DE1301630B

DE1301630B - Liquid cooling system for internal combustion engines

Info

Publication number: DE1301630B
Application number: DEM59052A
Authority: DE
Inventors: Eisenknappel Alfred
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1963-11-27
Filing date: 1963-11-27
Publication date: 1969-08-21

Description

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.The invention relates to a liquid cooling system for internal combustion engines with a cooler, a pump, one between the coolant supply line and the Pump suction line arranged short-circuit line, whose flow cross-section in Depending on the coolant temperature is controlled.

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.These cooling systems usually work with thermostats that are at cold machine completely prevents the flow of coolant (cooling water) from the engine to the radiator shut off and instead short-circuit the coolant via a bypass line lead to the lower engine inlet connection. This arrangement of the thermostat is particularly good If the cooling water is dirty, it can easily lead to malfunctions in the functioning of the thermostat. There are two main possibilities of malfunction: The thermostat is stuck , in the radiator cap position. Then the coolant flows by bypassing the radiator solely through the bypass line. This occurs due to strong boiling of the coolant a loss of coolant caused by venting pressurized steam over the safety valve is triggered. The consequence is a more or less strong one If the engine is damaged.

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.The second possibility is that the thermostat is stuck in the bypass closed position. In this position, the coolant always flows even when the machine is cold through the cooler. The machine now only takes some damage during the Cold run time or coolant temperature that is too low over a long period of time. This Damage is less, but still significant. An arrangement of the thermostat in the short-circuit line is therefore to be given preference because it can only result in the damage mentioned last.

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.In this context is a liquid cooling system for internal combustion engines known, the one pump and one between the coolant supply line and the pump suction line arranged short-circuit line, whose flow cross-section as a function is controlled by the coolant temperature. Through the formation of the outlet mouth from the cooling jacket into the flow line as a nozzle that carries the entire coolant flow directed into the short-circuit line is a coolant circulation in the event of failure of the as Throttle valve designed thermostatic valve is not given in the open position. By the directed flow in the short-circuit line is expected to be one cycle of the coolant does not enter through the cooler, so that a strong boiling of the coolant the consequence will be.

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.The object of the invention is therefore to create a cooling system in the coolant circuit only after a certain coolant temperature has been reached as a result of the expansion of the coolant corresponding to this temperature of the coolant is closed and even if the thermostatic valve fails, a sufficient one Circulation of the coolant is available.

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.According to the invention, the one described at the beginning ends in a cooling system Type the coolant supply line into a container that connects to the upper water tank of the cooler is connected via a known overflow threshold and into the a filler neck that limits the maximum fill level of the cooling system when the machine is cold protrudes, the height of the overflow threshold above the liquid level at maximum Filling level is dimensioned so that as a result of the expansion of the cooling liquid when it is reached a given coolant temperature the liquid level the height of the overflow threshold is reached.

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.As for the arrangement of an overflow threshold in the cooling system of an internal combustion engine As far as that is concerned, a siphon-like barrier is only used in the flow line known to the cooler, but not in connection with a thermostatically controlled one Bypass line and a coolant circulation forced by a pump.

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.In contrast, a thermostat is used in the present case, that of one filled with an expanding fluid and expanding inward Hose exists, so it is only a bypass closure device. Should be at any failure of this thermostat, the coolant flow through the bypass line remain open, the coolant would in this case - provided that the engine is running initially not be conveyed to the cooler at all. Rather, a certain goes by Time until the cooling water is in the tank with the filler neck, in which the coolant flow direction filmed in, warmed up to such an extent, and thus expanded, that it becomes a gradual overflow at the overflow threshold, against the pressure of the above water level lying air cushion comes. This ensures that this always works flawlessly Cooling system guaranteed. The volume of this upstream of the cooler is thereby determined Container and its coolant level when the machine is cold dimensioned according to the operating and other conditions of a given engine. Of the The engine can heat up unaffected until the actual and then also required Cooling through the cooler begins.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels schematisch dargestellt.The invention is shown in the drawing using an exemplary embodiment shown schematically.

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.In the figure, 1 denotes the internal combustion engine, which is only indicated here, with the coolant supply line 2, which opens into the container 3. The filler neck 4 is inserted in the container 3. The thermostat 5, which expediently consists of a hose filled with expansion fluid and expanding inward, is arranged in the opening of the bypass line 6 in the container 3. Furthermore, the upper part of the container 3 is connected to the cooler 8 via the elbow pipe 7 and the overflow threshold 7 a. The lower water tank of the cooler 8 is connected to the engine 1 by the return line 9. The bypass line 6 also opens into this return line 9. At the highest point of the container 3, there is also an overpressure valve 110. A coolant pump, not shown further, is expediently arranged in the return line 9. It is advantageous to provide a perforated baffle plate 11 in the container 3, which has the purpose of preventing the coolant from gushing when the machine is cold and the thermostat is working normally, i.e. when the coolant is still below the overflow threshold 7 a of the elbow pipe 7 is thrown by the coolant pump over the overflow threshold 7 a into the radiator 8 and thereby prematurely an increased cooling effect sets in, which leads to an undercooling of the engine when it warms up.

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.The mode of operation of this liquid cooling system is as follows: When the cold machine starts up, the coolant flows from the engine 1 via the coolant supply line 2 to the container 3. When the machine is cold, the coolant level in the container 3 is limited to level A by the filler neck 4. As a result, there is from level A to the overflow threshold 7 a of the knee pipe 7 - level B - a height difference of hl. The coolant cannot flow over the overflow threshold 7a to the radiator 8, but it must flow back through the bypass line 6 into the return line 9 and from there back into the engine 1. Here, the coolant heats up very quickly in a known manner. Until the coolant has reached its operating temperature, it expands to level C, which corresponds to height h2. The coolant is thus above the overflow threshold 7 a of the elbow pipe 7. This creates a direct connection between the engine 1 and the radiator 8 . As the coolant heats up, the thermostat 5 closes and blocks the coolant's path through the bypass line 6. As a result, the coolant flows through the radiator B in normal operating conditions when the engine is hot the same can escape into the open through the pressure relief valve10.

Claims

Claims: 1. Liquid cooling system for internal combustion engines with a cooler, a pump, one between the coolant supply line and the Pump suction line arranged short-circuit line, whose flow cross-section in Is controlled as a function of the coolant temperature, characterized in that that the coolant supply line opens into a container (3) which is connected to the upper Water tank of the cooler (8) connected via a known overflow threshold (7 a) and the maximum fill level (A) of the cooling system when the machine is cold limiting filler neck (4) protrudes, the height of the overflow threshold is dimensioned above the liquid level at the maximum fill level that as a result of Expansion of the coolant when a specified coolant temperature is reached the liquid level has reached the height of the overflow threshold.

2. Liquid cooling system according to claim 1, characterized in that a perforated baffle plate (11) is arranged in the container.