EP1607600A1 - Vorrichtung zum Betreiben eines Lüfters - Google Patents

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EP1607600A1 EP05105038A EP05105038A EP1607600A1 EP 1607600 A1 EP1607600 A1 EP 1607600A1 EP 05105038 A EP05105038 A EP 05105038A EP 05105038 A EP05105038 A EP 05105038A EP 1607600 A1 EP1607600 A1 EP 1607600A1
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    • F01P7/02—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air
    • F01P7/04—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio
    • F01P7/044—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio using hydraulic drives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
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    • 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 a device for operating a Fan for a radiator of an internal combustion engine, wherein the Fan connected to a hydraulic motor, which is part of a Hydraulic circuit is.
  • An internal combustion engine e.g. a diesel engine, in particular intended for driving a diesel locomotive, points to Heat dissipation a cooling system.
  • a cooling system Part of this cooling system is a radiator, in the previously heated in the engine coolant is cooled again.
  • the radiator is a fan assigned, which in the manner of a fan, an air flow generated, which is directed to the radiator.
  • a hydraulic motor which is part of a Hydraulic circuit is.
  • Such hydraulic circuits are known. It will be between an open and a closed cycle.
  • a conventional open circuit sucks a hydraulic pump a hydraulic fluid from a container over a filter and a diffuser.
  • the hydraulic fluid then passes from the hydraulic pump to the hydraulic motor to to drive this, and flows from there via an associated Hydraulic cooler and a filter back to the container.
  • the hydraulic fluid flows in a closed circuit from the hydraulic pump to the hydraulic motor and back there to the hydraulic pump.
  • Only a small subset of the hydraulic fluid Can via a so-called rinse block on the Low pressure side removed from the hydraulic circuit and be replaced by a feed pump from a container. This has the aim to dissipate a possible heat input.
  • the cooling capacity of the fan is thus not known in the acquaintance optimal way to the existing temperature in the cooler the internal combustion engine adaptable.
  • the invention is based on the object, a device for operating a fan for a radiator of an internal combustion engine to provide an always reliable, the requirements appropriate cooling of the cooling liquid in Cooler ensured by the fan.
  • the Hydraulic circuit is a closed hydraulic circuit.
  • the advantage is achieved that by a regulation of arranged in a closed hydraulic circuit components in a simple, energetically favorable way one the requirements to achieve appropriate control of the fan speed is. Electrically adjustable proportional valves can be saved. With the use of a closed Hydraulic circuit is also saved the diffuser and you come with a smaller container for hydraulic fluid because only a small part of the hydraulic fluid is exchanged. If there is a hydraulic cooler This is only necessary for the relatively small exchange rate be designed for the hydraulic fluid, as he only the hydraulic fluid returned to the small container to cool. Likewise, only a small filter necessary, new in the supply line for the small amount is arranged to be supplied hydraulic fluid.
  • the device according to the invention is significantly cheaper to build up as a known device for operating a fan.
  • the device according to the Invention particularly simple and low energy controllable.
  • hydraulic motor is directly connected to the fan coupled. Elaborate additional components are not needed.
  • the volume flow in the closed hydraulic circuit to easily control the speed of the fan adjustable.
  • volumetric flow controller is only from a certain volume flow, the one too high speed of the fan would be active and then prevents further increase of the volume flow towards the hydraulic motor. This provides the advantage that the fan is not overloaded and the hydraulic motor energetic can be operated conveniently.
  • the fan speed increases from a first speed of the Controlled engine and reached at a second Speed of the internal combustion engine has a maximum value at a further increase in the speed of the internal combustion engine remains unchanged. At a speed of the internal combustion engine, which is less than the said first speed of the Internal combustion engine, cooling is not required. Of the Fan then stops.
  • the speed of the fan by a him limit switch limited, the maximum value stored for the speed of the fan. This is given another way to overload the To avoid fans.
  • a hydraulic pump is part of the closed Hydraulic circuit.
  • the hydraulic pump is directly connected to the internal combustion engine connected. This gives the advantage that the speed the hydraulic pump and thus the fan speed with the speed of the internal combustion engine increases or decreases.
  • the delivery volume of the hydraulic pump and thus the performance of the fan therefore depends directly on the speed of the Internal combustion engine and thus the temperature of the coolant from.
  • the delivery volume of the hydraulic pump for Adjustable speed control of the fan for Adjustable speed control of the fan. It saves you advantageous hitherto necessary, expensive control valves.
  • the delivery volume of the hydraulic pump is dependent adjustable by the speed of the internal combustion engine.
  • the speed of the internal combustion engine In order to the advantage is achieved that just at relatively high Speed of the internal combustion engine unnecessarily high performance the fan is provided.
  • the delivery volume of the hydraulic pump in Dependence on the temperature of the cooling liquid in the adjustable to the cooler associated cooling system. This will be the Coolant cooled reliably.
  • the delivery volume of the hydraulic pump through Changing the pivot angle of a arranged in the hydraulic pump Adjustable swivel disc.
  • the advantage is achieved that is optimal, energetic Cheap cooling via the fan with simple, inexpensive Components is achievable.
  • a railcar e.g. a diesel locomotive
  • An internal combustion engine 1 which is a vehicle, in particular a Rail vehicle drives is a cooling system, not shown assigned, which contains a cooler for cooling liquid.
  • This cooler is a fan 2 assigned by the generation of an air flow to the radiator and thus the Cooling liquid cools down.
  • the fan 2 is driven by a hydraulic motor 3, which is part of a closed hydraulic circuit 4. hydraulic fluid in the closed hydraulic circuit 4 is moved by a hydraulic pump 5 arranged there, from the Internal combustion engine 1 is driven.
  • closed hydraulic circuit 4 When closed hydraulic circuit 4 is only a small Amount of hydraulic fluid via leakage lines 6 and a Hydraulic cooler 7 passed into a container 8. From there will lack of hydraulic fluid via a feed pump 9 and a Pressure filter 10 back into the closed hydraulic circuit 4 fed.
  • the Fan 2 can either the swivel angle of a swash plate 11 are changed in the hydraulic pump 5 or it may be a volume flow regulator 12 in the closed hydraulic circuit 4 are operated. Both a servo valve or a Proportional valve for changing the swivel angle of the swashplate 11, as well as the volumetric flow controller 12, depending on the measured speed of the internal combustion engine. 1 be controlled so that a desired flow in the closed hydraulic circuit 4 and thus a desired Speed of the fan 2 sets. It comes in particular on it that the speed of the fan 2 also continues increasing speed of the internal combustion engine 1 a maximum value can not exceed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben eines Lüfters (2) für einen Kühler eines Verbrennungsmotors (1), wobei der Lüfter (2) mit einem Hydraulikmotor (3) verbunden ist, der Teil eines Hydraulikkreislaufs ist. Es ist vorgesehen, dass der Hydraulikkreislauf ein geschlossener Hydraulikkreislauf ist. Eine Hydraulikpumpe (5), die Bestandteil des geschlossenen Hydraulikkreislaufs ist, ist beispielsweise zum Verändern der Drehzahl des Lüfters (2) regelbar. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben eines Lüfters für einen Kühler eines Verbrennungsmotors, wobei der Lüfter mit einem Hydraulikmotor verbunden ist, der Teil eines Hydraulikkreislaufs ist.
Ein Verbrennungsmotor, z.B. ein Dieselmotor, der insbesondere zum Antreiben einer Diesellokomotive bestimmt ist, weist zur Wärmeabfuhr eine Kühlanlage auf. Bestandteil dieser Kühlanlage ist ein Kühler, in dem zuvor im Motor erhitzte Kühlflüssigkeit wieder abgekühlt wird. Dazu ist dem Kühler ein Lüfter zugeordnet, der in der Art eines Ventilators einen Luftstrom erzeugt, der auf den Kühler gerichtet ist. Zum Antreiben dieses Lüfters ist ein Hydraulikmotor vorgesehen, der Teil eines Hydraulikkreislaufs ist.
Derartige Hydraulikkreisläufe sind bekannt. Es wird zwischen einem offenen und einem geschlossenen Kreislauf unterschieden. Bei einem üblichen offenen Kreislauf saugt eine Hydraulikpumpe eine Hydraulikflüssigkeit aus einem Behälter über ein Filter und einen Diffusor an. Die Hydraulikflüssigkeit gelangt dann von der Hydraulikpumpe zum Hydraulikmotor, um diesen anzutreiben, und fließt von dort über einen zugeordneten Hydraulikkühler und einen Filter zum Behälter zurück. Bei einem geschlossenen Kreislauf strömt die Hydraulikflüssigkeit von der Hydraulikpumpe zum Hydraulikmotor und von dort zurück zur Hydraulikpumpe. Nur eine kleine Teilmenge der Hydraulikflüssigkeit kann über einen sogenannten Spülblock auf der Niederdruckseite aus dem Hydraulikkreislauf herausgenommen und über eine Speisepumpe aus einem Behälter ersetzt werden. Das hat zum Ziel, einen möglichen Wärmeeintrag abzuführen.
Bisher wurde zum Betreiben eines Lüfters für einen Kühler eines Verbrennungsmotors stets ein offener Hydraulikkreislauf bevorzugt. Dort wären aber zur Regelung der Lüfterdrehzahl aufwändige, elektrisch verstellbare Proportionalventile erforderlich, die einen Teilstrom der Hydraulikflüssigkeit energetisch ungenützt am Hydraulikmotor vorbeileiten.
Die Kühlleistung des Lüfters ist also beim Bekannten nicht in optimaler Weise an die jeweils vorhandene Temperatur im Kühler des Verbrennungsmotors anpassbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Betreiben eines Lüfters für einen Kühler eines Verbrennungsmotors anzugeben, die eine stets zuverlässige, den Erfordernissen entsprechende Kühlung der Kühlflüssigkeit im Kühler durch den Lüfter gewährleistet.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass der Hydraulikkreislauf ein geschlossener Hydraulikkreislauf ist.
Damit wird der Vorteil erzielt, dass durch eine Regelung von in einem geschlossenen Hydraulikkreislauf angeordneten Bauteilen in einfacher, energetisch günstiger Weise eine den Anforderungen entsprechende Regelung der Lüfterdrehzahl zu erreichen ist. Elektrisch verstellbare Proportionalventile können eingespart werden. Mit dem Einsatz eines geschlossenen Hydraulikkreislaufs wird darüber hinaus der Diffusor eingespart und man kommt mit einem kleineren Behälter für Hydraulikflüssigkeit aus, da nur ein kleiner Teil der Hydraulikflüssigkeit ausgetauscht wird. Falls ein Hydraulikkühler vorhanden ist, muss dieser nur für die relativ kleine Austauschrate der Hydraulikflüssigkeit ausgelegt sein, da er nur die in den kleinen Behälter zurückgeleitete Hydraulikflüssigkeit zu kühlen hat. Ebenso ist auch nur ein kleiner Filter notwendig, der in der Zuleitung für die geringe Menge neu einzuspeisender Hydraulikflüssigkeit angeordnet ist.
Die Vorrichtung nach der Erfindung ist deutlich kostengünstiger aufzubauen als eine bekannte Vorrichtung zum Betreiben eines Lüfters. Insbesondere aber ist die Vorrichtung nach der Erfindung besonders einfach und energetisch günstig regelbar.
Beispielsweise ist der Hydraulikmotor mit dem Lüfter direkt gekoppelt. Aufwändige Zusatzbauteile werden nicht benötigt.
Beispielsweise ist der Volumenstrom im geschlossenen Hydraulikkreislauf zum einfachen Regeln der Drehzahl des Lüfters regelbar.
Dazu ist beispielsweise im geschlossenen Hydraulikkreislauf ein Volumenstromregler angeordnet. Ein solcher Volumenstromregler wird erst ab einem bestimmten Volumenstrom, der eine zu hohe Drehzahl des Lüfters nach sich ziehen würde, aktiv und verhindert dann ein weiteres Ansteigen des Volumenstroms zum Hydraulikmotor hin. Damit wird der Vorteil erzielt, dass der Lüfter nicht überlastet und der Hydraulikmotor energetisch günstig betrieben werden kann.
Die Lüfterdrehzahl steigt ab einer ersten Drehzahl des Verbrennungsmotors geregelt an und erreicht bei einer zweiten Drehzahl des Verbrennungsmotors einen maximalen Wert, der bei einem weiteren Anstieg der Drehzahl des Verbrennungsmotors unverändert bleibt. Bei einer Drehzahl des Verbrennungsmotors, die kleiner ist als die genannte erste Drehzahl des Verbrennungsmotors, ist eine Kühlung nicht erforderlich. Der Lüfter steht dann still.
Beispielsweise ist die Drehzahl des Lüfters durch einen ihm zugeordneten Grenzwertgeber begrenzbar, der einen Maximalwert für die Drehzahl des Lüfters gespeichert hat. Hierdurch ist eine weitere Möglichkeit gegeben, um eine Überlastung des Lüfters zu vermeiden.
Beispielsweise ist eine Hydraulikpumpe Bestandteil des geschlossenen Hydraulikkreislaufs.
Zum Antreiben der Hydraulikpumpe ist diese beispielsweise mit dem Verbrennungsmotor verbunden. Es ist somit sichergestellt, dass der Hydraulikkreislauf in Betrieb ist, wenn auch der Verbrennungsmotor in Betrieb ist.
Beispielsweise ist die Hydraulikpumpe direkt mit dem Verbrennungsmotor verbunden. Das ergibt den Vorteil, dass die Drehzahl der Hydraulikpumpe und damit auch die Lüfterdrehzahl mit der Drehzahl des Verbrennungsmotors ansteigt oder zurückgeht. Das Fördervolumen der Hydraulikpumpe und damit die Leistung des Lüfters hängt folglich direkt von der Drehzahl des Verbrennungsmotors und damit von der Temperatur der Kühlflüssigkeit ab.
Beispielsweise ist das Fördervolumen der Hydraulikpumpe zum Regeln der Drehzahl des Lüfters regelbar. Man spart dadurch vorteilhaft bisher notwendige, teuere Regelventile ein.
Beispielsweise ist das Fördervolumen der Hydraulikpumpe abhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors regelbar. Damit wird der Vorteil erzielt, dass gerade bei relativ hoher Drehzahl des Verbrennungsmotors keine unnötig hohe Leistung des Lüfters bereitgestellt wird.
Beispielsweise ist das Fördervolumen der Hydraulikpumpe in Abhängigkeit von der Temperatur der Kühlflüssigkeit in der dem Kühler zugeordneten Kühlanlage regelbar. Dadurch wird die Kühlflüssigkeit zuverlässig gekühlt.
Beispielsweise ist das Fördervolumen der Hydraulikpumpe durch Verändern des Schwenkwinkels einer in der Hydraulikpumpe angeordneten Schwenkscheibe regelbar.
Zum Verstellen des Schwenkwinkels dient ein in der Pumpe vorhandenes Servoventil oder Proportionalventil. Es kann dazu auch eine elektrische Steuerung vorgesehen sein, der die gemessene Drehzahl des Verbrennungsmotors zuführbar ist.
Es kann vorteilhaft durch eine geeignete Einstellung des Schwenkwinkels der Schwenkscheibe in der Hydraulikpumpe erreicht werden, dass bei weiter ansteigender Drehzahl des Verbrennungsmotors die Drehzahl der Hydraulikpumpe und damit des Lüfters unverändert bleiben.
Man erreicht mit einfachen Mitteln eine optimale und energetisch günstige Regelung des Lüfters in Abhängigkeit von der Leistung des Verbrennungsmotors und damit in Abhängigkeit von der Temperatur der zu kühlenden Kühlflüssigkeit des Verbrennungsmotors.
Mit der Vorrichtung zum Betreiben eines Lüfters nach der Erfindung wird der Vorteil erzielt, dass eine optimale, energetisch günstige Kühlung über den Lüfter mit einfachen, kostengünstigen Bauteilen erreichbar ist. Beim Einsatz in einem Fahzeug, insbesondere in einem Schienentriebfahrzeug, z.B. einer Diesellokomotive, ergibt sich ein deutlicher Kostenvorteil gegenüber bisher üblichen Vorrichtungen mit offenem Hydraulikkreislauf und Regelventilen, z.B. Proportionalventilen.
Die Vorrichtung zum Betreiben eines Lüfters nach der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert:
Einem Verbrennungsmotor 1, der ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, antreibt, ist eine nicht gezeigte Kühlanlage zugeordnet, die einen Kühler für Kühlflüssigkeit enthält. Diesem Kühler ist ein Lüfter 2 zugeordnet, der durch die Erzeugung eines Luftstromes den Kühler und damit die Kühlflüssigkeit abkühlt.
Der Lüfter 2 wird durch einen Hydraulikmotor 3 angetrieben, der Teil eines geschlossenen Hydraulikkreislaufs 4 ist. Hydraulikflüssigkeit im geschlossenen Hydraulikkreislauf 4 wird durch eine dort angeordnete Hydraulikpumpe 5 bewegt, die vom Verbrennungsmotor 1 angetrieben wird.
Beim geschlossenen Hydraulikkreislauf 4 wird nur eine kleine Menge Hydraulikflüssigkeit über Leckleitungen 6 und einen Hydraulikkühler 7 in einen Behälter 8 geleitet. Von dort wird fehlende Hydraulikflüssigkeit über eine Speisepumpe 9 und ein Druckfilter 10 wieder in den geschlossenen Hydraulikkreislauf 4 eingespeist.
Zur Regelung der Drehzahl des Hydraulikmotors 3 und damit des Lüfters 2 kann entweder der Schwenkwinkel einer Schwenkscheibe 11 in der Hydraulikpumpe 5 geändert werden oder es kann ein volumenstromregler 12 im geschlossenen Hydraulikkreislauf 4 betätigt werden. Sowohl ein Servoventil oder ein Proportionalventil zum Ändern des Schwenkwinkels der Schwenkscheibe 11, als auch der Volumenstromregler 12, können in Abhängigkeit der gemessenen Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 so geregelt werden, dass sich ein gewünschter Volumenstrom im geschlossenen Hydraulikkreislauf 4 und damit eine gewünschte Drehzahl des Lüfters 2 einstellt. Dabei kommt es insbesondere darauf an, dass die Drehzahl des Lüfters 2 auch bei weiter ansteigender Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 einen Maximalwert nicht übersteigen kann.
Zum Ansteuern des Servoventils oder Proportionalventils der Schwenkscheibe 11 und zum Ansteuern des Volumenstromreglers 12 sind nicht gezeigte Datenleitungen erforderlich.
Es können auch sowohl eine einstellbare Schwenkscheibe 11 in der Hydraulikpumpe 5 als auch ein Volumenstromregler 12 im geschlossenen Hydraulikkreislauf 4 vorhanden sein.
Mit der Vorrichtung zum Betreiben eines Lüfters 2 nach der Erfindung kann in einfacher, energetisch günstiger Weise und mit kostengünstigen Bauteilen stets eine optimale Kühlung der Kühlflüssigkeit des Verbrennungsmotors 1 erreicht werden.

Claims (10)

  1. Vorrichtung zum Betreiben eines Lüfters (2) für einen Kühler eines Verbrennungsmotors (1), wobei der Lüfter (2) mit einem Hydraulikmotor (3) verbunden ist, der Teil eines Hydraulikkreislaufs ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikkreislauf ein geschlossener Hydraulikkreislauf (4) ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikmotor (3) mit dem Lüfter (2) direkt gekoppelt ist.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass im geschlossenen Hydraulikkreislauf (4) ein Volumenstromregler (12) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Lüfters (2) durch einen ihm zugeordneten Grenzwertgeber begrenzbar ist, der einen Maximalwert für die Drehzahl des Lüfters (2) gespeichert hat.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Hydraulikpumpe (5) Bestandteil des geschlossenen Hydraulikkreislaufs (4) ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass zum Antreiben der Hydraulikpumpe (5) diese mit dem Verbrennungsmotor (1) verbunden ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Fördervolumen der Hydraulikpumpe (5) zum Regeln der Drehzahl des Lüfters (2) regelbar ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Fördervolumen der Hydraulikpumpe (5) abhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) regelbar ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Fördervolumen der Hydraulikpumpe (5) in Abhängigkeit von der Temperatur der Kühlflüssigkeit in der dem Kühler zugeordneten Kühlanlage regelbar ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Fördervolumen der Hydraulikpumpe (5) durch Verändern des Schwenkwinkels einer in der Hydraulikpumpe (5) angeordneten Schwenkscheibe (11) regelbar ist.
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