DE69502520T2

DE69502520T2 - Kühlungsanlage für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69502520T2
Application number: DE1995602520
Authority: DE
Inventors: Anne F-92500 Rueil Malmaison Tugaye
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 1994-03-01
Filing date: 1995-02-28
Publication date: 1999-01-28
Anticipated expiration: 2015-03-01
Also published as: EP0670414A1; DE69502520D1; FR2716932A1; FR2716932B1; EP0670414B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor, mit dem ein Kraftfahrzeug ausgerüstet ist. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Kühl- System, das dafür konstruiert ist, die Kühlung der von dem Motor angetriebenen Drehstromlichtmaschine zu ermöglichen.
Die Drehstromlichtmaschinen der Verbrennungsmotoren sind im allgemeinen auf einem Stützlager befestigt, das so an der Wand des Motorblocks montiert ist, daß der Antrieb der Welle des Läufers durch die Kurbelwelle mittels eines einfachen Treibriemens erfolgen kann. Nun bestehen die Drehstromlichtmaschinen aus elektrischen Bauelementen, die nicht mehr völlig zuverlässig arbeiten, wenn die Umgebungstemperatur zu hoch wird.
Hieraus folgt, daß die Abgabe der von der arbeitenden Drehstromlichtmaschine und der Umgebung des Motors erzeugten Wärme eine Erhöhung der Umgebungstemperatur bewirkt, die es erforderlich macht, für die Drehstromlichtmaschine eine Kühlvorrichtung vorzusehen.
Das am häufigsten verwendete Verfahren, um die korrekte Kühlung einer Drehstromlichtmaschine sicherzustellen, besteht im Hinzufügen eines oder mehrerer Innen- oder Außenventilatoren, die mit der Welle des Läufers einstückig sind. Dieses Verfahren gestattet jedoch nicht immer eine ausreichende Kühlung, insbesondere bei den Kraftfahrzeug- Drehstromlichtmaschinen, die immer größere Leistungen in immer kleineren Abmessungen erbringen.
Ein anderes Verfahren, das eine wirksamere Kühlung ermöglicht, ist insbesondere in dem Dokument FR-A-2.658.959 entwickelt worden. Es besteht darin, in der Drehstromlichtmaschine Kanäle vorzusehen und dort die zur Kühlung des Motors verwendete wärmeaufnehmende Flüssigkeit zirkulieren zu lassen. So offenbart das Dokument JP-A-83557/1984 ein Flüssigkeitskühlsystem für einen Kraftfahrzeugmotor, das dafür ausgelegt ist, die Zirkulation der Kühlflüssigkeit im Innern der Drehstromlichtmaschine zu ermöglichen.
Gemäß diesem Dokument des Stands der Technik ist das Kühlsystem der Drehstromlichtmaschine an die Einlaßsammel leitung für die Kühlflüssigkeit des Motorblocks angeschlossen. Die Integration der Drehstromlichtmaschine in das Kühlsystem am Auslaß der Pumpe und parallel zum Motorblock (siehe auch US-A-4864974) macht die Abstimmung der Durchflußmengen schwierig und gestattet nicht die Sicherstellung einer ausreichenden Kühlmittel-Durchflußmenge durch die Drehstromlichtmaschine und somit die Gewährleistung einer zufriedenstellenden Kühlung dieser letzteren.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine weitere Verbesserung der Wirksamkeit eines Flüssigkeitskühlsystems für einen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor, das die einfache Durchführung der Kühlung der Drehstromlichtmaschine ermöglicht.
Das erfindungsgemäße Flüssigkeitskühlsystem für einen Verbrennungsmotor, mit dem ein Kraftfahrzeug ausgerüstet ist, weist ein inneres Leitungssystem, das den Motorblock durchläuft, einen Hauptwärmetauscher des Typs Flüssigkeit/ Luft und eine die Flüssigkeit antreibende Pumpe auf.
Gemäß der Erfindung ist das Kühlsystem dadurch gekennzeichnet, daß es einen Nebenkühlkreislauf umfaßt, der eine von dem Motor angetriebene Drehstromlichtmaschine versorgt und der die in die Drehstromlichtmaschine eingeleitete Kühlflüssigkeit am Auslaß des inneren Leitungssystems des Motorblocks entnimmt und zum Einlaß dieses inneren Leitungssystems zurückpumpt, und daß der Nebenkühlkreislauf einen sekundären Flüssigkeit/Luft-Wärmetauscher aufweist, der stromaufwärts von der Drehstromlichtmaschine angeordnet ist.
Gemäß einem bevorzugten Merkmal des Kühlsystems, das den Gegenstand der Erfindung bildet, wird die Zirkulation im Innern des Nebenkühlkreislaufs von einem Thermostaten gesteuert.
Gemäß einem bevorzugten Merkmal des Kühlsystems, das den Gegenstand der Erfindung bildet, ist der Nebenkühlkreislauf der Drehstromlichtmaschine einerseits, stromaufwärts in Fließrichtung der Kühlflüssigkeit, an der Leitung, die den Auslaß des inneren Leitungssystems des Motorblocks mit dem Einlaß des Hauptwärmetauschers verbindet, und andererseits stromabwärts an der Leitung, die den Auslaß des Hauptwärmetauschers mit dem Einlaß des inneren Leitungssystems des Motorblocks verbindet, angeschlossen.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal des Kühlsystems, das den Gegenstand der Erfindung bildet, sind die baulichen Merkmale des Hauptwärmetauschers und des sekundären Wärmetauschers an die jeweiligen Kühlflüssigkeits- Durchflußmengen angepaßt, die sie durchströmen.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal des Kühlsystems, das den Gegenstand der Erfindung bildet, sind der Hauptwärmetauscher und der sekundäre Wärmetauscher an zwei verschiedenen Orten des Motorraumes angeordnet.
Die Ziele, Erscheinungsformen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verständlich anhand der folgenden Beschreibung einer auf einen Verbrennungsmotor angewendeten Ausführungsform der Erfindung, wobei diese Ausführungsform als nicht einschränkendes Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gegeben wird, in der:
- Fig. 1 schematisch ein erfindungsgemäßes Kühlsystem darstellt.
Fig. 1 stellt also ein Flüssigkeitskühlsystem (im allgemeinen mit Wasser, dem ein Frostschutzmittel und ein Korrosionshemmer zugesetzt ist) dar, das in der Zeichnung mit dem Bezugszeichen 1 versehen ist und das insbesondere zur Kühlung eines Verbrennungsmotors 2 - beispielsweise des Mehrzylindertyps - bestimmt ist, mit dem ein Kraftfahrzeug ausgestattet ist. Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Elemente dargestellt worden.
Das Flüssigkeitskühlsystem weist in herkömmlicher Weise ein inneres Leitungssystem 12 (auch als Wasserkammern bezeichnet) auf, das den Motorblock 2 durchläuft, um die Verbrennungsräume zu kühlen. Die Kühlflüssigkeit wird durch eine Luftspülung in einem Kühler, der aus einem Flüssigkeit/Luft-Hauptwärmetauscher 4 besteht, gekühlt. Die Flüssigkeit wird durch eine Pumpe 3 angetrieben, die unmittel bar stromaufwärts von dem inneren Leitungssystem 12 des Motors 2 angeordnet ist. Die Leitung 10, die den Auslaß des inneren Leitungssystems 12 mit dem Hauptwärmetauscher 4 verbindet, weist einen Thermostaten 5 auf, der einen Kurzschluß-Zweigkreislauf 13 definiert, der einen Lufterhitzer 6 zur Beheizung des Fahrgastraumes und einen Ausgleichsbehälter 7 versorgt. Eine Leitung 11 gewährleistet die Rückführung der Flüssigkeit aus dem Hauptwärmetauscher 4 zum Einlaß des inneren Leitungssystems 12.
Das Kühlsystem umfaßt außerdem einen Nebenkühlkreislauf 14, der einen sekundären Flüssigkeit/Luft-Wärmetauscher 8 und die Drehstromlichtmaschine aufweist. Gemäß der Ausführung der Erfindung wird die in die Drehstromlichtmaschine eingeleitete Kühlflüssigkeit am Auslaß des inneren Leitungssystems 12 des Motors 2 entnommen und zum Einlaß dieses letzteren zurückgepumpt.
Zu diesem Zweck ist der Kühlkreislauf der Drehstromlichtmaschine 9 einerseits, stromaufwärts in Fließrichtung der Kühlflüssigkeit, an der Leitung 10, die den Auslaß des inneren Leitungssystems 12 des Motorblocks 2 mit dem Einlaß des Hauptwärmetauschers 4 verbindet, wobei die Verbindung vor (siehe Fig. 1) oder nach dem Thermostaten 5 erfolgen kann, und andererseits stromabwärts an der Leitung 11, die den Auslaß des Hauptwärmetauschers 4 mit dem Einlaß des inneren Leitungssystems 12 des Motorblocks 2 verbindet, angeschlossen.
Die Verbindung des Nebenkreislaufs 14, der zur Kühlung der Drehstromlichtmaschine 9 bestimmt ist, mit dem Auslaß des inneren Leitungssystems 12 des Motors 2 ermöglicht eine wesentliche Erhöhung der Flüssigkeitsdurchflußmenge durch die Drehstromlichtmaschine 9 unabhängig vom Arbeitspunkt des Motors und somit eine Verbesserung der Wärmeabfuhr im Vergleich zu den bekannten Systemen, bei denen der Nebenkreislauf stromaufwärts von dem inneren Leitungssystem 12 des Motors 2 gespeist wird. Die höhere Temperatur der Flüssigkeit am Auslaß des Motors 2 wird durch den sekundären Wärmetauscher 8, der stromaufwärts von der Drehstromlichtmaschine 9 angeordnet ist, weitgehend verringert.
Im übrigen erfordert bei den Systemen des bisherigen Stands der Technik die durch die Drehstromlichtmaschine 9 auf die Kühlflüssigkeit übertragene zusätzliche Wärmemenge eine Erhöhung der Abfuhrleistung des Hauptwärmetauschers 4. Die gemäß der vorliegenden Erfindung gewählte Lösung der Verwendung eines sekundären Wärmetauschers 8, der in dem Nebenkreislauf angeordnet ist, in dem nur ein Teil der gesamten Durchflußmenge zirkuliert, gestattet eine Verringerung der notwendigen Austauschflächen; zudem kann dieser sekundäre Wärmetauscher geographisch von dem Hauptwärmetauscher getrennt sein, was eine Optimierung der Anordnung des Kühlsystems in dem Motorraum des Kraftfahrzeugs ermöglicht. Die Trennung der Wärmetauscher 4 und 8 gestattet es außerdem, für jeden von ihnen technische Lösungen zu verwenden, die unterschiedliche Wärmeaustauscheigenschaften bieten (Formen der Kühlrippen, des Kühlröhrensystems etc.).
Die Funktionsweise eines solchen Systems ist die folgende. Wenn der Motor kalt ist, ist der Thermostat 5 geschlossen, und die Flüssigkeit zirkuliert nicht in dem Hauptwärmetauscher 4, sondern nur in dem Nebenkreislauf 14 und in dem Kurzschluß-Zweigkreislauf 13, der den Lufterhitzer 6 versorgt. Wenn sich der Motor erhitzt, öffnet sich der Thermostat und ermöglicht dann der Flüssigkeit die gleichzeitige Zirkulation in dem Hauptwärmetauscher 4, in dem Lufterhitzer 6 und in dem Nebenkreislauf 14, der die Drehstromlichtmaschine 9 versorgt.
Natürlich ist die Erfindung keineswegs auf die beschriebene und dargestellte Ausführungsform beschränkt, die nur als Beispiel gegeben wurde.
So ist es möglich, die Zirkulation der Kühlflüssigkeit in dem Nebenkreislauf in Abhängigkeit von der Temperatur der Flüssigkeit zu steuern, indem man einen spezifischen Thermostaten verwendet oder den Einlaß des Nebenkreislaufs an die Auslaßleitung der Flüssigkeit, die den Motorblock 2 mit dem Hauptwärmetauscher 4 verbindet, oder nach dem Thermostaten 5 anschließt.
So ist es möglich, anstelle eines spezifischen Nebenkreislaufs zur Kühlung der Drehstromlichtmaschine 9, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, den Kurzschlußkreislauf des Lufterhitzers zu modifizieren, um dort die Wasserkammern der Drehstromlichtmaschine 9 und den sekundären Wärmetauscher 8 einzufügen, die dann in Reihe mit dem Lufterhitzer 6 angeordnet sind.

Claims

1. Flüssigkeitskühlsystem für einen Verbrennungsmotor (2), mit dem ein Kraftfahrzeug ausgerüstet ist, das ein inneres Leitungssystem (12), das den Motorblock (2) durchläuft, einen Hauptwärmetauscher (4) des Typs Flüssigkeit/ Luft und eine Pumpe (3) aufweist, welche die Flüssigkeit antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Nebenkühlkreislauf (14) umfaßt, der eine von dem Motor (2) angetriebene Drehstromlichtmaschine (9) versorgt und der die in die Drehstromlichtmaschine (9) eingeleitete Kühlflüssigkeit am Auslaß des inneren Leitungssystems (12) des Motorblocks (2) entnimmt und zum Einlaß dieses inneren Leitungssystems (12) zurückpumpt, wobei der Nebenkühlkreislauf (14) einen sekundären Flüssigkeit/Luft-Wärmetauscher (8) aufweist, der stromaufwärts von der Drehstromlichtmaschine (9) angeordnet ist.

2. Flüssigkeitskühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirkulation im Innern des Nebenkühlkreislaufs (14) von einem Thermostaten gesteuert wird.

3. Flüssigkeitskühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenkühlkreislauf (14) der Drehstromlichtmaschine (9) einerseits, stromaufwärts in Fließrichtung der Kühlflüssigkeit, an der Leitung (10), die den Auslaß des inneren Leitungssystems (12) des Motorblocks (2) mit dem Einlaß des Hauptwärmetauschers (4) verbindet, und andererseits stromabwärts an der Leitung (11), die den Auslaß des Hauptwärmetauschers (4) mit dem Einlaß des inneren Leitungssystems (12) des Motorblocks (2) verbindet, angeschlossen ist.

4. Flüssigkeitskühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die baulichen Merkmale des Hauptwärmetauschers (4) und des sekundären Wärmetauschers (8) an die jeweiligen Kühlflüssigkeits-Durchflußmengen angepaßt sind, die sie durchströmen.

5. Flüssigkeitskühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptwärmetauscher (4) und der sekundäre Wärmetauscher (8) an zwei verschiedenen Orten des Motorraumes angeordnet sind.