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Die Erfindung bezieht sich auf ein Flüssigkeitskühlsystem für Brennkraftmaschinen
mit einem Kühler, einer Pumpe, einer zwischen der Kühlmittelvorlaufleitung und der
Pumpensaugleitung angeordneten Kurzschlußleitung, deren Durchflußquerschnitt in
Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur gesteuert wird.
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Diese Kühlanlagen arbeiten in der Regel mit Thermostaten, die bei
kalter Maschine den Zufluß des Kühlmittels (Kühlwassers) vom Motor zum Kühler völlig
absperren und statt dessen das Kühlmittel über eine Bypassleitung im Kurzschluß
zum unteren Motoreinlaufstutzen führen. Diese Anordnung des Thermostaten führt besonders
bei verschmutztem Kühlwasser leicht zu Störungen in der Funktionsweise des Thermostaten.
Es gibt hierbei zwei hauptsächliche Störungsmöglichkeiten: Der Thermostat klemmt
,in der Kühlerverschlußstellung. Dann fließt das Kühlmittel unter Umgehung des Kühlers
allein durch die Bypassleitung. Hierbei tritt durch starkes Sieden des Kühlmittels
ein Kühlmittelverlust ein, der durch Abblasen von unter Druck stehendem Dampf über
das Sicherheitsventil hervorgerufen wird. Die Folge ist eine mehr oder weniger starke
Bei-Schädigung des Motors.
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Die zweite Möglichkeit ist, der Thermostat klemmt in der Bypassverschlußstellung.
In dieser Stellung fließt das Kühlmittel in jedem Fall auch bei kalter Maschine
durch den Kühler. Die Maschine nimmt jetzt nur einen gewissen Schaden während der
Kaltlaufzeit bzw. durch über längere Zeit zu geringe Kühlmitteltemperatur. Dieser
Schaden ist zwar geringer, aber immer noch ins Gewicht fallend. Einer Anordnung
des Thermostaten in der Kurzschlußleitung ist daher der Vorzug zu geben, da sie
nur den zuletzt genannten Schaden nach sich ziehen kann.
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In diesem Zusammenhang ist ein Flüssigkeitskühlsystem für Brennkraftmaschinen
bekannt, das eine Pumpe und eine zwischen der Kühlmittelvorlaufleitung und der Pumpensaugleitung
angeordnete Kurzschlußleitung aufweist, deren Durchflußquerschnitt in Abhängigkeit
von der Kühlmitteltemperatur gesteuert wird. Durch die Ausbildung der Austrittsmündung
vom Kühlmantel in die Vorlaufleitung als Düse, die den gesamten Kühlmittelstrom
in die Kurzschlußleitung richtet, ist ein Kühlmittelumlauf bei Versagen des als
Drosselklappe ausgebildeten Thermostatventils in Offenstellung nicht gegeben. Durch
die gerichtete Strömung in die Kurzschlußleitung ist zu erwarten, daß ein Umlauf
des Kühlmittels durch den Kühler nicht eintritt, so daß ein starkes Sieden des Kühlmittels
die Folge sein wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Kühlsystem zu schaffen, bei
dem der Kühlmittelkreislauf erst nach Erreichen einer bestimmten Kühlmitteltemperatur
infolge der dieser Temperatur des Kühlmittels entsprechenden Ausdehnung des Kühlmittels
geschlossen wird und auch bei Versagen des Thermostatventils noch ein ausreichender
Umlauf des Kühlmittels vorhanden ist.
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Erfindungsgemäß mündet bei einem Kühlsystem der eingangs beschriebenen
Art die Kühlmittelvorlaufleitung in einen Behälter ein, der mit dem oberen Wasserkasten
des Kühlers über eine an sich bekannte überlaufschwelle verbunden ist und in den
ein die maximale Füllhöhe des Kühlsystems bei kalter Maschine begrenzender Einfüllstutzen
hineinragt, wobei die Höhe der überlaufschwelle über dem Flüssigkeitsstand bei maximaler
Füllhöhe so bemessen ist, daß infolge der Ausdehnung der Kühlflüssigkeit bei Erreichen
einer vorgegebenen Kühlflüssigkeitstemperatur der Flüssigkeitsstand die Höhe der
überlaufschwelle erreicht ist.
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Was die Anordnung einer überlaufschwelle im Kühlsystem einer Brennkraftmaschine
anbelangt, ist eine siphonartige Sperre nur in alleiniger Anwendung in der Vorlaufleitung
zum Kühler bekannt, jedoch nicht in Verbindung mit einer thermostatisch gesteuerten
Bypassleitung und einem durch eine Pumpe erzwungenen Kühlmittelumlauf.
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Demgegenüber wird im vorliegenden Fall ein Thermostat angewendet,
der aus einem mit einer Dehnflüssigkeit gefüllten und nach innen sich ausdehnenden
Schlauch besteht, also nur eine Bypassverschlußvorrichtung darstellt. Sollte bei
einem etwaigen Versagen dieses Thermostaten der Kühlmitteldurchfluß durch die Bypassleitung
offenbleiben, würde in diesem Fall - vorausgesetzt bei laufendem Motor -das Kühlmittel
zunächst überhaupt nicht zum Kühler gefördert werden. Vielmehr vergeht eine gewisse
Zeit, bis sich das Kühlwasser in dem Behälter mit Einfüllstutzen, in den die Kühlmittelvorlaufrichtung
einmfilndet, so weit erwärmt und sich damit ausgedehnt hat, daß es zu einem allmählichen
überfließen an der überlaufschwelle, und zwar gegen den Druck des über dem Wasserspiegel
liegenden Luftpolsters kommt. Dadurch wird stets ein einwandfreies Arbeiten dieses
Kühlsystems gewährleistet. Dabei werden das Volumen dieses dem Kühler vorgeschalteten
Behälters sowie dessen Kühlmittelstand bei kalter Maschine jeweils entsprechend
den Betriebs- und sonstigen Verhältnissen eines vorgegebenen Motors bemessen. Der
Motor kann sich also unbeeinflußt erwärmen, bis die eigentliche und dann auch erforderliche
Kühlung durch den Kühler einsetzt.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels
schematisch dargestellt.
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In der Figur ist mit 1 die hier nur angedeutete Brennkraftmaschine
mit der Kühlmittelvorlaufleitung 2 bezeichnet, die in den Behälter 3 einmündet.
Im Behälter 3 ist der Einfüllstutzen 4 eingesetzt. Der Thermostat 5, der
zweckmäßig aus einem mit Dehnflüssigkeit gefüllten und nach innen sich ausdehnenden
Schlauch besteht, ist in der Mündung der Bypassleitung 6 im Behälter 3 angeordnet.
Weiterhin steht der obere Teil des Behälters 3 über das Knierohr 7 und die überlaufschwelle
7 a mit dem Kühler 8 in Verbindung. Der untere Wasserkasten des Kühlers 8
ist durch die Rücklaufleitung 9 mit dem Motor 1 verbunden. In diese Rücklaufleitung
9 mündet auch die Bypassleitung 6. Am höchsten Punkt des Behälters 3 ist ferner
noch ein überdruckventi110 angeordnet. Zweckmäßig ist in der Rücklaufleitung 9 noch
eine nicht weiter dargestellte Kühlmittelpumpe angeordnet. Es ist vorteilhaft, noch
im Behälter 3 ein durchlöchertes Schwallblech 11 vorzusehen, das den Zweck
hat, bei kalter Maschine und normal arbeitendem Thermostaten, wenn also das Kühlmittel
noch unterhalb der überlaufschwelle 7 a des Knierohres 7 steht, zu verhindern, daß
das Kühlmittel durch Schwallwirkung von der Kühlmittelpumpe über die überlaufschwelle
7 a in den Kühler 8 geworfen wird und dadurch vorzeitig eine erhöhte Kühlwirkung
einsetzt,
was zu einer Unterkühlung des Motors bei dessen Warmlaufen
führt.
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Die Wirkungsweise dieses Flüssigkeitskühlsystems ist wie folgt: Beim
Anlaufen der kalten Maschine strömt das Kühlmittel vom Motor 1 über die Kühlmittelvorlaufleitung
2 zum Behälter 3. Der Kühlmittelstand im Behälter 3 ist bei kalter Maschine durch
den Einfüllstutzen 4 auf den Stand A begrenzt. Infolgedessen besteht vom Stand
A bis zur überlaufschwelle 7 a des Knierohres 7 - Stand B - eine Höhendifferenz
von hl. Das Kühlmittel kann also nicht über die überlaufschwelle 7 a zum Kühler
8 abfließen, sondern es muß durch die Bypassleitung 6 in die Rücklaufleitung 9 und
von da in den Motor 1 zurückfließen. Hierbei erwärmt sich das Kühlmittel in bekannter
Weise sehr rasch. Bis nun das Kühlmittel seine Betriebstemperatur erreicht hat,
dehnt es sich aus, und zwar bis zum Stand C, was der Höhe h2 entspricht. Das Kühlmittel
steht somit über der überlaufschwelle 7 a des Knierohres 7. Damit ist eine direkte
Verbindung zwischen dem Motor 1 und dem Kühler 8 hergestellt. Mit
der Erwärmung des Kühlmittels schließt sich der Thermostat 5 und versperrt dem Kühlmittel
dadurch den Weg durch die Bypassleitung 6. Infolgedessen fließt das Kühlmittel im
normalen Betriebszustand bei heißem Motor durch den Kühler B. Falls sich
aus irgendeinem Grund Dampf von höherem überdruck bilden sollte, kann derselbe durch
das überdruckventil10 ins Freie entweichen.