DE68909897T2

DE68909897T2 - Kühlungsanordnung einer Brennkraftmaschine.

Info

Publication number: DE68909897T2
Application number: DE1989609897
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Antoviaque; Emmanuel Rupp
Original assignee: Automobiles Peugeot SA; Automobiles Citroen SA
Current assignee: Automobiles Peugeot SA; Automobiles Citroen SA
Priority date: 1988-12-14
Filing date: 1989-12-13
Publication date: 1994-04-14
Anticipated expiration: 2009-12-14
Also published as: FR2640315B1; EP0374038A1; EP0374038B1; DE68909897D1; JPH02245417A; FR2640315A1; JP2706542B2; ES2046515T3

Description

Der Kühlkreislauf eines Verbrennungsmotors soll notwendigerweise eine Vorrichtung zur Entgasung aufweisen, denn es kann keine absolute Dichtigkeit zwischen dem Innenraum des Zylinders und den Wasserkammern erreicht werden. Man kann den Motor selbst entgasen. Aber man erhöht dann in beträchtlichem Maße das nach dem Anlassen des Motors zu erwärmende Flüssigkeitsvolumen, denn dies hat zur Folge, daß nach dem Starten die im Expansionsgefäß enthaltene Flüssigkeit aufgeheizt wird; folglich wird der Temperaturanstieg dieses Motors und seines Kühlkreislaufs verzögert, was aufgrund der verlängerten Verwendung der Kaltlauf-Anreicherungssysteme den Schadstoffausstoß nach außen vergrößert mit der Folge, daß sich auch der Kraftstoffverbrauch erhöht und im Falle eines Kraftfahrzeugmotors die Heizung des Kraftfahrzeug-Fahrgastraums beeinträchtigt ist.
Man kann auch den Kühler entgasen. Aber man läßt, iinmer mit dem Ziel schnell auf normale Betriebstemperaturen zu gelangen, die Kühlflüssigkeit im Kühler nicht vom Starten des Motors an zirkulieren. Man kann beispielsweise ein Thermostatventil verwenden, welches die Flüssigkeitszirkulation verhindert, solange ihre Temperatur unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegt. Diese Zirkulation stellt sich daher erst nach der Startperiode ein und die Entgasung wirkt sich erst von diesem Augenblick an aus, was einen Nachteil darstellt.
In der französischen Patentschrift Nr. 2 317 489 ist eine Flüssigkeits-Kühlvorrichtung für einen Verbrennungsmotor beschrieben, die eine Entgasung des Kühlkreises vom Starten des Motors an sicherstellt, wobei sie das Volumen der zu erwärmenden Kühlflüssigkeit nach diesem Starten minimiert. Diese Kühlvorrichtung weist einen Hauptkühlkreis auf mit einem Kühler, der mit dem Motor über eine Zulaufleitung für die Flüssigkeit und eine Rücklaufleitung verbunden ist, Mitteln um die Flüssigkeit zwischen dem Motor und dem Kühler zirkulieren zu lassen und mit einem Thermostatventil, das dazu geeignet ist, den Flüssigkeitskreislauf zu unterbrechen, wenn dessen Temperatur unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegt, sowie einem zweiten Kühlkreis, der dem Hauptkreis parallel geschaltet ist und eine Entgasungskammer mit geringem Volumen aufweist, die über eine Zulaufleitung für die Flüssigkeit und eine Ablaufleitung mit dem Motor unter Ausschluß jeden Ventils derart verbunden ist, daß die Flüssigkeit permanent in diesem zweiten Kreis zirkuliert und Mitteln um die Flüssigkeit zwischen dem Motor und der Entgasungskammer zirkulieren zu lassen und einem Expansionsgefäß, das mit einem der Kühlkreise verbunden ist.
In der Patentschrift EP-A-0 250 734 ist eine Kühlvorrichtung beschrieben, bei der die Entgasungskammer sich an der Rücklaufleitung des Kühlers zum Motor unmittelbar oberhalb der Ansaugpumpe befindet, wobei sie sich vom unteren Teil zum oberen Teil hin verjüngt und an ihrem oberen Teil mit dem Expansionsgefäß über eine mit einer Rückschlagklappe versehene Leitung mit geringem Durchmesser verbunden ist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Kühlvorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ablaufleitung der Entgasungskammer in die Rücklaufleitung des Hauptkreises einmündet und das Expansionsgefäß direkt mit dem Hauptkühlkreis verbunden ist und daß eine der Wände der Entgasungskammer eine Öffnung besitzt, die mit der Expansionskammer verbunden ist unter Zwischenschaltung einer Klappe, die so angeordnet ist, daß sie sich öffnet, wenn Gas in der Kammer vorhanden ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Entgasungskammer unter dem Expansionsgefäß angeordnet und die Öffnung ermöglicht eine direkte Verbindung zwischen dem Oberteil der Entgasungskammer und dem Unterteil des Expansionsgefäßes.
Im folgenden werden als nichtbegrenzendes Beispiel verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
die Fig. 1 das Schema dieser Kühlvorrichtung zeigt;
die Fig. 2 eine Schnittansicht der Entgasungskammer nach der Linie II-II in Fig. 1 darstellt;
die Fig. 3 eine andere Ausführungsform der Klappe zeigt;
die Fig. 4 eine dritte Ausführungsform der Klappe zeigt;
die Fig. 5 eine vierte Ausführungsform der Klappe zeigt;
die Fig. 6 eine schematische Ansicht darstellt, welche eine Ausführungsform zeigt, bei der die Entgasungskammer vom Ausdehnungsgefäß entfernt angeordnet und mit diesem über eine Leitung verbunden ist.
In Fig. 1 ist ein Verbrennungsmotor 1 zu sehen, der einen Hauptkühlkreis mit einer Pumpe 2 aufweist.
Die Flüssigkeit zirkuliert durch den Motor und verläßt diesen über mehrere Kreise, nämlich:
- einen Hauptkreis, welcher einen Kühler 4 aufweist, der mit dem Motor 1 über eine Zulaufleitung 5 und eine Rücklaufleitung 3 verbunden ist. Dieser Kreis besitzt eine thermostatisch gesteuerte Klappe oder ein Ventil 6, das geschlossen ist, wenn die Temperatur der Kühlflüssigkeit unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegt. Die Rücklaufleitung 3 ist unter Zwischenschaltung einer Leitung 7 mit dem Unterteil eines Expansionsgefäßes 8 verbunden. Dieses Letztere ist an seinem Oberteil mittels einer geeichten Verschlußkappe 9 abgeschlossen und ist mit einer Entgasungsvorrichtung 10 des Kühlers 4 verbunden.
- Zwei zweite Kreise, in denen die Flüssigkeit permanent zirkuliert:
a) einen zur Heizung des Fahrgastraums verwendeten Kreis, der einen Wärmetauscher 11 aufweist, welcher mit dem Motor über eine Speiseleitung 13 und eine Rücklaufleitung 3 verbunden ist;
b) einen Kreis, der zum Vorwärmen angebauter Organe 16 wie Starter, Bremskreis usw. sowie zur Entgasung des Motors dient. Er wird durch Leitungen 15, 17, 18 und eine Entgasungskammer 14 gebildet. Die aus dem Motor austretende Flüssigkeit strömt nacheinander in die Leitung 15, das oder die Organe 16, die Leitung 17, die Kammer 14 und kehrt über die Leitung 18 zum Ansaugende der Pumpe 2 zurück.
Wie man aus Fig. 2 erkennt, besitzt die Entgasungskammer 14 einen kreisförmigen Querschnitt und die Leitungen 17 und 18 besitzen einen kleinen Querschnitt unterhalb desjenigen der Leitungen 3 und 5 und münden tangential ein.
Die Entgasungskammer 14 ist unterhalb des Expansiongefäßes 8 angeordnet und mit ihrem Oberteil an dieses angebaut, wobei die obere Wand der Kammer einen Teil der unteren Wand 19 des Gefäßes bildet; sie besitzt eine Öffnung 20 mit geringem Querschnitt über welche sie direkt mit dem Expansionsgefäß verbunden ist und die mittels einer Klappe 21 verschlossen werden kann. Die relative Dichte dieser Klappe liegt etwas unterhalb oder ist gleich der Dichte der Kühlflüssigkeit. Sie ist an ihrem Oberteil über einen Arm 22 mit Rückhaltearmen 23 verbunden, die ihre Bewegung nach unten begrenzen, indem sie mit der Trennwand 19 in Anschlag geraten.
Der Rahmen der Erfindung wird indessen nicht verlassen, wenn die Ausgestaltung gemäß Fig. 6 verwendet wird, bei welcher die Kammer 14 vom Expansionsgefäß 8 entfernt angeordnet ist. In diesem Falle befinden sich die Arme 23 der Klappe 21 in einer Kammer 28, die mit der Entgasungskammer 14 über die Öffnung 20 verbunden ist, wobei die Kammer 28 mit dem Ausdehnungsgefäß 8 über eine Leitung 29 verbunden ist. Dies ermöglicht eine Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem Kühlsystem eines bereits existierenden Kraftfahrzeugs.
Beim Anlassen des kalten Motors ist das Ventil 6 geschlossen, derart, daß im Kühler 4 keine Zirkulation stattfindet. Die einzige Flüssigkeit, welche das Expansionsgefäß 8 durchquert, ist die, welche durch die Öffnung 20 in sie gelangt. Aufgrund der kleinen Dimensionierung dieser Öffnung und des kleinen Querschnitts der Leitung 17 ist der Druck P im Expansionsgefäß 8 praktisch identisch mit dem Ansaugdruck. Dagegen liegt der Druck P' in der Kammer 14 zwischen dem Druck im Motor vor dem Ventil 6, der selbst nahe am Förderdruck der Pumpe 2 liegt, und dem Ansaugdruck dieser Pumpe. Der Druck P' in der Kammer 14 liegt daher oberhalb des Druckes P im Expansionsgefäß. Unter der Wirkung der Druckdifferenz (P'-P) und des aufgrund der leicht unterhalb der Flüssigkeitsdichte liegenden Dichte der Klappe 21 wirksamen hydrostatischen Auftriebs legt sich die Klappe 21 praktisch vom Starten des Motors an auf ihren Sitz auf.
Wenn sich in der Kammer 14 Gas ansammelt, konzentriert es sich aufgrund der Rotation der Flüssigkeit in dieser Kammer in der Zone, in der sich die Klappe 21 befindet. Der auf die Klappe 21 wirkende hydrostatische Auftrieb verringert sich und sie öffnet, sobald die folgende Ungleichung erfüllt ist:
p > (P' - P) s
wobei p das um den hydrostatischen Auftrieb verringerte Gewicht des Schwimmers und s der Querschnitt der Öffnung 20 ist.
Wenn diese Ungleichung bei einer bestimmten Ausführung nicht verwirklicht ist, kann man das Volumen der Klappe und damit ihr Gewicht vergrößern, den Querschnitt s oder die Differenz P' - P verkleinern, wobei diese Verkleinerung durch Modifikation der inneren Dimensionen der Leitungen 15, 17 und 18 erhalten werden kann, um damit den Druckabfall stromaufwärts der Kammer 14 zu vergrößern, beispielsweise indem man in einer der Leitungen 15 oder 17 ein Diaphragma anordnet oder indem man den Druckabfall P' - P verkleinert.
Gemäß den Fig. 1 und 2 wird die Klappe 21 durch einen kugelförmigen Körper gebildet, der mittels der Arme 23, mit denen er fest verbunden ist, zurückgehalten wird und die Öffnung 20 ist in einem ebenen Teil der Trennwand 19 angeordnet. Aber bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die Öffnung 20 in einem sphärischen Teil 19 a der Trennwand 19 angeordnet und die Klappe 21 wird von Armen 24 zurückgehalten, die mit der Trennwand fest verbunden sind. Unterhalb der Klappe kann gegebenenfalls ein Beruhigungsgitter 25 vorgesehen sein.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 wird die Klappe durch eine zylindrische Masse 26 gebildet, die an ihrem Oberteil einen Zapfen 27 trägt, der dazu geeignet ist, die in einem kegelstumpfartigen oder sphärischen Teil 19 b der Trennwand 19 angeordnete Öffnung 20 zu verschließen. Die Masse 26 wird durch Arme 24, die fest mit der Trennwand 19 verbunden sind, geführt und zurückgehalten. Das an den Armen 24 verankerte Beruhigungsgitter 25 ist bei dieser Ausführungsform ebenfalls vorgesehen.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, die der nach Fig. 4 nahesteht. Wie bei der vorgenannten Ausführungsform ist die Klappe 30 beweglich in einem Raum angeordnet, der durch einen kegelstumpfartigen oder sphärischen Teil 19c der Wand 19, die Arme 24 und das Beruhigungsgitter 25 begrenzt ist. Sie setzt sich aus einem Körper 31 zusammen, der durch ein Oberteil 32 und ein Unterteil 33 mit kleineren Dimensionen verlängert ist. Das Teil 32 trägt den Zapfen 27 und ist durch Zentrierungsarme 34 geführt. Das Unterteil 33 ist kreuzförmig ausgebildet und durchsetzt eine Öffnung 35 des Gitters 25. Die Unterfläche des Körpers 31 besitzt einen Teil 36 in Form eines Kegelstumpfes, um ein zufälliges Ankleben am Gitter 25 zu verhindern.

Claims

1. Flüssigkeits-Kühlvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die einen Hauptkühlkreis aufweist mit einem Kühler (4), der mit dem Motor (1) über eine Zulaufleitung (5) für die Flüssigkeit und eine Rücklaufleitung (3) verbunden ist, Mitteln (2) um die Flüssigkeit zwischen dem Motor (1) und dem Kühler (4) zirkulieren zu lassen, und mit einem Thermostatventil (6), das dazu geeignet ist, den Flüssigkeitskreislauf zu unterbrechen, wenn dessen Temperatur unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegt, sowie mindestens einem zweiten Kreis, der dem Hauptkreis parallel geschaltet ist und eine Entgasungskammer (14) mit geringem Volumen aufweist, die über eine Zulaufleitung (17) für die Flüssigkeit und eine Ablaufleitung (18) mit dem Motor (1) unter Ausschluß jeden Ventils derart verbunden ist, daß die Flüssigkeit permanent in diesem zweiten Kreis zirkuliert, und Mitteln (2) um die Flüssigkeit zwischen dem Motor (1) und der Entgasungskammer (14) zirkulieren zu lassen, und einem Expansionsgefäß (8), das mit einem der Kühlkreise verbunden ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufleitung (18) der Entgasungskammer (14) in die Rücklaufleitung (3) des Hauptkreises einmündet und das Expansionsgefäß (8) direkt mit dem Hauptkühlkreis verbunden ist und daß eine (19) der Wände der Entgasungskammer (14) eine Öffnung (20) besitzt, die mit der Expansionskammer (8) verbunden ist unter Zwischenschaltung einer Klappe (21 oder 26) die so angeordnet ist, daß sie sich öffnet, wenn Gas in der Kammer (14) vorhanden ist.

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasungskammer (14) unter dem Expansionsgefäß (8) angeordnet ist und daß die Öffnung (20) eine direkte Verbindung zwischen dem Oberteil der Entgasungskammer (14) und dem Unterteil des Expansionsgefäßes (8) ermöglicht.

3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasungskammer (14) von dem Expansionsgefäß (8) entfernt angeordnet ist und die besagte Öffnung (20) mit ihr über eine Leitung (29) verbunden ist.

4. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasungskammer (14) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und daß die Eingangs- (17) und Ausgangsleitung (18) tangential in sie einmünden.

5. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (21, 26 oder 30) eine Dichte besitzt, die höchstens gleich derjenigen der Kühlflüssigkeit ist.

6. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche dadurch gekennzeichnet, daß die die Entgasungskammer (14) mit dem Motor (1) verbindenden Leitungen (17 und 18) einen Querschnitt besitzen, der kleiner ist als derjenige der den Kühler (4) mit diesem Motor (1) verbindenden Leitungen (3 und 5).

7. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (21) an ihrem Oberteil Rückhaltearme (23) trägt, die ihren Weg nach unten begrenzen, indem sie auf die Trennwand (19) der Kammer (14) auftreffen.

8. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 gekennzeichnet durch Rückhaltearme (24), die mit der Trennwand (19) fest verbunden sind und den Weg der Klappe (21) nach unten begrenzen.

9. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (21) kugelförmig ausgebildet ist.

10. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (20) in einem ebenen Teil der Wand (19) angeordnet ist.

11. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (20) in einem sphärischen Teil (19a) der Wand (19) angeordnet ist.

12. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (26) durch eine zylindrische Masse gebildet ist, die an ihrem Oberteil einen Zapfen trägt, der dazu geeignet ist, die in einem kegelstumpfartigen Teil (19b) der Trennwand (19) angeordnete Öffnung (20) zu verschließen.