SE458050B - Kylkrets foer foerbraenningsmotor - Google Patents

Description

458 050 vara lämpligt för fordon med långa motorkonstruktioner, vilka t.o.m. maste kunna klara stigningar på 30% och mer vid full effekt, dvs att en säker kylning av sadana motorer alltid är garanterad t.o.m. vid dessa extrema lutningar och att ingen överhettning kan uppträda pa grund av bristande kylning. i Denna uppgift löses genom att den elastiska blåsan ligger an mot utjâmningsbehållarens innervëggar när förbränningsmotorn är kall och att förbrânningsmotorns kylmantel är uppdelad i flera enheter i vilka kylmedel- nivån alltid hålls på ett bestämt börvärde medelst lämpliga reglerorgan.

““ Med dessa åtgärder kan luften som befinner sig i förbindelseled- ningarna och i kondensorn över förbränningsmotorns kylmantel i kylsystemet lagras och denna luft trängs undan av ångan som bildas under drift. Varken övertryck eller undertryck kan byggas upp i systemet. Eftersom det egentliga kylsystemet inte har någon som helst förbindelse med atmosfären fås varken kylmedelsförluster eller ett för tidigt åldrande av rostskyddsinhibitorerna.

Med kylmantelns uppdelning i flera enheter, i synnerhet svarande mot antalet cylindrar, är kylmedelnivåns variationer med avseende pa cylindrarnas mitt i det närmaste noll, nästan oberoende av körsträckan (körning uppför, nedför eller på plan mark). Detta betyder a andra sidan att kylmedelnivån kan hållas väsentligt lägre, varigenom anläggningens totalvolyrn minskas. visserligen är de: känt' vid sedan angkylning (Us-PS 3 168 060) att efter kgndensorn anordna en utjämningsbehållare i vilken det finns en elastisk blåsa som star i förbindelse med atmosfären. Men utjämningsbehallaren avluftas ocksa med en ventil och behållaren samlar upp respektive l-Égrar kylmedlet under drift, vilket till slut åter kommer tillbaka till förbrännings~ motorn via kondensorn. Den nämnda (på den så kallade kylmedelackumulatorn befintliga) avluftningsventilen styrs i beroende av kylmedelnivån i denna behållare och är öppen tills en bestämd kylmedelnivå är uppnådd i behållaren när motorn star stilla och under dess drift. Genom denna kända teknikens ståndpunkt later sig inte den för uppfinningen angivna uppgiften lösas, eftersom syrerik luft a ena sidan kommer in i kylsystemet och "kylmedelkon- denšettätningen" som befinner sig i kondensorns övre del respekgivaxi kylmedelackumulatorn a andra sidan förhindrar eller åtminstone försvårar överpressningen av den i systemet befintliga luftvolymen till kylmedelbehål- lsren. Följden därav år att man maste använda en större kondomer. Dessutom har denna kända anordning inget medel för att förbättra "bsrgbostigningsför- mågan". mi l i 458 050 Vid föreliggande uppfinning verkar den efter kondensorn inkopp- lade behållaren som en ren utjämningsbehallare. Denna maste inte ta pa sig nagon lagringsfunktion för det flytande kylmedlet, eftersom detta kommer tillbaka till förbränningsmotorns kylmantel pa annat sätt.

Det är fördelaktigt att anordna en eller flera droppavskiljare för kylmedlet mellan förbränningsmotorns kylmantel och kondensorn. För att minska utjâmningsbehallarens storlek föreslas som vidareutveckling av upp- finningen att en elastisk blasa anordnas i åtminstone den sista före konden- sorn _iiggande droppavskiljaren för kylmedlet. _' I en ytterligare utformning av uppfinningen anordnas en lämplig övertrycksventil som säkerhetsventil pa kondensorns kalla sida. Denna ventil ställs in pa ett absoluttryck pa minst 1,1 bar och är anordnad antingen pa utjämningsbehaliaren eller i förbindelseledningen mellan kondensorn och utjärnningsbehallaren, vilken ledning da maste ha tillräcklig volym. Madelst en sadan ventil är det möjligt att säkert bortföra förbränningsgaser som eventuellt kommer in i kylkretsen (när de uppnatt det inställda öppnings- trycket). Eftersom denna ventil sitter pa kondensorns kalla sida uppkommer inga kylmedelsförluster.

Den nämnda säkerhetsventiien är inte jämförbar med avluftnings- ventilen enligt den ovan omnämnda US-PS-patentakriften, eftersom den senare styrs i beroende av kylmedelnivan i kylmedelbehallaren sa att man inte íarinagon säkerhetsfunktion och att trycket i kylsystemet kan stiga okontrollarat vid en eventuell genornblasning av förbränningsgaser (vid stängd avluftningsventil). _ _ Kylmedelnivans börvärdefi de enskilda kylenheterna registreras av motsvarande givare, som mekaniskt, pneumatiskt eller elektriskt paverkar ventilerna anordnade i kondensatflödet i varje kylenhet.

Som en fördelaktig vidareutveckling av uppfinningen föreslas att förangningsrumstrycket (innanför förbränningsmotorns kylmantel) höjs över atmosfärstrycket vid dellastdrift av förbränningsmotorn. Därigenom fas som bekant en höjning av kylmedlets koktemperatur. Genom höjningen av förang- ningsarycket fas en höjning av konstruktionsdelarnas temperatur pa arbets-_ kammarsidan, t.ex. cylinderloppen, cylinderlocksplattan, ventiler osv. Denna temperatur halls pa samma eller nästa samma höjd vid deliastdrift som vid maximilast. Härigenom förbättras blandningen och förbränningen men ocksa bränsleförbrukningen och avgaskvaiiteten. Ångtryckets reglering mellan eit- mosfärstryck och ett övre gränsvärde sker via en angtryclcregulator i 458 050 beroende av en representativ konstruktionodelstemperatur, exempelvis cylin- derloppstemperaturen.

Konstruktionsdelstemperaturen fas därvid i beroende av motorbe- lastningen, som är visad genom en varvtals- och lastsignal, elleri beroende av avgastemperaturen. För att det övre tryckgränsvärdet-aldrig skall överskridas är det ändamålsenligt att anordna en säkerhetsventll som är oberoende av den last- eller temperaturberoende styrningen, vilken aäkerhetsventil kan vara integrerad med angtryckregulatorn.

Med hjälp av ritningarna förklaras uppfinningen närmare.

Figur 1 visar ett schema över den här använda angkylningen.

Figur 2 visar schematiskt kylmedelnivans förändring vid en fler- cylindrig förbränningsmotor för motorfordon vid körning i uppförsbackar respektive vid körning pa plana sträckor, vid ej uppdelad kylmantel (figur Za) och vid uppdelad kylmantel (figur 2b).

Figur 3 visar likasa rent schematiskt angkylkretsen under dellast- drift av förbränningsrnotorn.

I figur 1 är förbränningsmotorn betecknad med 1. Denna har en kylmantel la (jämför figur 2 och 3), i vilken finns ett kylmedel som är lämpligt för angkylning. Detta fylls pa ända upp till en bestämd höjd (kylmedelnivàn 12).

Den under drift bildade ångan (som i första hand uppstår vid de termiskt högt belastade konstruktionsdelarna, som ventiler, avgaskanaler och de övre)cylinderfoderpartierna) kommer via avloppsangledningen 2a till; den första droppavskiljaren 3 för kylmedlet och uppsamlas där. Efter det att en del av det medryckta kylmedlet har avskilts via ledningen Se, kommer ångan till den andra droppavskiljaren li för kylmedlet via ledningen 2b. Där sänks strömningshastigheten av lokala tvärsnittsutvidgningar och ytterligare kyl- medel avskiljs, vilket återföra till förbränningsmotorns l kylmantel genom returledningen Sb. En rör-ledning Zc fördelar ångan pa en eller flera konden- sorer 6 i vilka den ater kondenseras medelst fläktar 7. Kylmedelkondensatet 7 kommer därefter till utjämningsbehàllaren 8 via ledningen Sc och därifrån tillbaka till förbränningsmotorns 1 kylmantel la via ledningen Sd. ..._ '-9 I kallt tillstànd är det totala utrymmet ovanför kylmedelnivan 12, som motsvarar cylíndertoppens övre kant, fyllt med luft. Vid nominell effekt (full last) är det däremot fullständigt fyllt med ånga. Detta betyder att den tidigare närvarande luften maste lagras pä något ställe. Detta görs av utjäm- ningsbehellaren 8. Pa grund av kravet att köra tryckfritt med slutet kylkrets- 458 050 system (detta betyder att det inte finns nagon direkt kontakt mellan kylmediet och omgivningsiuften) är en plastblasa 9a av temperaturbeständig högelastísk polyuretan-foiie inlagd i utjämningsbehallaren 8, och sa fast- skruvad med utjämningsbehaliarens 8 lock att den tillsluter kylsystemet fran atmosfären. Blasan själv star dock i förbindelse med atmosfären (hänvisninga- beteckning 10). i kallt tillstànd är blasan helt fylld med luft och ligger alltsa an mot utjëmningsbehallarens väggar; vid het motor är den sa gott som tömd. Även i den andra droppavakiljaren 4 för kyimadel anordnas likasa en blasa, eftersom även denna volymen annars maste inhysaa i utjëmningsbe- halfåren. Därigenom kan utjåmningsbehailaren göras mindre. ' För att fylla kylanläggningen har den elastiska blasans Sa atmos- färssida ett litet övertryck (ca 50 mbar) och därmed bringas den till anliggning mot utjämningsbehallarens vägg pa kyimedeisidan. Efter tillslut- ningen av kylsystemet astadkoms tryckutjämning. Därmed är garanterat att hela utjämningsbehallarvolymen star till förfogande för upptagande av luft som befinner sig i systemet. Vid den andra droppavskiljaren 4 för kylmedlet förfars pa samma sätt. Membranets uppgift bestar dock här däri att sa langt som möjligt minska iuftvolymen i systemet.

Av säkerhetsskäl är dessutom en övertrycksventil ll anordnad pa utjämningsbehaliaren 8.

Vidare visar figur l dessutom uppvärmningskretsen för kupéupp- värmgingen. Däri är en uppvärmnlngsvërmeväxiare 14 och en pump 15 inbegripen. Även kretsloppet för smörjoijan antyds, i vilket en oljekyiage 13 befinner sig. _ l I figur 2 är kyimedelvâriationerna visade vid en ej uppdelad kyimantel (figur Za) och vid en uppdelad kylmantel (figur Zb). En uppdelning av kylmanteln kan göras vid fiercylindriga förbränningsmotorer i synnerhet när som i föreliggande fall separata cylindertoppar dessutom används. Därvid kan man överga till separat kylning av de enskilda cylindrarna i extemfaliet, varvid en gemensam ang- och kondensatkrets alltigenom kan användas. Det skulle dock vara tänkbart att dela upp hela kylsystemet i fiera separata ang- och kïindzenaatkretsar. -..__-=-..

Figur 2 visar achematiskt en sexcylindrisk fürbrënningsmotor 1, som är anordnad under en förarhytt 16. Kylrnedelnivan är betecknad med l2a vid slät mark och med 12b_vid kuperad körning. Förbränningsmotorm kylman- tel la är delvis visad i snitt. Kylmedlet kan tillföras kylmanteln la genom exempelvis enbart ett enda hal lb (pa första cylindern) och det fördelar sig 53* 458 050 sedan pa de övriga cylindrama (jämför figur Za). Som synes kan överhett- níngsproblem lätt uppträda här pa de vid kuperad körning högst belägna cylindrarna, vilka inte när allt kommer omkring har minskat vid de i förhållande till personbilsmotorer påtagligt längre konstruktionerna. Ett ytterligare skäl är den oftast fordrade lägre inbyggnadshöjden av aggregatet. l figur 2b är kylmanteln la uppdelad i övenastämmelse med cylinderantalet. Därvid har varje kylenhet ett tilloppshal lb för kylmedel. För att förhindra, att det inte i alla fall fas en medelkylmedelniva över motorns längd vid en sådan uppdelad kylmantel, är det nödvändigt med ett lämpligt reglšrorgan vid varje tilloppshal lb pa varje enskild kylmantelenhet. Detta är utformat pa sa sätt att en avkännare eller en givare 17 är anbringad pa varje kylenhet i höjd med kylmedelnivans börvärde 12a, vilken avkännare eller givare mekaniskt, pneumatiskt eller elektriskt öppnar eller stänger en ventil l8 som är anordnad i varje kylenhets tillopp. De enskilda tílloppen grenar därvid ut sig fran ett gemensamt kondensattillopp. Därigenom uppnas samma resultat med ringa åtgärder, som om det fanns en komplett ang-och konden- setkrets för varje kylenhet, och det uppträder sa gott som inga kylmedel- variationer i beroende av körbanans kupering.

Figur 3 visar en angkylkrets vid vilken en reglering av förang- ningstrycket sker under dellastdrift av förbränningsmotorn, för att därigenom uppna en reglering av motsvarande konstruktionsdelstemperatur pa förbrän- ningsåkagimarsidan i syfte att förbättra förbränningsverkningsgraden. Detta later sig uppnås pa ett enkelt sätt genom en förändring av angutatrömnings- tvärsnittet. Genom att förangningstrycket höjs innanför kylmanteln laïhöjs som bekant kylmedleta koktemperätur, varigenom väggtemperaturen pa ar- betskammarsidan höjs. Därmed-halla konstruktionsdelstemperaturen pa ar- betskammarsidan, Lex. cylinderloppen, men ocksa oljetemperaturen (lager, cylindersmörjning, kolvkylning) pa samma eller nästan samma höjd vid dellastdrift som vid maximibelastning. Ångtryckets reglering sker i beroende av en representativ konstruktionsdelstemperatur (i figuren exempelvis av cylinderloppen) med hjälp? avåtemperaturavkânnare 21 som verkar pa en tryckregulator 22. visar denna figur dessutom en flottör 20 som styr en kondensatpump 19.

Claims (9)

458 050 PATENTKRAV

1. l. Kylkrets för en fiirbränningsrnotor (l) i vilken kylningen uppnas genom förangning av ett kylmedel och i vilken ångan därefter ater kondensa- ras i en kylanordning (kondensorn 6) genom att värme leds bort, varvid en utjämningsbehallare (8) är inkopplad efter kondensorn (6) i vilken behållare finns en elastisk blasa (9a) som star i förbindelse med atmosfären, k ä n n e - t e c k n a d av att den elastiska blasan (9a) ligger mot utjämningsbehalla- rens innerväggar när förbränningsmotorn är kall och att förbränningsmotorns (l) kylmantel (la) är uppdelad i flera enheter, i vilka kylmedelnivan alltid hallí pa ett bestämt börvärde medelst lämpliga reglerorgan (17, 18).

2. Kylkrets enligt patentkravet l k ä n n e t e c k n a d av att en eller flera droppavskiljare (3, 4) för kylmedlet är anordnade mellan förbrän- ningsmotorns kylmantel (la) och kondensorn (6), varvid en elastisk blåsa (9b) är anordnad i åtminstone den sista före kondensorn (6) liggande droppavskilja- ren (4) för kylmedlet.

3. Kylkrets enligt patentkravet l k ä n n e t e c k n a d av att en övertrycksventil är anordnad som säkerhetsventil (ll) pa kondensorns kalla sida.

4. Kylkrets enligt patentkravet 3 k ä n n e t e c k n a d av att säkerhetsventilen (ll) är anordnad i förbindelseledningen (Se) mellan konden- sorn (6) och utjämningsbehallaren (8).

5. Kylkrets enligt patentkravet 3 k ä n n e t e c k n a d av att säkeg-hetsventilen (ll) är anordnad pa utjämningsbehallaren (8).

6. Kylkrets enligt patentkraven 3 till 5 k ä n n e t e c k n a d ei_'_v att säkerhetsventilen (ll) är inställbar pa ett absolut tryck pa minst 1,1 bar.

7. Kylkrets enligt patentkravet l k ä n n e t e c k n a d av att en avkännare eller givare (17) är anbringad i höjd med kylmedelnivans börvärde i varje kylenhet, vilken avkännare eller givare mekaniskt, pneumatiskt eller elektriskt öppnar eller stänger en ventil (18) som är anordnad i varje kylenhets kondensattillflöde.

8. Kylkrets enligt patentkravet l k ä n n e t e c k n a d av att en reglering av angtrycket görs i beroende av en representativ konstruktione- delstem-peratur innanför förbränningsmotorns kylmantel (la) under dellâet- drift av motorn.

9. Kylkrets enligt patentkravet 8 k ä n n e t e c k n a d av att ang- tryckets reglering mellan atmosfärstryck och ett övre gränsvärde uppnas med hjälp av en tryckregulator (22) som styrs av en temperaturkännare (Zl).