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EP0768452A1 - Coolant guiding in a cooling circuit of a liquid cooled internal combustion engine - Google Patents

Coolant guiding in a cooling circuit of a liquid cooled internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
EP0768452A1
EP0768452A1 EP96114806A EP96114806A EP0768452A1 EP 0768452 A1 EP0768452 A1 EP 0768452A1 EP 96114806 A EP96114806 A EP 96114806A EP 96114806 A EP96114806 A EP 96114806A EP 0768452 A1 EP0768452 A1 EP 0768452A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coolant
cooler
water tank
expansion tank
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP96114806A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0768452B1 (en
Inventor
Hans-Dieter Gohl
Hans-Martin Haase
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler Benz AG
Mercedes Benz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler Benz AG, Mercedes Benz AG filed Critical Daimler Benz AG
Publication of EP0768452A1 publication Critical patent/EP0768452A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0768452B1 publication Critical patent/EP0768452B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/02—Liquid-coolant filling, overflow, venting, or draining devices
    • F01P11/028—Deaeration devices
    • 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
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/02—Liquid-coolant filling, overflow, venting, or draining devices
    • F01P11/029—Expansion reservoirs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0231—Header boxes having an expansion chamber
    • 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
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • 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
    • F01P2060/08—Cabin heater

Definitions

  • the invention relates to a coolant guide in a cooling circuit of a liquid-cooled internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • a coolant guide of the generic type is already known.
  • a coolant cooler with a geodetically arranged water box is arranged along with the inlet side and outlet side for the coolant.
  • the inlet side of the coolant cooler is connected to an outlet connection for coolant heated by the engine and the outlet side to a coolant pump.
  • a vehicle heater with a flow line and a return line is arranged in the cooling circuit, the flow line being fed by coolant heated by the engine.
  • a disadvantage of coolant guides of the generic type lies in their relatively high construction costs, which is due to the large number of different coolant and ventilation lines between the engine, cooler and other heat exchangers (for example vehicle heating, oil cooler and auxiliary cooler). Furthermore, the construction is relatively complex The arrangement of the coolant and ventilation lines is often a consequence of the demands made on the cooling circuit with regard to the cooling of individual components and requirements regarding ventilation of the cooling circuit, especially during vehicle operation, while important secondary aspects such as filling and emptying the cooling circuit with coolant are taken into account and can be satisfactorily fulfilled have to.
  • the invention is based on the object of designing a generic coolant guide in such a way that with consistently good properties of the coolant guide with regard to cooling, ventilation, filling and emptying, a substantial reduction in the construction effort and the most compact design of the cooling system can be achieved.
  • An advantage of the arrangement according to the invention is that by venting the cooling water located in the engine block via the flow line of the vehicle heating in the expansion tank or in the water tank of the coolant cooler, no separate ventilation line is required for the permanent engine ventilation. By eliminating the separate ventilation line, a reduction in construction costs and a more compact design for the cooling water circuit is achieved.
  • the configuration according to the invention according to claim 2 also serves, due to the spatial arrangement of the individual components of the coolant circuit, for the compact construction of the coolant guide, since bypassing the expansion tank, the water tank or the cooling system is avoided.
  • a particularly compact embodiment of the invention results according to claim 7, since the expansion tank is integrated with the water tank of the coolant cooler and there is a direct flow connection from the expansion tank to the upper water tank in the installed position.
  • the expansion tank is integrated with the coolant cooler, for example via a plug connection, so that the expansion tank, lying on the upper water tank, is connected to the coolant cooler to form an integrated unit.
  • the coolant cooler is vented via a nozzle-shaped junction in the bottom of the expansion tank, which is in flow connection with the upper water tank.
  • An advantage of the embodiment according to the invention according to claim 9 is that the return line from the vehicle heater can be easily guided into the expansion tank or into the area of the upper water tank, whereby a simple connection to the cooling water line leading to the engine block is possible.
  • the return line of the vehicle heating system can be connected to the cooling water line leading to the water pump, as a result of which a harmful flow of cooling water from the return line of the vehicle heating system into the coolant cooler is avoided.
  • FIG. 1 and 2 show a schematic diagram of a coolant guide according to the invention in a cooling circuit of a liquid-cooled internal combustion engine with an engine block 1, a fan wheel 1 a and a coolant cooler 2 arranged in front of the latter.
  • This includes a geodetically upper water tank 3 and a lower deflection box 4 in the installed position, wherein the water tank 3 is fluidly connected to an expansion tank 5.
  • a vehicle heater 6 In the cooling circuit there is also a vehicle heater 6 with a flow line 7 and a return line 8.
  • a coolant controller 27 which includes thermostats for engine temperature control in a manner known in principle.
  • the following always speaks of the entry and exit of cooling water into and out of the engine block, and the coolant regulator 27 is not always mentioned.
  • the coolant cooler 2 each has an inlet side 9 arranged in the water tank 3 and an outlet side 10 for the coolant (cooling water).
  • the inlet side 9 is connected to a line 9a with an outlet port 11 of the coolant regulator 27 for coolant heated by the engine and the outlet side 10 is connected to a line 12 with an inlet port 13 of a coolant pump 14 arranged in the cooling circuit, which coolant cooled by the coolant cooler 2 into the cooling channels of the Engine block 1 promotes.
  • the flow line 7 of the vehicle heater 6 is passed through the expansion tank 5 and is connected to a further outlet connection of the coolant regulator 27.
  • a valve 16 is arranged in the flow line 7 and is connected to a regulator (not shown) for regulating a passenger compartment interior temperature.
  • the coolant cooler 2 and the engine block 1 have a coolant vent described in more detail below.
  • the engine block 1 is vented both during filling and in continuous operation of the cooling circuit via a vent opening 15 arranged in the feed line 7 (see FIGS. 3 and 4), which opens into the expansion tank 5.
  • a vent opening 15 arranged in the feed line 7 (see FIGS. 3 and 4), which opens into the expansion tank 5.
  • the mouth of the ventilation opening 15 can also be arranged in the upper water tank 3 of the coolant tank 2.
  • a ventilation device such as, for example, a radial ventilation device (ventilation cyclone) shown in FIG. 5 and described in more detail below can be used for ventilation of the engine block 1.
  • the line 12 connected to the inlet connection 13 of the water pump 14 and the outlet side 10 of the coolant cooler 2 simultaneously forms a fill line 23 for the cooling water.
  • the fill line 23 is thus functionally integrated into the connecting line 12 between the radiator outlet and the engine inlet.
  • the fill line 23 is integrated into the connecting line 12 from the engine block 1 to the coolant cooler 2, as a result of which the separate fill line between the coolant tank 5 and the suction side of the water pump 14 is dispensed with.
  • the upper water tank 3 of the coolant cooler 2 is divided into two chambers 17, 18 by a partition wall T running approximately along a cooler width B (see FIGS. 3 and 4), the inlet side 9 in one chamber 17 and the outlet side 10 in the other chamber 18 opens.
  • the coolant cooler 2 flows through in a U-shape, as indicated by the solid arrows in Fig. 3.
  • the two chambers 17, 18 are connected by a ventilation opening 19 (see FIGS. 3 and 4), for example a defined annular gap, in order to ensure the radiator ventilation, to enable geodetic level compensation of the coolant in the chambers 17, 18 and, if necessary to be able to represent a targeted, speed-dependent short-circuit flow from chamber 17 to chamber 18 (pressure drop reduction).
  • a ventilation opening 19 for example a defined annular gap
  • a drain screw 26 is arranged, which can be used for the combined drainage of coolant from the coolant cooler and the drainage of coolant from the engine.
  • An engine drain line 28, which leads from the cooling water inlet into the engine (or housing of a coolant regulator 27) to said drain plug 26, is indicated by dashed lines.
  • the return line 8 of the vehicle heater 6 is guided into the expansion tank 5.
  • the return connection of the return line 8 located in the expansion tank 5 is guided into the connecting piece of the line 12 leading to the water pump, so that the cooling water returning from the vehicle heating 6 leads directly to that of the water pump 14 flowing, cooled coolant stream is added.
  • FIGS. 3 and 4 show a schematic diagram of the coolant cooler 2 with the upper water tank 3 and the deflection box 4 together with the expansion tank 5 integrated with the water tank 3.
  • the same components from FIGS. 1 and 2 are identified by the same reference numerals.
  • the coolant cooler 2 consists, in a manner known in principle, of a plurality of pipes 29 standing vertically in the installed position, which connect the upper water tank 3 to the lower deflection box 4 in terms of flow.
  • cooling fins 30 are arranged between the tubes, only some of the tubes 29 and cooling fins 30 being drawn in FIG. 3.
  • the expansion tank 5 comprises a float 31 together with a guide 32, the float being connected to a signal device (not shown) for indicating the coolant level (amount of coolant).
  • the expansion tank 5 includes a filler neck 24 and a nozzle 33 for a single or multi-stage pressure relief valve 25 (see Fig. 1) and openings 34 and 35 for the passage of the flow line 7 and an opening 36 for the return line 8 of the vehicle heater 6.
  • Der Expansion tank 5 is integrated with the upper water tank 3 of the coolant cooler 2 via an injection connection. A possible embodiment of this connection is shown in FIG. 5.
  • the mode of operation of the coolant guide is described on the basis of different operating phases of the coolant circuit.
  • the cooling circuit is filled via the filler opening 24 of the expansion tank 5.
  • the amount of coolant filled is limited by a mechanical filler limitation (not shown) and a compensating air volume required for continuous operation of the cooling circuit is ensured in the expansion tank 5 (coolant level K).
  • the coolant is passed from the expansion tank 5 via a connecting channel, not shown, into the chamber 18 of the water tank 3 and fills the coolant cooler 2 in a U-shape (dashed arrows) up to the nozzle level of the inlet side 9 and the outlet side 10. Then the cooling channels of the engine block 1 are passed through Overflow at the two connecting pieces of the inlet side 9 and the outlet side 10 via the lines 9a and 12 (see FIGS. 1 and 2) filled.
  • the connecting channel between the cooling water cooler 2 and the expansion tank 5 is designed as a plug-in or hose connection and can at the same time be used partially for fastening the expansion tank.
  • the venting of the coolant flow into the expansion tank 5 takes place with simultaneous entrainment of gas inclusions via a vertically arranged channel 21 in the bottom 22 of the expansion tank 5, which channel is matched to the ventilation amount the channel 21 is fluidly connected to the water tank 3.
  • the coolant cooler 2 is vented through a nozzle-shaped opening 20 along with a channel 21 in the bottom 22 of the expansion tank 5.
  • the channel 21 is in flow connection with the upper water tank 3.
  • the nozzle-shaped junction 20, along with the channel 21 arranged vertically upward in the installation direction, is matched to the venting quantity of the coolant cooler 2.
  • the coolant cooler 2 and the cooling channels of the engine block 1 are vented during filling and also in continuous operation via the vent hole 19 arranged in the partition T as well as via the vent opening 15 in the flow line 7.
  • the heating return via the return line 8 takes place according to the invention via the expansion tank 5, the return line 8 being introduced directly into the socket 10 of the line 12 or 23 leading to the water pump 14. In order to achieve the lowest possible energy loss in the coolant return flow, the heating return line 8 is guided as directly as possible and with little flow deflection into the connection piece 10 (see FIGS. 2 and 4).
  • FIG. 5 shows, as already mentioned above, an embodiment of an expansion tank 5 'with an integrated ventilation device, which is designed as a radial ventilation valve (ventilation cyclone).
  • the ventilation device is particularly suitable for permanent engine ventilation.
  • Components that have already been described in FIGS. 1 to 4 and are only modified in terms of construction are designated with apostrophic reference numerals, such as the inlet side 9 'and the openings 34' and 35 'for the passage of the flow line 7'.
  • the expansion tank 5 ' consists of an upper part 5a and a lower part 5b, both of which are sealingly connected to one another. In the operational state of the cooling circuit, the cooling water level in the upper part 5a of the expansion tank 5 'is approximately at the level indicated in FIG. 5.
  • the expansion tank 5 ' is integrated with the upper water tank 3 of the coolant cooler 2 (see FIG. 1) via an injection connection 43.
  • the radial breather is arranged in the expansion tank 5 'and comprises a two-part cylindrical housing with a lower housing part 38 and an upper housing part 37.
  • the lower housing part 38 is injection molded into the lower part 5a of the expansion tank 5' and the upper housing part 37 is on the lower housing part 38 plugged sealingly.
  • the upper housing part 37 comprises a cylinder cover 41 which closes the two-part housing upward and in which there is an opening 42 approximately in the center, which creates a connection between the interior of the housing and the interior of the expansion tank 5 '.
  • the lower housing part 38 comprises an approximately tangential opening 39 and a approximately diametrically opposite tangential opening 40 of the flow line 7 'arranged below it, approximately diametrically opposite. The housing can thus be seen as part of the flow line 7 '.
  • the lower part 5a of the expansion tank 5 ' sections of the flow line 7' are injection molded.
  • the lower part 5a of the expansion tank 5 ' forms an integrated injection molding component, into which said sections of the supply line 7', the lower housing part 38 and the connection 43 between the water tank 3 of the coolant cooler 2 are injection molded.
  • the coolant KS flows through the feed line 7 ′, analogously to the feed line 7 according to FIG. 1, from the engine 1 in the direction of the vehicle heater 6, the direction of flow of the coolant KS being indicated by arrows.
  • the venting of the coolant flow KS through the radial vent works as follows.
  • the coolant KS flows tangentially into the cylindrical housing via the opening 39 and, approximately diametrically opposite and geodetically below the opening 39, flows out of the cylindrical housing through the tangential opening 40.
  • the light gas components gas bubbles 44
  • the area of the housing between the tangential inflow and outflow openings 39, 40 is approximately cylindrical, so that the swirl described above can reliably develop in the flow.
  • the flow line for the vehicle heating is led through the expansion tank, but it can also run through the upper water tank.
  • the return line 8 can also be guided in the upper water tank 3 and analogously lead the line 12 from the water tank 3 to the engine block 1.
  • the chambers 17 and 18 of the upper water tank 3 are formed by a pressure-dynamic connecting element connected to produce a defined flow short circuit, said connecting element changes its degree of opening with changing pressure potential in the chambers 17, 18 in such a way that with a large pressure difference the degree of opening is greater than with a small pressure difference.

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Abstract

The guide has a cooler with at least one water tank (3), as well as an inlet side for heated coolant from the engine, and an outlet side for cooled coolant. An equalisation tank (5) has a flow connection to the cooler, and a vehicle heater is arranged on forward and return flow pipes. The cooler and / or the engine block can be bled. The bleeding of the coolant in the engine block takes place via the forward flow pipe (7') of the heater (6), and a bleed opening (42) in this pipe opens into the equalisation tank, and / or the water tank. The forward flow pipe passes through the equalisation tank and the inlet and outlet sides are located in the region of the water tank.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlmittelführung in einem Kühlkreislauf einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a coolant guide in a cooling circuit of a liquid-cooled internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 34 33 370 C2 ist bereits eine Kühlmittelführung der gattungsgemäßen Art bekannt. In einem Kühlkreislauf einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine ist ein Kühlmittelkühler mit einem geodätisch unten angeordneten Wasserkasten nebst Einlaßseite und Auslaßseite für das Kühlmittel angeordnet. Oberhalb des Kühlmittelkühlers befindet sich ein strömungsmäßig mit diesem verbundener Ausgleichsbehälter. Die Einlaßseite des Kühlmittelkühlers ist mit einem Austrittsstutzen für vom Motor erwärmtes Kühlmittel und die Auslaßseite mit einer Kühlmittelpumpe verbunden. Desweiteren ist im Kühlkreislauf eine Fahrzeugheizung mit einer Vorlaufleitung und einer Rücklaufleitung angeordnet, wobei die Vorlaufleitung von durch den Motor erwärmtem Kühlmittel gespeist wird.From DE 34 33 370 C2 a coolant guide of the generic type is already known. In a cooling circuit of a liquid-cooled internal combustion engine, a coolant cooler with a geodetically arranged water box is arranged along with the inlet side and outlet side for the coolant. Above the coolant cooler there is an expansion tank connected in terms of flow. The inlet side of the coolant cooler is connected to an outlet connection for coolant heated by the engine and the outlet side to a coolant pump. Furthermore, a vehicle heater with a flow line and a return line is arranged in the cooling circuit, the flow line being fed by coolant heated by the engine.

Zum allgemeinen technischen Hintergrund wird noch auf die Druckschriften DE 41 31 357 C1, DE 41 01 708 A1 und DE 28 27 022 A1 verwiesen.For general technical background, reference is also made to the publications DE 41 31 357 C1, DE 41 01 708 A1 and DE 28 27 022 A1.

Ein Nachteil von Kühlmittelführungen der gattungsgemäßen Art liegt in ihrem verhältnismäßig hohen Bauaufwand, der durch die große Anzahl von verschiedenen Kühlflüssigkeits- und Entlüftungsleitungen zwischen Motor, Kühler und weiteren Wärmetauschern (beispielsweise Fahrzeugheizung, Ölkühler und Zusatzkühler) bedingt ist. Desweiteren ist die relativ bauaufwendige Anordnung der Kühlflüssigkeits- und Entlüftungsleitungen oft eine Folge der Ansprüche an den Kühlkreislauf bezüglich der Kühlung einzelner Komponenten und Forderungen hinsichtlich der Entlüftung des Kühlkreislaufes, besonders während des Fahrzeugbetriebes, wobei gleichzeitig wichtige Nebenaspekte wie Befüllung und Entleerung des Kühlkreislaufes mit Kühlmittel berücksichtigt werden und zufriedenstellend erfüllbar sein müssen.A disadvantage of coolant guides of the generic type lies in their relatively high construction costs, which is due to the large number of different coolant and ventilation lines between the engine, cooler and other heat exchangers (for example vehicle heating, oil cooler and auxiliary cooler). Furthermore, the construction is relatively complex The arrangement of the coolant and ventilation lines is often a consequence of the demands made on the cooling circuit with regard to the cooling of individual components and requirements regarding ventilation of the cooling circuit, especially during vehicle operation, while important secondary aspects such as filling and emptying the cooling circuit with coolant are taken into account and can be satisfactorily fulfilled have to.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Kühlmittelführung derart auszubilden, daß bei gleichbleibend guten Eigenschaften der Kühlmittelführung hinsichtlich Kühlung, Entlüftung, Befüllung und Entleerung eine wesentliche Verringerung des Bauaufwandes und eine möglichst kompakte Bauweise des Kühlsystems erreichbar ist.The invention is based on the object of designing a generic coolant guide in such a way that with consistently good properties of the coolant guide with regard to cooling, ventilation, filling and emptying, a substantial reduction in the construction effort and the most compact design of the cooling system can be achieved.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 gegebenen Merkmale gelöst. Die Merkmale der Unteransprüche geben vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung an.The object is achieved by the features given in the characterizing part of patent claim 1. The features of the subclaims indicate advantageous developments and developments of the invention.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin, daß durch die Entlüftung des im Motorblock befindlichen Kühlwassers über die Vorlaufleitung der Fahrzeugheizung in den Ausgleichsbehälter bzw. in den Wasserkasten des Kühlmittelkühlers keine separate Entlüftungsleitung für die Motordauerentlüftung erforderlich ist. Durch den Wegfall der separaten Entlüftungsleitung wird eine Verringerung des Bauaufwandes und eine kompaktere Bauweise für den Kühlwasserkreislauf erreicht.An advantage of the arrangement according to the invention is that by venting the cooling water located in the engine block via the flow line of the vehicle heating in the expansion tank or in the water tank of the coolant cooler, no separate ventilation line is required for the permanent engine ventilation. By eliminating the separate ventilation line, a reduction in construction costs and a more compact design for the cooling water circuit is achieved.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung nach Anspruch 2 dient aufgrund der räumlichen Anordnung der einzelnen Bauteile des Kühlmittelkreislaufs ebenfalls der kompakten Bauausführung der Kühlmittelführung, da mit der Vorlaufleitung eine Umgehung des Ausgleichsbehälters, des Wasserkastens bzw. der Kühlanlage eingespart wird.The configuration according to the invention according to claim 2 also serves, due to the spatial arrangement of the individual components of the coolant circuit, for the compact construction of the coolant guide, since bypassing the expansion tank, the water tank or the cooling system is avoided.

Durch die erfindungsgemäße Kühlmittelführung nach Anspruch 4 wird eine U-förmige Durchströmung des Kühlmittelkühlers erreicht, da sowohl die Einlaßseite als auch die Auslaßseite des Kühlmittelkühlers in dessen geodätisch oberen Bereich liegen. Dies bringt bauliche Vorteile, da die Rücklaufleitungen zwischen Fahrzeugheizung, Kühlmittelkühler und Motor kürzer sind als bei über den geodätisch tief liegenden Wasserkasten geführten Rücklaufleitungen.Through the coolant guide according to the invention, a U-shaped flow through the coolant cooler is achieved since both the inlet side and the outlet side of the coolant cooler lie in its geodetically upper region. This brings structural advantages, since the return lines between the vehicle heating, coolant cooler and engine are shorter than with return lines running over the geodetically deep water box.

Eine besonders kompakte Ausführung der Erfindung ergibt sich gemäß Anspruch 7, da der Ausgleichsbehälter mit dem Wasserkasten des Kühlmittelkühlers integriert ist und eine direkte Strömungsverbindung vom Ausgleichsbehälter zum in Einbaulage oberen Wasserkasten vorhanden ist. Die Integrierung des Ausgleichsbehälters mit dem Kühlmittelkühler erfolgt beispielsweise über eine Steckverbindung, sodaß der Ausgleichsbehälter, auf dem oberem Wasserkasten aufliegend, zu einer integrierten Einheit mit dem Kühlmittelkühler verbunden ist.A particularly compact embodiment of the invention results according to claim 7, since the expansion tank is integrated with the water tank of the coolant cooler and there is a direct flow connection from the expansion tank to the upper water tank in the installed position. The expansion tank is integrated with the coolant cooler, for example via a plug connection, so that the expansion tank, lying on the upper water tank, is connected to the coolant cooler to form an integrated unit.

Die Entlüftung des Kühlmittelkühlers erfolgt gemäß Anspruch 8 über eine düsenförmige Einmündung im Boden des Ausgleichsbehälters, die mit dem oberen Wasserkasten in Strömungsverbindung steht.The coolant cooler is vented via a nozzle-shaped junction in the bottom of the expansion tank, which is in flow connection with the upper water tank.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung nach Anspruch 9 liegt darin, daß die Rücklaufleitung von der Fahrzeugheizung auf einfache Weise in den Ausgleichsbehälter bzw. in den Bereich des oberen Wasserkastens führbar ist, wodurch eine einfache Verbindung mit der zum Motorblock führenden Kühlwasserleitung möglich ist. So ist beispielsweise die Rücklaufleitung der Fahrzeugheizung mit der zur Wasserpumpe führenden Kühlwasserleitung verbindbar, wodurch eine schädliche Strömung von Kühlwasser aus dem Rücklauf der Fahrzeugheizung in den Kühlmittelkühler vermieden wird.An advantage of the embodiment according to the invention according to claim 9 is that the return line from the vehicle heater can be easily guided into the expansion tank or into the area of the upper water tank, whereby a simple connection to the cooling water line leading to the engine block is possible. For example, the return line of the vehicle heating system can be connected to the cooling water line leading to the water pump, as a result of which a harmful flow of cooling water from the return line of the vehicle heating system into the coolant cooler is avoided.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung nach Anspruch 10 wird durch die gleichzeitige Nutzung der Leitung vom Kühler zum Motorblock als Auffülleitung bei der Befüllung des Kühlmittelkreislaufs eine gemäß dem Stand der Technik übliche separate Befülleitung, die zur Saugseite der Wasserpumpe bzw. zum Motorblock führt, eingespart.Due to the configuration according to the invention, the simultaneous use of the line from the radiator to the engine block as a filling line when filling the coolant circuit, a separate filling line, which is customary according to the prior art and leads to the suction side of the water pump or to the engine block, is saved.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den übrigen Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.Further advantages of the invention emerge from the remaining subclaims and the description.

In den Zeichnungen ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Kühlmittelführung in einer Seitenansicht von Motor und Kühler,
Fig. 2
eine Draufsicht von Fig. 1,
Fig. 3
eine Prinzipdarstellung des Kühlmittelkühlers nebst aufgesetztem Ausgleichsbehälter,
Fig. 4
eine Draufsicht von Fig. 3 und
Fig. 5
eine Ausführung eines Ausgleichsbehälters mit integrierter Entlüftungsvorrichtung.
In the drawings, the invention is explained in more detail using an exemplary embodiment. Show it:
Fig. 1
1 shows a schematic diagram of a coolant guide according to the invention in a side view of the engine and radiator,
Fig. 2
2 shows a top view of FIG. 1,
Fig. 3
a schematic diagram of the coolant cooler along with the expansion tank,
Fig. 4
a plan view of Fig. 3 and
Fig. 5
a version of a surge tank with integrated venting device.

Die Fig. 1 und 2 zeigen in einer Prinzipdarstellung eine erfindungsgemäße Kühlmittelführung in einem Kühlkreislauf einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine mit einem Motorblock 1, einem Lüfterrad 1a sowie einen vor diesem angeordneten Kühlmittelkühler 2. Dieser umfaßt einen in Einbaulage geodätisch oberen Wasserkasten 3 und einem unteren Umlenkkasten 4, wobei der Wasserkasten 3 mit einem Ausgleichsbehälter 5 strömungsmäßig verbunden ist. Im Kühlkreislauf befindet sich ferner eine Fahrzeugheizung 6 mit einer Vorlaufleitung 7 und einer Rücklaufleitung 8.1 and 2 show a schematic diagram of a coolant guide according to the invention in a cooling circuit of a liquid-cooled internal combustion engine with an engine block 1, a fan wheel 1 a and a coolant cooler 2 arranged in front of the latter. This includes a geodetically upper water tank 3 and a lower deflection box 4 in the installed position, wherein the water tank 3 is fluidly connected to an expansion tank 5. In the cooling circuit there is also a vehicle heater 6 with a flow line 7 and a return line 8.

Die Strömungsrichtung des Kühlmittels durch die Verbindungsleitungen zwischen Motorblock 1, Kühlmittelkühler 2 nebst Ausgleichsbehälter 5 und Fahrzeugheizung 6 ist für Befüllung und Heizungsbetrieb mit Pfeilen angedeutet.The direction of flow of the coolant through the connecting lines between engine block 1, coolant cooler 2 together with expansion tank 5 and vehicle heater 6 is indicated by arrows for filling and heating operation.

Der Austausch von Kühlmittel zwischen dem Motorblock 1 und dem übrigen Kühlkreislauf erfolgt über einen Kühlmittelregler 27, der in prinzipiell bekannter Weise Thermostate für die Motor-Temperaturregelung umfaßt. Der Übersichtlichkeit halber wird im folgenden immer vom Ein- bzw. Austritt von Kühlwasser in bzw. aus dem Motorblock gesprochen und der Kühlmittelregler 27 nicht immer miterwähnt.The exchange of coolant between the engine block 1 and the rest of the cooling circuit takes place via a coolant controller 27, which includes thermostats for engine temperature control in a manner known in principle. For the sake of clarity, the following always speaks of the entry and exit of cooling water into and out of the engine block, and the coolant regulator 27 is not always mentioned.

Der Kühlmittelkühler 2 besitzt jeweils eine im Wasserkasten 3 angeordnete Einlaßseite 9 und eine Auslaßseite 10 für das Kühlmittel (Kühlwasser). Die Einlaßseite 9 ist mit einer Leitung 9a mit einem Austrittsstutzen 11 des Kühlmittelreglers 27 für vom Motor erwärmtes Kühlmittel und die Auslaßseite 10 mit einer Leitung 12 mit einem Eintrittsstutzen 13 einer im Kühlkreislauf angeordneten Kühlmittelpumpe 14 verbunden, die vom Kühlmittelkühler 2 gekühltes Kühlmittel in die Kühlkanäle des Motorblockes 1 fördert.The coolant cooler 2 each has an inlet side 9 arranged in the water tank 3 and an outlet side 10 for the coolant (cooling water). The inlet side 9 is connected to a line 9a with an outlet port 11 of the coolant regulator 27 for coolant heated by the engine and the outlet side 10 is connected to a line 12 with an inlet port 13 of a coolant pump 14 arranged in the cooling circuit, which coolant cooled by the coolant cooler 2 into the cooling channels of the Engine block 1 promotes.

Die Vorlaufleitung 7 der Fahrzeugheizung 6 ist durch den Ausgleichsbehälter 5 durchgeführt und ist mit einem weiteren Austrittsstutzen des Kühlmittelreglers 27 verbunden. Zur Regelung der Fahrzeugheizung 6 ist in der Vorlaufleitung 7 ein Ventil 16 angeordnet, das mit einem nicht dargestellten Regler zur Regelung einer Fahrgastzellen-Innentemperatur verbunden ist.The flow line 7 of the vehicle heater 6 is passed through the expansion tank 5 and is connected to a further outlet connection of the coolant regulator 27. To regulate the vehicle heater 6, a valve 16 is arranged in the flow line 7 and is connected to a regulator (not shown) for regulating a passenger compartment interior temperature.

Der Kühlmittelkühler 2 und der Motorblock 1 besitzen eine unten näher beschriebene Kühlmittel-Entlüftung.The coolant cooler 2 and the engine block 1 have a coolant vent described in more detail below.

Die Entlüftung des Motorblocks 1 erfolgt sowohl bei der Befüllung als auch im Dauerbetrieb des Kühlkreislaufes über eine in der Vorlaufleitung 7 angeordnete Entlüftungsöffnung 15 (siehe Fig. 3 und 4), die in den Ausgleichsbehälter 5 mündet. Alternativ hierzu kann die Mündung der Entlüftungsöffnung 15 auch im oberen Wasserkasten 3 des Kühlmittelbehälters 2 angeordnet sein.The engine block 1 is vented both during filling and in continuous operation of the cooling circuit via a vent opening 15 arranged in the feed line 7 (see FIGS. 3 and 4), which opens into the expansion tank 5. Alternatively for this purpose, the mouth of the ventilation opening 15 can also be arranged in the upper water tank 3 of the coolant tank 2.

Zur Entlüftung des Motorblocks 1 kann anstelle der oben beschriebenen einfachen Entlüftungsöffnung 15 auch eine Entlüftungsvorrichtung, wie beispielsweise ein in Fig. 5 dargestellter und unten näher beschriebener Radialentlüfter (Entlüftungszyklon), eingesetzt werden.Instead of the simple ventilation opening 15 described above, a ventilation device such as, for example, a radial ventilation device (ventilation cyclone) shown in FIG. 5 and described in more detail below can be used for ventilation of the engine block 1.

Die mit dem Einlaßstutzen 13 der Wasserpumpe 14 und der Auslaßseite 10 des Kühlmittelkühlers 2 verbundene Leitung 12 bildet gleichzeitig eine Auffülleitung 23 für das Kühlwasser. Somit ist die Auffülleitung 23 in die Verbindungsleitung 12 zwischen Kühleraustritt und Motoreintritt funktionell integriert.The line 12 connected to the inlet connection 13 of the water pump 14 and the outlet side 10 of the coolant cooler 2 simultaneously forms a fill line 23 for the cooling water. The fill line 23 is thus functionally integrated into the connecting line 12 between the radiator outlet and the engine inlet.

Durch die erfindungsgemäße Leitungskonfiguration wird die Auffülleitung 23 in die Verbindungsleitung 12 vom Motorblock 1 zum Kühlmittelkühler 2 integriert, wodurch die separate Auffülleitung zwischen Kühlmittelbehälter 5 und Saugseite der Wasserpumpe 14 ersatzlos entfällt.Due to the line configuration according to the invention, the fill line 23 is integrated into the connecting line 12 from the engine block 1 to the coolant cooler 2, as a result of which the separate fill line between the coolant tank 5 and the suction side of the water pump 14 is dispensed with.

Der obere Wasserkasten 3 des Kühlmittelkühlers 2 ist durch eine in etwa längs einer Kühlerbreite B verlaufende Trennwand T in zwei Kammern 17, 18 geteilt (siehe Fig. 3 und 4), wobei die Einlaßseite 9 in der einen Kammer 17 und die Auslaßseite 10 in der anderen Kammer 18 mündet. Durch die Trennwand T und die Lage der Einlaß- und Auslaßseite 9, 10 sowie durch den unteren Umlenkkasten 4 wird der Kühlmittelkühler 2 U-förmig durchströmt, wie dies durch die durchgezogenen Pfeile in Fig. 3 angedeutet ist.The upper water tank 3 of the coolant cooler 2 is divided into two chambers 17, 18 by a partition wall T running approximately along a cooler width B (see FIGS. 3 and 4), the inlet side 9 in one chamber 17 and the outlet side 10 in the other chamber 18 opens. Through the partition wall T and the position of the inlet and outlet side 9, 10 and through the lower deflection box 4, the coolant cooler 2 flows through in a U-shape, as indicated by the solid arrows in Fig. 3.

Die beiden Kammern 17, 18 sind durch eine Entlüftungsöffnung 19 (siehe Fig. 3 und 4), beispielsweise einen definierten Ringspalt, verbunden, um die Kühlerentlüftung zu gewährleisten, um einen geodätischen Niveauausgleich des Kühlmittels in den Kammern 17,18 zu ermöglichen und ggf. eine gezielte, drehzahlabhängige Kurzschlußströmung von der Kammer 17 zur Kammer 18 (Druckabfallreduzierung) darstellen zu können.The two chambers 17, 18 are connected by a ventilation opening 19 (see FIGS. 3 and 4), for example a defined annular gap, in order to ensure the radiator ventilation, to enable geodetic level compensation of the coolant in the chambers 17, 18 and, if necessary to be able to represent a targeted, speed-dependent short-circuit flow from chamber 17 to chamber 18 (pressure drop reduction).

An dem unteren Umlenkkasten 4 ist eine Ablaßschraube 26 angeordnet, die zum kombinierten Ablassen von Kühlmittel aus dem Kühlmittelkühler wie auch dem Ablassen von Kühlmittel aus dem Motor herangezogen werden kann. Eine Motorentleerungsleitung 28, die vom Kühlwassereintritt in den Motor (bzw. Gehäuse eines Kühlmittel-Reglers 27) zu besagter Ablaßschraube 26 führt, ist strichliert angedeutet.On the lower deflection box 4, a drain screw 26 is arranged, which can be used for the combined drainage of coolant from the coolant cooler and the drainage of coolant from the engine. An engine drain line 28, which leads from the cooling water inlet into the engine (or housing of a coolant regulator 27) to said drain plug 26, is indicated by dashed lines.

Die Rücklaufleitung 8 der Fahrzeugheizung 6 ist in den Ausgleichsbehälter 5 geführt. Um eine schädliche Strömung von Kühlwasser aus dem Fahrzeugheizungsrücklauf in den Kühlmittelkühler 2 zu vermeiden, ist der im Ausgleichsbehälter 5 befindliche Rücklaufstutzen der Rücklaufleitung 8 in den Stutzen der zur Wasserpumpe führenden Leitung 12 geführt, wodurch das von der Fahrzeugheizung 6 rücklaufende Kühlwasser direkt dem der zur Wasserpumpe 14 strömenden, abgekühlten Kühlmittelstrom zugegeben wird.The return line 8 of the vehicle heater 6 is guided into the expansion tank 5. In order to avoid a harmful flow of cooling water from the vehicle heating return into the coolant cooler 2, the return connection of the return line 8 located in the expansion tank 5 is guided into the connecting piece of the line 12 leading to the water pump, so that the cooling water returning from the vehicle heating 6 leads directly to that of the water pump 14 flowing, cooled coolant stream is added.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Prinzipdarstellung des Kühlmittelkühlers 2 mit oberem Wasserkasten 3 und Umlenkkasten 4 nebst mit dem Wasserkasten 3 integriertem Ausgleichsbehälter 5. Gleiche Bauteile aus den Fig. 1 und 2 sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.3 and 4 show a schematic diagram of the coolant cooler 2 with the upper water tank 3 and the deflection box 4 together with the expansion tank 5 integrated with the water tank 3. The same components from FIGS. 1 and 2 are identified by the same reference numerals.

Der Kühlmittelkühler 2 besteht in prinzipiell bekannter Weise aus einer Vielzahl in Einbaulage senkrecht stehender Rohre 29, die den oberen Wasserkasten 3 mit dem unteren Umlenkkasten 4 strömungsmäßig verbinden. Zur Vergrößerung der Kühloberfläche sind zwischen den Rohren Kühllamellen 30 angeordnet, wobei in Fig. 3 lediglich einige der Rohre 29 nebst Kühllamellen 30 gezeichnet sind.The coolant cooler 2 consists, in a manner known in principle, of a plurality of pipes 29 standing vertically in the installed position, which connect the upper water tank 3 to the lower deflection box 4 in terms of flow. To increase the cooling surface, cooling fins 30 are arranged between the tubes, only some of the tubes 29 and cooling fins 30 being drawn in FIG. 3.

Der Ausgleichsbehälter 5 umfaßt neben den oben beschriebenen Komponenten einen Schwimmer 31 nebst Führung 32, wobei der Schwimmer mit einer nicht dargestellten Signaleinrichtung zur Anzeige des Kühlmittelstandes (Kühlmittelmenge) verbunden ist.In addition to the components described above, the expansion tank 5 comprises a float 31 together with a guide 32, the float being connected to a signal device (not shown) for indicating the coolant level (amount of coolant).

Desweiteren umfaßt der Ausgleichsbehälter 5 einen Einfüllstutzen 24 sowie einen Stutzen 33 für ein ein- oder mehrstufiges Überdruckventil 25 (siehe Fig. 1) sowie Öffnungen 34 und 35 für die Durchführung der Vorlaufleitung 7 und eine Öffnung 36 für die Rücklaufleitung 8 der Fahrzeugheizung 6. Der Ausgleichsbehälter 5 ist mit dem oberen Wasserkasten 3 des Kühlmittelkühlers 2 über eine spritztechnische Verbindung integriert. Eine mögliche Ausbildung dieser Verbindung ist in Fig. 5 gezeigt.Furthermore, the expansion tank 5 includes a filler neck 24 and a nozzle 33 for a single or multi-stage pressure relief valve 25 (see Fig. 1) and openings 34 and 35 for the passage of the flow line 7 and an opening 36 for the return line 8 of the vehicle heater 6. Der Expansion tank 5 is integrated with the upper water tank 3 of the coolant cooler 2 via an injection connection. A possible embodiment of this connection is shown in FIG. 5.

Zum näheren Verständnis der Erfindung wird die Funktionsweise des Kühlmittelführung anhand von unterschiedlichen Betriebsphasen des Kühlmittelkreislaufs beschrieben.For a better understanding of the invention, the mode of operation of the coolant guide is described on the basis of different operating phases of the coolant circuit.

Die Befüllung des Kühlkreislaufs erfolgt über die Einfüllöffnung 24 des Ausgleichsbehälter 5. Durch eine nicht dargestellte mechanische Einfüllbegrenzung wird die Kühlmittelbefüllmenge begrenzt und im Ausgleichsbehälter 5 ein für den Dauerbetrieb des Kühlkreislaufs notwendiges Ausgleichs-Luftvolumen sichergestellt (Kühlmittelstand K).The cooling circuit is filled via the filler opening 24 of the expansion tank 5. The amount of coolant filled is limited by a mechanical filler limitation (not shown) and a compensating air volume required for continuous operation of the cooling circuit is ensured in the expansion tank 5 (coolant level K).

Das Kühlmittel wird vom Ausgleichsbehälter 5 über einen nicht dargestellten Verbindungskanal in die Kammer 18 des Wasserkastens 3 geleitet und befüllt den Kühlmittelkühler 2 U-förmig (strichlierte Pfeile) bis zum Stutzenniveau der Einlaßseite 9 und der Auslaßseite 10. Anschließend werden die Kühlkanäle des Motorblocks 1 durch Überströmen an den beiden Stutzen der Einlaßseite 9 und der Auslaßseite 10 über die Leitungen 9a und 12 (siehe Fig. 1 und 2) befüllt. Der Verbindungskanal zwischen Kühlwasserkühler 2 und Ausgleichsbehälter 5 ist als eine Steck- oder Schlauchverbindung ausgebildet und kann gleichzeitig teilweise zur Befestigung des Ausgleichsbehälters herangezogen werden.The coolant is passed from the expansion tank 5 via a connecting channel, not shown, into the chamber 18 of the water tank 3 and fills the coolant cooler 2 in a U-shape (dashed arrows) up to the nozzle level of the inlet side 9 and the outlet side 10. Then the cooling channels of the engine block 1 are passed through Overflow at the two connecting pieces of the inlet side 9 and the outlet side 10 via the lines 9a and 12 (see FIGS. 1 and 2) filled. The connecting channel between the cooling water cooler 2 and the expansion tank 5 is designed as a plug-in or hose connection and can at the same time be used partially for fastening the expansion tank.

Die Entlüftung des Kühlmittelstroms in den Ausgleichsbehälter 5 erfolgt unter gleichzeitiger Mitnahme von Gaseinschlüssen über einen vertikal angeordneten und auf die Entlüftungsmenge abgestimmten Kanal 21 im Boden 22 des Ausgleichsbehälters 5, wobei der Kanal 21 mit dem Wasserkasten 3 strömungsmäßig verbunden ist.The venting of the coolant flow into the expansion tank 5 takes place with simultaneous entrainment of gas inclusions via a vertically arranged channel 21 in the bottom 22 of the expansion tank 5, which channel is matched to the ventilation amount the channel 21 is fluidly connected to the water tank 3.

Die Entlüftung des Kühlmittelkühlers 2 erfolgt durch eine düsenförmige Einmündung 20 nebst Kanal 21 im Boden 22 des Ausgleichsbehälters 5. Wie oben bereits erwähnt, steht der Kanal 21 mit dem oberen Wasserkasten 3 in Strömungsverbindung. Die düsenförmige Einmündung 20 nebst in Einbaurichtung nach oben vertikal angeordnetem Kanal 21 ist auf die Entlüftungsmenge des Kühlmittelkühlers 2 abgestimmt. Desweiteren erfolgt die Entlüftung des Kühlmittelkühlers 2 und der Kühlkanäle des Motorblocks 1 bei der Befüllung und auch im Dauerbetrieb über die in der Trennwand T angeordnete Entlüftungsbohrung 19 wie auch über die Entlüftungsöffnung 15 in der Vorlaufleitung 7.The coolant cooler 2 is vented through a nozzle-shaped opening 20 along with a channel 21 in the bottom 22 of the expansion tank 5. As already mentioned above, the channel 21 is in flow connection with the upper water tank 3. The nozzle-shaped junction 20, along with the channel 21 arranged vertically upward in the installation direction, is matched to the venting quantity of the coolant cooler 2. Furthermore, the coolant cooler 2 and the cooling channels of the engine block 1 are vented during filling and also in continuous operation via the vent hole 19 arranged in the partition T as well as via the vent opening 15 in the flow line 7.

Bei eingeschalteter Fahrzeugheizung 6 (Ventil 16 geöffnet) strömt die Kühlmittelmenge der in die Motordauerentlüftung integrierten Heizungsvorlaufleitung 7 zum Heizkörper 6, wobei gleichzeitig die o.g. Funktionen (Kühlerentlüftung und Gasabscheidung) übernommen werden.When the vehicle heater 6 is switched on (valve 16 open), the coolant quantity of the heating flow line 7 integrated in the engine continuous ventilation flows to the radiator 6, the above-mentioned simultaneously Functions (radiator ventilation and gas separation) are taken over.

Der Heizungsrücklauf über die Rücklaufleitung 8 erfolgt erfindungsgemäß über den Ausgleichsbehälter 5, wobei die Rücklaufleitung 8 direkt in den Stutzen 10 der zur Wasserpumpe 14 führenden Leitung 12 bzw. 23 eingeführt ist. Um einen möglichst geringen Energieverlust bei der Kühlmittel-Rücklaufströmung zu erzielen, wird die Heizungsrücklaufleitung 8 möglichst direkt und mit wenig Strömungsumlenkungen in den Stutzen 10 geführt (siehe Fig. 2 und 4).The heating return via the return line 8 takes place according to the invention via the expansion tank 5, the return line 8 being introduced directly into the socket 10 of the line 12 or 23 leading to the water pump 14. In order to achieve the lowest possible energy loss in the coolant return flow, the heating return line 8 is guided as directly as possible and with little flow deflection into the connection piece 10 (see FIGS. 2 and 4).

Fig. 5 zeigt, wie oben bereits erwähnt, eine Ausführung eines Ausgleichsbehälters 5' mit integrierter Entlüftungsvorrichtung, die als Radialentlüfter (Entlüftungszyklon) ausgeführt ist. Die Entlüftungsvorrichtung eignet sich besonders zur Motordauerentlüftung. Bauteile, die bereits in Fig. 1 bis 4 beschrieben wurden und lediglich konstruktiv abgewandelt sind, werden mit apostrophierten Bezugsziffern bezeichnet, wie etwa die Einlaßseite 9' und die Öffnungen 34' und 35' für die Durchführung der Vorlaufleitung 7'.FIG. 5 shows, as already mentioned above, an embodiment of an expansion tank 5 'with an integrated ventilation device, which is designed as a radial ventilation valve (ventilation cyclone). The ventilation device is particularly suitable for permanent engine ventilation. Components that have already been described in FIGS. 1 to 4 and are only modified in terms of construction are designated with apostrophic reference numerals, such as the inlet side 9 'and the openings 34' and 35 'for the passage of the flow line 7'.

Der Ausgleichsbehälter 5' besteht aus einem oberen Teil 5a und einem unteren Teil 5b, die beide abdichtend miteinander verbunden sind. Im betriebsfertigen Zustand des Kühlkreislaufes befindet sich der Kühlwasserpegel im oberen Teil 5a des Ausgleichsbehälters 5' in etwa auf dem in Fig. 5 angedeuteten Niveau. Der Ausgleichsbehälter 5' ist mit dem oberen Wasserkasten 3 des Kühlmittelkühlers 2 (siehe Fig. 1) über eine spritztechnische Verbindung 43 integriert.The expansion tank 5 'consists of an upper part 5a and a lower part 5b, both of which are sealingly connected to one another. In the operational state of the cooling circuit, the cooling water level in the upper part 5a of the expansion tank 5 'is approximately at the level indicated in FIG. 5. The expansion tank 5 'is integrated with the upper water tank 3 of the coolant cooler 2 (see FIG. 1) via an injection connection 43.

Der Radialentlüfter ist in dem Ausgleichsbehälter 5' angeordnet und umfaßt ein zweiteiliges zylinderförmiges Gehäuse mit einem unteren Gehäuseteil 38 und einem oberen Gehäuseteil 37. Das untere Gehäuseteil 38 ist spritztechnisch in dem unteren Teil 5a des Ausgleichsbehälters 5' eingeformt und das obere Gehäuseteil 37 ist auf dem unteren Gehäuseteil 38 abdichtend aufgesteckt.The radial breather is arranged in the expansion tank 5 'and comprises a two-part cylindrical housing with a lower housing part 38 and an upper housing part 37. The lower housing part 38 is injection molded into the lower part 5a of the expansion tank 5' and the upper housing part 37 is on the lower housing part 38 plugged sealingly.

Das obere Gehäuseteil 37 umfaßt eine das zweiteilige Gehäuse nach oben abschließende Zylinderdecke 41, in der sich in etwa mittig eine Öffnung 42 befindet, die eine Verbindung zwischen dem Innenraum des Gehäuses und dem Innenraum des Ausgleichsbehälters 5' herstellt. Das untere Gehäuseteil 38 umfaßt eine in etwa tangentiale Einmündung 39 und eine geodätisch unterhalb dieser angeordnete, etwa diametral gegenüberliegende tangentiale Ausmündung 40 der Vorlaufleitung 7'. Das Gehäuse kann somit als Teil der Vorlaufleitung 7' gesehen werden.The upper housing part 37 comprises a cylinder cover 41 which closes the two-part housing upward and in which there is an opening 42 approximately in the center, which creates a connection between the interior of the housing and the interior of the expansion tank 5 '. The lower housing part 38 comprises an approximately tangential opening 39 and a approximately diametrically opposite tangential opening 40 of the flow line 7 'arranged below it, approximately diametrically opposite. The housing can thus be seen as part of the flow line 7 '.

Im unteren Teil 5a des Ausgleichsbehälters 5' sind Abschnitte der Vorlaufleitung 7' spritztechnisch eingeformt. Somit bildet das untere Teil 5a des Ausgleichsbehälters 5' ein integriertes spritztechnisches Bauteil, in das besagte Abschnitte der Vorlaufleitung 7', das untere Gehäuseteil 38 sowie die Verbindung 43 zwischen Wasserkasten 3 des Kühlmittelkühlers 2 spritztechnisch eingeformt sind.In the lower part 5a of the expansion tank 5 ', sections of the flow line 7' are injection molded. Thus, the lower part 5a of the expansion tank 5 'forms an integrated injection molding component, into which said sections of the supply line 7', the lower housing part 38 and the connection 43 between the water tank 3 of the coolant cooler 2 are injection molded.

Das Kühlmittel KS strömt durch die Vorlaufleitung 7', analog zur Vorlaufleitung 7 gemäß Fig. 1, vom Motor 1 in Richtung Fahrzeugheizung 6, wobei die Strömungsrichtung des Kühlmittels KS mit Pfeilen angedeutet ist.The coolant KS flows through the feed line 7 ′, analogously to the feed line 7 according to FIG. 1, from the engine 1 in the direction of the vehicle heater 6, the direction of flow of the coolant KS being indicated by arrows.

Die Entlüftung des Kühlmittelstromes KS durch den Radialentlüfter funktioniert wie folgt. Das Kühlmittel KS strömt über die Einmündung 39 tangential in das zylinderförmige Gehäuse ein und, in etwa diametral gegenüber und geodätisch unterhalb der Einmündung 39, durch die tangentiale Ausmündung 40 aus dem zylinderförmigen Gehäuse aus. Durch die tangentiale Ein-und Ausströmung und durch die zylinderförmige Kontur des Gehäuses (zumindest zwischen Einmündung 39 und Ausmündung 40) erhält der Kühlmittelstrom KS einen Drall, sodaß beim Durchströmen des Radialentlüfters der Kühlmittelstrom durch die Zentrifugalkraft in Richtung Gehäusemantel gedrückt wird. Dadurch werden die leichten Gasbestandteile (Gasbläschen 44) in die Mitte des Gehäuses verdrängt und treten in weiterer Folge durch die Entlüftungsöffnung 42 in der Zylinderdecke 41 aus. Um eine gute Funktion des Radialentlüfters sicher zu gewährleisten, ist zu beachten, daß insbesondere der Bereich des Gehäuses zwischen der tangentialen Ein-und Ausströmöffnung 39, 40 in etwa zylinderförmig ist, damit sich der oben beschriebene Drall in der Strömung zuverlässig ausbilden kann.The venting of the coolant flow KS through the radial vent works as follows. The coolant KS flows tangentially into the cylindrical housing via the opening 39 and, approximately diametrically opposite and geodetically below the opening 39, flows out of the cylindrical housing through the tangential opening 40. Due to the tangential inflow and outflow and the cylindrical contour of the housing (at least between the mouth 39 and the mouth 40), the coolant flow KS is swirled, so that the coolant flow is pressed in the direction of the housing jacket by the centrifugal force when flowing through the radial vent. As a result, the light gas components (gas bubbles 44) are displaced into the center of the housing and subsequently emerge through the ventilation opening 42 in the cylinder ceiling 41. In order to ensure a good function of the radial ventilator, it should be noted that in particular the area of the housing between the tangential inflow and outflow openings 39, 40 is approximately cylindrical, so that the swirl described above can reliably develop in the flow.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Vorlaufleitung für die Fahrzeugheizung durch den Ausgleichsbehälter geführt, sie kann jedoch auch durch den oberen Wasserkasten verlaufen.In the exemplary embodiment shown, the flow line for the vehicle heating is led through the expansion tank, but it can also run through the upper water tank.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Rücklaufleitung 8 auch in den oberen Wasserkasten 3 geführt sein und analog die Leitung 12 vom Wasserkasten 3 aus zum Motorblock 1 führen.In a further embodiment of the invention, the return line 8 can also be guided in the upper water tank 3 and analogously lead the line 12 from the water tank 3 to the engine block 1.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, sind die Kammern 17 und 18 des oberen Wasserkastens 3 durch ein druckdynamisches Verbindungselement zur Herstellung eines definierten Strömungskurzschlusses verbunden, wobei besagtes Verbindungselement bei wechselndem Druckpotential in den Kammern 17, 18 seinen Öffnungsgrad ändert und zwar derart, daß bei großer Druckdifferenz der Öffnungsgrad größer als bei kleiner Druckdifferenz ist.In a further embodiment of the invention, which is not shown in the drawings, the chambers 17 and 18 of the upper water tank 3 are formed by a pressure-dynamic connecting element connected to produce a defined flow short circuit, said connecting element changes its degree of opening with changing pressure potential in the chambers 17, 18 in such a way that with a large pressure difference the degree of opening is greater than with a small pressure difference.

Claims (10)

Kühlmittelführung in einem Kühlkreislauf einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine, in dem ein Kühlmittelkühler mit mindestens einem Wasserkasten sowie einer Einlaßseite für vom Motor erwärmtes Kühlmittel und einer Auslaßseite für gekühltes Kühlmittel, ein mit dem Kühlmittelkühler strömungsmäßig verbundener Ausgleichsbehälter und eine Fahrzeugheizung mit einer Vorlaufleitung und einer Rücklaufleitung angeordnet ist, wobei der Kühlmittelkühler und/oder der Motorblock eine Kühlmittel-Entlüftung aufweisen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Entlüftung des im Motorblock (1) befindlichen Kühlwassers über die Vorlaufleitung (7,7') für die Fahrzeugheizung (6) erfolgt, wobei eine Entlüftungsöffnung (15,42) in der Vorlaufleitung (7,7') in den Ausgleichsbehälter (5) und/oder den Wasserkasten (3) des Kühlmittelkühlers (2) mündet.Coolant flow in a cooling circuit of a liquid-cooled internal combustion engine, in which a coolant cooler with at least one water tank and an inlet side for coolant heated by the engine and an outlet side for cooled coolant, an expansion tank connected to the coolant cooler and a vehicle heater with a flow line and a return line are arranged, wherein the coolant cooler and / or the engine block have a coolant vent,
characterized,
that the cooling water in the engine block (1) is vented via the flow line (7,7 ') for the vehicle heater (6), with a ventilation opening (15,42) in the flow line (7,7') into the expansion tank (5 ) and / or the water tank (3) of the coolant cooler (2) opens. Kühlmittelführung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorlaufleitung (7,7') für die Fahrzeugheizung (6) durch den Ausgleichsbehälter (5,5') und/oder den Wasserkasten (3) geführt ist.Coolant guide according to claim 1,
characterized,
that the flow line (7,7 ') for the vehicle heater (6) is guided through the expansion tank (5,5') and / or the water tank (3). Kühlmittelführung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß Einlaßseite (9) und Auslaßseite (10) des Kühlmittelkühlers (2) im Bereich des in Einbaulage oberen Wasserkastens (3) angeordnet sind.Coolant guide according to claim 1,
characterized,
that the inlet side (9) and outlet side (10) of the coolant cooler (2) are arranged in the region of the upper water tank (3) in the installed position. Kühlmittelführung nach Anspruch 1 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, - daß der in Einbaulage obere Wasserkasten (3) des Kühlmittelkühlers (2) durch eine längs einer Kühlerbreite (B) verlaufenden Trennwand (T) in zwei Kammern (17,18) geteilt ist, wobei die Einlaßseite (9) in einer Kammer (17) und die Auslaßseite (10) in der anderen Kammer (18) mündet, - daß ein unterer Wasserkasten (4) des Kühlmittelkühlers (2) zur Umlenkung des Kühlmittels dient, - sodaß der Kühlmittelkühler (2) vom Kühlmittel im wesentlichen U-förmig durchströmt wird. Coolant guide according to claim 1 or 3,
characterized, - That the upper water tank (3) of the coolant cooler (2) in the installed position is divided into two chambers (17, 18) by a partition (T) running along a cooler width (B), the inlet side (9) being in a chamber (17 ) and the outlet side (10) opens into the other chamber (18), - That a lower water tank (4) of the coolant cooler (2) serves to deflect the coolant, - So that the coolant cooler (2) is flowed through in a substantially U-shaped manner. Kühlmittelführung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kammern (17,18) des oberen Wasserkastens (3) durch ein druckdynamisches Verbindungselement zur Herstellung eines definierten Strömungskurzschlusses verbunden sind, wobei besagtes Verbindungselement bei wechselndem Druckpotential in den Kammern (17,18) seinen Öffnungsgrad ändert sowie für den Befüllvorgang zum Zwecke der Entlüftung über einen definierten Spalt verfügt.Coolant guide according to claim 4,
characterized,
that the chambers (17, 18) of the upper water tank (3) are connected by a pressure-dynamic connecting element to produce a defined flow short circuit, said connecting element changing its degree of opening with changing pressure potential in the chambers (17, 18) and for the filling process for the purpose of Ventilation has a defined gap. Kühlmittelführung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Entlüftung der Vorlaufleitung (7,7') über eine mit dem Ausgleichsbehälter (5,5') und der Vorlaufleitung (7,7') integrierte Entlüftungsvorrichtung, insbesondere über einen Radialentlüfter, erfolgt.Coolant guide according to claim 1,
characterized,
that the bleeding of the flow line (7,7 ') takes place via a bleeding device integrated with the expansion tank (5,5') and the flow line (7,7 '), in particular via a radial breather. Kühlmittelführung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgleichsbehälter (5) mit dem Wasserkasten (3) des Kühlmittelkühlers (2) integriert ist und dessen Entlüftung über den Ausgleichsbehälter (5) erfolgt.Coolant guide according to claim 1,
characterized,
that the expansion tank (5) is integrated with the water tank (3) of the coolant cooler (2) and its venting takes place via the expansion tank (5). Kühlmittelführung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Entlüftung des Kühlmittelkühlers (2) eine düsenförmige Einmündung (20) im Boden (22) des Ausgleichsbehälters (5) umfaßt, die mit dem oberen Wasserkasten (3) in Strömungsverbindung steht, wobei sich an die düsenförmige Einmündung (20) ein auf die Entlüftungsmenge abgestimmter vertikal angeordneten Kanal (21) in Einbaulage nach oben anschließt.Coolant guide according to claim 7,
characterized,
that the ventilation of the coolant cooler (2) comprises a nozzle-shaped opening (20) in the bottom (22) of the expansion tank (5) which is in flow connection with the upper water tank (3), with the nozzle-shaped opening (20) on the Ventilation quantity of coordinated vertically arranged duct (21) in the installed position connects upwards. Kühlmittelführung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rücklaufleitung (8) von der Fahrzeugheizung (6) in den Bereich des geodätisch oberen Wasserkastens (3) oder in den Ausgleichsbehälter (5) geführt ist und daß die Rücklaufmenge dem zu einer Wasserpumpe (14) strömenden, abgekühlten Kühlmittelstrom zugegeben wird.Coolant guide according to claim 1,
characterized,
that the return line (8) from the vehicle heater (6) is guided into the area of the geodetically upper water tank (3) or into the expansion tank (5) and that the return flow quantity is added to the cooled coolant stream flowing to a water pump (14). Kühlmittelführung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Leitung (12) zwischen Auslaßseite (19) des Kühlmittelkühlers (2) und motorseitigem Kühlmitteleintritt (Eintrittsstutzen 13) gleichzeitig eine Auffülleitung (23) für das Kühlmittel bildet.Coolant guide according to one of claims 1 to 10,
characterized,
that the line (12) between the outlet side (19) of the coolant cooler (2) and the engine-side coolant inlet (inlet nozzle 13) simultaneously forms a fill line (23) for the coolant.
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