlsystem mit einem Ausgleichsbehälter verbunden ist, wobei der Ausgleichsbehälter mittels einer Verbindungsleitung an eine dampfgefüllte Zone des Kühlsystems angeschlossen ist.
  • Eine solche Verbrennungskraftmaschine ist aus der US 4 648 356 bekannt. Danach besteht das Kühlsystem im wesentlichen aus einem Wassermantel der Maschine, einem Kondensator, einem Kondensattank und einem Behälter, der durch eine Membran in zwei Kammern unterteilt ist, wobei die dem Kühlsystem abgewandte Kammer zur Atmosphäre hin offen ist. Bei steigender Temperatur des Kühlmittels und damit verbundenem, steigendem Druck auf die dem Kühlsystem zugewandte Seite der Membran wird das Volumen des Kühlsystems automatisch verändert; Aufgabe dieser Anlage ist, die im hermetisch abgeschlossenen System befindliche Luft vorübergehend aus dem System zu ziehen und vom Kondensator fernzuhalten, um die Funktion der Anlage zu verbessern. Die für die Funktion des Systems nachteilige Luft wird während des Betriebes der Verbrennungskraftmaschine im Behälter mit der Membran gespeichert und bei stehender und abkühlender Maschine in das System zurückgeführt um die Entstehung von Unterdruck zu vermeiden. Ein weiterer Bestandteil der Anlage ist der elektrisch angetriebene Ventilator, der im Bedarfsfall Kühlluft am Kondensator vorbeistreichen läßt und so die Temperatur der Kühlflüssigkeit in Abhängigkeit von der Kühlluftmenge verändert.
  • Dabei ist allerdings zu beachten, daß auf den Druck im Kühlsystem von außen kein Einfluß genommen werden kann. Im wesentlichen bestimmen die Federkennlinie und der Atmosphärendruck den Innendruck im Kühlsystem und die damit verbundene Siedetemperatur des Kühlmittels. Der Ventilator als einziges, von außen ansteuerbares Bauteil bewirkt nur eine sehr geringe und langsame Änderung der Temperatur des Kühlmittels. Zur Erzielung dieser geringen Wirkung benötigt der Ventilator jedoch vergleichsweise viel Energie. Dadurch, daß der Druck im Kühlsystem nicht in ausreichendem Maße einstellbar ist, kann somit auch keine sinnvolle Anpassung der Siedetemperatur des Kühlmittels an den jeweiligen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine erfolgen. Durch diese Einschränkung läßt sich die Temperatur sowohl des Kühlmittels, als auch der den Brennraum berührenden Teile nur in unzureichendem Maße auf einen für einen günstigen Verbrennungsablauf optimalen Wert einstellen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Verbrennungskraftmaschine derart weiter zu entwickeln, daß die Siedetemperatur des Kühlmittels über einen deutlich größeren Bereich regelbar wird, ohne daß der vergleichsweise einfache Aufbau und die große Betriebssicherheit verloren gehen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltung nehmen die Unteransprüche bezug.
  • Bei der erfindungsgemäßen verdampfungsgekühlten Verbrennungskraftmaschine ist es vorgesehen, daß dem Ausgleichsbehälter zumindest ein Hilfsmittel zur Reduzierung des Innendruckes im Kühlsystem zugeordnet ist.
  • Bei der Verdampfungskühlung stellt sich die Siedetemperatur des Kühlmittels nach dem Druck im Kühlsystem ein. Ein niedriger Systemdruck bewirkt eine niedrige Siedetemperatur des Kühlmittels. Daraus folgt, daß beispielsweise im Voll-Lastbereich, durch niedrig eingestellten Systemdruck, schon bei relativ niedrigen Kühlmitteltemperaturen die Siedetemperatur erreicht oder überschritten ist, die Verdampfung des Kühlmittels beginnt und die Bauteile der Verbrennungskraftmaschine gekühlt werden und so vor einer thermischen Überlastung geschützt sind. Im Teillastbereich dagegen, werden höhere Systemdrücke und Siedetemperaturen angestrebt, um die Verbrennungskraftmaschine in einem optimalen Bauteiltemperaturbereich zu betreiben.
  • Das Hilfsmittel kann aus einer in dem Ausgleichsbehälter angeordneten, relativ beweglichen und gasdichten Trennwand bestehen, die den verdampftes Kühlmittel enthaltenden Raum von einem Ausgleichsraum trennt wobei der Ausgleichsraum mit einer signalbetätigbaren Evakuierungseinrichtung versehen ist. Zur Systemdruckregelung ist vorgesehen, die relativ bewegliche, gasdichte Trennwand mit Unterdruck zu beaufschlagen. Durch die Auslenkung der Trennwand im Ausgleichsbehälter wird das Gesamtvolumen des Kühlsystems und damit der Systemdruck in Abhängigkeit vom Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine geregelt.
  • Der gewünschte Systemdruck kann beispielsweise aus folgenden Parametern ermittelt werden: Kühlmitteltemperatur, Bauteiltemperatur, Betrag des Unterdruckes im Saugrohr, Stellung der Drosselklappen, Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine, eingespritzte Kraftstoffmenge, Umgebungstemperatur und Fahrzeuggeschwindigkeit. Bei elektronisch gesteuerten Verbrennungskraftmaschinen steht eine Vielzahl der oben genannten Hilfsgrößen ohnehin zur Verfügung, so daß keine zusätzlichen Sensoren benötigt werden. Die Trennwand kann hydraulisch oder pneumatisch ausgelenkt werden. Auch eine direkte mechanische Betätigung der Trennwand durch z.B. einen Servo-Motor oder einen Magneten wäre denkbar.
  • Die Trennwand kann aus einem Kolben bestehen. Große Volumenänderungen im Ausgleichsbehälter lassen sich damit einfach realisieren. Außerdem handelt es sich bei einem Kolben um ein einfach und preiswert herzustellendes Bauteil. Selbstverständlich ist der Kolben am Außenumfang mit einer Dichtung zu versehen, um den Druck im Kühlsystem aufrecht zu erhalten.
  • Die Trennwand kann auch aus einer elastischen Membran bestehen, die aus einem gasundurchlässigen Werkstoff gefertigt ist. Diese Bauart bietet sich insbesondere für Kühlsysteme an, die nur relativ kleine Volumenänderungen zur Anpassung des Systemdruckes an den jeweiligen Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine benötigen. Dann stellt dieses System eine einfache und kostengünstige Lösung dar.
  • Darüberhinaus kann die Trennwand auf einer in dem Ausgleichsraum angeordneten Druckfeder abgestützt sein. Hierbei ist von Vorteil, daß sich im Ausgleichsraum kein Kühlmittel befindet, welches die Feder, die beispielsweise als Schraubendruckfeder, als Tellerfederpaket oder als Schaumstoffkörper aus elastomerem Werkstoff vorgesehen sein kann, angreift.
  • Die Evakuierungseinrichtung kann aus einer den Ausgleichsraum mit der Sauganlage der Verbrennungskraftmaschine verbindene Leitung bestehen, die durch zumindest ein Ventil verschließbar ist. Dabei wird natürlich vorausgesetzt, daß eine Sauganlage vorhanden ist und diese auch einen Unterdruck zur Verfügung stellt, der ausreicht, die Trennwand einwandfrei zu betätigen. Diese Lösung stellt die kostengünstigste Variante der Betätigung der Trennwand dar.
  • Die Evakuierungseinrichtung kann aus einer den Ausgleichsraum mit der Sauganlage der Verbrennungskraftmaschine verbindende Leitung bestehen, der ein Unterdruckspeicher zugeordnet ist. Insbesondere im Voll-Lastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine ist die Beaufschlagung der Trennwand im Auslgeichsbehälter mit Unterdruck aus dem Saugrohr problematisch. Durch die voll geöffneten Drosselklappen steht häufig lediglich ein zu geringer Unterdruck zur Verschiebung der Trennwand gegen die Federkraft zur Verfügung. Ist ein Unterdruckspeicher in der Leitung angeordnet, der ein in Richtung der Sauganlage zu öffnendes Rückschlagventil enthält, ist die Funktion des Kühlsystems auch im Voll-Lastbetrieb bei voll geöffneten Drosselklappen sichergestellt. Im Leerlauf oder Teillastbetrieb, wenn genügend Unterdruck zur Verschiebung der Trennwand bereit steht, aber nicht benötigt wird, kann dieser gespeichert und bei Bedarf für eine Unterdruckbeaufschlagung und Verschiebung der Trennwand genutzt werden.
  • Die Sauganlage der Verbrennungskraftmaschine kann über eine Steuerungsleitung mit einem Mehrwegeventil zur Betätigung des Unterdruckspeichers verbunden sein. Diese Variante zur Betätigung des Unterdruckspeichers stellt eine besonders kostengünstige Lösung dar. Elektrische Bauteile zur Ventilbetätigung sind nicht erforderlich, können aber, wenn beispielsweise eine elektronische Motorensteuerung vorhanden ist, durchaus verwendet werden.
  • Reicht der durch die Sauganlage und den Unterdruckspeicher erzeugte Unterdruck nicht aus, oder ist kein Unterdruck in der Sauganlage vorhanden, kann die Evakuierungseinrichtung aus einer den Ausgleichsraum mit einer Saugpumpe verbindende Leitung bestehen wobei die Leitung durch ein Ventil verschließbar ist. Dabei wird die Saugpumpe vorteilhafterweise elektrisch angetrieben; auch mechanische oder magnetische Antriebe sind denkbar.
  • Das Ventil kann mit einer Belüftungsöffnung versehen sein, die bei nicht betätigtem Ventil nur den Ausgleichsraum mit der Atmosphäre verbindet. Hierbei ist von Vorteil, daß durch die Belüftungsöffnung des Ventils eine bedarfsweise Verringerung des Kühlsystemvolumens besonders leicht realisierbar ist.
  • Dem Ventil kann ein Servo-Antrieb zugeordnet sein. Ist der Servo-Antrieb signalleitend mit einer Steuereinheit verbunden, ist von Vorteil, daß dem Servo-Antrieb die genauen Daten einer Steuereinheit zugeordnet sind. Die Steuereinheit kann über ein Kennfeld betätigbar sein, oder ist in einer bereits vorhandenen elektronischen Motorsteuerung integriert. Eine besonders exakte und gleichzeitig einfache Betätigung des Ventils wird dadurch ermöglicht.
  • Der Ausgleichsbehälter weist vorteilhafterweise ein Kompensationsvolumen auf, das 0,1 bis 5mal so groß ist, wie die dampfgefüllte Zone des Kühlsystems. Die Größe des Ausgleichsbehälters wird durch den Grad der Luft-Dampfentmischung im Kühlsystem bestimmt. Im günstigsten Fall, bei vollständiger Luft-Dampfentmischung, sollte das Volumen des Ausgleichsbehälters so bemessen sein, daß es möglichst die ganze im Kühlsystem enthaltene Luftmasse aufnehmen kann. Bei unvollständiger Luft-Dampfentmischung, wenn also Luft im Kühlsystem verbleibt und ein Luft-Dampfgemisch in den Ausgleichsbehälter gelangt, ist dieser möglichst groß auszulegen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen verdampfungsgekühlten Verbrennungskraftmaschine ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
  • Die Zeichnung zeigt eine verdampfungsgekühlte Verbrennungskraftmaschine 10. Dabei ist ein Kühlsystem 2 vorgesehen, das im wesentlichen aus einem Kühlmittelabscheider 13, einem Kondensator 14, einem Ausgleichsbehälter 1, einer Kondensatpumpe 15 und einer Steuereinheit 9 besteht.
  • Bei dem Kühlmittel kann es sich um Wasser mit einem Gehalt an Frostschutzmittel handeln. Von Vorteil ist ein Kühlmittel mit aeziotropischen Eigenschaften, d. h. ein Kühlmittel, bei dem keine Entmischung der Komponenten während der Verdampfung auftritt. Der Ausgleichsbehälter 1 ist über eine Verbindungsleitung 11 mit einer hochgelegnen, dampfgefüllten Zone 12 des Kühlsystems 2 verbunden, beispielsweise mit der höchsten Stelle des Kondensators 14. Der Kondensator 14 ist zweckmäßigerweise so anzuordnen, daß seine Kühlelemente von Außenluft 17 gut durchströmbar sind. Zur Unterstützung der Kondensation, insbesondere bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten, kann beispielsweise zusätzliche ein Ventilator 16 vorgesehen sein, der Kühlluft durch die Kühlelemente des Kondensators 14 bläst. Der Ausgleichsbehälter 1 ist mittels einer Leitung 3, in der sich ein Ventil 4 zur Steuerung der Hubstellung des Kolbens 5 im Ausgleichsbehälter 1 befindet, mit dem Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine 10 oder einer anderen Evakuierungseinrichtung, beispielsweise einer Pumpe 18, verbunden. Das Ventil 4 kann auf unterschiedlichste Weise betätigt werden, z.B. durch einen Servo-Antrieb 8 der von einer Steuereinheit 9 angesteuert wird. Die Steuereinheit 9, die mit der Motorsteuerung identisch sein kann, ist signalleitend mit Sensoren verbunden, die Werte über den Systemdruck des Kühlsystems 2, die Kühlmitteltemperatur und die Motorenbauteiltemperaturen übermitteln.
  • Auch Hilfsgrößen wie der Kolbenweg des Kolbens 5, der Betrag des Unterdruckes im Saugrohr, die Motorendrehzahl, die Umgebungstemperatur und die Fahrzeuggeschwindigkeit können zur Steuerung des Ventils 4 herangezogen werden. Im Ausgleichsraum 6 befindet sich eine Feder 7, die dem Kolben 5 zugeordnet ist.
  • Durch Auslenkung des Kolbens 5 wird das Gesamtvolumen des Kühlsystems 2 verändert. Bei der Verdampfungskühlung stellt sich die Siedetemperatur nach dem Systemdruck ein. Ein niedriger Systemdruck, der von der aktuellen Motorheizleistung, der Kondensatorleistung und dem Gas- Dampfvolumen im Kühlsystem 2 abhängig ist, bewirkt eine niedrigere Siede- und Motorenbauteiltemperatur; ein höherer Systemdruck bewirkt demgegenüber eine höhere Siede- und Motorenbauteiltemperatur.
    Solange die Kühlmitteltemperatur unterhalb der Siedetemperatur des Kühlmittels liegt, findet keine Verdampfung mit anschließender Kondensation statt.
    Läuft die Verbrennungskraftmaschine 10 beispielsweise unter Voll-Last und die Motorheizleistung steigt stark an, wird das Ventil 4 in der Leitung 3 zur Evakuierungseinrichtung stufenlos oder getaktet geöffnet und der Kolben 5 bewegt sich im Ausgleichsbehälter 1 gegen den Widerstand der Feder 7 nach oben. Steht der Kolben 5 am oberen Anschlag des Ausgleichsbehälters 1, ist das Volumen des Kühlsystems 2 am größten, der Systemdruck und die Siedetemperatur des Kühlmittels sind am geringsten. Solange die aktuelle Kühlmitteltemperatur nicht unterhalb der Kühlmittelsiedetemperatur liegt, verdampft das Kühlmittel und die Verbrennungskraftmaschine 10 wird gekühlt; eine Überhitzung der verdampfungsgekühlten Verbrennungskraftmaschine 10 ist ausgeschlossen. Im Teillast-Bereich der Verbrennungskraftmaschine 10 wird der Systemdruck und somit die Siedetemperatur des Kühlmittels über den Kolben 5 auf einen für optimale Bauteiltemperatur günstigen Wert eingestellt.

Claims (12)

  1. Verdampfungsgekühlte Verbrennungskraftmaschine, bei der ein von einem Kühlmittel durchströmbares, druckbeaufschlagbares Kühlsystem mit einem Ausgleichsbehälter verbunden ist, wobei der Ausgleichsbehälter mittels einer Verbindungsleitung an eine dampfgefüllte Zone des Kühlsystems angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgleichsbehälter (1) zumindest ein Hilfsmittel zur Reduzierung des Innendruckes im Kühlsystem (2) zugeordnet ist.
  2. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsmittel aus einer in dem Ausgleichsbehälter (1) angeordneten, relativ beweglichen und gasdichten Trennwand besteht, die den verdampftes Kühlmittel enthaltenden Raum von einem Ausgleichsraum (6) trennt und daß der Ausgleichsraum (6) mit einer signalbetätigbaren Evakuierungseinrichtung versehen ist.
  3. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand aus einem Kolben (5) besteht.
  4. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand aus einer elastischen Membrane besteht.
  5. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand auf einer in dem Ausgleichsraum (6) angeordneten Druckfeder (7) abgestützt ist.
  6. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Evakuierungseinrichtung aus einer den Ausgleichsraum (6) mit der Sauganlage der Verbrennungskraftmaschine (10) verbindende Leitung (3) besteht und daß die Leitung (3) durch zumindest ein Ventil (4) verschließbar ist.
  7. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 2 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Evakuierungseinrichtung aus einer den Ausgleichsraum (6) mit der Sauganlage der Verbrennungskraftmaschine (10) verbindende Leitung (3) besteht und daß der Leitung (3) ein Unterdruckspeicher zugeordnet ist.
  8. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauganlage der Verbrennungskraftmaschine (10) über eine Steuerungsleitung mit einem Mehrwegeventil zur Betätigung des Unterdruckspeichers verbunden ist.
  9. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Evakuierungseinrichtung aus einer den Ausgleichsraum (6) mit einer Saugpumpe (18) verbindende Leitung (3) besteht und daß die Leitung (3) durch ein Ventil (4) verschließbar ist.
  10. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (4) mit einer Belüftungsöffnung versehen ist und daß die Belüftungsöffnung bei nicht betätigtem Ventil (4) nur den Ausgleichsraum (6) mit der Atmosphäre verbindet.
  11. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ventil (4) ein Servo-Antrieb (8) zugeordnet ist.
  12. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsbehälter (1) ein Kompensationsvolumen aufweist, das 0,1 bis 5mal so groß ist, wie die dampfgefüllte Zone (12) des Kühlsystems (2).
EP91115250A 1990-11-27 1991-09-10 Verdampfungsgekühlte Verbrennungskraftmaschine Withdrawn EP0487846A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4037644A DE4037644A1 (de) 1990-11-27 1990-11-27 Verdampfungsgekuehlte verbrennungskraftmaschine
DE4037644 1990-11-27

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Publication Number Publication Date
EP0487846A1 true EP0487846A1 (de) 1992-06-03

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ID=6418971

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP91115250A Withdrawn EP0487846A1 (de) 1990-11-27 1991-09-10 Verdampfungsgekühlte Verbrennungskraftmaschine

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5172657A (de)
EP (1) EP0487846A1 (de)
JP (1) JPH0781524B2 (de)
BR (1) BR9105123A (de)
DE (1) DE4037644A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0722041A1 (de) * 1995-01-13 1996-07-17 Yasumasa Akazawa Maschinenkühlmittelwechseleinrichtung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4229110C1 (de) * 1992-09-01 1993-10-07 Freudenberg Carl Fa Vorrichtung zum vorübergehenden Speichern und dosierten Einspeisen von im Freiraum einer Tankanlage befindlichen flüchtigen Kraftstoffbestandteilen in das Ansaugrohr einer Verbrennungskraftmaschine
US6101988A (en) * 1996-11-13 2000-08-15 Evans Cooling Systems, Inc. Hermetically-sealed engine cooling system and related method of cooling
US6230669B1 (en) * 1996-11-13 2001-05-15 Evans Cooling Systems, Inc. Hermetically-sealed engine cooling system and related method of cooling
US5778832A (en) * 1997-04-14 1998-07-14 Kohler Co. Modular radiator for an engine-generator set
US5868105A (en) * 1997-06-11 1999-02-09 Evans Cooling Systems, Inc. Engine cooling system with temperature-controlled expansion chamber for maintaining a substantially anhydrous coolant, and related method of cooling
DE102008060610A1 (de) 2008-12-09 2010-06-10 Behr Gmbh & Co. Kg Auflademodul, Aufladesystem und Brennkraftsystem
US20160366787A1 (en) * 2015-06-11 2016-12-15 Cooler Master Co., Ltd. Liquid supply mechanism and liquid cooling system
US9992910B2 (en) 2015-06-11 2018-06-05 Cooler Master Co., Ltd. Liquid supply mechanism and liquid cooling system
DE102020209541A1 (de) 2020-07-29 2022-02-03 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Kühlsystem mit einer abkoppelbaren Wärmesenke
DE102022128616B3 (de) 2022-10-28 2024-01-04 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Phasenwechselkühlkreislauf mit Drucksteuereinrichtung

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE316018C (de) *
US3168080A (en) * 1964-02-10 1965-02-02 Dow Chemical Co Boiling cooling system
US4648356A (en) * 1984-06-12 1987-03-10 Nissan Motor Co., Ltd. Evaporative cooling system of internal combustion engine
US4700664A (en) * 1984-07-06 1987-10-20 Nissan Motor Co., Ltd. Cooling system for automotive engine or the like

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3339717A1 (de) * 1983-11-03 1985-05-15 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8500 Nürnberg Verdampfungskuehlung fuer verbrennungsmotoren
JPS60153417A (ja) * 1984-01-24 1985-08-12 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の冷却装置
JPS6228027U (de) * 1985-08-06 1987-02-20
JPS62197722A (ja) * 1986-02-25 1987-09-01 Matsushita Electric Works Ltd 熱線式検知器
JPS62291418A (ja) * 1986-06-11 1987-12-18 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の沸騰冷却装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE316018C (de) *
US3168080A (en) * 1964-02-10 1965-02-02 Dow Chemical Co Boiling cooling system
US4648356A (en) * 1984-06-12 1987-03-10 Nissan Motor Co., Ltd. Evaporative cooling system of internal combustion engine
US4700664A (en) * 1984-07-06 1987-10-20 Nissan Motor Co., Ltd. Cooling system for automotive engine or the like

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0722041A1 (de) * 1995-01-13 1996-07-17 Yasumasa Akazawa Maschinenkühlmittelwechseleinrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
US5172657A (en) 1992-12-22
BR9105123A (pt) 1992-07-21
JPH0781524B2 (ja) 1995-08-30
DE4037644A1 (de) 1992-06-04
JPH04265419A (ja) 1992-09-21

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