DE1223196B

DE1223196B - Fluessigkeitskuehlanlage fuer aufgeladene Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1223196B
Application number: DEK48569A
Authority: DE
Inventors: Horst Hardenberg
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1962-12-24
Filing date: 1962-12-24
Publication date: 1966-08-18

Description

Flüssigkeitskühlanlage für aufgeladene Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitskühlanlage für aufgeladene Brennkraftmaschinen mit einem für die Brennkraftmaschine und einen Ladeluftkühler gemeinsamen Kühlflüssigkeitskreislauf, in dem die Wasserräume der Brennkraftmaschine und des Ladeluftkühlers parallel geschaltet sind und der eine Förderpumpe sowie einen Haupt- und einen Nebenkühler zum Rückkühlen der Kühlflüssigkeit enthält.
Es ist bekannt, die bei der Verdichtung im Lader erwärmte Verbrennungsluft in einem wasserbeaufsdhlagten Ladeluftkühler zu kühlen. Dies geschieht vorzugsweise dadurch, daß neben dem Kühlkreislauf zur Maschinenkühlung ein zweiter Kühlkreislauf, bestehend aus Pumpe, Ladeluftkühler und Kühler, zur Ladeluftkühlung verwendet wird. Bei derartigen Anlagen besteht bei niedrigen Außentemperaturen die Gefahr des Einfrierens des Ladeluftkühlers. Insbesondere bei solchen Brennkraftmaschinen (z. B. Gasmotoren), bei denen das Brennstoff-Luft-Gemisch nur in sehr engen Grenzen zündfähig ist, ist zur Erzielung eines konstanten Mischungsverhältnisses von Brennstoff und Luft konstante Verbrennungsluftdichte und damit konstante Verbrennungslufttemperatur erforderlich. Der Ladeluftkühler muß deshalb je nach Betriebs- und Außenbedingungen die Verbrennungsluft kühlen oder beheizen. Dies kann jedoch mit der vorgenannten Anlage nicht erreicht werden.
Es wurde deshalb eine Flüssigkeitskühlanlage vorgeschlagen, bei der neben dem Motorkühlwasserkreislauf ein eigener Ladeluftkühlwasserkreislauf mit eigener Pumpe und eigenem Kühler vorgesehen ist. Die beiden Kühlkreisläufe sind mit einem Kühlwasserregler so verbunden, daß bei Unterschreiten einer eingestellten Temperatur am Kühlwasserzulauf zum Ladeluftkühler nach Maßgabe des Reglers Motorkühlwasser in den Ladeluftkühlkreislauf übertritt. Auf diese Weise wird einerseits ein Einfrieren des Ladeluftkühlers verhindert und andererseits durch Mischung der Kühlwasserströme nach Maßgabe des Reglers konstante Kühlwassertemperatur vor dem Ladeluftkühler erreicht. Von Nachteil ist, daß zwei vollständige Kühlkreisläufe erforderlich sind, was sowohl teuer ist als auch eine zusätzliche Fehlerquelle am Motor bedeutet. Außerdem ist nur eine Wärmeabgabe vom Motor an den Ladeluftkühler möglich, nicht jedoch umgekehrt. Dies ist insofern nachteilig, als beim Anlassen des Motors z. B. bei hohen Außentemperaturen bereits Wärme über den Ladeluftkühlwasserkühler abgeführt wird, während das Motorkühlwasser noch eine niedrigere Temperatur haben kann als das Ladeluftkühlwasser. Erwünscht wäre in einem solchen Fall, die im Ladeluftkühlkreislauf überschüssige. Wärme dem Motorkühlkreislauf zuzuführen, um eine schnellere Aufheizung zu erreichen.
Diese Nachteile vermeidet eine Anordnung, bei der der Ladeluftkühler in den Motorkühlkreislauf eingeschaltet ist. Nachteilig ist jedoch, daß die Verbrennungslufttemperatur nicht unter die MQtorkühlwassertemperatur gekühlt werden kann, was zum Erreichen hoher Verbrennungsluftdichte und damit hoher Aufladung erforderlich wäre.
Ziel der Erfindung ist demnach eine Flüssigkeitskühlanlage, die die vorgenannten Nachteile vermeidet und nur aus einem Kühlkreislauf besteht, ein Einfrieren des Ladeluftkühlers verhindert, eine konstante, möglichst niedrige Verbrennungslufttemperatur ergibt, zur schnelleren Aufheizung einen Wärmeaustausch zwischen Motor und Ladeluftkühler ermöglicht und sowohl für ortsgebundene als auch für ortsveränderliche Anlagen verwendbar ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in bekannter Weise eine den Hauptkühler umgehende, mit einem Regelventil versehene Kurzschlußleitung vorgesehen ist, und daß der Nebenkühler in der vom Hauptkühler zum Ladeluftkühler führenden Kühlflüssigkeitsleitung liegt und durch eine von einem zweiten Regelventil gesteuerte Nebenkurzschlußleitung umgangen werden kann.
Um die im Nebenkühler abgeführte Wärmemenge möglichst gering zu halten und so ein Auskühlen des Motors zu vermeiden, soll die über den Ladeluftkühler geführte Teilmenge nur 1/s bis 1/2o der Gesamtkühlwassermenge betragen. Hierdurch wird erreicht, daß zur Motor- und Ladeluftkühlung nur ein Kreislauf mit nur einer Kühlwasserpumpe benötigt wird, und daß dieKühlwassertemperaturamLadeluftkühlereintritt niedriger ist als am Motoreintritt, was wiederum eine niedrigere Ladelufttemperatur ermöglicht als bei Einschaltung des Ladeluftkühlers in den Motorkühlkreislauf. Erfindungsgemäß ist in die Nebenkreisvorlaufleitung 11 ein Kühlwasserregler 12 eingeschaltet, der so regelt, daß vor Erreichen der Öffnungstemperatur die Nebenkreiswassermenge unter Umgehung des Nebenkühlers über denLadeluftkühlerfließt.Nach Erreichen der Öffnungstemperatur steuert der Regler so, daß vor dem Ladeluftkühler konstante Wassertemperatur herrscht. Die Öffnungstemperatur des Reglers 12 liegt niedriger als die des Hauptkreislaufreglers 10. Damit die Nebenkreisteihnenge konstant bleibt, muß bei geschlossenem und geöffnetem Regler der Gesamtwiderstand im Nebenkreislauf gleich sein. Zu diesem Zweck ist in die Nebenkurzschlußleitung, die den Nebenkühler umgeht, ein geeignetes Drosselorgan (z. B. eine Blende) eingebaut. Hierdurch wird erreicht, daß über den Nebenkühler keine Wärme abgeführt wird, bevor nicht die Betriebstemperaturdes Ladeluftkühlwassers erreicht ist. Außerdem ergibt sich auf Grund der thermostatisch geregelten konstanten Ladeluftkühlwassertemperatur eine annähernd konstante Verbrennungslufttemperatur.
Außerdem kann erfindungsgemäß in die Nebenkreisrücklaufleitung ein Kühlwasserregler eingeschaltet sein, der vor Erreichen der Öffnungstemperatur die Nebenkreislaufmenge unter Umgehung des Hauptkühlers dem Hauptkreislauf zuleitet. Nach Erreichen der Öffnungstemperatur leitet der Regler die Nebenkreislaufmenge über den Hauptkühler in den Hauptkreislauf. Die Öffnungstemperatur des Reglers liegt vorzugsweise höher als die des Vorlaufreglers und niedriger als die des Hauptkreislaufreglers. Hierdurch wird erreicht, daß bei Anlaufen des Motors kein Wasser aus dem Nebenkreislauf dem Hauptkühler zufließt, was bewirkt, daß vor Erreichen der öffnungstemperatur des Nebenkreislaufreglers keine Wärmemenge aus dem Nebenkreislauf über den Hauptkühler abgeführt wird, was eine schnellere Aufheizung des Kühlwassers bewirkt.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand zweier Ausführungsbeispiele beschrieben.
F i g. 1 zeigt eine Ausführung mit einem Nebenkreisregler; F i g. 2 zeigt eine Ausführung mit zwei Nebenkreisreglern.
Der Motor 1 ist über die Motorrücklaufleitung 2, den Regler 3 und die Hauptkühlerzulaufleitung 4 mit dem Hauptkühler 5 verbunden. Dieser ist wiederum über die Hauptkühlerrücklaufleitung 6, die Pumpe 7 und die Motorzulaufleitung. 8 mit dem Motor 1 verbunden. Der Hauptkreisregler 3 regelt die Motoraustrittstemperatur durch teilweises Absteuern von Kühlwasser über die Hauptkurzschlußleitung 9.
In die Motorzulaufleitung 8 ist ein Drosselorgan 10 (z. B. eine Blende) eingebaut, so daß erfindungsgemäß eine Teilwassermenge über die Nebenkreisvorlaufleitung 11 und nach Maßgabe des Zulaufreglers 12 entweder über die Nebenkühlerzulaufleitung 13, den Nebenkühler 14 und die Nebenkühlerrücklaufleitung 15, den Regler 12 in die Ladeluftkühlerzulaufleitung 16 oder direkt über die Nebenkurzschlußleitung 17 und den Regler 12 in die Ladeluftkühlerzulaufleitung 16 und von dort in den Ladeluftkühler 18 fließt. Die Öffnungstemperatur des Zulaufreglers 12 ist niedriger als die des Hauptkreisreglers 3. In der Nebenkreiskurzschlußleitung 17 ist eine Drossel 19 eingebaut, die den gleichen Durchflußwiderstand ergibt wie der Nebenkühler 14. Vom Ladeluftkühler 18 fließt die Teilwassermenge über die Ladeluftkühlerrücklaufleitung 20 in die Motorrücklaufleitung 2: Der Hauptkühler 5 ist über die Hauptkühlerentlüftungsleitung 21 mit dem Ausdehnungsgefäß 22 verbunden. Der Ladeluftkühler 18 ist durch die Ladeluftkühlerentlüftungsleitung 23 mit dem Ausdehnungsgefäß 22 verbunden.
In der Ausführung nach F i g. 2 ist in die Ladeluftkühlerrücklaufleitung 20 ein Regler 24 eingeschaltet, wobei nach Maßgabe des Reglers 24 die Teilwassermenge entweder über die Rücklaufleitung 25 unter Umgehung des Hauptkühlers 5 in die Hauptkühlerrücklaufleitung 6 oder nach Erreichen der Öffnungstemperatur über die Rücklaufleitung 26 in die Hauptkühlerzulaufleitung 4 fließt.

Claims

Patentansprüche: 1. Flüssigkeitskühlanlage für aufgeladene Brennkraftmaschinen mit einem für die Brennkraftmaschine und einen Ladeluftkühler gemeinsamen Kühlflüssigkeitskreislauf, in dem die Wasserräume der Brennkraftmaschine und des Ladeluftkühlers parallel geschaltet sind und der eine Förderpumpe sowie einen Haupt- und einen Nebenkühler zum Rückkühlen der Kühlflüssigkeif enthält, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise eine den Hauptkühler (5) umgehende, mit einem Regelventil (3) versehene Kurzschlußleitung (9) vorgesehen ist, und daß der Nebenkühler (14) in der vom Hauptkühler (5) zum Ladeluftkühler (18) führenden Kühlflüssigkeitsleitung (11, 13, 15, 16) liegt und durch eine von einem zweiten Regelventil (12) gesteuerte Nebenkurzschlußleitung (17) umgangen werden kann.
2. Flüssigkeitskühlanlage nach Anspruch 1, dadadurch gekennzeichnet, daß bei steigender Kühlflüssigkeitstemperatur nach Anfahren der Brennkraftmaschine zuerst das zweite Regelventil (12) den Nebenkühler (14) in den Kühlkreislauf einschaltet, und bei weiterem Temperaturanstieg das Regelventil (3) den Hauptkühler (5) zuschaltet.
3. Flüssigkeitskühlanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Drossel (19) in der Nebenkurzschlußleitung (17), deren Strömungswiderstand etwa so groß ist wie der Strömungswiderstand des Nebenkühlers (14).
4. Flüssigkeitskühlanlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Leitung (25), welche eine Verbindung zwischen den Rücklaufleitungen des Ladeluftkühlers (18) und des Hauptkühlers (5) darstellt, und ein drittes Regelventil (24) in der Leitung (25), das die Leitung bei einer vorzugsweise zwischen den Ansprechtemperaturen der anderen Regelventile (3, 12) liegenden Kühlflüssigkeitstemperatur sperrt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 734 533.