SE467010B - Kylanordning - Google Patents

Description

467 010 2 ningen med den andra delmängd- och mängdregleringsventilen ytterst proble- matisk, i synnerhet vid motorer med stora drifts- och varvtalsområden och med det vanliga konstanta utväxlingsförhållandet hos den av motorn drivna vattenpumpen, eftersom strömningstrycket varierar mycket kraftigt beroen- de av vattenpumpens varvtal. På grund av regleringströgheten är därför farliga driftstillstånd i laddningsluftkylaren att vänta vid stora belastnings- ändringar.

Vidare är en vätskekrets för en överladdad förbränningsmotor med påtvingad strömming av kylvätskan genom i tur och ordning förbränningsmo- torn, återkylare och laddningsluftkylare förut känd, med en kortslutnings- ledning, som kringgår de båda kylarna, vilken krets också är utformad så att den från förbränningsmotorn utträdande kylvätskeströmmen är uppdelad i två med var sin regleringsventil styrda delströmmar, varvid den ena reglerings- ventilen styrs beroende av laddningslufttemperaturen i laddningsluftkylaren och varvid den andra regleringsventilen styrs beroende av temperaturen hos kylvätskan som strömmar in i förbränningsmotorn, och att varje reglerings- ventil har två utloppskanaler, varav den ena mynnar i den kylarna kringgåen- de kortslutningsledningen och den andra i den till återkylarna gående led- ningen (DE-As 1 476 384).

Nackdelen med detta kylsystem, vid vilket för övrigt en bordlägg- ningskylare användes, består i att två reglerventiler används, vilka styrs såsom beskrivits ovan. Därigenom uppnås inte den för högeffektmotorer erforderliga snabba varmgången efter starten (alltså uppnåendet av korrekt driftstemperatur inom några få minuter) vid detta system, eftersom en del av kylvattnet förs bort från motorkretsen när laddningsluften är het, vilken del avkyls kraftigt i huvudkylaren (återkylaren) och sedan bara återuppvärms lite grann i laddningsluftkylaren och oljekylaren.

Uppgiften för uppfinningen är därför att utforma en kylkrets av nämnda typ på så enkelt sätt som möjligt så att å ena sidan den för högeffektmotorer med extremt varierad motorbelastning nödvändiga snabba motoruppvärmningen uppnås inom några få minuter efter kallstarten och att motorns varmhållning inte menligt påverkas av laddningsluftkylaren vid delbelastning, och att å andra sidan intensiv kylning av laddningsluften ständigt kan uppnås, genom att lastluftkylarens beredskap för full kyleffekt är ögonblicklig utan tidsfördröjning, vilket är nödvändigt vid ofta tvära laständringar. ' Denna uppgift löses genom att en enda fyrvägstermostat med två ingångar och två utgångar är anordnad, vilkens reglerelement (termostatin- 467 010 s sats) ständigt och omedelbart är kringströmmad av det i förbränningsmotorns kylmantel befintliga och uppvärmda kylmedlet, att termostaten är stängd i motorns varmgàngsfas, varigenom å ena sidan det förbränningsmotorn om- givande kylmedlet leds i ren kortslutningsdrift med hjälp av en första kylmedelpump och å andra sidan det i den gemensamma kylkretsen befintliga kylmedlet likaså leds i ren kortslutningsdrift med hjälp av en andra kylmedel- pump, och att bara ungefär en fjärdedel av den för motorkretsen nödvändiga kylmedelmängden leds in i den gemensamma kylkretsen vid förbränningsmo- torns driftstemperatur vid öppen termostat.

Härigenom fås en ständig tvångsgenomströmning genom ladd- ningsluftkylaren av kylmedel med låg temperaturnivå som är mindre än eller lika med 45°C, varigenom farliga driftstillstånd undviks i laddningsluft- kylaren. En termisk överbelastning av extremt instationärt belastade hög- effektmotorer kan inte ske. Man får också en mycket snabb uppvärmning av motorn efter kallstart, genom att man medvetet avstår från uppvärmning av laddningsluften genom värmebortförsel från motorkylmedlet. Med den upp- finningsenliga fyrvägstermostaten kan man avstå från dyra mängdreglerings- ventiler som styrs av avkännare. Medelst den nämnda termostaten sker också motortemperaturregleringen. Detta uppnås medelst styrd tillförsel av kyl- medel med låg temperaturnivå fran laddningsluftkylkretsen, genom att bara ungefär en fjärdedel av den för motorkretsen nödvändiga kylmedelmängden strömmar i den gemensamma kylkretsen. Härigenom fås dessutom fördelen av en liten och billig kylmedelpump i laddningsluftkretsen (gemensamma kyl- kretsen), en liten termostat och en liten ledningsdiameter.

Fördelaktiga vidareutvecklingar av uppfinningen ges i under- kravens kännetecknande delar.

Detaljer av uppfinningen förklaras av följande beskrivning av ett på ritningen schematiskt visat utföringsexempel av den uppfinningsenliga kylanordningen, varvid fyrvägstermostaten är förstorad.

Figuren visar för förbränningsmotorn l en gemensam kylmedel- krets för motor- och laddningsluftkylning, varvid kylmedelmängden som leds i kretsen regleras med hjälp av en enda fyrvägstermostat 2. Bredvid denna termostat finns dessutom en första 3 och en andra 4 kylmedelpump.

Den första är anordnad före förbränningsmotorn l vid kylmedelin- loppet la och den andra inom den gemensamma kretsen, närmare bestämt i laddningsluftkretsen mellan den så kallade bordläggningskylaren 5 och ladd- ningsluftkylaren 6. Det från förbränningsmotorn l utgående kylmedlet (kyl- medelsutlopp lb) tillförs termostaten 2 via ledningen 7 och förs därifrån i tur 467 010 4 och ordning till den redan nämnda bordläggningskylaren 5, som tillförs råvatten (råvattentilledning 9, råvattenavledning 10), till laddningsluftkylaren 6 och därefter till oljekylaren ll (för kylning av motorn och transmissions- oljan) via ledningen 8. Från oljekylaren ll förs kylmedlet åter tillbaka till termostaten 2 via ledningen l2'. Denna termostat 2 har två ingångar 12, 13 och två utgångar 14, 15. Därvid står ingången 12 i förbindelse med förbrän- ningsmotorns 1 kylmedelutlopp lb och ingången 13 i förbindelse med kylarnas , 6, ll kylmedelutlopp 16 via ledningen l2'. En utgång 14 hos termostaten 2 leder till kylarnas 5, 6, ll kylmedelsinlopp 17 via ledningen 8 och den andra utgången 15 leder till förbränningsmotorns l kylmedelsinlopp la. Inuti termostaten 2 finns en termostatinsats 2a som, via ledningen 18, ständigt är kringströmmad av en bestämd mängd (10 till 20 liter per minut) av det i förbränningsmotorns l kylmantel befintliga och uppvärmda kylmedlet. Styr- ledningen 18 utgår från förbränningsmotorns 1 kylmedelsutlopp lb och mynnar åter i förbränningsmotorns 1 kylmedelsinlopp la.

Termostatinsatsen styr en dubbelventil, en ventil 19 och en ventil . I varmgångsfasen (kall drift) är ventilen 19 stängd, dvs. ventiltallriken l9a ligger an mot ventilsätet l9b och spärrar öppningen 21 till utgången 15 som leder till förbränningsmotorns 1 kylmedelsinlopp la. Vid förbränningsmotorns l driftstemperatur (varm drift) ligger däremot ventiltallriken 20a an mot ventilsätet 20b och spärrar den inuti termostaten befintliga förbiledningsöpp- ningen 22 som står i förbindelse med termostatens 2 utgång 14.

Den största motorkylmedelmängd som leds i den (gemensamma) kretsen uppgår till ungefär en fjärdedel av den för den egentliga motorkret- sen nödvändiga kylmedelmängden. Detta uppnås medelst motsvarande ut- placering av pumpen 4 och tillhörande ledningar.

På figuren visas också avluftnings- respektive påfyllningsled- ningar 23, 24 för förbränningsmotorns kylmantel respektive för bordlägg- ningskylaren, vilka står i förbindelse med en enda kylvattenutjämningsbehål- lare 25.

Den ovan beskrivna kylanordningen arbetar på följande sätt i olika driftstillstånd: I varmgångsfasen efter kallstarten (visas i figuren) är laddnings- luftkylkretsen helt skild från motorkylkretsen medelst termostaten 2. Därvid är ventilen 19 stäng och ventilen 20 helt öppen (dvs. vägen är fri genom förbiledningsöppningen 22). Därigenom leds det förbränningsmotorn l om- givande kylmedlet (exempelvis 1000 liter per minut) i ren kortslutningsdrift (hänvisningsbeteckning 26) med hjälp av en första kylmedelpump 3. Likaså f: i." 'A 467 010 leds det i den gemensamma kylkretsen (i fallet med ren laddningsluftkylkrets) befintliga kylmedlet i ren kortslutningsdrift (hänvisningsbeteckning 27) med hjälp av den andra kylmedelspumpen 4. Härigenom uppnås motorns korrekta driftstemperatur inom nâgra få minuter och laddningsluftkylarens omedelbara funktionsberedskap säkerställs, eftersom temperaturen på det i laddningsluft- kylaren 6 strömmande kylmedlet, som dessförinnan passerat bordläggnings- kylaren s, aims ligger under as°c.

Om den i förbiledningsdrift arbetande motorkylmedelkretsen upp- når en driftstemperatur av ca 79°C (termostatinsatsens 2a tillförsel sker ständigt via styrledningen 18), börjar den i kalldrift stängda ventiltallriken l9a att öppna och samtidigt börjar den i kalldrift öppna förbiledningstallriken 20a att stänga, så att kylmedlet med låg temperaturnivå från laddningsluft- kylkretsen blandas med motorkylmedel i kylmedelpumpen 3. Det tillblandade kylmedlet har därvid högst en temperatur av mindre än eller lika med 49°C efter den sista kylaren (oljekylaren ll) för att säkert undvika farliga driftstillstånd i laddningsluftkylkretsen och för att inte överskrida den maximalt tillåtna laddningslufttemperaturen vid plötslig fullast, vilket kompromisslöst erfordras med hänsyn till undvikandet av termisk överbelast- ning vid högeffektmotorer med tvära last- och varvtalsändringar. Eftersom bara ca en fjärdedel av den för motorkretsen nödvändiga kylmedelmängden (alltsa ca 250 liter per minut) strömmar i den gemensamma kylkretsen uppnås detta alltid.

Som redan nämnts sker alltså motorns temperaturreglering medelst termostatreglerad tillförsel av kylmedel från laddningsluftkretsen med låg temperaturnivâ, genom att ständigt bara en fjärdedel (ca 250 liter per minut) av den för motorkretsen nödvändiga kylmedelmängden cirkulerar.

Om motorns kylmedel har en temperatur av ungefär 85°C så har driftstempe- raturen uppnåtts och då är förbiledningsöppningen 22 i termostaten 2 helt stängd och genomloppsöppningen 21 helt öppen (visat med streckade linjer), dvs. 250 liter per minut avdelas vid förbränningsmotorns kylmedelsutlopp lb och inmatas i förbränningsmotorns l kyimantel (kylmedelsinlopp la) efter passage genom kylarna 5, 6, ll (hänvisningsbeteckning 28). Vid temperaturer mellan 79 och 85°C sker bara återmatning av en delmängd kylmedel till förbränningsmotorn, resten leds genom förbiledningen 22. Med ledning av varje inställning av termostatinsatsens 2a ventil 19, 20 som styr öppningarna 21, 22 inregleras förbränningsmotorkylmedlets förbestämda driftstemperatur, dvs. att i föreliggande fall en ökning av kylmedeltemperaturen över 85°C vid förbränningsmotorns kylmedelsutlopp förhindras.

Claims (8)

467 010 6 PATENTKRAV

1. Kylanordning med ett gemensamt kylkretslopp för kylning av å ena sidan förbränningsmotorer och a andra sidan för kylning av laddningsluft och eventuellt andra medier, varvid kylmedlets utträde ur förbrännings- motorn styrs medelst en termostat och det från förbränningsmotorn utträdan- de kylmedlet leds sedan i tur och ordning genom en så kallad bordläggnings- kylare, vilken tillförs råvatten, en laddningsluftkylare och eventuellt ytter- ligare kylare tillbaka till förbränningsmotorns kylmantel, k ä n n e t e c k - n a d av att en enda fyrvägstermostat (2) med två ingångar (12, 13) och två utgångar (14, 15) är anordnad, vilkens reglerelement (termostatinsats 2a) ständigt och omedelbart intill är kringströmmad av det i förbränningsmotorns (l) kylmantel befintliga och uppvärmda kylmedlet, att termostaten (2) är stängd i motorns varmgångsfas, varigenom å ena sidan det förbränninge- motorn (1) omgivande kylmedlet leds i ren kortslutningsdrift med hjälp av en första kylmedelspump (3) och å andra sidan det i den gemensamma kylkretsen befintliga kylmedlet likaså leds i ren kortslutningsdrift med hjälp av en andra kylmedelspump (4), och att bara ungefär en fjärdedel av den för motorkretsen nödvändiga kylmedelmängden leds in i den gemensamma kylkretsen vid förbränningsmotorns (1) driftstemperatur vid öppen termostat (2).

2. Kylanordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att termo- statinsatsen (Za) tillförs en bestämd styrkylmedelmängd via en styrledning (18), varvid styrledningen utgår från förbränningsmotorns (1) kylmedelsutlopp (lb) och mynnar i förbränningsmotorns (1) kylmedelsinlopp (la).

3. Kylanordning enligt kraven 1 och 2, k ä n n e t e c k n a d av att termostatinsatsen (Za) påverkar en dubbelventil (19, 20), varvid den ena ventilen alltid är i stängt tillstànd nr den andra ventilen är i öppet tillstànd.

4. Kylanordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att den ena ventilen (19) styr en genomloppsöppning (21) och att den andra ventilen (20) styr en förbiledningsöppning (22), varvid den första ventilen (19) öppnar eller stänger en förbindelse till förbränningsmotorns (1) kylmedelsinlopp (la) och varvid den andra ventilen (20) öppnar eller stänger en kortslutningsförbindelse mellan kylmedelsutloppet (16) och kylarna/kylmedelsinloppet (17), till kylarna.

5. Kylanordning enligt kraven 1 till 4, k ä n n e t e c k n a d av att termostatens (2) ingång (12) står i förbindelse med förbränningsmotorns (1) kylmedelsutlopp (lb), att termostatens (2) ingång (13) står i förbindelse med kylarnas (5, 6, ll) kylmedelsutlopp (16), att termostatens (2) ena utgång (14) leder till kylarnas (5, 6, ll) kylmedelsinlopp (17) och att termostatens (2) andra utgång (15) leder till förbränningsmotorns (1) kylmedelsinlopp (la). F) 467 010 7

6. Kylanordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att den första kylmedelspumpen (3) är anordnad vid förbränningsmotorns (1) kylme- delsinlopp (la).

7. Kylanordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den andra kylmedelpumpen (4) är anordnad i det gemensamma kylkretsloppet (närmare bestämt i laddningsluftkretsen).

8. Kylanordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att den andra kylmedelpumpen (4) är anordnad i kylmedelledningen fràn bordlägg- ningskylaren (5) till laddningsluftkylaren (6).