DE19525541A1 - Kühlvorrichtung, insbesondere an einem Verbrennungsmotor - Google Patents
Kühlvorrichtung, insbesondere an einem VerbrennungsmotorInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrichtung an einem
Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Schwerlastfahrzeugen wie Lastwagen und Bussen wird für
das Bremsen, für die Fahrzeugaufhängung und für andere
Zwecke Druckluft verwendet. Normalerweise wird die Luft von
einem Lufteinlaß durch einen Kompressor und dann über einen
Lufttrockner oder einen Spriteinspritzer zu den Luftkesseln
geführt. Beim Bremsen wird das Bremspedal niedergedrückt,
wodurch sich ein Ventil öffnet und Bremskammern drucklos und
die Bremsen aktiviert werden.
Beim Durchlauf durch den Kompressor wird die Luft erwärmt.
Damit der Lufttrockner, in dem die gesamte Feuchtigkeit ent
fernt wird, effektiver arbeiten kann, muß die Luft gekühlt
werden. Es ist jedoch schwierig, für einen derartigen Kühler
eine geeignete Stelle zu finden, da er Platz benötigt, und
unabhängig davon, welches Kühlmedium für den Kühler verwen
det wird, ist es wahrscheinlich, daß es den Wirkungsgrad der
gesamten Kühlleistung des Kühlsystems des Fahrzeugtrieb
werks, das weitere Kühleinheiten wie den Motorkühler und den
(zum Kühlen der durch den Turbokompressor erwärmten Ein
gangsluft vor ihrem Eintritt in die Zylinder) verwendeten Ladeluftkühler
umfaßt, beeinträchtigt und dadurch reduziert. Dies wäre
äußerst bedauerlich, da-die Kühlleistung des Triebwerks
bereits ein kritischer Faktor beim Entwurf eines Schwerlast
kraftfahrzeuges ist.
Die Verwendung von Luft als Kühlmedium für den Druckluftküh
ler ist zwar weniger nachteilig für die Leistung des Kühl
systems als Wasser, das die andere naheliegende Alternative
darstellt. Dennoch ist es schwierig, bei der Entwicklung des
Kühlsystems des Triebwerks Platz für sämtliche luftgekühlte
Wärmetauscherkomponenten mit ausreichendem Luftstrom zu
finden.
Ähnliche Probleme können selbst dann bestehend wenn die Ver
brennungsmotoren nicht zum Antrieb von Fahrzeugen verwendet
werden, sondern auch, wenn Motoren stationär zum Betreiben
von Generatoren oder dergleichen benutzt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zu schaffen,
bei der die vorgenannten Probleme vermieden werden können,
bei der eine Kühleinheit für ein Fluid wie z. B. Druckluft,
vorgesehen sein kann, ohne zuviel Platz zu beanspruchen und
ohne die Gesamtkühlleistung des Kühlsystems des Verbren
nungsmotors zu beeinträchtigen.
Dies wird dadurch erreicht, daß eine Vorrichtung nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 mit den Merkmalen im kennzeich
nenden Teil des Anspruchs ausgestattet wird.
Demzufolge ist ein Lüfter vorgesehen, der von einem Lüfter
ring mit wenigstens einem vorzugsweise am Umfang angeordne
ten Luftkanal umgeben ist. Der Lüfter ist ein bereits be
kannter Lüfter, vorzugsweise einer, der zum Erzeugen eines
ausreichenden Luftstroms durch den Motorkühler verwendet
wird. Der Lüfterring wird natürlich auch wie ein gewöhnli
cher Lüfterring verwendet, der die Leistungsfähigkeit des
Lüfters erhöhen soll. Der Lüfter erzeugt einen radial zum
Kanal im Lüfterring hin gerichteten Luftstrom, der einen
großen Wärmetausch bewirkt.
Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem
Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor ist es vorteilhaft, die
Vorrichtung mit den Merkmalen nach dem kennzeichnenden Teil
des Anspruches 2 zu versehen, wobei sich der Kanal innerhalb
des Rings des Kühlerventilators befindet und ein Fluid, das
sich vom Kühlmittel des Motors unterscheidet, kühlt. Dieses
Fluid ist vorzugsweise Druckluft, die für den Bremsversor
gungskreis und die Luftfederung oder andere Einheiten ver
wendet werden kann. Mit dieser Anordnung kann das Fluid an
Ort und Stelle mit großem Wärmetausch mittels einer Vorrich
tung gekühlt werden, die nur wenig Platz beansprucht.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der Kanal
endlos und um den gesamten Umfang des Lüfterringes angeord
net. Ein Einlaß und ein Auslaß befinden sich ungefähr 180°
voneinander entfernt, damit eine maximale Kühlleistung er
reicht werden kann.
Es kann auch ein Ablaßventil an der tiefsten Stelle des
Kanals vorgesehen sein, damit durch feuchte Luft entstehen
des Kondenswasser abfließen kann.
Der Lüfterring kann mehrere Kanäle zum Kühlen verschiedener
Fluide aufweisen, die selbstverständlich aus einem anderen
Medium als Luft bestehen können, sowie mehrere Ein- und Aus
lässe. Die Fluide können gasförmig oder flüssig sein.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungs
form.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht von Bauteilen des
Kühlsystems und des Bremsversorgungskreises eines
Lastwagens.
Fig. 2 ist eine Ansicht der Anordnung des Kühlers und des
Lüfters.
Fig. 3 ist ein Schnitt III-III des Lüfterrings von Fig. 2.
Fig. 4 ist ein Schnitt IV-IV des Lüfterrings von Fig. 2.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des Kühlsystems
und des Luftzufuhrkreises zu den Bremsen.
Das Kühlsystem umfaßt einen Kühler 2, in dem das Kühlmittel,
vorzugsweise ein auf Wasser basierendes Fluid, gekühlt wird.
Ein Einlaßschlauch 4 leitet das Kühlmittel zu einem Verbren
nungsmotor 6, und ein Auslaßschlauch 8 führt das erwärmte
Wasser zum Kühler 2 zurück, in dem es mittels durch den
Kühler 2 strömender Luft gekühlt wird.
Die eintretende Luft wird erwärmt, während sie durch den
Turboverdichter 10 strömt. Deshalb befindet sich ein Lade
luftkühler 12 an einem Lufteinlaßkanal 14, damit die Luft
gekühlt wird, ehe sie in die Zylinder 15 (von denen nur
einer in Fig. 1 gezeigt ist) eintritt, was für die Leistung
des Motors vorteilhaft ist. Im allgemeinen ist der Ladeluft
kühler 12 vor dem Kühler 2 angeordnet.
Am Motor 6 ist ein mechanisch oder elektrisch betriebener
Lüfter 16 befestigt, der benutzt wird, wenn der Luftstrom
durch den Kühler 2 und den Ladeluftkühler 12 aufgrund feh
lenden Fahrtwindes nicht ausreicht. Damit der Lüfter 16 eine
maximale Wirkung ausüben kann, ist am Kühler 2 eine Lüfter
verkleidung 18 befestigt, und der Lüfter 16 ist von einem
Lüfterring 20 umgeben, wodurch der Luftstrom durch den
Kühler 2 gepreßt wird. Zwischen der Lüfterverkleidung 18 und
dem Lüfterring 20 muß eine bestimmte Relativbewegung möglich
sein, da die Verkleidung 18 am Kühler 2 und der Ring 20 am
Motor 6 befestigt ist. Damit zwischen dem Ring 20 und der
Verkleidung 18 kein Spalt entsteht, ist eine elastische
Dichtung 22 vorgesehen.
Der Luftzufuhrkreis zu den Bremsen, der Luftfederung und
anderen Einheiten umfaßt einen Einlaß und einen (in den
Zeichnungen nicht dargestellten) Filter sowie einen zu einem
Kompressor 26 führenden Kanal 24. Erfindungsgemäß wird die
Luft vom Kompressor 26 durch einen ersten Schlauch bzw. ein
Rohr 28 zu einem Einlaß 30 und in einen Kühlkanal 32 im Lüf
terring 20 verteilt. Der Lüfterring 20 ist einem Luftstrom
ausgesetzt und wird dadurch gekühlt. Die Kühlleistung erhöht
sich, wenn der Lüfter 16 läuft. Da der Kanal 32 ein Teil des
Lüfterrings 20 ist, wird das innerhalb des Kanals 32 strö
mende Medium ebenfalls gekühlt. Der Kanal 32 wird zu einem
späteren Zeitpunkt genauer beschrieben. Vom Kanal 32 aus
wird die Luft durch einen Auslaß 36 und einen zweiten
Schlauch 38 an einen Lufttrockner 34 verteilt. Ein dritter
Schlauch 39 verbindet den Lufttrockner 34 mit einer Anzahl
Luftkessel 40. Beim Bremsen wird, wie beim Stand der
Technik, das (nicht dargestellte) Bremspedal vom Fahrer des
Fahrzeugs niedergedrückt, wodurch sich ein Ventil öffnet und
die Bremskammern drucklos und die Bremsen betätigt werden.
Um ein Austreten von Luft zu verhindern, sind am zweiten und
dritten Schlauch 38, 39 Rückschlagventile 51, 52 vorgesehen.
Die Luft wird vor dem Eintreten in den Lufttrockner 34 ge
kühlt, weil die maximale Leistung des Lufttrockners 34 bei
einer Lufttemperatur nahe der Außentemperatur zu erreichen
ist.
Nach Fig. 2 ist der erste Schlauch 28 vom Kompressor 26 mit
dem Kühlkanal 32 im Lüfterring 20 über einen Einlaß 30 ver
bunden. Der Lüfterring 20 ist vorzugsweise aus Aluminium
oder dergleichen stranggepreßt, wobei der Kanal 32 mit ihm
einstückig ist. Der Kanal 32 ist endlos und verläuft entlang
dem gesamten Umfang des Lüfterrings 20. Der Einlaß 30 ist
vorzugsweise ein geeignetes Verbindungsteil nach dem Stand
der Technik und befindet sich nahe des höchsten Punktes des
Lüfterringes 20.
Der Auslaß 36 ist vorzugsweise von der gleichen Art wie der
Einlaß 30 und befindet sich nahe des tiefsten Punktes des
Lüfterringes 20. Der Auslaß 36 verbindet den Kanal 32 mit
dem zum Lufttrockner 34 führenden zweiten Schlauch 38.
Da die Luft feucht ist, besteht die Gefahr, daß an den tief
sten Punkten des Kühlkanals 32 bzw. der Schläuche 28, 28
Kondenswasser auftritt. Die vorstehend beschriebene Ausfüh
rungsform ist geeignet, wenn der Lufttrockner 34 unter dem
tiefsten Teil des Lüfterringes 20 angeordnet ist, da die
Schläuche 28, 38 und der Kanal 32 so befestigt werden kön
nen, daß sie kontinuierlich abwärts in die Richtung des
Luftstromes führen.
Wenn andererseits sowohl der Kompressor 26 als auch der
Lufttrockner 34 über dem tiefsten Teil des Lüfterringes
20 angeordnet sind, können der Einlaß und der Auslaß 30, 36
in im wesentlichen gleicher Höhe, jedoch 180° voneinander
getrennt angeordnet sein. Folglich verläuft der erste
Schlauch 28 abwärts und der zweite Schlauch 38 aufwärts. Die
Gefahr einer Kondenswasseransammlung im tiefsten Teil des
Kanals 32 ist dann recht groß. Da jedoch der obere Teil des
Kanals 32 offen ist, besteht zwischen dem Einlaß und dem
Auslaß 30, 36 noch ein offener Durchlaß. Ferner ist am tief
sten Punkt wenigstens ein (in den Zeichnungen nicht darge
stelltes) Entleerungsventil vorgesehen, das bei der Wartung
des Fahrzeugs geöffnet werden kann, um den Kanal 32 von
Flüssigkeit zu befreien. Wenn erwünscht, kann das Entlee
rungsventil auch automatisch gesteuert werden, um sich z. B.
zu öffnen, wenn der Kompressor 26 oder der Motor 6 ausge
schaltet wird.
Da der Einlaß und der Auslaß 30, 36 nach den beschriebenen
Ausführungsformen so weit voneinander wie möglich angeordnet
sind, durchströmt der Luftstrom eine möglichst lange Kühl
strecke.
Sollten Nachteile beim Anordnen von Einlaß und Auslaß 30, 36
wie vorstehend beschrieben auftreten, z. B. aufgrund von An
ordnungsproblemen, können sie selbstverständlich an anderen
Stellen um den Lüfterring angeordnet werden.
Schnitte des Lüfterrings 20 sind in Fig. 3 und 4 darge
stellt. Der Kühlkanal 32 ist Teil des Lüfterrings 20, da sie
einstückig stranggepreßt oder gegossen sind. Der Lüfterring
20 ist an am Motor 6 fixierten Klammern 41 durch eine Anzahl
von (nicht dargestellten) Schrauben bzw. Bolzen, die durch
einen Flanschabschnitt 42 gehen, befestigt. Im Falle eines
dünnen Flanschabschnitts 42 kann eine dicke Unterlegscheibe
43 verwendet werden, um die Befestigung zu erleichtern. Die
elastische Dichtung 22 wird zwischen einer hinteren Halte
rung 44, die auch die vordere Wand des Kanals 32 ist, und
einer vorderen Halterung 46, die ein gebogenes Teil des
Rings 20 ist und einen Flansch 48 der Dichtung 22 umgreift
und dadurch die Dichtung 22 am Lüfterring 20 sichert, an den
Lüfterring 20 gedrückt. Der vordere Teil 50 der Dichtung 22
wird nur um die hintere Kante der Lüfterverkleidung 18 ge
preßt. Die Ausdrücke vordere und hintere beziehen sich auf
die normale Fahrtrichtung des Fahrzeuges.
Nach den beschriebenen Ausführungsformen werden ein erstes
und ein zweites Fluid für das Motorkühlsystem durch den
Kanal geleitet, wobei das erste Fluid Druckluft und das
zweite Fluid ein auf Wasser basierendes Fluid ist. Selbst
verständlich können die Fluide durch andere Medien ersetzt
werden, oder es können beide Fluide aus dem gleichen Medium
bestehen.
Der Kühlkanal 32 benötigt keinen zusätzlichen Platz und be
einträchtigt die Gesamtkühlleistung einschließlich Kühler 2
und Ladeluftkühler 12 nicht. Die Ausführung ist recht gün
stig, da nur zwei Anschlußteile und eine im Vergleich zu
bekannten Lösungen geänderte Konstruktion eines Lüfterringes
erforderlich sind. Darüberhinaus ist kein gesonderter Kühl
kreislauf erforderlich.
Es gibt eine Anzahl weiterer Ausführungsformen der Erfin
dung. Zum Beispiel können mehrere Kanäle verwendet werden,
wenn die Kühlung von mehr als einem Fluid erforderlich ist.
Die Fluide können aus unterschiedlichen Medien wie zum Bei
spiel Wasser und Luft bestehen. Es können auch mehr als ein
Einlaß und ein Auslaß zu jedem Kanal vorgesehen sein. Ebenso
kann auch die Form des Kanals geändert werden. Es muß nicht
unbedingt ein gerader, endloser Kanal sein. Der Kanal kann
auf nur einem Teil des Lüfterrings verlaufen und kann eine
unterschiedliche Form, z. B. eine gewellte, aufweisen, um
einen größeren Kühlbereich zu erhalten.
Der Lüfter muß nicht unbedingt der sein, der für den Kühler
verwendet wird. Es kann ein anderer bekannter Lüfter mit
einem Kanal innerhalb des Lüfterringes verwendet werden. Die
Erfindung kann auch auf stationäre Motoren, die nicht in
Fahrzeuge eingebaut sind, angewendet werden.
Der Kanal kann auch Teil einer getrennt hergestellten Ein
heit sein und bei der Montage des Fahrzeugs am Lüfterring
befestigt werden.
Claims (10)
1. Kühlvorrichtung, insbesondere an einem Verbrennungsmotor
(6), mit einem Lüfter (16) zum Erzeugen eines Luftstroms und
einem Lüfterring (20) zum Hindurchleiten des Luftstroms
durch den Lüfter (16),
dadurch gekennzeichnet, daß der Lüfter
ring (20) wenigstens einen Kanal (32) zum Kühlen eines durch
den Kanal (32) geleiteten Fluids umfaßt, der vorzugsweise
längs des Umfangs des Lüfterringes (20) verläuft, mit wenig
stens einem Einlaß (30) und wenigstens einem Auslaß (36).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal
(32) für die Kühlung eines ersten Fluids vorgesehen ist und
der Verbrennungsmotor (6) Teil eines Kraftfahrzeuges mit
einem Kühler (2) zum Kühlen eines zweiten Fluids ist, wobei
der Lüfter (16) zum Erzeugen eines Luftstroms durch den
Kühler (2) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Lüf
terring (20) und der Kanal (32) ein stranggepreßtes bzw. ge
gossenes Teil bilden.
4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal
(32) endlos und längs des gesamten Umfangs des Lüfterringes
(20) angeordnet ist, wobei der Kanal über seine Gesamtlänge
im wesentlichen den gleichen Querschnitt aufweist sowie
einen Einlaß (30) und einen Auslaß (36), die längs des Um
fangs des Lüfterrings (20) im wesentlichen 180° voneinander
entfernt angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß sich der
Einlaß (30) nahe der höchsten Stelle des Kanals (32) und der
Auslaß (36) nahe der tiefsten Stelle des Kanals (32) befin
det.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal
(32) einen Einlaß und einen Auslaß (30, 36) aufweist, die im
wesentlichen in gleicher Höhe angeordnet sind, und daß ein
(nicht dargestelltes) Entleerungsventil nahe der tiefsten
Stelle des Kanals (32) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das erste
Fluid Luft, vorzugsweise Druckluft, ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß
(30) an einen Luftkompressor (26) und daß der Auslaß (36) an
Luftkessel (40) angeschlossen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Luft
trockner (34) zwischen dem Auslaß (36) und den Luftkesseln
(40) angeordnet ist und daß der Kanal (32) Teil eines Fahr
zeugbremskreises und der Kühler (2) Teil des Motorkühl
systems des Fahrzeugs ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal
(32) innerhalb einer separaten, am Lüfterring (20) befe
stigten Einheit angeordnet ist.
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