DE19912138B4 - Kühlanlage für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
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Abstract
Kühlanlage für eine Brennkraftmaschine (5) eines Kraftfahrzeuges,
– mit einem Primärkühlmittelkreis (2) zur Kühlung der Brennkraftmaschine (5),
– mit wenigstens einem Sekundärkühlmittelkreis (3) zur Kühlung eines Fluids oder eines Aggregates des Kraftfahrzeuges,
– wobei für die Kühlmittelkreise (2 und 3) ein gemeinsamer Ausgleichsbehälter (9) vorgesehen ist, der zum Ausgleich von Kühlmittelvolumenschwankungen in den Kühlmittelkreisen (2 und 3) und insbesondere zur Entlüftung der Kühlmittelkreise (2 und 3) dient,
– wobei der Primärkühlmittelkreis (2) mit einem Primäranschluß (23) an den Ausgleichsbehälter (9) angeschlossen ist und bei einem ersten Kühlmittelniveau (24) in den Ausgleichsbehälter (9) einmündet,
dadurch gekennzeichnet,
– daß der Sekundärkühlmittelkreis (3) mit einem separaten Sekundäranschluß (25) an den Ausgleichsbehälter (9) angeschlossen ist und bei einem zweiten Kühlmittelniveau (26) in den Ausgleichsbehälter (9) einmündet,
– daß das zweite Kühlmittelniveau (26) höher liegt als das erste Kühlmittelniveau (24),
– daß das im Ausgleichsbehälter (9) enthaltene...
– mit einem Primärkühlmittelkreis (2) zur Kühlung der Brennkraftmaschine (5),
– mit wenigstens einem Sekundärkühlmittelkreis (3) zur Kühlung eines Fluids oder eines Aggregates des Kraftfahrzeuges,
– wobei für die Kühlmittelkreise (2 und 3) ein gemeinsamer Ausgleichsbehälter (9) vorgesehen ist, der zum Ausgleich von Kühlmittelvolumenschwankungen in den Kühlmittelkreisen (2 und 3) und insbesondere zur Entlüftung der Kühlmittelkreise (2 und 3) dient,
– wobei der Primärkühlmittelkreis (2) mit einem Primäranschluß (23) an den Ausgleichsbehälter (9) angeschlossen ist und bei einem ersten Kühlmittelniveau (24) in den Ausgleichsbehälter (9) einmündet,
dadurch gekennzeichnet,
– daß der Sekundärkühlmittelkreis (3) mit einem separaten Sekundäranschluß (25) an den Ausgleichsbehälter (9) angeschlossen ist und bei einem zweiten Kühlmittelniveau (26) in den Ausgleichsbehälter (9) einmündet,
– daß das zweite Kühlmittelniveau (26) höher liegt als das erste Kühlmittelniveau (24),
– daß das im Ausgleichsbehälter (9) enthaltene...
Description
- Die Erfindung betrifft eine Kühlanlage für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
- Die
DE-AS 1 206 211 - Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, eine Kühlanlage der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sich die Betriebssicherheit der durch den Primärkühlmittelkreis der Kühlanlage gekühlten Brennkraftmaschine erhöht.
- Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch eine Kühlanlage mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
- Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Primärkühlmittelkreis und den Sekundärkühlmittelkreis jeweils separat an den Ausgleichsbehälter anzuschließen, wobei die Anschlußstellen so gewählt sind, daß bei einem sinkenden Kühlmittelpegel im Ausgleichbehälter zuerst der Kühlmittelabfluß aus dem Ausgleichsbehälter in den Sekundärkühlmittelkreis beendet wird, während ein Kühlmittelabfluß in den Primärkühlmittelkreis noch weiterhin möglich ist. Auf diese Weise kann im Falle eines Kühlmittelverlustes der ordnungsgemäße Betrieb des Primärkühlmittelkreises länger aufrecht erhalten werden. Insbesondere kann eine Leckage im Sekundärkühlmittelkreis nicht zu einer Fehlfunktion des Primärkühlmittelkreises führen. Dieser Gedanke wird erfindungsgemäß dadurch realisiert, daß die Mündung des Sekundärkühlmittelkreises im Ausgleichsbehälter bei einem hydrostatisch höher liegenden Niveau angeordnet ist als die Mündung des Primärkühlmittelkreises. Insgesamt kann somit die Gefahr vor Beschädigungen der Brennkraftmaschine durch Überhitzung reduziert werden.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlanlage wird das Niveau der Mündung des Sekundärkühlmittelkreises (zweites Kühlmittelniveau) so ge wählt, daß es mindestens so hoch liegt wie ein Minimalniveau, das zur Aufrechterhaltung einer ordnungsgemäßen Kühlung der Brennkraftmaschine durch den Primärkühlmittelkreis erforderlich ist. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, daß die Brennkraftmaschine auch dann noch ohne Beschädigungsgefahr betrieben werden kann, wenn bereits der Sekundärkühlmittelkreis aufgrund eines Kühlmittelverlustes nur noch reduziert leistungsfähig ist oder vollständig ausgefallen ist.
- Wenn gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kühlanlage das zweite Kühlmittelniveau unterhalb eines Grenzniveaus liegt, das zur Detektion eines Kühlmittelverlustes von Überwachungsmitteln überwacht wird, die ein Warnsignal generieren, wenn der Kühlmittelpegel das Grenzniveau erreicht, kann gewährleistet werden, daß der Mangel an Kühlmittel zu einem Zeitpunkt festgestellt wird, zu dem die Kühlmittelkreise noch ordnungsgemäß arbeiten, so daß Beschädigungen aufgrund des Kühlmittelverlustes vermieden werden können.
- Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
- Die einzige
1 zeigt eine schematische Prinzipdarstellung für eine Anordnung der Kühlanlage. - Kühlmittel transportierende Leitungen sind in
1 mit doppelten Linien dargestellt, während Gas transportierende Leitungen mit einfachen Linien wiedergegeben sind. - Entsprechend
1 weist eine Kühlanlage1 einen Primärkühlmittelkreis2 sowie wenigstens einen Sekundärkühlmittelkreis3 auf. - Der Primärkühlmittelkreis
2 dient zur Kühlung einer Brennkraftmaschine5 und weist einen luftbeaufschlagten Luft/Kühlmittel-Wärmetauscher4 auf. Die Luftbeaufschlagung des Luft/Kühlmittel-Wärmetauschers4 ist mit einem Pfeil6 symbolisiert. Eine Kühlmittelpumpe7 fördert gekühltes Kühlmittel vom Luft/Kühlmittel-Wärmetauscher4 zur Brennkraftmaschine5 . Das erwärmte Kühlmittel tritt aus der Brennkraftmaschine5 aus und wird dem Luft/Kühlmittel-Wärmetauscher4 zugeleitet. - Über eine Primäranschlußleitung
8 kommuniziert der Primärkühlmittelkreis2 mit einem Ausgleichsbehälter9 . Außerdem ist eine Entlüftungsleitung10 vorgesehen, die eine geeignete Stelle des Primärkühlmittelkreises2 mit dem Ausgleichsbehälter9 kommunizierend verbindet. - Der Sekundärkühlmittelkreis
3 dient zur Kühlung von Ladeluft, die der Brennkraftmaschine5 zur Verbrennung zugeführt wird. Die Zuführung der gekühlten Ladeluft erfolgt dabei über einen mit11 bezeichneten Abschnitt einer Ladeluftzuführung. Der Sekundärkühlmittelkreis3 enthält einen luftbeaufschlagten Luft/Kühlmittel-Wärmetauscher12 . Die Luftbeaufschlagung ist auch hier mit einem Pfeil6 symbolisiert. Eine Kühlmittelpumpe13 fördert gekühltes Kühlmittel vom Luft/Kühlmittel-Wärmetauscher12 zu einem Kühlmittel/Ladeluft-Wärmetauscher14 . Das erwärmte Kühlmittel tritt aus dem Kühlmittel/Ladeluft-Wärmetauscher14 aus und wird zum Luft/Kühlmittel-Wärmetauscher12 zurückgeführt. - Der Kühlmittel/Ladeluft-Wärmetauscher
14 wird von einem Abgasturbolader16 mit Ladeluft versorgt, die durch die Verdichtung im Abgasturbolader16 erwärmt worden ist. Ein die erwärmte Ladeluft vom Abgasturbolader16 zum Kühlmittel/Ladeluft-Wärmetauscher14 führender Abschnitt der Ladeluftzuführung ist hierbei mit15 bezeichnet. In der dargestellten Ausführungsform wird der Abgasturbolader16 durch die Abgase der Brennkraftmaschine5 angetrieben, was durch eine Abgasleitung17 symbolisiert ist. Die im Abgasturbolader16 entspannten Abgase werden über eine Leitung18 einer Abgasreinigungsanlage zugeführt. Die für die Verbrennung in der Brennkraftmaschine5 vorgesehene Luft wird vom Abgasturbolader16 über eine Ansaugleitung19 aus der Umgebung entnommen. - Der Sekundärkühlmittelkreis
3 kommuniziert über eine Sekundäranschlußleitung20 mit dem Ausgleichsbehälter9 . Auch für den Sekundärkühlmittelkreis3 ist eine Entlüftungsleitung21 vorgesehen, die eine entsprechende Stelle des Sekundärkühlmittelkreises3 mit dem Ausgleichsbehälter9 kommunizierend verbindet. - Der Ausgleichsbehälter
9 dient somit bei beiden Kühlmittelkreisen2 und 3 zum Ausgleich von Kühlmittelvolumenschwankungen, die beispielsweise auf Wärmeausdehnungseffekte zurückzuführen sind. Außerdem erfolgt die Entlüftung beider Kühlmittelkreise2 und3 ebenfalls durch den gemeinsamen Ausgleichsbehälter9 . Darüber hinaus ermöglicht der gemeinsame Ausgleichsbehälter9 ein gleichzeitiges Auffüllen des Kühlmittels für beide Kühlmittelkreise2 und3 durch einen Einfüllstutzen22 des Ausgleichsbehälters9 . - Es mündet ein Primäranschluß
23 , mit dem die Primäranschlußleitung8 an den Ausgleichsbehälter9 angeschlossen ist, bei einem ersten Kühlmittelniveau24 in den Ausgleichsbehälter9 ein. Im Unterschied dazu mündet ein Sekundäranschluß25 , mit dem die Sekundäranschlußleitung20 an den Ausgleichsbehälter9 angeschlossen ist, bei einem zweiten Kühlmittelniveau26 in den Ausgleichsbehälter9 ein. Das zweite Kühlmittelniveau26 liegt hydrostatisch höher als das erste Kühlmittelniveau24 . - Während das erste Kühlmittelniveau
24 den minimal möglichen Flüssigkeitspegel im Ausgleichsbehälter9 , nämlich bei vollständig entleertem Ausgleichsbehälter9 , repräsentiert, entspricht das zweite Kühlmittelniveau26 einem Kühlmittelpegel, der noch ausreichend Kühlmittel im Ausgleichsbehälter9 zur Verfügung stellt, um den Primärkühlmittelkreis2 ordnungsgemäß zur Kühlung der Brennkraftmaschine5 zu betreiben. - In der in
1 beispielhaft dargestellten Ausführungsform ist der Primäranschluß23 an einen Boden32 des Ausgleichsbehälters9 angeschlossen, so daß die Mündung des Primäranschlußes23 etwa eben oder bündig mit dem Boden32 abschließt, wodurch das erste Kühlmittelniveau24 dem Bodenniveau entspricht. Im Unterschied dazu ist der Sekundäranschluß25 in Form eines rohrförmigen Stutzens ausgebildet, der den Boden32 durchdringt und von diesem abstehend nach oben in den Ausgleichsbehälter9 bis zum zweiten Kühlmittelniveau26 hineinragt. - Oberhalb des zweiten Kühlmittelniveaus
26 ist im Ausgleichsbehälter9 ein Grenzniveau27 definiert, das den minimalen Füllpegel für das Kühlmittel repräsentiert, bei dem noch eine ordnungsgemäße Funktion aller Kühlmittelkreise2 und3 gewährleistet werden kann. Vorzugsweise weist die Kühlanlage1 Überwachungsmittel28 , z.B. einen Sensor auf, mit dem der Füllstand bzw. der Kühlmittelpegel im Ausgleichsbehälter9 überwacht wird, um bei Erreichen des Grenzniveaus27 ein entsprechendes Warnsignal zu generieren, das über eine Signalleitung29 beispielsweise an eine nicht dargestellte Motorsteuerung weitergeleitet wird. - Oberhalb des Grenzniveaus
27 ist ein Kühlmittelniveau30 dargestellt, das bei einem normalen, ordnungsgemäßen Betrieb der Kühlmittelkreise2 und3 vom Kühlmittelpegel eingenommen werden kann. Oberhalb dieses normalen Kühlmittelniveaus30 ist im Ausgleichsbehälter9 ein Maximalniveau31 definiert, das den maximalen Einfüllpegel für das Kühlmittel repräsentiert. - Wenn in der Kühlanlage
1 ein Kühlmittelverlust auftritt, insbesondere, wenn der Sekundärkühlmittelkreis3 eine Leckage aufweist, wird das entweichende Kühlmittel entsprechend durch Kühlmittel aus dem Ausgleichsbehälter9 ersetzt, wodurch der Kühlmittelpegel im Ausgleichsbehälter9 allmählich sinkt. Durch die Anordnung der Mündungen der Kühlmittelkreise2 und3 im Ausgleichsbehälter9 auf unterschiedlichen Kühlmittelniveaus24 und26 wird ein Kühlmittelabfluß aus dem Ausgleichsbehälter9 in den Sekundärkühlmittelkreis3 unterbrochen bzw. beendet, sobald der Kühlmittelpegel im Ausgleichsbehälter9 das zweite Kühlmittelniveau26 erreicht. Für den Fall, daß im Sekundärkühlmittelkreis3 eine Leckage vorliegt, kann dann eine ordnungsgemäße Funktionsweise des Sekundärkühlmittelkreises3 nicht mehr gewährleistet werden, was jedoch zunächst keine unmittelbare Gefahr für die Brennkraftmaschine5 bedeutet. Im vorliegenden Fall kann dann die Ladeluft nicht mehr gekühlt werden, wodurch sich jedoch lediglich der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine verschlechtert. Der Primärkühlmittelkreis2 bleibt jedoch auch nachdem der Kühlmittelpegel das zweite Kühlmittelniveau26 erreicht hat noch voll funktionsfähig, so daß eine Überhitzung der Brennkraftmaschine5 ausgeschlossen werden kann. - Durch die Entkopplung des Sekundärkühlmittelkreises
3 vom Ausgleichsbehälter9 ab dem zweiten Kühlmittelniveau26 kann das noch im Ausgleichsbehälter9 verbleibende Restkühlmittelvolumen ausschließlich zur Versorgung des Primärkühlmittelkreises2 verwendet werden, wodurch noch relativ lange eine ausreichende Kühlung für die Brennkraftmaschine5 aufrechterhalten werden kann, um so die Brennkraftmaschine5 möglichst lange vor einer Überhitzung zu schützen.
Claims (7)
- Kühlanlage für eine Brennkraftmaschine (
5 ) eines Kraftfahrzeuges, – mit einem Primärkühlmittelkreis (2 ) zur Kühlung der Brennkraftmaschine (5 ), – mit wenigstens einem Sekundärkühlmittelkreis (3 ) zur Kühlung eines Fluids oder eines Aggregates des Kraftfahrzeuges, – wobei für die Kühlmittelkreise (2 und3 ) ein gemeinsamer Ausgleichsbehälter (9 ) vorgesehen ist, der zum Ausgleich von Kühlmittelvolumenschwankungen in den Kühlmittelkreisen (2 und3 ) und insbesondere zur Entlüftung der Kühlmittelkreise (2 und3 ) dient, – wobei der Primärkühlmittelkreis (2 ) mit einem Primäranschluß (23 ) an den Ausgleichsbehälter (9 ) angeschlossen ist und bei einem ersten Kühlmittelniveau (24 ) in den Ausgleichsbehälter (9 ) einmündet, dadurch gekennzeichnet, – daß der Sekundärkühlmittelkreis (3 ) mit einem separaten Sekundäranschluß (25 ) an den Ausgleichsbehälter (9 ) angeschlossen ist und bei einem zweiten Kühlmittelniveau (26 ) in den Ausgleichsbehälter (9 ) einmündet, – daß das zweite Kühlmittelniveau (26 ) höher liegt als das erste Kühlmittelniveau (24 ), – daß das im Ausgleichsbehälter (9 ) enthaltene Kühlmittel bei sinkendem Kühlmittelpegel ab dem zweiten Kühlmittelniveau (26 ) vollständig zur Versorgung des Primärkühlmittelkreises (2 ) verwendet wird. - Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kühlmittelniveau (
26 ) mindestens so hoch liegt wie ein Minimalniveau, das zur Aufrechterhaltung einer ordnungsgemäßen Brennkraftmaschinenkühlung erforderlich ist. - Kühlanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kühlmittelniveau (
26 ) unterhalb eines Grenzniveaus (27 ) liegt, das zur Detektion eines Kühlmittelverlustes von Überwachungsmitteln (28 ) überwacht wird, wobei die Überwachungsmittel (28 ) ein Warnsignal generieren, wenn der Kühlmittelpegel das Grenzniveau (27 ) erreicht. - Kühlanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Primäranschluß (
23 ) an der hydrostatisch am tiefsten liegenden Stelle des Ausgleichsbehälters (9 ) darin einmündet. - Kühlanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärkühlmittelkreis (
3 ) zur Ladeluftkühlung dient. - Kühlanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundäranschluß (
25 ) durch einen rohrförmigen Stutzen gebildet ist, der von der Unterseite des Ausgleichsbehälters (9 ) in diesen hineinragt. - Kühlanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sekundärkühlmittelkreise (
3 ) vorgesehen sind, deren Sekundäranschluß (25 ) oder deren Sekundäranschlüsse (25 ) beim zweiten Kühlmittelniveau (26 ) oder entsprechend ihrer Wichtigkeit für die Sicherheit des Fahrzeugebetriebes bei bis zum zweiten Kühlmittelniveau (26 ) von oben nach unten abgestuften Kühlmittelniveaus in den Ausgleichsbehälter (9 ) einmünden.
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