DE2805418A1

DE2805418A1 - Kuehlsystem fuer fluessigkeitsgekuehlte verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE2805418A1
Application number: DE19782805418
Authority: DE
Inventors: Alwin Jauss
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1978-02-09
Filing date: 1978-02-09
Publication date: 1979-08-16

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Stuttgart 60, den 8.2.1978 £tuti;gart-Untertürkheim EPT Dr.W/Ei

Kühlsystem für flüssigkeit sgekühlte "Verbrennungsmotoren

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für flüssigkeitsgekühlte Verbrennungsmotoren, bei denen die Kühlflüssigkeit in einem Kreislauf durch den Motorblock und durch einen Kühler geführt wird. Bei den zur Zeit gebauten Fahrzeugen oder stationären Motoren wird das vom Motor erhitzte Kühlwasser in einem Wasserkühler abgekühlt, der entweder vom Fahrtwind und/oder von einem vom Motor her betriebenen Lüfter mit Kühlluft angeströmt wird. Das abgekühlte Wasser wird dann wieder in den Motorblock geführt.

Insbesondere bei Fahrzeugen ist der zur Verfügung stehende Raum im Bereich des Kühlers beschränkt, so daß Motoren mit größerer Leistung und daher mit größerem Wärmeanfoll nicht ohne weiteres mit dem bekannten System gekühlt werden können, da auch die Leistungsaufnahme der zur Kühlwinderzeugung benutzten Lüfter nicht beliebig vergrößert werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur besseren Motorkühlung vorzuschlagen, die bei gleichen Raaiaverhältnissen eine intensivere Kühlung zu. verwirklichen erlaubt. Die Erfindung besteht darin, daß der Kühler mindestens teilweise als Bestandteil eines Kältemittelkreisleufes ausgebildet ist. Da hier die Verdampfungswärme des Kältemittels zur Wärmeaufnahme vom Motor her zur Verfügung steht, lassen sich bei gleichen räumlichen Abmessungen größere Wärmemengen abführen.

Zweckmäßig kann der Kühler dabei den Verdampfer eines Kältemittelkreislaufes enthalten, dessen Kondensator von Umgebungsluft gekühlt wird. Die Wärmeaustauschflächen des Verdampfers können

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dabei den Wärmeaustauschflächen eines üblichen Wasserkühlers für den Motor so zugeordnet werden, daß dem Kühlwasser zusätzlich zu der durch den Fahrtwind und von Lüfter her erzeugten Kühlung; weitere Wärme entzogen wire. Zs ist natürlich auch möglich, den Verdampfer als gesondertes Bauteil hinter dem Wasserkühler oder im Wasserkasten anzuordnen. Dabei kann der Kältemittelkreislauf der einer Wärmepumpe mit Kompressor oder einer solchen mit einem Absorber versehen sein.

Es ist aber auch möglich, auf die bisher eingesetzte Wasserkühlung völlig zu verzichten und an deren Btelle eusschlieHlich mit dem Kältemittel zu kühlen, wenn der Kühler als Kondensator einer Wärmepumpe ausgelegt ist, deren Verdampfer im vom Kältemittel durchströmten Motorblock angeordnet ist.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen dargestellt und in der nachfolgend ed Beschreibung erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Zuordnung eines Kältemittelkreislaufes unter Verwendung von Frigen zu einem Wasserkühlkreislauf eines Verbrennungsmotores, wobei von diesem Wasserkühlkreislauf ausschließlich der Kühler schematisch dargestellt ist und der Kältemittelkreislauf einer Wärmepumpe in Kompressorausführung entspricht und

Fig. 2 eine Anordnung ähnlich Fig. 1, jedoch in Absorberausführung und im Betrieb mit Ammoniak als Kältemittel.

In der Fig. 1 ist schanktisch der Kühler 1 eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors angedeutet, der des vom Motorblock her durch die Leitung 2 kommende aufgeheizte Wasser abgekühlt

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und durch die Leitung 3 wieder zum Motor zurückleitet. Der Kühler ist in "bekannter Weise als Wärmeaustauschkörper mit Wärmetauschrippen 4 aufgetaut und wird in Richtung des Pfeiles 5 von Kühlluft angeströmt, die entweder durch den Fahrtwind bei Fahrzeugmotoren und durch einen im Kühler vorgeschalteten Lüfter oder bei stationären Motoren ausschließlich von einem Lüfter durch den Kühler "bewegt wird. Das vom Motor durch die Leitung 2 kommende Kühlwasser tritt dabei, wie scheraatisch angedeutet ist, durch die Kühlerkanäle 6 hindurch und gibt dabei seine Wärme durch Kontakt an die Kühlrippen 4 ab. Erfindungsgemäß ist dem so ausgestalteten Wasserkühler nun ein weiterer Kühlkreislauf zugeordnet, der mit Durchflußkanälen 7 im Bereich des Kühlers 1 versehen ist, die bei der gezeigten Ausführungsform fest mit den Kühlrippen 4 verbunden sind, so daß die von den Wasserkanälen 6 abgegebene Wärme nicht nur an den Kühlluftstrom 5 sondern auch an das durch die Kanäle 7 strömende Medium abgegeben werden kann, das im Ausführungsbeispiel Frigen ist. Das Frigen strömt durch die Leitung 8 in den Kopf des Kühlers 1 ein, verteilt sich dort auf mehrere Kanäle 7, von denen der Einfatoheit halber nur drei angedeutet sind und wird im unteren Bereich 9 des Kühlers in einem Sammelteil 10 zusammengefaßt, von wo es zu einem Kompressor 11 gelangt, der in bekannter Weise über Ventile das Frigen durch die Leitung 12 zu einem Kondensator 13 führt, indem es, nachdem es zunächst in den Kanälen 7 verdampft war und vom Kompressor 11 unter hohen Druck gesetzt wurde, durch die im Kondensator stattfindende Wärmeabgabe verflüssigt wird und unter großem Druck durch die Leitung 14 bis zu einem Expansionsventil 15 läuft und dann mit kleinem Druck durch die Leitung 8 wieder in die Kanäle 7 gelangt, die auf diese Weise den "Verdampfer des Frigenkühlmittelkreislaufes darstellen. Der Kondensator kann luftgekühlt sein. Auf diese Weise wird es möglich, dem Kühlwasser im Bereich des Kühlers 1 mehr Wärme zu entziehen, als das mit den bisher bekannten Bauformen möglich war. Der Platzbedarf wird nicht wesentlich erhöht, da die Führung der Rältemittelleitungen und die Anordnung

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des Kondensators wenig Baum im Vergleich zur Anordnung einer mit gleicher Leistung versehenen Wasserkühlung benötigen.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Wärmeaustauscheranordnung im Kühler 1 in gleicher Weise aufgebaut ist, wie jene der Fig. 1. Die vom Sammelanschluß 10 kommende Leitung 16 führt hier jedoch zu einem Absorber 17, der den aus dem unteren Bereich 9 des Kühlers 1 austretenden Dampf bei kleinem Druck zu einer Umwälzpumpe 18 führt, nachdem er vorher in Wasser absorbiert wurde, das durch die Leitung 19 dem Absorber 17 zugeführt wurde. Das so mit Ammoniak angereicherte Wasser läuft durch den Wärmeaustauscher 20 und über die Leitung 21 zu einem Austreiber oder Kocher 22. Von dort aus wird über die Leitung 23 Aaaoniakdampft bei hohem Druck einem Verflüssiger oder Kondensator 24 zugeführt, wo dem unter hohem Druck stehenden Ammoniakdampf soviel Wärme entzogen wird, daß hinter dem Kondensator und vor der Drossel 25 Ammoniak in flüssiger Form bei hohem Druck ansteht. Hinter der Drossel 25 wird dieser Druck entspannt. Ammoniak gelangt als Flüssigkeit bei kleinem Druck durch die Leitung 8 in die Kanäle 7 des Verdampfers. Als Ammoniakdampf mit kleinem Druck tritt die so Wärme aus dem Kühlwasser des Kühlers 1 aufnehmende Kältemittel durch die Leitung 16 wieder in den Absorber 17 ein.

Das im Kocher 22 abgesonderte Wasser, das sehr schwach mit Ammoniak angereichert und sehr warm ist, wird durch den Wärmetauscher 20 und durch die Leitung 19 zurück zum Absorber gesandt. Auch mit dieser Ausführungsform läßt sich das im Kühler 1 vom Motor durch die Leitung 2 her kommende heiße Kühlwasser zusätzlich zur Fahrtwind- bzw. Lüfterkühlung abkühlen, ohne daß der Raumbedarf für die zusätzliche Kühlerausbildung zu groß wird.

Anstelle der in den Fig. 1 und 2 gezeigten zusätzlichen Kühlanordnungen für mit einem Kühlwasserkreislauf ausgestattete Verbrennungsmotoren ist es auch denkbar, den Kühlwasserkreislauf vollkommen durch einen Kältemittelkreislauf zu ersetzen. In diesem Fall ist entweder, wie gezeigt, Frigen oder Ammoniak in

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Kompressor- oder Absorberausführung für den Kältemittelkreislauf verwendbar. Wichtig ist lediglich, daß in diesem Fall der Verdampferteil der Wärmepumpe nicht in dem außerhalb des Motors liegenden Kühlerteil angeordnet ist, sondern im Motor selbst, während der außerhalb des Motors liegende Kühlerteil den Kondensator darstellt. Auch mit solchen Anordnungen lassen sich größere Wärmemengen bei kleinen räumlichen Abmessungen abführen.

In allen Fällen sowie auch bei den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 werden Thermostaten 26 vorgesehen, die zur Steuerung des Kühlkreislaufes in an sich bekannter Weise dienen.

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Claims

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Stuttgart GO, den 8.2.1978 Stuttgart-Untertürkheim EPT Dr.W/Ei

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Ansprüche

Kühlsystem für flüssigkeitsgekühlte Verbrennungsmotoren, bei denen die Kühlflüssigkeit in einem Kreislauf durch den Motorblock und durch einen Kühler geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler (1) mindestens teil- _ weise als Bestandteil eines Kältemittelkreislaufes (11, 13, 15>, 7) ausgebildet ist.
2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler (1) den Verdampfer (7) eines Kältemittelkreislaufes enthält, dessen Kondensator (15) von Umgebungsluft gekühlt wird.
3. Kühlsystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschfluchen (4) des Verdampfers (7) den Wärmetauschflächen (4) eines üblichen Wasserkühlers (1) für den Motor so zugeordnet sind, daß dem Kühlwasser zusätzlich zu der durch den Fahrtwind (5) und vom Lüfter her erzeugten Kühlung weitere Wärme entzogen wird.
4. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis ?, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer als gesondertes Bauteil hinter dem Wasserzähler (1) oder im Wasserkasten angeordnet ist.
5. Kühlsystem nach den Ansprüchen 1 bis ?, dadurch gekennzeichnet, daß der Kältemittelkreislauf der einer Wärmepumpe mit Kompressor (11) ist.

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6. Kühlsystem nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Kältemittelkreislauf der einer mit einem Absorber (17) versehenen Wärmepumpe ist.

7· Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler als Kondensator einer Wärmepumpe ausgelegt ist, deren Verdampfer im vom Kältemittel durchströmenden Motorblock angeordnet ist.

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