EP2169233B1

EP2169233B1 - Cooling system for vehicles with fluid-cooled combustion engine

Info

Publication number: EP2169233B1
Application number: EP09009316.2A
Authority: EP
Inventors: Norbert Schatz
Original assignee: MAN Truck and Bus SE
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2008-09-27
Filing date: 2009-07-17
Publication date: 2021-03-31
Anticipated expiration: 2029-07-17
Also published as: EP2169233A3; DE102008049204A1; EP2169233A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem für Fahrzeuge, insbesondere Nutz- oder Kraftfahrzeuge mit flüssigkeitsgekühlter Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a cooling system for vehicles, in particular commercial or motor vehicles with a liquid-cooled internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.

Eine derartiges Kühlsystem für Verbrennungsmotoren beschreibt z.B. die DE 10 2005 062 200 B3 , bei der der Kühlkreislauf der Flüssigkeitskühlung über eine einflutige Zentrifugalpumpe versorgt wird, deren Fördermenge mittels eines das Flügelrad mehr oder minder abdeckenden Ringschiebers veränderbar ist. Der Ringschieber wird pneumatisch über eine separate Druckmittelquelle beaufschlagt und dient zu einer bedarfsgerechten Steuerung der Durchflussmenge bzw. Pumpenleistung innerhalb eines Kühlmittelkreises.Such a cooling system for internal combustion engines describes, for example, the DE 10 2005 062 200 B3 , in which the cooling circuit of the liquid cooling is supplied via a single-flow centrifugal pump, the delivery rate of which can be changed by means of an annular slide valve that more or less covers the impeller. The ring slide is acted upon pneumatically via a separate pressure medium source and is used to control the flow rate or pump output within a coolant circuit as required.

Weiter zeigt die DE 10 2006 034 960 A1 den Aufbau einer regelbaren Kühlmittelpumpe für einen Kühlkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine, bei der in einem Gehäuse ein Pumpenrad drehbar gelagert ist, wobei ein Kühlmitteleinlass und zwei getrennte Kühlmittelauslässe vorgesehen sind. Zudem ist ein Ventilschieber vorgesehen, der zwischen zwei Schieberstellungen beweglich ist, wobei in einer ersten Schieberstellung beide Kühlmittelauslässe geöffnet sind und wobei in einer zweiten Schieberstellung einer der beiden Kühlmittelauslässe geöffnet und der andere verschlossen ist. Zudem soll der Ventilschieber auch noch in eine dritte Schieberstellung bewegbar sein, in der beide Kühlmittelauslässe geschlossen sind. Das Pumpenrad weist zwei Pumpenradstufen auf, die jeweils eine Mehrzahl von Pumpenradkanälen umfassen, wobei die beiden Pumpenradstufen gleiche oder unterschiedliche Strömungsquerschnitte aufweisen können. Konkret ist der Kühlmitteleinlass mit einem Kühler oder Kühlmittelthermostaten des Kraftfahrzeugs verbunden, während die beiden Kühlmittelauslässe mit getrennten Zweigen des Kühlmittelkreislaufs verbunden sein sollen, nämlich der eine mit Kühlkanälen in einem Zylinderkopf und der andere mit Kühlkanälen in einem Zylinderkurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine.Next shows the DE 10 2006 034 960 A1 the structure of a controllable coolant pump for a cooling circuit of an internal combustion engine, in which a pump wheel is rotatably mounted in a housing, a coolant inlet and two separate coolant outlets being provided. In addition, a valve slide is provided which can be moved between two slide positions, with both coolant outlets being open in a first slide position and one of the two coolant outlets being opened and the other closed in a second slide position. In addition, the valve slide should also be movable into a third slide position in which both coolant outlets are closed. The pump wheel has two pump wheel stages, each of which includes a plurality of pump wheel channels, wherein the two pump wheel stages can have the same or different flow cross-sections. Specifically, the coolant inlet is connected to a radiator or coolant thermostat of the motor vehicle, while the two coolant outlets are to be connected to separate branches of the coolant circuit, namely one with cooling channels in a cylinder head and the other with cooling channels in a cylinder crankcase of the internal combustion engine.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kühlsystem mit einer regelbaren Kühlmittelpumpe für Fahrzeuge mit flüssigkeitsgekühlter Brennkraftmaschine derart weiterzubilden, dass unter Bereitstellung günstiger Wirkungsgrade und vielseitiger Steuerungsmöglichkeiten dieses Kühlsystem bedarfsgerecht versorgt werden kann.The object of the invention is to develop a cooling system with a controllable coolant pump for vehicles with a liquid-cooled internal combustion engine in such a way that this cooling system can be supplied as required while providing favorable efficiencies and versatile control options.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved according to the invention with the features of claim 1. Advantageous further developments of the invention are the subject of the subclaims.

Gemäß Anspruch 1 wird vorgeschlagen, dass die z. B. konkret als Zentrifugalpumpe ausgebildete Kühlmittelpumpe zur Versorgung unterschiedlicher, voneinander getrennter Kühlmittelkreise mehr-, insbesondere zweiflutig mit mehreren, insbesondere zwei, Pumpenfluten ausgebildet ist, wobei zumindest eine der Pumpenfluten über das bevorzugt als Ringschieber ausgebildete Regelelement hinsichtlich der Förderleistung veränderlich ist. Daraus resultiert neben der Möglichkeit einer konstruktiv optimierten Auslegung der Pumpenfluten vor allem auch eine bedarfsgerechte Steuerung wenigstens einer der Pumpenfluten, so dass eine weitreichende Anpassung der Pumpenleistung an gegebene Einbauverhältnisse und Kühlleistungsanforderungen von Fahrzeugen geschaffen wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Regelelement zur Regulierung der veränderlichen Förderleistung wenigstens einer der Pumpenfluten mittels einer vorgegebenen Menge eines Kühlmittels aus einer anderen, abgetrennten, ersten Pumpenflut beaufschlagbar ist.According to claim 1 it is proposed that the z. B. specifically designed as a centrifugal pump coolant pump for supplying different, separate coolant circuits multi-flow, in particular double-flow with several, in particular two, pump flows, with at least one of the pump flows via the control element, which is preferably designed as a ring slide, can be changed with regard to the delivery rate. In addition to the possibility of a structurally optimized design of the pump flows, this also results in a need-based control of at least one of the pump flows, so that a far-reaching adaptation of the Pump capacity is created for given installation conditions and cooling capacity requirements of vehicles. According to the invention it is provided that the regulating element for regulating the variable delivery rate of at least one of the pump flows can be acted upon by means of a predetermined amount of a coolant from another, separated, first pump flow.

Bevorzugt können dazu auf der Antriebswelle der Kühlmittelpumpe z. B. zwei Flügelräder des Pumpenlaufrades vorgesehen sein, die funktionell über eine Tennwand im Pumpenraum voneinander getrennt sind, wobei z. B. das dem Pumpengehäuse unmittelbar benachbarte Flügelrad mit einem Ringschieber als Regelelement zusammenwirkt. Die Flügelräder sind bevorzugt durch ein in sich unterteiltes, einstückiges Flügelrad gebildet. Der Begriff Flügelrad ist hier zudem in einem weiteren Sinne zu verstehen und soll grundsätzlich jegliche geeignete Laufradgeometire umfassen.Preferably, on the drive shaft of the coolant pump z. B. two impellers of the pump impeller can be provided, which are functionally separated from each other by a partition wall in the pump room, z. B. the impeller immediately adjacent to the pump housing cooperates with a ring slide as a control element. The impellers are preferably formed by a subdivided, one-piece impeller. The term impeller is to be understood here in a broader sense and should in principle encompass any suitable impeller geometry.

Gemäß einer bevorzugten konkreten Ausführungsform mit zwei Pumpenfluten ist vorgesehen, mit einer ersten Pumpenflut das Kühlsystem der Brennkraftmaschine und mit einer in der Durchflussmenge veränderlichen, zweiten Pumpenflut einen Niedertemperatur-Kreislauf der Brennkraftmaschine zu versorgen. Dies ergibt eine baulich kompakte und kostengünstige Konstruktion eines Kühlsystems. Besonders bevorzugt kann dabei im konkreten Beispielfall die erste Pumpenflut auf eine höhere Fördermenge als die zweite Pumpenflut durch entsprechende Aufteilung der beiden zumindest funktionell getrennten Flügelräder ausgelegt sein. So kann z.B. der Hauptkühlkreislauf der Brennkraftmaschine auf bis zu 80% Pumpenleistung und der Nebenkühlkreislauf bzw. Niedertemperaturkühlkreislauf auf etwa 20% ausgelegt sein, wobei durch die bedarfsgerechte Steuerung ein weiterer konstruktiver Eingriff gegeben ist.According to a preferred specific embodiment with two pump flows, the cooling system of the internal combustion engine is supplied with a first pump flow and a low-temperature circuit of the internal combustion engine is supplied with a second pump flow variable in the flow rate. This results in a structurally compact and inexpensive construction of a cooling system. Particularly preferably, in the specific example, the first pump flow can be designed for a higher delivery rate than the second pump flow by appropriate division of the two at least functionally separate impellers. For example, the main cooling circuit of the internal combustion engine can be designed for up to 80% pump output and the secondary cooling circuit or low-temperature cooling circuit for around 20%, with the need-based control providing a further structural intervention.

Des Weiteren kann die hinsichtlich ihrer Förderleistung veränderliche Pumpenflut in ihrer konstruktiv festgelegten Fördermenge so ausgelegt sein, dass bei voller Förderleistung ein definierter Systemdruck im zugeordneten Kühlmittel nicht überschritten wird. Diese Auslegung und ggf. Steuerung der Durchsatzmenge der hinsichtlich der Förderleistung veränderlichen Pumpenflut ermöglicht es, ein im z. B. Niedertemperaturkreislauf als Nebenkühlkreislauf ansonsten eingesetztes Überdruckventil entfallen zu lassen.Furthermore, the pump flow, which is variable in terms of its delivery rate, can be designed in terms of its structurally determined delivery rate so that a defined system pressure in the associated coolant is not exceeded at full delivery rate. This design and, if necessary, control of the throughput of the variable pump flow in terms of delivery rate enables a z. B. to omit the low-temperature circuit as a secondary cooling circuit otherwise used overpressure valve.

Das Regelelement ist, wie bereits zuvor erwähnt, bevorzugt als Ringschieber ausgebildet. Dieser Ringschieber kann über z. B. Federn als Kraftspeicher in eine die volle Fördermenge der hinsichtlich der Förderleistung veränderlichen Pumpenflut freigebende Stellung vorgespannt sein und wird besonders bevorzugt durch Druckbeauschlagung mittels eines Kühlmittelstroms einer ersten Pumpenflut auf deren Druckseite betätigt. Damit ist eine besonders einfache Steuerung der zweiten Pumpenflut abhängig vom Druckverlauf auf der Druckseite der ersten Pumpenflut geschaffen, wobei auf zusätzliche Druckmittelquellen verzichtet werden kann.As mentioned above, the regulating element is preferably designed as an annular slide. This ring slide can be via z. B. springs as an energy store in a position releasing the full flow rate of the variable flow rate of the pump flow and is particularly preferably actuated by applying pressure by means of a coolant flow of a first pump flow on the pressure side. This creates a particularly simple control of the second pump flow depending on the pressure profile on the pressure side of the first pump flow, it being possible to dispense with additional pressure medium sources.

In vorteilhafter Weiterbildung dieses Erfindungsaspektes kann auch die erste Pumpenflut über ein zweites Verstellmittel in ihrer Fördermenge verstellbar ausgeführt sein. Dies stellt eine noch weitergehende, bedarfsgerechte Steuerung der z. B. Zentrifugalpumpe als Kühlmittelpumpe sicher, wodurch u.a. auch eine besonders schnelle Erwärmung der Brennkraftmaschine auf Betriebstemperatur und ein noch günstigerer Pumpenwirkungsgrad steuerbar ist.In an advantageous further development of this aspect of the invention, the delivery rate of the first pump flow can also be designed to be adjustable via a second adjusting means. This provides an even more extensive, needs-based control of the z. B. centrifugal pump as a coolant pump, which among other things, a particularly rapid heating of the internal combustion engine to operating temperature and an even more favorable pump efficiency can be controlled.

Dabei können in bevorzugter Weise die zweiten Verstellmittel ebenfalls durch einen Ringschieber gebildet sein, der temperatur-, drehzahl- und/oder druckabhängig über eine von der Brennkraftmaschine betriebene Druckmittelquelle beaufschlagt ist. Die Druckmittelquelle kann insbesondere eine von der Brennkraftmaschine ohnehin angetriebene Servoeinrichtung, z.B. eine hydraulische Servolenkung etc. sein. Auch eine Druckluftquelle kann eingesetzt werden. Schließlich kann dieser Ringschieber auch in einem mit dem Pumpengehäuse kommunizierenden, den Pumpenraum zumindest teilweise umgebenden Gehäuse angeordnet sein. Das Gehäuse kann dabei entweder ein separates, an die Brennkraftmaschine anschließendes Aufnahmegehäuse (Kühlmittelverteilergehäuse) sein, in das das Pumpengehäuse eingeschoben wird, und/oder das Zylindergehäuse der Brennkraftmaschine sein, an das die Zentrifugalpumpe angebaut ist.In this case, the second adjustment means can preferably also be formed by an annular slide which is temperature, speed and / or pressure dependent via a pressure medium source operated by the internal combustion engine is applied. The pressure medium source can in particular be a servo device that is driven by the internal combustion engine anyway, for example a hydraulic power steering, etc. A compressed air source can also be used. Finally, this ring slide can also be arranged in a housing that communicates with the pump housing and at least partially surrounds the pump chamber. The housing can either be a separate receiving housing (coolant distributor housing) adjoining the internal combustion engine, into which the pump housing is inserted, and / or the cylinder housing of the internal combustion engine to which the centrifugal pump is attached.

Ferner können zweckmäßigerweise beide Kühlkreise bzw. beide Pumpenfluten separat an einen oder zwei Vorratsbehälter des Kühlsystems angeschlossen sein, um die übliche Ausdehnung des Kühlmediums bei dessen Erwärmung entsprechend auszugleichen.Furthermore, both cooling circuits or both pump flows can expediently be connected separately to one or two storage tanks of the cooling system in order to compensate for the usual expansion of the cooling medium when it is heated.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden näher erläutert.An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below.

Es zeigen:

Fig. 1: ein Blockschaltbild eines Kühlsystems für eine turboaufgeladene Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge, mit einer zweiflutigen Zentrifugalpumpe zur Versorgung eines ersten Hauptkühlkreises und eines zweiten Niedertemperatur-Kühlkreises mit Kühlflüssigkeit, wobei die zweite Pumpenflut mittels eines integrierten Ringschiebers bedarfsgerecht gesteuert ist, und
Fig. 2: einen Längsschnitt durch die skizzenhaft dargestellte Zentrifugalpumpe gemäß Fig. 1, in der Offenstellung des Ringschiebers.

Show it:

Fig. 1: a block diagram of a cooling system for a turbo-charged internal combustion engine for motor vehicles, with a double-flow centrifugal pump for supplying a first main cooling circuit and a second low-temperature cooling circuit with cooling liquid, the second pump flow being controlled as required by means of an integrated ring slide, and
Fig. 2: a longitudinal section through the sketched centrifugal pump according to Fig. 1 , in the open position of the ring slide.

In der Fig. 1 ist hier lediglich beispielhaft und schematisch ein Zylindergehäuse 1 einer mehrzylindrischen, flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine teilweise ersichtlich, in dessen Stirnseite 2 ein Pumpenraum 3 eingeformt ist, in den hier beispielhaft eine Zentrifugalpumpe 4 als regelbare Kühlmittelpumpe eingesetzt ist. Ebenso kann alternativ oder zusätzlich ein separates Aufnahmegehäuse als Kühlmittelverteilergehäuse 1a vorgesehen sein, in das die Zentrifugalpumpe 4 zum Teil oder ganz eingesetzt ist. Dieses Kühlmittelverteilergehäuse 1a ist hier lediglich äußerst schematisch und strichliert dargestellt.In the Fig. 1 a cylinder housing 1 of a multi-cylinder, liquid-cooled internal combustion engine is partially visible here, in the end face 2 of which a pump chamber 3 is formed, in which a centrifugal pump 4 is used as a controllable coolant pump. Alternatively or additionally, a separate receiving housing can also be provided as the coolant distributor housing 1a, into which the centrifugal pump 4 is partially or completely inserted. This coolant distributor housing 1a is shown here only extremely schematically and with dashed lines.

Die Zentrifugalpumpe 4 wird über eine Antriebswelle 5 und ein Antriebsrad 6 über einen nicht dargestellten Riementrieb von der Brennkraftmaschine angetrieben.The centrifugal pump 4 is driven by the internal combustion engine via a drive shaft 5 and a drive wheel 6 via a belt drive (not shown).

Die Zentrifugalpumpe 4 ist zweiflutig ausgebildet und versorgt druckseitig in einem ersten Hochtemperatur-Kühlkreislauf über eine nur angedeutete Druckleitung 7 die Brennkraftmaschine mit Kühlflüssigkeit, die über eine Rücklaufleitung 8 mit einem ersten luftdurchströmten Wärmetauscher 9a als Hochtemperatur-Wärmetauscher kommuniziert.The centrifugal pump 4 has a double-flow design and supplies the internal combustion engine with cooling liquid on the pressure side in a first high-temperature cooling circuit via an only indicated pressure line 7, which communicates via a return line 8 with a first air-flow heat exchanger 9a as a high-temperature heat exchanger.

Eine Ansaugleitung 10a leitet die rückgekühlte Kühlflüssigkeit zu einer Ansaugöffnung 11a der Zentrifugalpumpe 4. Der beschriebene erste Kühlkreislauf versorgt in bekannter Weise die gesamte Brennkraftmaschine, ferner z.B. ein nicht dargestelltes Heizsystem des Innenraums des Kraftfahrzeuges, etc.An intake line 10a conducts the recooled cooling liquid to an intake opening 11a of the centrifugal pump 4. The first cooling circuit described supplies the entire internal combustion engine in a known manner, furthermore e.g. a heating system (not shown) of the interior of the motor vehicle, etc.

Der zweite Niedertemperatur-Kreislauf weist eine an die zweite Pumpenflut der Zentrifugalpumpe 4 angeschlossene Druckleitung 12 auf, die mit einem Ladeluftkühler 13 verbunden ist. Über eine Rücklaufleitung 14 strömt die Kühlflüssigkeit zu einem zweiten luftdurchströmten Wärmetauscher 9b als Niedertemperatur-Wärmetauscher, von wo aus die Kühlflüssigkeit dann über eine Rücklaufleitung 10b zu einer Ansaugöffnung 11b der Zentrifugalpumpe 4 zurückströmt. Der Ladeluftkühler 13 ist an nur angedeutete Ladeluftleitungen 15, 16 angeschlossen und dient zur Rückkühlung von verdichteter, der Brennkraftmaschine zugeführter Verbrennungsluft.The second low-temperature circuit has a pressure line 12 which is connected to the second pump flow of the centrifugal pump 4 and which is connected to a charge air cooler 13. The cooling liquid flows via a return line 14 to a second heat exchanger 9b through which air flows Low-temperature heat exchanger, from where the cooling liquid then flows back via a return line 10b to a suction opening 11b of the centrifugal pump 4. The charge air cooler 13 is connected to charge air lines 15, 16, which are only indicated, and is used for recooling compressed combustion air supplied to the internal combustion engine.

Beide Kühlkreisläufe sind über Leitungen 17a, 17b, die von den Rücklaufleitungen 8, 14 abzweigen, mit einem teilweise mit Kühlflüssigkeit befüllten Ausgleichsbehälter 18 verbunden.Both cooling circuits are connected via lines 17a, 17b, which branch off from the return lines 8, 14, to an expansion tank 18 partially filled with cooling liquid.

Die Fig. 2 zeigt die Zentrifugalpumpe 4 im Detail, die sich im wesentlichen aus einem Pumpengehäuse 19, der Antriebswelle 5, dem Antriebsrad 6, einem zweiflutigen Pumpenlaufrad 20 und einem axial verstellbaren Ringschieber 21 zusammensetzt. Die Zentrifugalpumpe 4 ist soweit nicht beschrieben bekannter Bauart.The Fig. 2 shows the centrifugal pump 4 in detail, which is essentially composed of a pump housing 19, the drive shaft 5, the drive wheel 6, a double-flow pump impeller 20 and an axially adjustable ring slide 21. The centrifugal pump 4 is of a known type, as far as it has not been described.

Die Antriebswelle 5 ist in dem Pumpengehäuse 19 mittels einer nicht näher dargestellten Wälzlagerung 22 drehbar gelagert und nach außen abgedichtet und trägt einerseits das Antriebsrad 6 und andererseits das Pumpenlaufrad 20, das in den Pumpenraum 3 eines Aufnahmegehäuses, z. B. in das Zylindergehäuse 1 der Brennkraftmaschine und/oder das Kühlmittelverteilergehäuse 1a einragt.The drive shaft 5 is rotatably supported in the pump housing 19 by means of a roller bearing 22, not shown, and is sealed to the outside. B. protrudes into the cylinder housing 1 of the internal combustion engine and / or the coolant distributor housing 1a.

Das Pumpenlaufrad 20 weist eine laufradseitige innere Trennwand 20a auf, die im Pumpenraum 3 mit einer ringförmigen Trennwand 23 zusammenwirkt und den Pumpenraum 3 in zwei Pumpenfluten 34, 35 unterteilt. Beide Pumpenfluten 34, 35 sind dadurch voneinander getrennt, wobei jedoch minimale Leckagen zugelassen sind. Die Trennwand 23 ist bevorzugt integraler Bestandteil des Pumpengehäuses 19 und unterteilt somit den Pumpenraum 3 so, dass druckseitig die beiden Abströmöffnungen 24, 25 zu den Druckleitungen 7, 12 voneinander getrennt sind.The pump impeller 20 has an inner partition 20a on the impeller side, which in the pump chamber 3 interacts with an annular partition 23 and divides the pump chamber 3 into two pump flows 34, 35. Both pump flows 34, 35 are thereby separated from one another, but minimal leakages are permitted. The partition 23 is preferably an integral part of the pump housing 19 and thus divides the Pump chamber 3 in such a way that the two outflow openings 24, 25 to the pressure lines 7, 12 are separated from one another on the pressure side.

Jeder der beiden Pumpenfluten 34, 35 ist jeweils ein Flügelrad 20b, 20c des Pumpenlaufrades 20 zugeordnet bzw. im Wesentlichen durch diese gebildet, wobei sich, zwischen den Flügelrädern 20b, 20c die innere Trennwand 20a als Flügelrad-Abtrennelement erstreckt und die Flügelräder 20b und 20c voneinander funktionell trennt.Each of the two pump flows 34, 35 is assigned an impeller 20b, 20c of the pump impeller 20 or is essentially formed by them, with the inner partition 20a extending as an impeller separating element and the impellers 20b and 20c between the impellers 20b, 20c functionally separates from each other.

Die Zentrifugalpumpe 4 bzw. das Pumpenlaufrad 20 saugt über die Ansaugöffnung 11a Kühlflüssigkeit in die Pumpenflut 34 bzw. über die lediglich äußerst schematisch und beispielhaft eingezeichnete Ansaugöffnung 11b Kühlflüssigkeit in die Pumpenflut 35 an und fördert diese mittels der zwei Flügelräder 20b, 20c über die Abströmöffnungen 24, 25 radial nach außen zu den in der Fig. 1 gezeigten Druckleitungen 7, 12 des ersten und zweiten Kühlkreises.The centrifugal pump 4 or the pump impeller 20 draws cooling liquid into the pump flow 34 via the suction opening 11a or into the pump flow 35 via the suction opening 11b, which is only shown in an extremely schematic and exemplary manner, and conveys it via the outflow openings 24 by means of the two impellers 20b, 20c , 25 radially outward to those in the Fig. 1 shown pressure lines 7, 12 of the first and second cooling circuit.

An der Rückseite des Pumpenlaufrades 20 ist eine ringförmige Basisplatte 26 ausgebildet, die mehrere in Umfangsrichtung voneinander bevorzugt gleichmäßig beabstandete Führungsbolzen 27 (in der Schnittzeichnung Fig. 2 ist nur ein Führungsbolzen 27 ersichtlich) aufnimmt. Die Führungsbolzen 27 tragen bzw. führen eine Radialwand 21 a des Ringschiebers 21, dessen Umfangswand 21b das Flügelrad 20b des Pumpenlaufrades 20 je nach Ringschieber-Stellung in einem vorgegebenen Maße überdeckt und damit die Fördermenge an Kühlflüssigkeit in den Niedertemperatur-Kühlkreislauf steuert.On the rear side of the pump impeller 20, an annular base plate 26 is formed which has a plurality of guide bolts 27 (in the sectional drawing, preferably evenly spaced apart from one another in the circumferential direction) Fig. 2 only one guide pin 27 can be seen) accommodates. The guide pins 27 carry or guide a radial wall 21a of the ring slide 21, the peripheral wall 21b of which covers the impeller 20b of the pump impeller 20 to a predetermined extent, depending on the ring slide position, and thus controls the flow rate of coolant in the low-temperature cooling circuit.

Zwischen der Radialwand 21a des Ringschiebers 21 und der Basisplatte 26 sind mehrere, z. B. drei umfangsmäßig verteilte Schraubendruckfedern 28 in einem bevorzugt gleichen Abstand vorgesehen, die den Ringschieber 21 in die in der Fig. 2 dargestellte, eingefahrene Position vorspannen, in der die zweite Pumpenflut 35 die volle Fördermenge abgibt.Between the radial wall 21a of the ring slide 21 and the base plate 26 are several, for. B. three circumferentially distributed helical compression springs 28 provided at a preferably equal distance that the ring slide 21 in the in the Fig. 2 Pretension the retracted position shown, in which the second pump flow 35 delivers the full delivery rate.

In dem Nabenabschnitt 19b des Pumpengehäuses 19 sind mehrere, z. B. drei umfangsmäßig verteilte und vorzugsweise einen gleichen Abstand voneinander aufweisende Stellkolben 29 verschiebbar gelagert, die über einen hier lediglich äußerst schematisch dargestellten wälzgelagerten Druckring 30 an der Radialwand 21a des Ringschiebers 21 anliegen.In the hub portion 19b of the pump housing 19 are several, for. B. three circumferentially distributed and preferably equidistantly spaced actuating pistons 29 are slidably mounted, which abut against the radial wall 21a of the ring slide 21 via a roller-bearing pressure ring 30 shown here only extremely schematically.

Die Stellkolben 29 bzw. deren Lagerbohrungen münden in einen Ringraum 19c des Nabenabschnittes 19b und können über diesen mit Kühlmittel aus der ersten Pumpenflut 34 in noch näher zu beschreibender Weise druckbeaufschlagt werden, so dass der Ringschieber 21 in die die Fördermenge an Kühlflüssigkeit vermindernde Position ausgefahren wird. Dazu ist an den Ringraum 19c eine Druckleitung 31 angeschlossen, die über Stichkanäle 32, 33 im Zylindergehäuse 1 mit dem Pumpenraum 3 bzw. mit der ersten Pumpenflut 34 zur Versorgung des ersten Kühlkreises im Bereich der Abströmöffnung 24 strömungsverbunden ist. Dementsprechend kann sich gemäß dieser besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Pumpendruck der ersten Pumpenflut 34 über die Druckleitung 31 in den Ringraum 19c fortpflanzen und bestimmt in steuerungstechnisch einfacher Weise die Fördermenge und den Förderdruck der zweiten Pumpenflut 35 in dem vorbeschriebenen Niedertemperatur-Kreislauf.The actuating pistons 29 or their bearing bores open into an annular space 19c of the hub section 19b and can be pressurized via this with coolant from the first pump flow 34 in a manner to be described in more detail, so that the ring slide 21 is extended into the position that reduces the delivery rate of coolant . For this purpose, a pressure line 31 is connected to the annular space 19c, which is flow-connected via branch ducts 32, 33 in the cylinder housing 1 to the pump space 3 or to the first pump flow 34 for supplying the first cooling circuit in the area of the outflow opening 24. Accordingly, according to this particularly advantageous embodiment, the pump pressure of the first pump flood 34 can propagate via the pressure line 31 into the annular space 19c and determines the delivery rate and the delivery pressure of the second pump flood 35 in the above-described low-temperature circuit in a simple manner in terms of control technology.

Die Schraubendruckfedern 28 stellen sicher, dass bei ggf. auftretenden Störungen die zweite Pumpenflut 35 des Flügelrades 20 voll funktionsfähig ist bzw. mit der konstruktiv vorgesehenen, maximalen Fördermenge arbeitet.The helical compression springs 28 ensure that, in the event of any malfunctions, the second pump flow 35 of the impeller 20 is fully functional or works with the maximum delivery rate provided by the design.

Die Pumpenfluten 34, 35 mit der Trennwand 20a im Pumpenlaufrad 20 und der Trennwand 23 im Pumpenraum 3 sind konstruktiv z. B. so ausgelegt, dass in der Fig. 2 gezeigten Offenstellung des Ringschiebers 21 z. B. ca. 80% der Fördermenge an Kühlflüssigkeit in den ersten Hauptkühlkreislauf durch die Brennkraftmaschine und ca. 20% in den zweiten Niedertemperatur-Kühlkreislauf mit dem Ladeluftkühler 13 strömen. Selbstverständlich sind für die Offenstellung auch andere Voreinstellungen möglich. Soll demgegenüber die Fördermenge und der Förderdruck des Niedertemparatur-Kühlkreislaufes durch die Ansteuerung des Ringschiebers 21 über den Förderdruck des ersten Kühlkreislaufes und über die Stellkolben 29 vermindert werden kann, der Ringschieber 21 mit dessen Umfangswand 21b das Flügelrad 20c und dementsprechend die zweite Pumpenflut 35 in vorgegebenem Maße umschließen bzw. abdecken.The pump flows 34, 35 with the partition 20a in the pump impeller 20 and the partition 23 in the pump chamber 3 are structurally z. B. designed so that in the Fig. 2 shown open position of the ring slide 21 z. B. about 80% of the flow rate of cooling liquid in the first main cooling circuit through the internal combustion engine and about 20% in the second low-temperature cooling circuit with the intercooler 13 flow. Of course, other pre-settings are also possible for the open position. If, on the other hand, the delivery rate and delivery pressure of the low-temperature cooling circuit can be reduced by activating the ring slide 21 via the delivery pressure of the first cooling circuit and the actuating piston 29, the ring slide 21 with its peripheral wall 21b, the impeller 20c and, accordingly, the second pump flow 35 in a predetermined manner Enclose or cover dimensions.

In nicht dargestellter Weise kann ggf. auch die erste Pumpenflut 34 über ein zweites Verstellmittel in ihrer Fördermenge verstellbar ausgeführt sein.In a manner not shown, the first pump flow 34 can optionally also be designed to be adjustable in terms of its delivery rate via a second adjusting means.

Die zweiten Verstellmittel können dabei ebenfalls durch einen Ringschieber gebildet sein, der temperatur- , drehzahl- und/oder druckabhängig über eine von der Brennkraftmaschine betriebene Druckmittelquelle z.B. hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagt ist und der bevorzugt in einem mit dem Pumpengehäuse bzw. dem Zylindergehäuse 1 und/oder Kühlmittelverteilergehäuse 1a kommunizierenden, den Pumpenraum 3 zumindest teilweise umgebenden Gehäuse angeordnet ist.The second adjustment means can also be formed by a ring slide, which is acted upon by a pressure medium source operated by the internal combustion engine, e.g. hydraulically or pneumatically, depending on temperature, speed and / or pressure and which is preferably in a with the pump housing or the cylinder housing 1 and / or the coolant distributor housing 1a communicating, the pump chamber 3 at least partially surrounding the housing is arranged.

Das Pumpenlaufrad 20 kann ggf. durch zwei axial benachbart zueinander angeordnete Flügelräder gebildet sein, die ggf. mit unterschiedlichen Außendurchmessern und/oder Breiten ausgeführt sind, um deren Förderleistungen und damit die Pumpenfluten entsprechend auszulegen.The pump impeller 20 can optionally be formed by two impellers arranged axially adjacent to one another, which are optionally designed with different outside diameters and / or widths in order to design their delivery rates and thus the pump flows accordingly.

Reference list

11: ZylindergehäuseCylinder housing
1a1a: KühlmittelverteilergehäuseCoolant distributor housing
22: StirnseiteFront side
33: PumpenraumPump room
44th: Zentrifugalpumpecentrifugal pump
55: Antriebswelledrive shaft
66th: Antriebsraddrive wheel
77th: DruckleitungPressure line
88th: RücklaufleitungReturn line
9a9a: Hochtemperatur-WärmetauscherHigh temperature heat exchanger
10a10a: Rücklaufleitung vom Hochtemperatur-WärmetauscherReturn line from the high temperature heat exchanger
10b10b: Rücklaufleitung vom Niedertemperatur-WärmetauscherReturn line from the low temperature heat exchanger
11a11a: Ansaugöffnung Hochtemperatur-KreislaufSuction opening high temperature circuit
11b11b: Ansaugöffnung Niedertemperatur-KreislaufSuction opening low-temperature circuit
1212th: DruckleitungPressure line
1313th: LadeluftkühlerIntercooler
1414th: RücklaufleitungReturn line
1515th: LadeluftleitungCharge air line
1616: LadeluftleitungCharge air line
17a17a: Leitungmanagement
17b17b: Leitungmanagement
1818th: Ausgleichsbehältersurge tank
1919th: Gehäusecasing
19a19a: BefestigungsflanschMounting flange
19b19b: NabenabschnittHub section
19c19c: RingraumAnnulus
2020th: PumpenlaufradPump impeller
20a20a: Trennwandpartition wall
20b20b: FlügelradImpeller
20c20c: FlügelradImpeller
2121: RingschieberRing slide
21a21a: RadialwandRadial wall
21b21b: UmfangswandPerimeter wall
2222nd: WälzlagerungRolling bearings
2323: Trennwandpartition wall
2424: AbströmöffnungDischarge opening
2525th: AbströmöffnungDischarge opening
2626th: RückwandBack wall
2727: Bolzenbolt
2828: SchraubendruckfedernHelical compression springs
2929: StellkolbenControl piston
3030th: DruckringPressure ring
3131: DruckleitungPressure line
3232: StichkanalBranch channel
3333: StichkanalBranch channel
3434: erste Pumpenflutfirst pump flood
3535: zweite Pumpenflutsecond flood of pumps

Claims

Cooling system for liquid-cooled internal combustion engines, having a regulable coolant pump (4) and having a regulating element (21) which regulates the throughflow rate, wherein the coolant pump (4) is of multichannel design with multiple pump channels (34, 35), which are assigned to coolant circuits which are in each case separated from one another, wherein at least one of the pump channels (35) is, by means of the regulating element (21), variable in terms of its delivery power, characterized in that, for regulating the variable delivery power of at least one of the pump channels (35), the regulating element (21) is able to be charged by means of a predefined quantity of a coolant from another, separated, first pump channel (34).
Cooling system according to Claim 1, characterized in that, in terms of their delivery power, the pump channels (34, 35) are of different design, and regulation of the delivery power of at least one of the pump channels (34, 35) is realized by means of the regulating element (21) within predefined setting ranges.
Cooling system according to Claim 2, characterized in that a first pump channel (34) provides a supply to a cooling system of the internal combustion engine, and a second pump channel (35), which is variable in terms of throughflow rate, provides a supply to a low-temperature circuit of the internal combustion engine, wherein the first pump channel (34) is designed for a higher delivery pressure than the second pump channel (35), in particular as a result of corresponding division and/or design of impellers (20b, 20c) which are assigned to the pump channels (34, 35) and are at least functionally separate.
Cooling system according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the two pump channels (34, 35) are connected in terms of flow by means of at least one flow transfer line (31), wherein the flow transfer line (31) is preferably in the form of a pressure line branching off from the pressure side of the first pump channel (34), which first pump channel pumps over the coolant.
Cooling system according to Claim 4, characterized in that the flow transfer line (31) opens into a pressure space (19c) assigned to the regulating element (21) such that the regulating element (21) is displaceable along its predefined adjustment path according to the coolant quantity delivered into the pressure space (19c), and thus completely opens up or at least partially closes off the respective pump channel (35), which is variable in terms of the delivery power.
Cooling system according to Claim 5, characterized in that the flow transfer line (31) opens into a pressure space (19c), in the form of an annular space around a drive shaft (5) of the pump, between the pump housing (19) and the regulating element (21), which is in the form of an annular slide.
Cooling system according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the at least one pump channel (35) which is variable in terms of its delivery power is, in terms of its delivery power, designed in such a way that, at full delivery power, a defined pump pressure is not exceeded in the assigned coolant circuit.
Cooling system according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the pump channels (34, 35), in the pump space (3), are separated, by means of a dividing wall (23) forming preferably an integral constituent part of a pump housing (19), completely from one another or, with provision of leaks of a defined order of magnitude, substantially from one another.
Cooling system according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the pump channels (34, 35) are each assigned a separate impeller (20b, 20c) of a pump rotor (20).
Cooling system according to Claim 9, characterized in that the impellers (20b, 20c) are arranged on a common drive shaft (5) of the coolant pump and are driven by said shaft.
Cooling system according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the different coolant circuits or pump channels (34, 35) are connected to a compensation tank (18).
Cooling system according to one of Claims 1 to 11, characterized in that the two pump channels (34, 35) are each designed to be adjustable in terms of their delivery rate via an adjustment means.