NL8602971A - Koelsysteem voor een turbocompressor. - Google Patents

Description

* i N712/JS/as Volvo Car B.V.

Helmond

Koelsysteem voor een turbocompressor.

5

De uitvinding heeft betrekking op een koelsysteem voor de cilinderkop, het inlaatspruitstuk met injektoren en /of de lagering van een turbocompressor van een verbrandingsmotor met een vloeistofkoelcircuit met radiator, ther-10 mostaat en electrische ventilator alsmede voorzien van een circuit voor koeling van de cilinderkop, het inlaatspruitstuk met injektoren en/of de genoemde lagering, voorzien van een electrisch aangedreven vloeistofpomp.

Bij motoren loopt de temperatuur in de cilinder-15 kop, het inlaatspruitstuk met de injektoren en bij turbomotoren in de turbocompressorlagering hoog op na het stopzetten van de motor na een vollastrit van de auto. De temperatuur van de in de lagers aanwezige olie stijgt tot boven de 250°C. Tengevolge van deze hoge olietemperaturen verbrandt 20 olie, waarbij verbrande olieresten in deeltjes neerslaan en een harde laag vormen op vitale onderdelen, zoals lagers en afdichtingen (zgn. verkoking). Het geleidelijk verlies van koelende en smerende eigenschappen van de deels verbrande olie en de toenemende afzetting van harde deeltjes leidt 25 tot schade aan en uitval van de turbocompressor. Sommige fabrikanten schrijven daarom voor, dat na een geforceerde rit de motor niet direkt mag worden afgezet, maar nog ca. 1 minuut stationair moet blijven draaien.

De nieuwe generatie turbocompressoren is voorzien 30 van een vloeistofgekoeld lagerhuis. Dat lagerhuis is daarbij opgenomen in het koelcircuit van de motor. Na het afzetten van de motor en de koelvloeistofpomp wordt het lagerhuis gekoeld, zoals gebruikelijk in een koelsysteem werkend volgens het "thermosyphon,,-principe. Ook wel houdt 35 men de vloeistofstroming van het koelcircuit na het afzet-

Eindhoven, 6 november 1986 860 297f * Λ Ν712/JS/as -2- ten van de motor in stand door in het circuit naar de ex-pansietank een elektrisch gedreven pomp te plaatsen.

Beide systemen hebben bezwaren door hun toch nog beperkte werkings- of zekerheidsgraad.

5 Er treedt onvoldoende koeling van de motor op.

Dit leidt tot schade aan turbocompressor en zogenaamde "warm"start problemen zowel bij motoren met als zonder turbocompressor door een te hoge temperatuur van de brand-stofinjektoren. De gebrekkige koeling na het afzetten van 10 de motor zorgt er voor dat de temperatuur van het uit de cilinderkop uittredende koelmiddel (ca. 110°C) na doorvoer door de turbolagering nog eens wordt verhoogd (ca. 130°C). Het koelmiddel wordt daarna niet naar de radiator geleid, maar weer teruggevoerd naar de hete motor. Op deze wijze 15 duurt de afkoelperiode zeer lang. In de bovengenoemde situatie gaat alle koelvloeistof door de geheel geopende thermostaat via de turbo terug naar het cilinderblok. Daar de motor stil staat is hier alleen sprake van thermosyphon-werking, die aangevuld wordt met de werking van de 20 eventueel in het circuit geplaatste electrische pomp.

Volgens de onderhavige uitvinding worden de bezwaren opgeheven als de te koelen cilinderkop, het inlaatspruitstuk met de injektoren en/of de lagering van de turbocompressor zijn opgenomen in een toegevoegd circuit dat 25 afhankelijk van de bedrijfssituatie parallel of in serie ligt aan het deel van het motorkoelvloeistofcircuit tussen de cilinderkop van het motorblok en radiator.

De in het toegevoegde circuit opgenomen koel-vloeistofpomp wordt gestuurd door een temperatuurschake-30 laar. Bij een intree-temperatuur van de vloeistof uit de "turbo" van meer dan 100°C wordt genoemde electrische pomp in werking gesteld en wel ongeacht het wel of niet functioneren van de motor. De koelvloeistof wordt achter de normaal aanwezige en geopende (open bij 100 a 110°C) 35 thermostaat uit het motorkoelcircuit bij de cilinderkop

Eindhoven, 6 november 1986 8602971 c- * N712/JS/as -3- aangezogen en via de "turbo" naar de radiator gepompt/ waar de opgenomen warmte aan de omgeving wordt afgestaan. In het leidingdeel tussen turbo en radiator is een thermo-kontakt opgenomen, dat de èlektroventilator van de radiator 5 bedient als de temperatuur van de koelvloeistof bij intree in de radiator een bepaalde waarde overschrijdt. Een terugslagklep, die wezenlijk is voor de werking, in de verbinding tussen cilinderkop en radiator voorkomt, dat er vloeistof uit de radiator wordt aangezogen in plaats van uit de 10 cilinderkop.

De pomp wordt uitgeschakeld als de vloeistoftemperatuur lager wordt dan ca. 95°C. De pomp wordt na het stoppen van de motor, ongeacht de uittreetemperatuur van koelvloeistof van de turbo, gedurende 30 seconden in bedrijf gesteld.

15 De plaatsing van de elektrisch gedreven koel vloeistof pomp met besturingsmiddelen, een terugslagklep en een thermokontakt van de besturing van de elektrische koelventilator van de radiator in een aan het gebruikelijke koelcircuit van de motor toegevoegd circuit, waarborgt 20 onder alle omstandigheden de koeling van de cilinderkop, het inlaatspruitstuk met injektoren en de turbo zodat extreme schade veroorzakende olietemperaturen en "warm"start problemen worden voorkomen.

Het koelsysteem volgens de uitvinding is ook 25 bruikbaar voor motoren zonder turbocompressor. Het koeleffect van het systeem heeft ook een gunstige invloed op de temperatuur van de cilinderkop, het inlaatspruitstuk en de brandstofinjektoren. Het starten van een "hete" motor levert geen problemen meer op.

30 De uitvinding wordt toegelicht met een tekening die schematisch het gehele koelsysteem weergeeft.

De figuur toont met 1 schematisch een motorblok, waar bij 2 met behulp van een mechanische vloeistofpomp 3 koelvloeistof in het motorblok wordt gevoerd en bij 4 via

Eindhoven, 6 november 1986 8602971 « N712/JS/as -4- » een thermostaat 5 uit het cilinderkopdeel afgevoerd. De afgevoerde vloeistof wordt via een slang 6 naar een radiator 7 gevoerd, daarin gekoeld, desgewenst onder ter hulpname van een elektrische ventilator 8 en via slang 5 9 gekoeld weer naar het motorblok 1 teruggevoerd. De ventilator 8 wordt ingeschakeld door een thermocontact 10, dat ook op de toe te laten temperatuur van het hierna te beschrijven toegevoegde circuit is ingesteld.

Volgens de uitvinding is achter de thermostaat 10 5 een toegevoegd circuit 11 aangesloten, waarin opgenomen een elektrische vloeistofpomp 12 en de te koelen turbocompressor 13. Het circuit 11 mondt bij 14 uit in de radiator nabij het thermocontact 10. In het circuit 11 is achter (in stroomrichting) de turbocompressor 13 een 15 temperatuurschakelaar 15 opgenomen die de vloeistofpomp 12 in hetzelfde circuit inschakelt bij ca. 1.00°G en uitschakelt bij ca. 95°C.

Volledigheidshalve is in de tekening weergegeven een expansietank 16 met aansluitende leidingen (slangen) 17 2 0 en 1 8.

Kenmerkend voor de uitvinding is de temperatuurschakelaar 15, die samenwerkt met de elektrische vloeistofpomp 12, of de motor al of niet in werking is. Hetzelfde geldt voor het thermocontact 10, dat ook autonoom met de 25 ventilator 8 samenwerkt, zowel ten aanzien van de temperatuur van de koelvloeistof van de motor als van de turbocompressor. Essentieel voor het beoogde doel, namelijk het verlagen van het temperatuurniveau van de cilinderkop, het inlaatspruitstukmet injektoren en de turbolagering 30 zonder genoemde nadelen, door snelle afkoeling is een terugslagklep 19 bij voorkeur deel uitmakend van de radiator 7.

Essentieel t.o.v. de bekende stand van de techniek is dat van de koeling van de cilinderkop, het inlaat-35 spruitstukmet injektoren en de lagers voor de turbocom-

Eindhoven, 6 november 1986 8602971 N712/JS/as -5- * pressor (13) positief gebruik wordt gemaakt van de radiator (7) eventueel geholpen door de ventilator (8), waarbij de terugslagklep en de andere genoemde middelen onontbeerlijk zijn. Het toegevoegde circuit volgens de uitvinding staat 5 zowel parallel als in serie met het normale koelcircuit.

Bij draaiende motor is er sprake van een parallel circuit.

Bij geopende thermostaat gaat het koelmiddel deels direct naar de radiator en deels via het toegevoegde circuit. Bij afgezette motor is er sprake van een serie circuit, daar 10 alle vloeistof via het toegevoegde circuit loopt.

Eindhoven, 6 november 1986 8602971

Claims (7)

1. Koelsysteem voor de cilinderkop, het inlaat-spruitstuk met injektoren en/of de lagering van een turbocompressor van een verbrandingsmotor met vloeistofkoel-5 circuit met radiator, thermostaat en elektrische ventilator alsmede een circuit voor koeling van genoemde cilinderkop, het inlaatspruitstuk met de injektoren en de lagering voorzien van een elektrisch aangedreven vloeistofpomp, met het kenmerk, dat de te koelen cilinderkop en/of het inlaat-10 spruitstuk met injektoren en/of de lagering van de turbocompressor (13) is opgenomen in een circuit (11) dat afhankelijk van de bedrijfssituatie parallel of in serie ligt aan het deel van het motorkoelvloeistofcircuit (6) tussen de cilinderkop van het motorblok (1) en de radiator (7).

2. Koelsysteem volgens conclusie 1, met het ken merk, dat een in het circuit (11) opgenomen elektrische koelvloeistofpomp (12) wordt gestuurd door een temperatuur-schakelaar (15), die bij een uittree- temperatuur van de vloeistof uit de cilinderkop en/of het inlaatspruitstuk met 20 injektoren en/of de turbocompressor van meer dan 100°C genoemde pomp (12) in werking stelt.

3. Koelsysteem volgens conclusie 1 en 2, met het kenmerk, dat het koelvloeistofcircuit (11) voor de cilinderkop en/of het spruitstuk en/of de turbocompressor (13) 25 achter de normaal aanwezige thermostaat (5) aan het motor-koelcircuit (4, 6, 7, 9) bij de cilinderkop is aangesloten en (via de turbocompressor (13) bij een turbomotor) aan de radiator (7).

4. Koelsysteem volgens conclusie 1-3, met het 30 kenmerk, dat in de radiator een thermocontact (10) is opgenomen, dat de elektroventilator (8) van de radiator (7) kan activeren als de temperatuur van de koelvloeistof uit het circuit (11) bij intree in de radiator (7); een zekere en bepaalde waarde overschrijdt.

5. Koelsysteem conclusie 1-4, met het kenmerk, Eindhoven, 6 november 1986 8602971 N712/JS/as -7- * dat in het deel van het koelsysteem van het motorblok (1) (cylinderkop met spruitstuk )naar de radiator (7) een terugslagklep (19) is opgenomen.

6. Koelsysteem volgens conclusie 1-5, met het 5 kenmerk, dat de temperatuurschakelaar (15) genoemd in conclusie 2 de koelvloeistofpomp (12) bij een vloeistoftemperatuur beneden ca. 95°C kan uitschakelen.

7. Koelsysteem zoals beschreven en met een tekening toegelicht. 10 Eindhoven, 6 november 1986 8602971