WO2008043425A1 - Cooling circuit - Google Patents

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WO2008043425A1
WO2008043425A1 PCT/EP2007/008183 EP2007008183W WO2008043425A1 WO 2008043425 A1 WO2008043425 A1 WO 2008043425A1 EP 2007008183 W EP2007008183 W EP 2007008183W WO 2008043425 A1 WO2008043425 A1 WO 2008043425A1
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WO
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retarder
throttle
cooling circuit
circuit according
cooling
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Application number
PCT/EP2007/008183
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Inventor
Reiko Haase
Frank Steffens
Franz Hanauer
Original Assignee
Daimler Ag
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T10/00—Control or regulation for continuous braking making use of fluid or powdered medium, e.g. for use when descending a long slope
    • B60T10/02—Control or regulation for continuous braking making use of fluid or powdered medium, e.g. for use when descending a long slope with hydrodynamic brake
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T5/00—Vehicle modifications to facilitate cooling of brakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/78—Features relating to cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P2007/143—Controlling of coolant flow the coolant being liquid using restrictions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P2007/146—Controlling of coolant flow the coolant being liquid using valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/06—Retarder

Definitions

  • the invention relates to a cooling circuit according to the preamble of patent claim 1.
  • Fig. 3 of DE 103 32 907 Al already shows a cooling circuit for a motor vehicle.
  • This cooling circuit has a cooling liquid pump that passes cooling fluid through a radiator, an internal combustion engine and a retarder. By means of the retarder, the braking power of the motor vehicle . get supported.
  • a switching valve that alternately controls the flow of cooling fluid
  • a bypass line is provided at least partially bypassing the radiator.
  • the object of the invention is to provide a particularly fail-safe cooling circuit - in particular for a motor vehicle drive train.
  • pressure peaks can be prevented in the cooling circuit, since the flow of cooling liquid to two partial flows differ Resistance is divisible.
  • the division of the line, in which this division takes place, can in a particularly advantageous embodiment in braking operation of the retarder with high performance promoted coolant - sucked back from the retarder - back to the retarder. This makes it possible to produce a small short circuit for a large part of the pumped coolant, which allows a free pressure setting in a large combustion engine circuit. It is possible to set the pressure loss at the internal combustion engine to a nearly constant value.
  • a throttle is arranged in the other partial flow. This throttle can be in a particularly cost-effective manner, an orifice whose flow cross-section is tuned to the cooling circuit.
  • the cooling circuit can record in addition to this high amount of coolant even the additional amount of coolant for an exhaust gas heat exchanger exhaust gas recirculation, without causing problems. Even vehicles with exhaust gas recirculation can therefore be carried out without elaborate adjustments both with retarder and without retarder.
  • the same coolant pump can be provided without problems. It is thus possible to standardize the two equipment variants of a vehicle with and without a retarder in a cost effective manner with regard to the coolant pumps.
  • the pumping action of the retarder during braking operation leads to a significant increase in the partial flow via the retarder with respect to the partial flow via the throttle.
  • An advantage of the embodiment according to claim 8 is that by means of a check valve or a non-return valve extremely large pressures of the pumping retarder can not lead to a promotion of very hot coolant back into the retarder.
  • the check valve can thereby control this flow direction or lock uncontrolled. In such a blockage by means of a check valve, the entire coolant flows through the retarder.
  • a vehicle variant with retarder is compared to a vehicle variant without retarder additional cooling liquid necessary.
  • additional cooling liquid necessary.
  • This damping can be done in a particularly advantageous manner by an additional expansion tank or by an additional gas bubble storage at the retarder.
  • the effectiveness of the damping depends on the throttle effect of the connection.
  • This connection is the filling line at the additional expansion tank or at the additional gas bubble storage.
  • Such an additional expansion tank on the retarder can compensate for the thermal expansion of the additional cooling liquid in the lines of the retarder.
  • the same main reservoir for vehicles with retarder and those without retarder can be used.
  • Switching the retarder on and off for braking causes short-term pressure fluctuations.
  • another way to minimize the pressure fluctuations is a soft adjustment of the torque structure during the activation and / or deactivation of the retarder. Such adjustment is made by the filling and emptying speed of the retarder.
  • the retarder in the cooling circuit can follow the internal combustion engine. This is particularly advantageous since the internal combustion engine is thus not supplied with cooling liquid heated in continuous braking operation, as is the case, for example, in the water retarder according to DE-Z ATZ 4/2003, "Braking with Water", pages 354 to 364.
  • the single drawing shows a cooling circuit of a drive train of a commercial vehicle.
  • the commercial vehicle is braked by means of a retarder 1, whose working fluid is a cooling liquid of the cooling circuit of an internal combustion engine 2.
  • This internal combustion engine 2 is translated by means of a transmission, not shown, and drives the commercial vehicle.
  • the retarder 1 can be arranged in front of the transmission or after the transmission, so that it is a primary water retarder or a secondary water retarder.
  • a water retarder is described in detail in DE-Z ATZ 4/2003, "Braking with Water", pages 354 to 364. In the example shown here, it is a secondary water retarder
  • I is the drive train braked, so that a usually arranged as a disc brake on the vehicle wheels service brake is relieved and has a longer life.
  • the internal combustion engine 2 is powered by ade umanskeitspumpe
  • the cooling liquid pump 11 pumps the cooling liquid through an oil cooler 100, along cylinder liners 101 and through cylinder heads 102. After the cooling liquid there has absorbed heat from the internal combustion engine 2, the cooling liquid flows through a cooling liquid collector 4 which represents a pipe division. From there, the cooling liquid is in fact passed in a first partial flow through a throttle channel 103 with an orifice plate 5 and in a second partial flow through a line 110 to the retarder 1. From the retarder 1, the cooling liquid flows via a return line 6 and a cooler feed line 104 to a cooler 7 in this cooler inflow line 104 opens at a junction 9 and the throttle channel 103, in which the orifice plate 5 is located. Thus, the throttle channel 103 extends from the coolant collector 4 to the junction 9.
  • the coolant flows through a thermostatic valve 10 back to the coolant pump 11.
  • a bypass line 12 is connected, which opens on the one hand in this thermostatic valve 10.
  • the bypass line 12 opens into the junction 9.
  • the cooler 7 is cooled by a fan 14 which is driven by the internal combustion engine 2.
  • the orifice 5 is designed with a fixed flow cross-section. This flow cross section of the orifice plate 5 is matched to the cooling circuit so that the pressure loss on the internal combustion engine 2 is set to a nearly constant value. Promotes the retarder 1 in braking mode due to the high pumping power more cooling fluid than the coolant pump delivers, the coolant flows through the return line 6, the junction 9 and the throttle line 103 again in the cooling liquid collector 4. From there, the cooling liquid is returned to the retarder. 1 sucked. Thus, even in the case of the delivery rate of the retarder 1, which is very high in relation to the delivery rate of the coolant pump 11, it is ensured that there are no pressure peaks in the return line 6, in the cooler inlet line 104 and comes in the cooler 7.
  • the one sub-circuit 16 is designed as a short-circuit circuit of the retarder 1.
  • the other sub-circuit 17 is designed as an internal combustion engine circuit and includes the radiator 7.
  • the throttle line 103 also serves as pressure equalization between the two sub-circuits 16 and 17, so that thedethe- keitspumpe 11 and the retarder 1 are connected both in parallel, as well as in series ,
  • the retarder 1 is switched to "no braking operation."
  • a small partial flow of the cooling fluid is conducted past the retarder by means of a valve (not shown) to the return flow line 6.
  • the large partial flow of the cooling fluid is controlled by the The two partial flows combine at the junction 9. This results in a parallel flow for the lower circuit 16 which divides as a result of the resistances, the main volume flow flowing via the throttling line 103. This main volume flow can be 80%.
  • the retarder 1 If, on the other hand, the retarder 1 is switched to "braking operation", the cooling fluid flows through the retarder 1. Since the retarder 1 pumps in the active state with the said high delivery rate, the coolant liquid flow in the sub-circuit 16 increases. As long as the retarder 1 pumps less than the Coolant pump 11 promotes the coolant flows over
  • the cooling line 103 leads to the confluence 9 and thus to the cooler 7 or to the bypass line 12. If the retarder 1 delivers more cooling fluid than the coolant pump 11 delivers, the retarder 1 sucks in coolant via the coolant collector 4 and the throttle line 103, so that part of the coolant circulates in the sub-circuit 16.
  • the cooling circuit also has a compensation tank 107 and an interior heater 108.
  • an exhaust gas recirculation is coupled to an exhaust gas turbocharger and optionally a turbo compound.
  • an exhaust gas turbocharger and turbo-compound dams the exhaust pressure to an exhaust manifold, so that a relatively high pressure is available at an exhaust gas recirculation valve. With such a high pressure, an exhaust gas can be pressed more easily against the boost pressure of the exhaust gas turbocharger into the intake tract of the internal combustion engine 2.
  • the exhaust gas flow is cooled by means of an exhaust gas heat exchanger 30.
  • This exhaust gas heat exchanger 30 is integrated between the oil cooler 100 and the coolant liquid collector 4 in the cooling circuit, so that the cooling circuit of the internal combustion engine 2 and the retarder 1 also cools the exhaust gas heat exchanger 30 and the exhaust gas.
  • an exhaust gas recirculation valve 21 opens on the one hand into the coolant collector 4 and on the other hand into the outlet line 20 of the exhaust gas heat exchanger 30.
  • a damping not shown is provided. This damping can be done by the expansion tank or by a gas bubble storage at the retarder 1.
  • the effectiveness of the damping depends on the Throttling effect of the connections - ie the filling line of the expansion tank or the gas bubble storage - from. Too small cross sections can not adequately attenuate a pressure pulse as a result of the switching operation at the retarder 1.
  • the throttle 5 may be provided with a counter to the flow direction 23 of thedestattkeits- pump 11 to the radiator 7 blocking check valve. If, as a result of the high pumping action of the retarder 1, cooling fluid would be pumped into the retarder 1 counter to the delivery rate of the coolant pump 11, the check valve closes the throttling section. Then the entire cooling liquid flows over the retarder. 1
  • a variably controlled throttle valve is provided instead of the orifice.
  • the throttle valve can always be kept at least a little opened.
  • a pressure sensor may be provided in the cooling system of the internal combustion engine. This then regulates the throttle valve via a signal line.

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Abstract

The invention relates to a cooling circuit, in particular for a utility vehicle. Said cooling circuit cools an internal combustion engine (2) and a retarder (1). A cooled exhaust gas recirculation system can also be provided. A throttle (5) which divides the flow from the retarder (1) into two partial flows is provided. As a result, large fluctuations in pressure in the cooling circuit can be prevented.

Description

DaimlerChrysler AGDaimlerChrysler AG
KühlkreislaufCooling circuit
Die Erfindung betrifft einen Kühlkreislauf nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a cooling circuit according to the preamble of patent claim 1.
Die Fig. 3 der DE 103 32 907 Al zeigt bereits einen Kühlkreislauf für ein Kraftfahrzeug. Dieser Kühlkreislauf weist eine Kühlflüssigkeitspumpe auf, die Kühlflüssigkeit durch einen Kühler, einen Verbrennungsmotor und einen Retarder leitet. Mittels des Retarders kann die Bremsleistung des Kraftfahrzeuges .unterstützt werden. Es ist ein Umschaltventil vorgesehen, das den Fluss von Kühlflüssigkeit alternativFig. 3 of DE 103 32 907 Al already shows a cooling circuit for a motor vehicle. This cooling circuit has a cooling liquid pump that passes cooling fluid through a radiator, an internal combustion engine and a retarder. By means of the retarder, the braking power of the motor vehicle . get supported. There is provided a switching valve that alternately controls the flow of cooling fluid
— durch den Retarder zu einem Kühler- through the retarder to a cooler
— unter Umgehung des Retarders zum Kühler leitet. Parallel zum Kühler ist eine Bypassleitung zumindest zur teilweisen Umgehung des Kühlers vorgesehen.- Passing to the radiator, bypassing the retarder. Parallel to the radiator, a bypass line is provided at least partially bypassing the radiator.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen besonders ausfallsicheren Kühlkreislauf - insbesondere für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang - zu schaffen.The object of the invention is to provide a particularly fail-safe cooling circuit - in particular for a motor vehicle drive train.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved with the features of claim 1.
In besonders vorteilhafter Weise können im Kühlkreislauf Druckspitzen verhindert werden, da der Fluss von Kühlflüssigkeit auf zwei Teilströme unterschiedlichen Widerstandes aufteilbar ist. Die Leitungsteilung, an der diese Aufteilung erfolgt, kann in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung im Bremsbetrieb vom Retarder mit hoher Leistung geförderte Kühlflüssigkeit - vom Retarder wieder angesaugt - zurück zum Retarder leiten. Damit lässt sich für einen Großteil der geförderten Kühlflüssigkeit ein kleiner Kurzschlusskreislauf herstellen, der eine freie Druckeinstellung in einem großen Verbrennungsmotorkreislauf ermöglicht. Es lässt sich der Druckverlust am Verbrennungsmotor auf einen nahezu konstanten Wert einstellen. Während in dem einen Teilstrom der Retarder angeordnet ist, ist in dem anderen Teilstrom eine Drossel angeordnet. Diese Drossel kann in besonders kostengünstiger Weise eine Drosselblende sein, deren Strömungsquerschnitt auf den Kühlkreislauf abgestimmt ist. Es ist jedoch auch möglich, ein variabel geregeltes/gesteuertes Drosselventil oder eine Drosselleitung mit durchgehend engem Innendurchmesser vorzusehen.In a particularly advantageous manner, pressure peaks can be prevented in the cooling circuit, since the flow of cooling liquid to two partial flows differ Resistance is divisible. The division of the line, in which this division takes place, can in a particularly advantageous embodiment in braking operation of the retarder with high performance promoted coolant - sucked back from the retarder - back to the retarder. This makes it possible to produce a small short circuit for a large part of the pumped coolant, which allows a free pressure setting in a large combustion engine circuit. It is possible to set the pressure loss at the internal combustion engine to a nearly constant value. While the retarder is arranged in the one partial flow, a throttle is arranged in the other partial flow. This throttle can be in a particularly cost-effective manner, an orifice whose flow cross-section is tuned to the cooling circuit. However, it is also possible to provide a variably controlled / controlled throttle valve or a throttle line with continuous narrow inner diameter.
Wegen des Retarders wird gegenüber Fahrzeugen ohne Retarder eine relativ große Menge Kühlflüssigkeit benötigt. Infolge des im Verbrennungsmotor relativ konstant einstellbaren Druckes kann der Kühlkreislauf neben dieser hohen Menge Kühlflüssigkeit sogar die zusätzliche Menge Kühlflüssigkeit für einen Abgaswärmeüberträger einer Abgasrückführung aufnehmen, ohne dass es zu Problemen kommt. Selbst Fahrzeuge mit Abgasrückführung können demzufolge ohne aufwändige Anpassungen sowohl mit Retarder, als auch ohne Retarder ausgeführt werden. Es kann insbesondere problemlos die gleiche Kühlflüssigkeitspumpe vorgesehen sein. Es ist somit möglich die beiden Ausstattungvarianten eines Fahrzeugs mit und ohne Retarder in kostengünstiger Weise hinsichtlich der Kühlflüssigkeitspumpen zu vereinheitlichen. Die Pumpwirkung des Retarders im Bremsbetrieb führt zu einer deutlichen Erhöhung des Teilstroms über den Retarder gegenüber dem Teilstrom über die Drossel. Ein Vorteil der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 8 ist, dass mittels eines Rückschlagventils bzw. einer Rückschlagklappe extrem große Drücke des pumpenden Retarders nicht zu einer Förderung von sehr heißer Kühlflüssigkeit zurück in den Retarder führen können. Das Rückschlagventil kann dabei diese Flussrichtung gesteuert oder ungesteuert sperren. Bei einer solchen Sperrung mittels Rückschlagventil strömt die gesamte Kühlflüssigkeit durch den Retarder.Because of the retarder, a relatively large amount of coolant is required compared to vehicles without retarder. As a result of the relatively constant adjustable pressure in the engine, the cooling circuit can record in addition to this high amount of coolant even the additional amount of coolant for an exhaust gas heat exchanger exhaust gas recirculation, without causing problems. Even vehicles with exhaust gas recirculation can therefore be carried out without elaborate adjustments both with retarder and without retarder. In particular, the same coolant pump can be provided without problems. It is thus possible to standardize the two equipment variants of a vehicle with and without a retarder in a cost effective manner with regard to the coolant pumps. The pumping action of the retarder during braking operation leads to a significant increase in the partial flow via the retarder with respect to the partial flow via the throttle. An advantage of the embodiment according to claim 8 is that by means of a check valve or a non-return valve extremely large pressures of the pumping retarder can not lead to a promotion of very hot coolant back into the retarder. The check valve can thereby control this flow direction or lock uncontrolled. In such a blockage by means of a check valve, the entire coolant flows through the retarder.
Überschreitet die Kühlflüssigkeit bei Überlastung infolge extremen Dauerbetriebs des Retarders eine Grenztemperatur so ist der Retarder nicht mehr zuschaltbar und die Bremsung erfolgt nur noch über die Scheibenbremsen und gegebenenfalls einer Motorbremse. Da im Bremsbetrieb des Retarders ein Teilstrom nicht durch den Retarder fließt, sondern durch die Drossel, kann der Retarder diesen Teilstrom nicht auf die für bekannte Fahrzeuge mit Retarder übliche maximale Grenztemperatur erhöhen. Die Folge ist eine reduzierte Dauerbremsleistung. Durch eine gezielte Erhöhung dieser Grenztemperatur auf eine Übertemperatur am Ausgang des Retarders wird die übliche Grenztemperatur nach Stromvereinigung wieder erreicht. Damit nutzt der Retarder die gesamte Kühlkapazität des Kühlers aus. Da der durch die Drossel fließende Teilstrom von der Retar- derdifferenzdrehzahl, dem Retarderbremsmoment, der Verbrennungsmotordrehzahl und einer Thermostatstellung eines Ther- mostats zur Überbrückung des Kühlers abhängt, ergibt sich für die Übertemperatur ein Kennfeld.Exceeds the coolant in case of overload due to extreme continuous operation of the retarder a limit temperature so the retarder is no longer switchable and the braking is done only on the disc brakes and possibly an engine brake. Since a partial flow does not flow through the retarder during brake operation of the retarder, but rather through the throttle, the retarder can not increase this partial flow to the maximum limit temperature customary for known vehicles with retarders. The result is a reduced continuous braking performance. By deliberately increasing this limit temperature to an excess temperature at the outlet of the retarder, the usual limit temperature is reached again after the current has been combined. Thus, the retarder uses the entire cooling capacity of the radiator. Since the partial flow flowing through the throttle depends on the retarder differential rotational speed, the retarder braking torque, the engine rotational speed and a thermostat position of a thermostat for bridging the radiator, a characteristic diagram results for the excess temperature.
Bei einer Fahrzeugvariante mit Retarder ist gegenüber einer Fahrzeugvariante ohne Retarder zusätzliche Kühlflüssigkeit notwendig. Zur Reduzierung der Druckschwankungen beim Einbzw. Ausschalten des Retarders kann eine Dämpfung vorgesehen sein. Diese Dämpfung kann in besonders vorteilhafter Weise durch einen Zusatz-Ausgleichsbehälter bzw. durch einen Zusatz-Gasblasenspeicher am Retarder erfolgen. Die Wirksamkeit der Dämpfung hängt von der Drosselwirkung des Anschlusses ab. Dieser Anschluss ist die Füllleitung beim Zusatz- Ausgleichsbehälter bzw. beim Zusatz-Gasblasenspeicher. Ein solcher Zusatz-Ausgleichsbehälter am Retarder kann die Wärmeausdehnung für die zusätzliche Kühlflüssigkeit in den Leitungen des Retarders ausgleichen. Für einen Haupt- Ausgleichsbehälter des Kühlkreislaufes ergeben sich damit gleichwertige Bedingungen zwischen Fahrzeugen mit Retarder und solchen ohne Retarder. Somit kann der gleiche Haupt- Ausgleichsbehälter für Fahrzeuge mit Retarder und solche ohne Retarder verwendet werden.In a vehicle variant with retarder is compared to a vehicle variant without retarder additional cooling liquid necessary. To reduce the pressure fluctuations during Einbzw. Turning off the retarder may provide a cushioning be. This damping can be done in a particularly advantageous manner by an additional expansion tank or by an additional gas bubble storage at the retarder. The effectiveness of the damping depends on the throttle effect of the connection. This connection is the filling line at the additional expansion tank or at the additional gas bubble storage. Such an additional expansion tank on the retarder can compensate for the thermal expansion of the additional cooling liquid in the lines of the retarder. For a main reservoir of the cooling circuit thus equivalent conditions arise between vehicles with retarder and those without retarder. Thus, the same main reservoir for vehicles with retarder and those without retarder can be used.
Durch das Ein- und Ausschalten des Retarders zum Bremsen entstehen kurzfristige Druckschwankungen. Neben der Drossel ist eine weitere Möglichkeit zur Minimierung der Druckschwankungen eine weiche Einstellung des Drehmomentaufbaus während des Ein- und/oder Ausschalten des Retarders. Eine solche Einstellung erfolgt über die Befüllungs- und Entleerungsgeschwindigkeit des Retarders.Switching the retarder on and off for braking causes short-term pressure fluctuations. In addition to the throttle, another way to minimize the pressure fluctuations is a soft adjustment of the torque structure during the activation and / or deactivation of the retarder. Such adjustment is made by the filling and emptying speed of the retarder.
Da erfindungsgemäß Druckschwankungen ausgeglichen werden können, kann der Retarder im Kühlkreislauf dem Verbrennungsmotor folgen. Dies ist besonders Vorteilhaft, da dem Verbrennungsmotor somit nicht im Dauerbremsbetrieb aufgeheizte Kühlflüssigkeit zugeführt wird, wie dies beispielsweise beim Wasser- retarder gemäß DE-Z ATZ 4/2003, „Bremsen mit Wasser", Seiten 354 bis 364 der Fall ist.Since, according to the invention, pressure fluctuations can be compensated, the retarder in the cooling circuit can follow the internal combustion engine. This is particularly advantageous since the internal combustion engine is thus not supplied with cooling liquid heated in continuous braking operation, as is the case, for example, in the water retarder according to DE-Z ATZ 4/2003, "Braking with Water", pages 354 to 364.
Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung vor. Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.Further advantages of the invention will become apparent from the other claims, the description and the drawings. The invention is explained below with reference to an embodiment.
Dabei zeigt die einzige Zeichnung einen Kühlkreislauf eines Antriebsstrangs eines Nutzfahrzeugs. Das Nutzfahrzeug ist dabei mittels eines Retarders 1 abbremsbar, dessen Arbeitsmedium eine Kühlflüssigkeit des Kühlkreislaufs eines Verbrennungsmotors 2 ist. Dieser Verbrennungsmotor 2 wird mittels eines nicht näher dargestellten Getriebes übersetzt und treibt das Nutzfahrzeug an. Dabei kann der Retarder 1 vor dem Getriebe oder nach dem Getriebe angeordnet sein, so dass es sich um einen Primär-Wasserretarder oder einen Sekundär- Wasserretarder handelt. Ein Wasserretarder ist ausführlich in der DE-Z ATZ 4/2003, „Bremsen mit Wasser", Seiten 354 bis 364 beschrieben. In dem hier dargestellten Beispiel handelt es sich um einen Sekundär-Wasserretarder . Mittels des RetardersThe single drawing shows a cooling circuit of a drive train of a commercial vehicle. The commercial vehicle is braked by means of a retarder 1, whose working fluid is a cooling liquid of the cooling circuit of an internal combustion engine 2. This internal combustion engine 2 is translated by means of a transmission, not shown, and drives the commercial vehicle. In this case, the retarder 1 can be arranged in front of the transmission or after the transmission, so that it is a primary water retarder or a secondary water retarder. A water retarder is described in detail in DE-Z ATZ 4/2003, "Braking with Water", pages 354 to 364. In the example shown here, it is a secondary water retarder
I ist der Antriebsstrang abbremsbar, so dass eine üblicherweise als Scheibenbremse an den Fahrzeugrädern angeordnete Betriebsbremse entlastet wird und eine höhere Lebensdauer aufweist.I is the drive train braked, so that a usually arranged as a disc brake on the vehicle wheels service brake is relieved and has a longer life.
Der Verbrennungsmotor 2 wird von einer KühlflüssigskeitspumpeThe internal combustion engine 2 is powered by a Kühlflüssigskeitspumpe
II mit Kühlflüssigkeit versorgt. Die Kühlflüssigkeitspumpe 11 pumpt die Kühlflüssigkeit durch einen Ölkühler 100, entlang Zylinderlaufbuchsen 101 und durch Zylinderköpfe 102. Nachdem die Kühlflüssigkeit dort vom Verbrennungsmotor 2 Wärme aufgenommen hat, fließt die Kühlflüssigkeit durch einen Kühlflüs- sigkeitssammler 4 der eine Leitungsteilung darstellt. Von dort wird die Kühlflüssigkeit nämlich in einem ersten Teilstrom durch einen Drosselkanal 103 mit einer Drosselblende 5 und in einem zweiten Teilstrom durch eine Leitung 110 zu dem Retarder 1 geleitet. Vom Retarder 1 fließt die Kühlflüssigkeit über eine Rückflussleitung 6 und eine Kühlerzuflussleitung 104 zu einem Kühler 7. In diese Kühlerzuflussleitung 104 mündet an einer Einmündung 9 auch der Drosselkanal 103, in welchem die Drosselblende 5 liegt. Damit erstreckt sich der Drosselkanal 103 von der Kühlflüssigkeitssammler 4 zur Einmündung 9.II supplied with coolant. The cooling liquid pump 11 pumps the cooling liquid through an oil cooler 100, along cylinder liners 101 and through cylinder heads 102. After the cooling liquid there has absorbed heat from the internal combustion engine 2, the cooling liquid flows through a cooling liquid collector 4 which represents a pipe division. From there, the cooling liquid is in fact passed in a first partial flow through a throttle channel 103 with an orifice plate 5 and in a second partial flow through a line 110 to the retarder 1. From the retarder 1, the cooling liquid flows via a return line 6 and a cooler feed line 104 to a cooler 7 in this cooler inflow line 104 opens at a junction 9 and the throttle channel 103, in which the orifice plate 5 is located. Thus, the throttle channel 103 extends from the coolant collector 4 to the junction 9.
Vom Kühler 7 fließt die Kühlflüssigkeit über ein Thermostatventil 10 zurück zur Kühlflüssigkeitspumpe 11. Parallel zum Kühler 7 ist eine Bypassleitung 12 geschaltet, die einerseits in dieses Thermostatventil 10 einmündet. Andererseits mündet die Bypassleitung 12 in die Einmündung 9 ein. Somit ist mittels der Bypassleitung 12 der Kühler 7 zumindest teilweise umgehbar. Je höher die Temperatur am Thermostatventil 10, desto mehr Kühlflüssigkeit leitet das Thermostatventil 10 ü- ber den Kühler 7. Ab einer oberen Grenztemperatur wird der gesamte Fluss von Kühlflüssigkeit über den Kühler 7 geleitet. Unter einer unteren Grenztemperatur wird der gesamte Fluss von Kühlflüssigkeit parallel am Kühler 7 vorbei geleitet. Der Kühler 7 wird dabei von einem Lüfter 14 gekühlt, der vom Verbrennungsmotor 2 angetrieben wird.From the radiator 7, the coolant flows through a thermostatic valve 10 back to the coolant pump 11. Parallel to the radiator 7, a bypass line 12 is connected, which opens on the one hand in this thermostatic valve 10. On the other hand, the bypass line 12 opens into the junction 9. Thus, by means of the bypass line 12 of the radiator 7 at least partially bypassed. The higher the temperature at the thermostatic valve 10, the more cooling liquid passes the thermostatic valve 10 via the cooler 7. From an upper limit temperature, the entire flow of cooling liquid through the cooler 7 is passed. Below a lower limit temperature, the entire flow of cooling liquid is conducted in parallel past the cooler 7. The cooler 7 is cooled by a fan 14 which is driven by the internal combustion engine 2.
Die Drosselblende 5 ist mit einem festen Strömungsquerschnitt ausgeführt. Dieser Strömungsquerschnitt der Drosselblende 5 ist dabei derart auf den Kühlkreislauf abgestimmt, dass sich der Druckverlust am Verbrennungsmotor 2 auf einen nahezu konstanten Wert einstellt. Fördert der Retarder 1 im Bremsbetrieb infolge der hohen Pumpleistung mehr Kühlflüssigkeit, als die Kühlflüssigkeitspumpe liefert, so fließt die Kühlflüssigkeit über die Rückflussleitung 6, die Einmündung 9 und die Drosselleitung 103 wieder in den Kühlflüssigkeitssammler 4. Von dort wird die Kühlflüssigkeit wieder in den Retarder 1 gesaugt. Somit ist auch bei der im Verhältnis zur Förderleistung der Kühlflüssigkeitspumpe 11 sehr hohen Förderleistung des Retarders 1 sichergestellt, dass es nicht zu Druckspitzen in der Rückflussleitung 6, in der Kühlerzuflussleitung 104 und im Kühler 7 kommt. Es bilden sich nämlich zwei miteinander gekoppelte Unterkreisläufe 16, 17. Der eine Unterkreislauf 16 ist als Kurzschlusskreislauf des Retarders 1 ausgeführt. Der andere Unterkreislauf 17 ist als Verbrennungsmotorkreislauf ausgeführt und umfasst den Kühler 7. Damit dient die Drosselleitung 103 auch als Druckausgleich zwischen den beiden Unterkreisläufen 16 und 17, so dass die Kühlflüssig- keitspumpe 11 und der Retarder 1 sowohl parallel, als auch in Reihe geschaltet sind.The orifice 5 is designed with a fixed flow cross-section. This flow cross section of the orifice plate 5 is matched to the cooling circuit so that the pressure loss on the internal combustion engine 2 is set to a nearly constant value. Promotes the retarder 1 in braking mode due to the high pumping power more cooling fluid than the coolant pump delivers, the coolant flows through the return line 6, the junction 9 and the throttle line 103 again in the cooling liquid collector 4. From there, the cooling liquid is returned to the retarder. 1 sucked. Thus, even in the case of the delivery rate of the retarder 1, which is very high in relation to the delivery rate of the coolant pump 11, it is ensured that there are no pressure peaks in the return line 6, in the cooler inlet line 104 and comes in the cooler 7. Namely, two sub-circuits 16, 17 coupled to each other form. The one sub-circuit 16 is designed as a short-circuit circuit of the retarder 1. The other sub-circuit 17 is designed as an internal combustion engine circuit and includes the radiator 7. Thus, the throttle line 103 also serves as pressure equalization between the two sub-circuits 16 and 17, so that the Kühlflüssig- keitspumpe 11 and the retarder 1 are connected both in parallel, as well as in series ,
Bei der normalen Fahrt mittels des Verbrennungsmotors 2 ist der Retarder 1 auf „kein Bremsbetrieb" geschaltet. Dabei wird der eine kleine Teilstrom der Kühlflüssigkeit mittels eines nicht näher dargestellten Ventils am Retarder vorbei zur Rückflussleitung 6 geleitet. Der große Teilstrom der Kühlflüssigkeit wird hingegen durch die Drosselleitung 103 geleitet. Die beiden Teilströme vereinigen sich an der Einmündung 9. Damit ergibt sich für den Unterkreislauf 16 ein Parallelstrom der sich infolge der Widerstände aufteilt, wobei der Hauptvolumenstrom über die Drosselleitung 103 strömt. Dieser Hauptvolumenstrom kann bei 80% liegen.During normal driving by means of the internal combustion engine 2, the retarder 1 is switched to "no braking operation." In this case, a small partial flow of the cooling fluid is conducted past the retarder by means of a valve (not shown) to the return flow line 6. The large partial flow of the cooling fluid, however, is controlled by the The two partial flows combine at the junction 9. This results in a parallel flow for the lower circuit 16 which divides as a result of the resistances, the main volume flow flowing via the throttling line 103. This main volume flow can be 80%.
Wird der Retarder 1 hingegen auf „Bremsbetrieb" schaltet, fließt die Kühlflüssigkeit durch den Retarder 1. Da der Retarder 1 im aktiven Zustand mit der besagten hohen Förderleistung pumpt, erhöht sich der Kühlflüssigkeitsstrom im Unterkreislauf 16. Solange der Retarder 1 weniger pumpt, als die Kühlflüssigkeitspumpe 11 fördert, fließt die Kühlflüssigkeit überIf, on the other hand, the retarder 1 is switched to "braking operation", the cooling fluid flows through the retarder 1. Since the retarder 1 pumps in the active state with the said high delivery rate, the coolant liquid flow in the sub-circuit 16 increases. As long as the retarder 1 pumps less than the Coolant pump 11 promotes the coolant flows over
- die Rückflussleitung 6 und- the return line 6 and
— die Drosselleitung 103 zur Einmündung 9 und damit zum Kühler 7 bzw. zur Bypasslei- tung 12. Fördert der Retarder 1 die gleiche Menge Kühlflüssigkeit, wie die Kühlflüssigkeitspumpe 11, so steht die Kühl- flüssigkeit in der Drosselleitung 103. Fördert der Retarder 1 mehr Kühlflüssigkeit, als die Kühlflüssigkeitspumpe 11 liefert, so saugt der Retarder 1 Kühlflüssigkeit über den Kühl- flüssigkeitssammler 4 und die Drosselleitung 103 an, so dass ein Teil der Kühlflüssigkeit im Unterkreislauf 16 zirkuliert.If the retarder 1 conveys the same amount of cooling liquid as the cooling liquid pump 11, the cooling line 103 leads to the confluence 9 and thus to the cooler 7 or to the bypass line 12. If the retarder 1 delivers more cooling fluid than the coolant pump 11 delivers, the retarder 1 sucks in coolant via the coolant collector 4 and the throttle line 103, so that part of the coolant circulates in the sub-circuit 16.
Der Kühlkreislauf weist ferner einen Ausgleichstank 107 und eine Innenraumheizung 108 auf.The cooling circuit also has a compensation tank 107 and an interior heater 108.
Es ist eine Abgasrückführung vorgesehen. Diese ist mit einem Abgasturbolader und gegebenenfalls einem Turbo-Compound gekoppelt. Eine solche Kombination mit Abgasturbolader und Turbo-Compound ist besonders vorteilhaft, da das Turbo-Compound den Abgasdruck nach einem Abgaskrümmer staut, so dass ein relativ hoher Druck an einem Abgasrückführventil zur Verfügung steht. Mit einem solchen hohen Druck lässt sich ein Abgas einfacher gegen den Ladedruck des Abgasturboladers in den Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors 2 drücken. Um mittels der Verhinderung von Hitzenestern im Verbrennungsraum die Stickoxide NOx im Abgas gering zu halten, wird der Abgasstrom mittels eines Abgaswärmeüberträgers 30 gekühlt. Dieser Abgaswärmeüberträger 30 ist zwischen dem Ölkühler 100 und dem Kühl- flüssigkeitssammler 4 in den Kühlkreislauf eingebunden, so dass der Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors 2 und des Re- tarders 1 auch den Abgaswärmeüberträger 30 und das Abgas kühlt. Dabei mündet ein Abgasrückführventil 21 einerseits in den Kühlflüssigkeitssammler 4 und andererseits in die Ausgangsleitung 20 des Abgaswärmeüberträgers 30.There is provided an exhaust gas recirculation. This is coupled to an exhaust gas turbocharger and optionally a turbo compound. Such a combination with exhaust gas turbocharger and turbo-compound is particularly advantageous because the turbo-compound dams the exhaust pressure to an exhaust manifold, so that a relatively high pressure is available at an exhaust gas recirculation valve. With such a high pressure, an exhaust gas can be pressed more easily against the boost pressure of the exhaust gas turbocharger into the intake tract of the internal combustion engine 2. In order to keep the nitrogen oxides NO x in the exhaust gas low by means of the prevention of heat esters in the combustion chamber, the exhaust gas flow is cooled by means of an exhaust gas heat exchanger 30. This exhaust gas heat exchanger 30 is integrated between the oil cooler 100 and the coolant liquid collector 4 in the cooling circuit, so that the cooling circuit of the internal combustion engine 2 and the retarder 1 also cools the exhaust gas heat exchanger 30 and the exhaust gas. In this case, an exhaust gas recirculation valve 21 opens on the one hand into the coolant collector 4 and on the other hand into the outlet line 20 of the exhaust gas heat exchanger 30.
Zur Reduzierung von Druckschwankungen beim Ein- bzw. Ausschalten des Retarders 1 ist eine nicht näher dargestellte Dämpfung vorgesehen. Diese Dämpfung kann durch den Ausgleichsbehälter bzw. durch einen Gasblasenspeicher am Retarder 1 erfolgen. Die Wirksamkeit der Dämpfung hängt von der Drosselwirkung der Anschlüsse - d.h. der Füllleitung des Ausgleichsbehälter bzw. des Gasblasenspeichers - ab. Zu geringe Querschnitte können einen Druckimpuls infolge des Schaltvorgangs am Retarder 1 nicht ausreichend dämpfen.To reduce pressure fluctuations when switching on and off of the retarder 1, a damping not shown is provided. This damping can be done by the expansion tank or by a gas bubble storage at the retarder 1. The effectiveness of the damping depends on the Throttling effect of the connections - ie the filling line of the expansion tank or the gas bubble storage - from. Too small cross sections can not adequately attenuate a pressure pulse as a result of the switching operation at the retarder 1.
In einer alternativen Ausgestaltung kann die Drossel 5 mit einem entgegen der Flussrichtung 23 von der Kühlflüssigkeits- pumpe 11 zum Kühler 7 sperrendem Rückschlagventil versehen sein. Kommt es infolge der hohen Pumpwirkung des Retarders 1 dazu, dass Kühlflüssigkeit entgegen der Förderleistung der Kühlflüssigkeitspumpe 11 in den Retarder 1 gepumpt werden würde, so schließt das Rückschlagventil den Drosselungsabschnitt. Dann strömt die gesamte Kühlflüssigkeit über den Retarder 1.In an alternative embodiment, the throttle 5 may be provided with a counter to the flow direction 23 of the Kühlflüssigkeits- pump 11 to the radiator 7 blocking check valve. If, as a result of the high pumping action of the retarder 1, cooling fluid would be pumped into the retarder 1 counter to the delivery rate of the coolant pump 11, the check valve closes the throttling section. Then the entire cooling liquid flows over the retarder. 1
In einer weiteren alternativen Ausgestaltung ist anstelle der Drosselblende ein variabel geregeltes Drosselventil vorgesehen. Dabei kann das Drosselventil stets zumindest ein wenig geöffnet gehalten werden. Mittels des Drosselventils wird dabei der Druckverlust am Verbrennungsmotor auf einen konstanten Wert eingeregelt. Dazu kann ein Drucksensor im Kühlsystem des Verbrennungsmotors vorgesehen sein. Dieser regelt dann über eine Signalleitung das Drosselventil.In a further alternative embodiment, a variably controlled throttle valve is provided instead of the orifice. In this case, the throttle valve can always be kept at least a little opened. By means of the throttle valve, the pressure loss at the internal combustion engine is adjusted to a constant value. For this purpose, a pressure sensor may be provided in the cooling system of the internal combustion engine. This then regulates the throttle valve via a signal line.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen handelt es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der beschriebenen Merkmale für unterschiedliche Ausführungsformen ist ebenfalls möglich. Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung gehörenden Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien der Vorrichtungsteile zu entnehmen. The described embodiments are only exemplary embodiments. A combination of the described features for different embodiments is also possible. Further, in particular not described features of the device parts belonging to the invention are to be taken from the geometries of the device parts shown in the drawings.

Claims

Patentansprüche claims
1. Kühlkreislauf, bei welchem eine Kühlflüssigkeitspumpe (11) Kühlflüssigkeit durch einen Verbrennungsmotor (2), einen Retarder (1) und einen Kühler (7) leitet, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Betriebszustand1. Cooling circuit, in which a cooling liquid pump (11) coolant through an internal combustion engine (2), a retarder (1) and a radiator (7) passes, characterized in that in an operating condition
- ein erster Teilstrom über eine Drossel (5) und- A first partial flow via a throttle (5) and
— ein zweiter Teilstrom über den Retarder (1) zu dem Kühler (7) leitbar ist.- A second partial flow via the retarder (1) to the radiator (7) is conductive.
2. Kühlkreislauf nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (5) und der Retarder (1) in Flussrichtung der Kühlflüssigkeit dem Verbrennungsmotor (2) in nach einer Leitungsteilung (Kühlflüssigkeitssammler 4) getrennt geführten Leitungen (8, 30) folgen.2. Cooling circuit according to claim 1, characterized in that the throttle (5) and the retarder (1) in the flow direction of the cooling liquid the internal combustion engine (2) in a line division (cooling liquid collector 4) separately guided lines (8, 30) follow.
3. Kühlkreislauf nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (5) als unveränderlich Drosselblende ausgeführt ist, welche einen ständigen Durchfluss gewährleistet .3. Cooling circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the throttle (5) is designed as a fixed orifice, which ensures a constant flow.
4. Kühlkreislauf nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Kurzschlusskreislauf bildet, wenn die Fördermenge des Retarders (1) größer ist, als die Fördermenge der Kühlflüssigkeitspumpe (11), wobei dieser Kurzschlusskreislauf von der Leitungsteilung4. cooling circuit according to one of the preceding claims, characterized in that a short-circuiting circuit forms when the delivery rate of the retarder (1) is greater than the delivery rate of the cooling liquid pump (11), said short circuit from the line division
(Kühlflüssigkeitssammler 4) über den Retarder (1), eine Rückflussleitung (6), eine Einmündung (9) und die Drossel(Coolant collector 4) via the retarder (1), a return line (6), a junction (9) and the throttle
(5) zurück in die Leitungsteilung(5) back to the line division
(Kühlflüssigkeitssammler 4) führt.(Coolant collector 4) leads.
5. Kühlkreislauf nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass von der Einmündung eine Kühlerzuflussleitung (104) zum Kühler (7) führt.5. cooling circuit according to claim 4, characterized in that from the junction a radiator inlet line (104) to the radiator (7) leads.
6. Kühlkreislauf nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (5) als Drosselventil ausgeführt ist, welches druckabhängig regelbar ist.6. Cooling circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the throttle (5) is designed as a throttle valve, which is pressure-dependent adjustable.
7. Kühlkreislauf nach einem der vorhergehenden Patentansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass ein Thermostatventil (10) vorgesehen ist, welches den Fluss der Kühlflüssigkeit über eine Bypassleitung (12) zumindest teilweise am Kühler (7) vorbei leiten kann.7. Cooling circuit according to one of the preceding claims, characterized in that a thermostatic valve (10) is provided, which can conduct the flow of the cooling liquid via a bypass line (12) at least partially past the radiator (7).
8. Kühlkreislauf nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Retarders (1) ein höherer Kühlflüssigkeitsdruck herstellbar ist, als mit der Kühlflüssigkeitspumpe (11), wobei ein Rückschlagventil unmittelbar in der Dros- sei (5) oder in einer Drosselleitung (103) der Drossel (5) angeordnet ist, so dass der gesamte Fluss der Kühlflüssigkeit über den Retarder (1) leitbar ist.8. Cooling circuit according to one of the preceding claims, characterized in that by means of the retarder (1) a higher coolant pressure can be produced than with the coolant pump (11), wherein a check valve directly in the Dros- Let (5) or in a throttle line (103) of the throttle (5) is arranged, so that the entire flow of the cooling liquid via the retarder (1) can be conducted.
9. Kühlkreislauf nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Dämpfung von Druckschwankungen beim Ein- bzw. Ausschalten des Retarders (1) ein Ausgleichsbehälter oder ein Gasblasenspeicher vorgesehen ist.9. Cooling circuit according to one of the preceding claims, characterized in that for damping pressure fluctuations when switching on and off of the retarder (1), a surge tank or a gas bubble storage is provided.
10. Kühlkreislauf nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsbehälter bzw. der Gasblasenspeicher im Bereich des Retarders (1) angeordnet ist. 10. cooling circuit according to claim 10, characterized in that the expansion tank or the gas bubble storage in the region of the retarder (1) is arranged.
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