DE4444318A1

DE4444318A1 - Motorströmungsmittelsystem

Info

Publication number: DE4444318A1
Application number: DE4444318A
Authority: DE
Inventors: Martin Alan Lehman
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1993-12-14
Filing date: 1994-12-13
Publication date: 1995-06-22
Also published as: US5385132A; JPH07189692A

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Strömungsmittelsystem für eine interne Verbrennungsmaschine und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Steuerung der Tempera tur der Einlaß- oder Ansaugluft des Motors.

Auf dem Gebiet der Verbrennungsmaschinen ist es bereits bekannt, daß diese bei warmem Wetter im allgemeinen leichter starten als bei kaltem Wetter.

Es wurden bereits Versuche unternommen, wärmere als Umgebungsluft während des Startens des Motors bei kaltem Wetter vorzusehen. Ein Beispiel in dieser Richtung zeigt das japanische Patent Nr. 52-52019.

Ferner gibt es Probleme beim Betrieb von Verbrennungsma schinen hinsichtlich der Steuerung der Temperatur der An saugluft für die Verbrennung, um die Abgase zu opti mieren, ferner gibt es Probleme beim noch schnelleren Starten des Motors bei kaltem Wetter und hinsichtlich des Vorsehens einer verbesserten Verbrennung während des Be triebs nach dem Warmlaufen des Motors.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Lösung ei nes oder mehrerer der oben genannten Probleme.

Offenbarung der Erfindung. Gemäß einem Aspekt der Erfin dung ist ein Strömungsmittelsystem mit einem Flüssig keitskühlradiator vorgesehen, sowie ersten und zweiten Flüssigkeitskühlpfaden und ferner mit einem Einlaßluft pfad in Verbindung mit der Motorverbrennungszone. Der er ste Flüssigkeitskühlpfad erstreckt sich vom Radiator zu und in der Beziehung mit dem Motor zurück zum Radiator. Der zweite Flüssigkeitskühlpfad steht in Wärmeaustausch beziehung mit dem Einlaßluftpfad und besitzt ein Flüssig keitskühlmittel-Bypaßsystem in Verbindung mit dem zweiten Flüssigkeitskühlpfad an einer Stelle stromabwärts gegen über dem Einlaß- oder Ansaugluftpfad. Das Bypaßsystem weist einen Heizer auf zum Erwärmen oder Erhitzen der Flüssigkeit, die durch den Bypaß fließt, und zwar von dem zweiten Flüssigkeitspfad und einer Pumpe zur Bewegung des Flüssigkeitskühlmittels von dem zweiten Flüssigkeits kühlmittelpfad und durch das Bypaßsystem. Ein zweiter von dem ersten Radiator isolierter oder getrennter Radiator ist mit dem zweiten Strömungsmittelpfad an einer Stelle stromaufwärts gegenüber dem Einlaßluftpfad verbunden. Ein Steuerventil besitzt ein Einlaßende, welches mit dem Hei zer verbunden ist, ein erstes Auslaßende, verbunden mit dem zweiten Radiator und ein zweites Auslaßende, verbun den mit dem zweiten Strömungsmittelpfad an einer Stelle zwischen dem Einlaßluftpfad und dem zweiten Radiator.

Die einzige Figur der Zeichnung ist eine schematische Darstellung des Strömungsmittelsystems der Erfindung.

Im folgenden sei das beste Verfahren zur Durchführung der Erfindung beschrieben. Das Strömungsmittelsystem 2 der Erfindung - vergleiche die Figur - ist für eine interne Verbrennungsmaschine oder einen Motor 4 vorgesehen, der eine (nicht gezeigte) auf dem Gebiet der Technik bekannte Verbrennungszone besitzt. Das Strömungsmittelsystem 2 be sitzt einen Flüssigkühlmittelradiator 6, erste und zweite Flüssigkühlmittelpfade 8, 10 und einen Einlaß oder Ansaugluftpfad 12 in Verbindung mit der Motorverbren nungszone.

Der erste Flüssigkeitskühlmittelpfad 8 erstreckt sich vom Radiator 6 zu und in Wärmeaustauschbeziehung mit dem Mo tor 4 und zurück zum Radiator 6. Der zweite Flüssig keitskühlmittelpfad 10 steht in Wärmeaustauschbeziehung mit dem Ansaugluftpfad 12. Das Bypaßsystem 14 besitzt ei nen Heizer 16 zum Erhitzen oder Erwärmen der Flüssigkeit, die durch die Bypaßleitung 18 fließt, die verbunden ist und in Verbindung steht mit einem Ende des zweiten Flüssigkeitskühlmittelpfades 10 und am anderen Ende mit dem Heizer 16. Das Bypaßsystem 14 weist auch eine Pumpe 20 auf, um Flüssigkeitskühlmittel von dem zweiten Flüs sigkeitskühlmittelpfad 10 durch das Bypaßsystem zu bewe gen. Die Pumpe 20 ist vorzugsweise in die Bypaßleitung 18 eingeschaltet, und zwar an einer Stelle stromaufwärts ge genüber dem Heizer 16.

Das Strömungsmittelsystem dieser Erfindung weist auch ei nen zweiten Radiator 22 auf, der gegenüber dem ersten Ra diator 6 getrennt oder isoliert ist und mit dem zweiten Strömungsmittelpfad 10 verbunden ist, und zwar vorzugs weise an einer Stelle stromaufwärts gegenüber dem Einlaß luftpfad 12. Ein Steuerventil 30 ist mit einem Einlaßende mit dem Heizer 16 verbunden, ein erstes Auslaßende ist mit dem zweiten Radiator 22 verbunden und ein zweites Auslaßende ist mit dem zweiten Strömungsmittelpfad 10 an einer Stelle verbunden, zwischen dem Einlaßluftpfad 12 und dem zweiten Radiator 22.

Bei dieser Konstruktion ist im wesentlichen das gesamte Strömungsmittel, welches in Wärmeaustauschbeziehung mit der hereinkommenden Verbrennungsluft steht in der Lage, seine Temperatur geändert zu erhalten, und zwar auf opti male Bedingungen durch das erfindungsgemäße System.

Erste Mittel 24 können vorgesehen sein zum Abfühlen der Temperatur der Luft, die in Wärmeaustauschbeziehung mit dem zweiten Flüssigkeitskühlmittelpfad 10 hindurchläuft und zur Lieferung eines Signals "S" ansprechend auf diese abgefühlte Temperatur. Zweite Mittel 26 können vorgesehen sein zum Empfang des Signals "S" und zur Steuerung der Ausgangsgröße des Heizers 16 infolge dieses empfangenen Signals "S".

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die zweiten Mittel 26 geeignet, um das empfangene Signal "S" mit einem Einstellpunktsignal zu vergleichen und ein Steuersignal "C" an den Heizer 16 und das Steuerventil 30 zu liefern, und zwar infolge oder ansprechend auf das Si gnal "S", welches entsprechende vorgewählte Größen besit zen kann, die sich von den Einstellpunktsignalen des Hei zers 16 und des Steuerventils 30 unterscheiden. Es ist ferner bevorzugt, daß der zweite Radiator 22 eine Größe besitzt, die ausreicht, um das in die zweite Flüssig keitskühlmittelbahn 10 eintretende flüssige Kühlmittel auf einer Temperatur in dem Bereich zu halten, der sich von ungefähr der Umgebungstemperatur bis zu weniger als der Temperatur des in den ersten Flüssigkeitskühlmittel pfad 8 eintretenden flüssigen Kühlmittels erstreckt, und zwar während des Betriebs des Motors 4 mit dem Bypaßhei zer 16 im Aus-Zustand.

Das Temperaturabfühlelement, der Heizer und Ventilsteue rungen sind an sich bekannt und können in entsprechender Weise ausgewählt werden und der Radiator kann wie oben durch den Fachmann ausgelegt werden.

Durch die Konstruktion und Steuerungen der vorliegenden Erfindung kann der Heizer mit Energie versorgt werden und die hereinkommende Verbrennungsluft kann für kalte Starts des Motors erwärmt werden. Die Lufttemperatur kann wei terhin überwacht werden und durch den Heizer kann die hinzugegebene Wärmemenge vermindert werden, wenn sich die Lufttemperatur erhöht. Wenn die Lufttemperatur eine opti male Größe erreicht, so kann der Heizer abgeschaltet wer den und der zweite Flüssigkeitskühlmittelpfad gesteuert werden zur Regulierung der Lufttemperatur. Derartige Steuerungen würden mit dem Signal "S" verbunden, wobei die Bypaßflüssigkeitsabgabe gesteuert durch ein Steuer ventil 30 das Signal "S" mit einen Einstellpunktsignal vergleicht. Die Bemessungen des zweiten Radiators 22 in Verbindung mit seiner Trennung oder Isolation von der Mo torverbrennungswärme gestattet, daß das erfindungsgemäße System die hereinkommende Motorluft auf optimale Motorbe triebsbedingungen steuert, und zwar durch selektives und automatisches Erhitzen und/oder Kühlen der hereinkommen den Luft.

Zusammenfassend sieht die Erfindung somit folgendes vor:
Ein Strömungsmittelsystem für einen internen Verbren nungsmotor mit Steuerungen und einem gesonderten Radiator zur Aufrechterhaltung der Temperatur der hereinkommenden Motorverbrennungsluft auf optimalen Bedingungen.

Claims

1. In einem Strömungsmittelsystem für einen Motor (4) mit einer Verbrennungszone ist folgendes vorgesehen:
ein Flüssigkeitskühlmittelradiator (6), erste und zweite Flüssigkeitskühlmittelpfade, und ein Einlaß luftpfad (12) in Verbindung mit der Motorverbren nungszone, wobei sich der erste Flüssigkeitskühlmit telpfad von dem Radiator (6) zu und in Wärmeaus tauschbeziehung mit dem Motor (4) und zurück zum Ra diator erstreckt, wobei der zweite Flüssigkeitskühl mittelpfad in Wärmeaustauschbeziehung mit dem Ein laßluftpfad steht und ein Flüssigkeitskühlmittel-By paßsystem (14) aufweist, und zwar in Verbindung mit dem zweiten Flüssigkeitskühlmittelpfad an einer Stelle stromabwärts gegenüber dem Einlaßluftpfad, wobei das Bypaßsystem einen Heizer (16) aufweist zum Erhitzen oder Erwärmen des Flüssigkeit, die durch den Bypaß läuft, und zwar von dem zweiten Flüssig keitskühlmittelpfad und einer Pumpe zur Bewegung des flüssigen Kühlmittels im zweiten Flüssigkeits kühlmittelpfad und durch das Bypaßsystem, dadurch gekennzeichnet,
daß ein zweiter Radiator (22) getrennt oder isoliert gegenüber dem ersten Radiator (6) vorgesehen ist, und zwar verbunden mit dem zweiten Strömungsmittel pfad an einer Stelle stromaufwärts gegenüber dem Einlaßluftpfad (12), und
daß ein Steuerventil (30) mit einem Einlaßende mit dem Heizer verbunden ist, mit einem ersten Auslaßen de verbunden mit dem zweiten Radiator und mit einem zweiten Auslaßende mit dem zweiten Strömungsmittel pfad verbunden ist und zwar an einer Stelle zwischen dem Einlaßluftpfad und dem zweiten Radiator.

2. Strömungsmittelsystem nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Bypaßsystem (14) erste Mittel aufweist zum Abfühlen der Temperatur der Luft, die in Wärmeautauschbeziehung mit dem zweiten Flüssig keitskühlmittelpfad hindurch läuft zur Lieferung ei nes Signals "S" infolge davon, und zweite Mittel zum Empfangen des Signals "S" und zur Steuerung der Ausgangsgröße des Heizers infolge des empfangenen Signals.

3. Strömungsmittelsystem nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die zweiten Mittel dazu geeignet sind, das empfangene Signal "S" mit einem Soll- oder Einstellpunktsignal zu vergleichen und ferner geeig net zur Lieferung eines Steuersignals "C" an den Heizer, wenn das Signal "S" eine vorgewählte Größe besitzt, die sich von der des Einstellpunktsignals unterscheidet.

4. Strömungsmittelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß dritte Mittel zum Empfangen des Signals "C" vorgesehen sind und zur Steuerung der Lieferung von Strömungsmittel, welches aus dem Hei zer austritt, und zwar an den zweiten Radiator (22) bzw. den zweiten Strömungsmittelpfad infolge des empfangenen Signals "C".

5. Strömungsmittelsystem, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Radiator (22) eine Größe besitzt, die ausreicht, um das flüssige Kühlmittel, welches in den zweiten Flüssigkeitskühl mittelpfad eintritt, auf einer Temperatur zu halten, die im Bereich liegt von ungefähr Umgebungstempera tur bis weniger als der Temperatur des flüssigen Kühlmittels, welches in den ersten Flüssigkeitskühl mittelpfad während des Motorbetriebs eintritt und zwar bei abgeschaltetem Bypaßerhitzer.