DE9013459U1

DE9013459U1 - Kühlsystem für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE9013459U1
Application number: DE9013459U
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-09-25
Filing date: 1990-09-25
Publication date: 1992-01-30
Anticipated expiration: 2000-09-26
Also published as: ES2044769R; FR2667020B3; ITMI912488A1; ES2044769B1; ES2044769A2; ITMI912488A0; FR2667020A3; IT1251339B

Description

R. 23809 13.8.1990 Sa

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 10

Kühlsystem für Brennkraftmaschinen 15

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Kühlsystem für Brennkraftmaschinen der im Oberbegriff des Anspruchs definierten Gattung.

Bei einem solchen bekannten Kühlsystem (DE 35 14 198 Al) wird die von der Brennkraftmaschine erzeugte Wärme zur Beheizung des Fahrgastraumes des Fahrzeugs herangezogen. Hierzu wird Luft durch den Wärmetauscher geblasen und anschließend dem Fahrgastraum zugeführt. Im Heizbetrieb gibt das als Magnetventil ausgebildete 3/2-Wegeventil den Kühlflüssigkeitsfluß durch den Wärmetauscher frei und sperrt den Bypaß. Die den Wärmetauscher durchströmende Luft wird durch die Kühlflüssigkeit erwärmt. Zum Abstellen der Heizung wird das 3/2-Wegeventil umgeschaltet, so daß nunmehr der Bypaß geöffnet und der Wärmetauscher abgesperrt ist. Der Kühlflüssigkeitskreislauf bleibt unter Umgehung des Wärmetauschers aufrechterhalten.

Die Förderpumpe für die Kühlflüssigkeit ist mit der Brennkraftmaschine zwangsgekoppelt und wird immer dann angetrieben, wenn die Brennkraftmaschine läuft. Ihre Drehzahl und damit ihre Förderleistung wird durch die Drehzahl der Brennkraftmaschine bestimmt. Bei kleinen Drehzahlen der Brennkraftmaschine verringert sich damit der Kühlflüssigkeitsdurchsatz in dem Wärmetauscher und die Heizleistung geht extrem merkbar zurück.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Kühlsystem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die von der Drehzahl der Brennkraftmaschine unabhängig fördernde elektrische Zusatzpumpe die Förderpumpe bei kleinen Drehzahlen der Brennkraftmaschine unterstützt, so daß eine ausreichende Kühlflüssigkeitsumlaufgeschwindigkeit auch bei kleinen Drehzahlen der Brennkraftmaschine beibehalten wird. Bei kleinen Drehzahlen der Brennkraftmaschine wird damit ein für eine brauchbare Heizleistung ausreichender Kühlflüssigkeitsdurchsatz im Wärmetauscher sichergestellt.

Außerdem ergibt sich durch die erfindungsgemäße elektrische Zusatzpumpe der Vorteil, daß durch geeignete elektrische Schaltmaßnahmen die Zusatzpumpe nach Abschalten der Brennkraftmaschine noch weiterläuft und den Kühlflüssigkeitskreislauf für eine gewisse Zeitspanne aufrechthält. Damit werden die Zylinderköpfe nach Abstellen der Brennkraftmaschine noch nachkühlt und extreme Temperaturerhöhungen an den Verbrennungszylindern infolge Abschalten des Kühlflussigkeitskreislaufes vermieden. Die Zeitspanne des Nachlaufs der Zusatzpumpe kann temperaturabhängig festgelegt werden, so daß die Zusatzpumpe erst nach Unterschreiten einer unkritischen Temperaturschwelle abschaltet.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Kühlsystems möglich.

Durch die bauliche Vereinigung von Zusatzpumpe und dem mindestens einen 3/2-Wegeventil wird die Montagezeit gegenüber dem Einbau einer separaten elektrischen Pumpe in den Kühlflüssigkeitskreislauf erheblich gesenkt.

Die Baueinheit kann in Monoausführung mit einem 3/2-Wegeventil und in Duo-Ausführung mit zwei 3/2-Wegeventile ausgebildet werden. Im ersten Fall erfolgt die Beheizung des Fahrgastraumes nur mit einem Wärmetauscher im Kühlflüssigkeitskreislauf, die Temperatur im Fahrgastraum läßt sich nur einheitlich einstellen. Im zweiten Fall erfolgt die Beheizung des Fahrgastraums mittels zweier im Kühlflüssigkeitskreislauf angeordneter Wärmetauscher, und zwar jeweils einen Wärmetauscher für eine Fahrgastraumseite. Die Temperatur auf der Fahrer- und Beifahrerseite läßt sich damit getrennt nach individuellen Bedürfnissen einstellen.

Zur Vorgabe unterschiedlicher Heizleistungen des oder der Wärmetauscher wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, das mindestens eine als Magnetventil ausgebildete 3/2-Wegeventil getaktet gesteuert, wodurch der mittlere Durchsatz der Kühlflüssigkeit durch den mindestens einen Wärmetauscher beeinfußt werden kann.

Zeichnung
30

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Kühlsystems für eine Brennkraftmaschine,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Baueinheit aus Zusatzpumpe und Magnetventilen

in dem Kühlsystem gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht der Baueinheit in Fig. 2. Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das in Fig. 1 im Blockschaltbild dargestellte Kühlsystem für eine mit 10 gekennzeichnete Brennkraftmaschine weist einen Kühlflüssigkeitskreislauf auf, der zur Abfuhr von Wärme von der Brennkraftmaschine über die Zylinderköpfe der Verbrennungszylinder geführt ist. Der Kühlflüssigkeitskreislauf umfaßt, in einem Rohrsystem miteinander verbunden, einen Kühler 11, eine Förderpumpe 12, zwei Wärmetauscher 13,14 und eine Baueinheit 15, bestehend aus zwei 3/2-Wegemagnetventile 16,17 und einer Zusatzpumpe 18, die von einem Elektromotor 19 angetrieben wird. Die Förderpumpe 12 ist mit der Brennkraftmaschine zwangsgekoppelt und wird von deren Abtriebswelle angetrieben, so daß die Drehzahl der Förderpumpe 12 durch die Drehzahl der Brennkraftmaschine bestimmt ist. Im allgemeinen wird die Förderpumpe 12 über einen Keilriemen von der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine angetrieben, was hier durch 20 symbolisiert ist. Dem Kühler 11 ist ein Ventilator 21 zugeordnet, der Kühlluft durch den Kühler 11 bläst. Der Ventilator 21 wird meistens von der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine angetrieben, kann aber auch mit einem eigenen elektrischen Antrieb 22 ausgerüstet sein. Die beiden Wärmetauscher 13,14 sind im Kühlflüssigkeitskreislauf in parallelen Zweigen angeordnet. Sie dienen jeweils zur getrennten Beheizung der linken und rechten Seite des Fahrgastraums des von der Brennkraftmaschine angetriebenen

Fahrzeugs. Jeweils ein 3/2-Wegemagnetventil 16,17, im folgenden kurz Magnetventil genannt, ist in einem der parallelen Zweige eingeschaltet. Jedes Magnetventil 16,17 ist so ausgebildet, daß es in seiner Grundstellung den Kühlflüssigkeitsdurchfluß durch den zugeordneten Wärmetauscher 13 bzw. 14 ermöglicht und in seiner Umschaltstellung diesen Kühlflüssigkeitsdurchfluß sperrt und zugleich einen Bypaß 23 um den zugeordneten Wärmetauscher bzw. 14 herum öffnet. Damit kann der zugeordnete Wärmetauscher 13,14 von dem Kühlflüssigkeitskreislauf abgetrennt werden, ohne daß letzterer unterbrochen wird. Im einzelnen ist hierzu der erste Ventilanschluß jedes Magnetventils 16,17 mit der Zusatzpumpe 18, der zweite Ventilanschluß mit dem zugeordneten Wärmetauscher 13 bzw.14 und der dritte Ventilanschluß mit dem Bypaß 23 verbunden. Der erste Ventilanschluß wird in der unerregten Grundstellung der Magnetventile 16,17 mit dem zweiten Ventilanschluß und in der durch Magneterregung herbeigeführten Arbeitsstellung mit dem dritten Ventilanschluß verbunden. Die Zusatzpumpe 18 ist so angeordnet, daß ihre Förderrichtung mit der der Förderpumpe 12 übereinstimmt.

Die von der Förderpumpe 12 und der elektrischen Zusatzpumpe 18 umgewälzte Kühlflüssigkeit durchströmt unter Wärmeaufnahme die Brennkraftmaschine 10 und teilt sich dann auf die beiden Wärmetauscher 13,14 auf. Durch die durch die Wärmetauscher 13,14 geblasene Heizluft wird der Kühlflüssigkeit ein Teil der Wärme entzogen. Hinter den beiden Magnetventilen 16,17 werden die beiden Teilströme der Kühlflüssigkeit wieder vereinigt und der Kühlflfüssigkeitsstrom fließt über die Zusatzpumpe 18 und den Kühler 11, in dem der Kühlflüssigkeit die Restwärme entzogen wird, wieder zurück zur Förderpumpe 12.

Wird keine Heizleistung im Fahrgastraum benötigt, so werden die Magnetventile 16,17 umgeschaltet, wodurch nunmehr der

Kühlflüssigkeitsdurchfluß durch die Wärmetauscher 13,14 gesperrt und der Bypaß 23 geöffnet ist. Die Kühlflüssigkeit strömt nunmehr nach Verlassen der Brennkraftmaschine über den Bypaß 23 und die beiden Magnetventile 16,17 zur Zusatzpumpe 18 und wird von dort über den Kühler 11 zur Förderpumpe 12 weitergefördert. Der Wärmeentzug der Kühlflüssigkeit erfolgt ausschließlich im Kühler 11 durch die von dem Ventilator hindurchgeblasene Kühlluft.

Zur Beeinflussung der Heizleistung der Wärmetauscher 13,14 können die Magnetventile 16,17 von einem Steuergerät 24 getaktet angesteuert werden. Durch das Taktverhältnis wird der mittlere Kühlflüssigkeitsdurchsatz durch die Wärmetauscher 13,14 beeinflußt und damit deren Heizleistung gesteuert. Durch die getrennte Ansteuerung der Magnetventile 16,17 kann dabei die Heizleistung der beiden Wärmetauscher 13,14 unterschiedlich festgelegt werden.

Mit dem Steuergerät 24 wird auch die Zusatzpumpe 18 gesteuert, d.h. der Ein- und Abschaltzeitpunkt des Elektromotors 19 festgelegt. Dabei kann die Zusatzpumpe 18 während des gesamten Betriebs der Brennkraftmaschine eingeschaltet sein, es ist jedoch auch möglich, die Zusatzpumpe 18 unterhalb einer vorgegebenen Drehzahl der Brennkraftmaschine zu- und oberhalb dieser Drehzahl wieder abzuschalten, so daß sie nur in dem Bereich kleiner Drehzahlen der Brennkraftmaschine wirksam ist und hier einen für eine befriedigende Heizleistung ausreichenden Kühlflüssigkeitsdurchsatz durch die Wärmetauscher 13,14 sicherstellt. Zusätzlich ist im Steuergerät 24 eine sog.

Nachlaufschaltung vorgesehen, welche die Zusatzpumpe 18 nach Abstellen der Brennkraftmaschine für eine vorgegebene Zeitspanne eingeschaltet hält und sie erst danach abschaltet. Damit wird beim Abstellen der Brennkraftmaschine und dem damit verbundenen Stillsetzen der Förderpumpe 12 der Kühlflüssigkeitskreislauf durch die Zusatzpumpe 18

aufrechterhalten und eine Nachkühlung der Brennkraftmaschine sichergestellt. Damit wird ein schädlicher Temperaturanstieg an den Zylinderköpfen der Brennkraftmaschine nach deren
Abschalten verhindert. Mittels eines Temperaturfühlers an der Brennkraftmaschine kann dabei das Steuergerät 24 so

beeinflußt werden, daß der Abschaltzeitpunkt der Zusatzpumpe 18 nach Unterschreiten einer vorgegebenen Temperaturschwelle liegt.

Wie durch die strichpunktierte Umrahmung symbolisiert werden soll, sind die beiden Magnetventile 16,17 und die elektrische Zusatzpumpe 18 mit Elektromotor 19 zu der körperlichen
Baueinheit 15 zusammengefaßt. Diese Baueinheit 15 ist in
ihrer konstruktiven Gestaltung in Fig. 2 in Seitenansicht und in Fig. 3 in Draufsicht dargestellt. Die Anschlüsse für die
Leitungen des Kühlflüssigkeitskreislaufs sind in Fig. 1 und
Fig. 2 und 3 übereinstimmend mit 31 - 35 gekennzeichnet. Die elektrischen Steckanschlüsse sind übereinstimmend mit
36,37,38 und 39 angedeutet.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene

Ausführungsbeispiel beschränkt. Soll in einer vereinfachten
Ausführung der Beheizung des Fahrgastraumes die Temperatur
nicht getrennt nach Fahrer- und Beifahrerseite sondern

einheitlich eingestellt werden, so kann auf einen der beiden Parallelzweige im Kühlflüssigkeitskreislauf verzichtet
werden. Damit entfällt ein Wärmetauscher und ein
Magnetventil. Die Baueinheit 15 besteht dann nur noch aus
einem Magnetventil und der Zusatzpumpe 18 mit Elektromotor

19.

Claims

R. 23809 13.8.1990 ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 10 Ansprüche 15

1. Kühlsystem für Brennkraftmaschinen mit einem über deren Verbrennungszylinder geführten Kühlflüssigkeitskreislauf, der eine Förderpumpe, einen Kühler und mindestens einen Wärmetauscher für eine Heizvorrichtung enthält, und mit mindestens einem im Kühlflüssigkeitskreislauf angeordneten 3/2-Wegeventil zum wechselweisen Sperren und Freigeben des Kühlflüssigkeitsflusses durch den Wärmetauscher und durch einen Bypaß zum Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, daß im Kühlflüssigkeitskreislauf eine zusätzliche elektrisch angetriebene Kühlflüssigkeitspumpe (18) eingeschaltet ist.

2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzpumpe (18) und mindestens ein 3/2-Wegeventil (16,17) zu einer Baueinheit (15) zusammengefaßt sind.

3. Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine 3/2-Wegeventil (16,17) ein Magnetventil ist, das zur Steuerung der Heizleistung des Wärmetauschers (13,14) getaktet angesteuert wird.

4. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzpumpe (18) mittels einer Nachlaufschaltung (24) bezogen auf den Abstellzeitpunkt der Brennkraftmaschine zeitverzögert abgeschaltet wird.