Kühlwasserausgleichsbehälter für einen Wasserkühler einer Brennkraftmaschine

Abstract

 Wassergekühtte Brennkraftmaschine (1) mit einem Wasserkühler (5) der über eine Vor- (4) und Rücklaufleitung (6) an den Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine und über eine Ausgleichsleitung (8) an einen Kühlwasserausgleichsbehälter (7) angeschlossen ist, wobei im Ausgleichsbehälter oder der Ausgleichsleitung ein den Rückstrom von Kühlflüssigkeit vom Wasserkühler in den Ausgleichsbehälter ganz oder teilweise verhinderndes Ventil (13) angeordnet ist, so daß bei überhitzter Brennkraftmaschine ein ungehinderter Abfluß von Kühlwasser ins Freie unmöglich ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine wassergekühlte Brennkraftmaschine mit einem Wasserkühler, der über eine Vor- und Rücklaufleitung an den Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine und über eine Ausgleichsleitung an einen Kühlwasserausgleichsbehälter angeschlossen ist.

[0002] Bei Vollastbetrieb einer Brennkraftmaschine obiger Art erhitzen sich deren Bauteile infolge der hohen Beanspruchung sehr stark. Wird die Brennkraftmaschine unmittelbar nach dem Vollastbetrieb abgestellt, entsteht in der Maschine durch die unterbrochene Kühlwasserzirkulation ein Wärmestau. Das die heißen Bauteile berührende Wasser verdampft und bildet Dampfblasen. Durch die Dampfblasen wird ein Teil der Kühlwassermenge (im Extremfall bis zu 50 % der Wassermenge) über die Ausgleichsleitung in das Ausgleichsgefäß geschoben, das dann von dort über die Entlüftungsleitung ins Freie abläuft. Die Folge davon ist, daß bei abgekühlter Brennkraftmaschine das Kühlsystem eine zu geringe Kühlwassermenge aufweist, und mit zusätzlichem Kühlwasser aufgefüllt werden muß.

[0003] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer wassergekühlten Brennkraftmaschine obiger Art das Kühlsystem so zu verbessern, daß bei einem auftretenden Wärmestau kein Kühlwasser aus dem Kühlsystem entweichen kann, jedoch im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine die sich durch die Erwärmung des Kühlwassers ergebenden Volumenänderungen ohne Behinderung vom Ausgleichsbehälter aufgenommen werden können.

[0004] Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelost, daß im Ausgleichsbehälter oder der Ausgleichsleitung ein den Rückstrom von Kühlflüssigkeit vom Wasserkühler in den Ausgleichsbehälter ganz oder teilweise verhinderndes Ventil angeordnet ist.

[0005] Die erfindungsgemäße Verbesserung des Kühlsystems hat den Vorteil, daß bei einem plötzlichen Wärmestau durch das Ventil der Zugang zum Ausgleichsbehälter abgesperrt wird und somit ein Entweichen von Kühlflüssigkeit über den Ausgleichsbehälter ins Freie verhindert wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß trotz des Ventiles die sich im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine ergebenden Volumenänderungen des Kühlwassers vom Ausgleichsbehälter reguliert werden.

[0006] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Ventil als federbelastetes Rückschlagventil ausgebildet ist.

[0007] Da die Menge der in den Ausgleichsbehälter rückströmenden Flüssigkeit im wesentlichen vom Druck im Kühlsystem abhängig ist, wird weiterhin vorgeschlagen, daß das Ventil vom Druck der in den Ausgleichsbehälter strömenden Flüssigkeit steuerbar ist.

[0008] Um zu vermeiden, daß bei einem Ventil das Kühlsystem der Brennkraftmaschine entleert werden muß, ist es vorteilhaft, wenn das Rückschlagventil in einer Ventilkammer des Ausgleichsbehälters angeordnet ist.

[0009] Um weiterhin zu vermeiden, daß durch das Rückschlagventil das Auffüllen des Kühlsystems mit zusätzlichem Kühlwasser erschwert wird, ist es nach einem anderen Gedanken der Erfindung zweckmäßig, wenn das Rückschlagventil mittels Federkraft in seine Sperrstellung und über eine am Ausgleichsbehälter mechanisch oder elektromagnetisch betätigbare Steuereinrichtung in die Offenstellung v-erstellbar ist.. Im Rahmen dieses Erfindungsgedankens ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Steuereinrichtung mit einem am Ausgleichsbehälter vorgesehenen, die Einzelöffnung verschließenden Deckel gekoppelt ist, wobei die Steuereinrichtung beim Entfernen des Deckels von der Einzelöffnung das Rückschlagventil in die Offenstellung verschiebt. Eine vorteilhafte und in konstruktiver Hinsicht einfache Anordnung des Rückschlagventiles ist schließlich noch dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite des Deckels ein Rohr befestigt ist, daß bis in den Anschlußstutzen der Ausgleichsleitung reicht, wobei in dem innerhalb des Anschlußstutzens liegenden Teil des Rohres die Ventilkammer mit Rückschlagventil angeordnet ist, die über Öffnungen im Rohr mit der Ausgleichsleitung sowie dem Ausgleichsbehälter verbunden ist.

[0010] In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

[0011] Es zeigen:

Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht eine wassergekühlte Brennkraftmaschine mit Wasserkühler und Ausgleichsbehälter sowie dem im Ausgleichsbehälter angeordneten erfindungsgemäßen Ventil.

Fig. 2 im Querschnitt den Ausgleichsbehälter einschließlich Ventilkammer und mechanischer Steuervorrichtung.

Fig. 3 den Ausgleichsbehäler aus Fig. 2 mit geöffnetem Ventil.

Fig. 4 im Querschnitt die Anordnung des Ventils in einem am Deckel der Einfüllöffnung des Ausgleichsbehälters befestigten Rohr.

Fig. 5 den Ausgleichsbehälter aus Fig. 4 mit für den Einfüllvorgang herausgezogenem Rohr.

Fig. 6 in einem senkrechten Querschnitt einen Ausgleichsbehälter mit im Anschlußstutzen für die Ausgleichsleitung angeordnetem Ventil.

Fig. 7 das Ventil aus Fig. 6 in Offenstellung bei angehobenem Deckel.

[0012] Eine wassergekühlte Brennkraftmaschine 1 hat zur Kühlung der heißen Zylinderwände innerhalb des Maschinengehäuses Kühlwasserkanäle, die über Kühlwasserleitungen 2 miteinander verbunden sind. Die Kilhlwasserleitungen 2 sind an eine Wasserpumpe 3 angeschlossen, die von der Brennkraftmaschine 1 angetrieben wird. Von der Wasserpumpe 3 wird das Kühlwasser aus den Kühlwasserleitungen 2 über eine Vorlaufleitung 4 in einen Wasserkühler 5 und von dort durch eine Rücklaufleitung 6 wieder in die Kühlwasserkanäle zurückbefördert.

[0013] über dem höchsten Punkt des Kühlsystems ist in der Nähe der Brennkraftmaschine 1 ein Ausgleichsbehälter 7 angeordnet, der über eine Ausgleichsleitung 8 an den Wasserkühler 5 angeschlossen ist. Der Ausgleichsbehälter 7 hat die Aufgabe, Volumenänderungen des Kühlwassers beim Erwärmen oder Abkühlen auszugleichen. Darüber hinaus wird über den Ausgleichsbehälter das Kühlsystem mit Kühlflüssigkeit gefüllt. Für das Einfüllen von Kühlflüssigkeit sind am Behälter ein oder mehrere Einfüllöffnungen 9 vorgesehen, die durch Deckel 10 verschlossen sind. Außer der Ausgleichsleitung 8 sind an den Ausgleichsbehälter 7 eine Entlüftungsleitung 11 der Brennkraftmaschine 1 und eine weitere Entlüftungsleitung 12 des Wasserkühlers 5 angeschlossen.

[0014] Nach der Erfindung wird die Rückströmung von Ausdehnungswasser aus dem Kühlsystem über die Ausgleichsleitung 8 in den Ausgleichsbehälter 7 durch ein Ventil 13 - z.B. ein Rückschlagventil - gesteuert. Das Ventil 13 wirkt so, daß der Zulauf von Flüssigkeit aus dem Behälter 7 über die Ausgleichsleitung 8 in das Kühlsystem der Brennkraftmaschine 1 immer offen, jedoch bei einer plötzlichen und allzu starken Erwärmung des Kühlwassers - z.B. durch einen sog. Thermoschock - die Verbindung zum Ausgleichsbehälter abgesperrt und damit eine Rückströmung von Ausdehnungswasser aus dem Kühlkreislauf in den Ausgleichsbehälter unmöglich ist. Es wird verhindert, daß bei einer möglichen Überhitzung der Brennkraftmaschine 1 eine erhebliche Kühlwassermenge aus dem Kühlsystem über den Ausgleichsbehälter 7 nach außen entweichen kann. Vorgesehen ist, daß das Ventil in Abhängigkeit vom Druck der aus dem Kühlsystem in den Ausrleichsbehälter 7 rückströmenden Flüssigkeit gesteuert wird. Dabei ist das Ventil 13 so ausgebildet, daß bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten des Kühlwassers, wie sie im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine 1 vorhanden sind, das Ventil 13 die Verbindung zwischen Ausgleichsbehälter und Kühlsystem in beiden Richtungen offenhält, so daß dann ein Entweichen der Ausdehnungsflüssigkeit aus dem Kühlsystem in den Ausgleichsbehälter oder umgekehrt möglich ist. Im Rahmen der Erfindung kann das Ventil 13 auch innerhalb der Ausgleichsleitung 8 angeordnet werden.

[0015] Gemäß den Fig. 2 und 3 ist das Ventil 13 im Ausgleichsbehälter 7 am Boden 15 in einer besonderen Ventilkammer 16 angeordnet. Die Ventilkammer 16 ist unmittelbar hinter dem Anschlußstutzen 17 der Ausgleichsleitung 8 vorgesehen. Durch das Ventil 13 soll in keiner Weise das Befüllen des Kühlsystems behindert werden. Aus diesem Grunde ist eine mechanische Steuervorrichtung 18 vorgesehen, die mit dem Deckel 10 so gekoppelt ist, daß beim Abschrauben des Deckels 10 vom Behälter 7 das Ventil 13 zwangsweise wie in Fig. 3 dargestellt, in die Offenstellung vorgeschoben wird. Im Rahmen der Erfindung sind ebenfalls andere Steuervorrichtungen denkbar. Aus den Fig. 2 und 3 ist weiter zu erkennen, daß das Ventil 13 in einer im wesentlichen horizontalen Lage eingebaut ist. Für die Steuerung des Ventils in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers ist es jedoch günstiger, wenn das Ventil, wie in den Fig. 4 bis 7 dargestellt, in einer senkrechten Lage eingebaut ist.

[0016] Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 ist das Ventil 13 in einem Rohr 19 vorgesehen, das an der Innenseite des Deckels 10 befestigt ist. Das Rohr 19 mündet mit seinem vorderen Ende 20 in einer Erweiterung 21 des Bodens 15. Ventilkammer 13 und Ventilkammer 22 sind im vorderen Ende 20 des Rohres untergebracht, das über eine Öffnung 23 in der Stirnseite des Rohres 10 mit dem Anschlußstutzen 17 der Ausgleichsleitung 8 verbunden ist. Das vordere Ende 20 liegt dabei üb-er eine Dichtung 24 auf einer Schulter 25 der Erweiterung 21 auf. Das Kühlwasser kann somit nur über den Anschlußstutzen 17, die Ventilkammer 20 und die Öffnungen 26 in den Ausglei8chsbehälter 7 gelangen. Zum Befallen des Kühlsystems wird, wie 5 zeigt, mit dem Entfernen des Deckels 10 das Ventil 13 aus dem Ausgleichsbehälter herausgenommen.

[0017] In den Fig. 6 und 7 ist das Ventil 13 im Anschlußstutzen 17 der Aus-leichsleitung ^Q angeordnet. Fig. 6 zeigt das Ventil 13 in Sperrstellung. Diese Stellung wird durch das aus dem Kühlsystem in den Ausgleichsbehälter zurückdrängende Kiihlwasser gesteuert. In Fig. 7 ist das Ventil 13 geöffnet. In dieser Stellung kann das Kühlsystem mit Kühlwasser befüllt oder Ausdehnungswasser im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine 1 in den Ausgleichsbehälter 7 zurückströmen.

Ansprüche

1. Wassergekühlte Brennkraftmaschine mit einem Wasserkühler, der über eine Vor- und Rücklaufleitung an den Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine und über eine Ausgleichsleitung an einen Kühlwasserausgleichsbehälter angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausgleichsbehälter (7) oder der Ausgleichsleitung (8) ein den Rückstrom von Flüssigkeit vom Wasserkühler (5) in den Ausgleichsbehälter (7) ganz oder teilweise verhinderndes Ventil (13) angeordnet ist.

2. Wassergekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (13) als Rückschlagventil ausgebildet ist.

3. Wassergekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (13) in Abhängigkeit vom Druck der in den Ausgleichsbehälter strömenden Flüssigkeit gesteuert wird.

4. Wassergekühlte Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (13) in einer Ventilkammer (16) des Ausgleichsbehälters (7) angeordnet ist.

5. Wassergekühlte Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (13) mittels Federkraft in seiner Sperrstellung und über eine am Ausgleichsbehälter mechanisch oder elektromagnetisch betätigbare Steuereinrichtung (18) in die Offenstellung verstellbar ist.

6. Wassergekühlte Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (18) mit einem am Ausgleichsbehälter (7) vorgesehenen, die Einfüllöffnung (9) verschließenden Deckel (10) gekoppelt ist, wobei die Steuereinrichtung (18) beim Entfernen des Deckels (10) von der Einfüllöffnung (9) das Ventil (13) in die Offenstellung verschiebt.

7. Wassergekühlte Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite des Deckels (10) ein Rohr (19) befestigt ist, das bis in den Anschlußstutzen (17) der Ausgleichsleitung (8) reicht, wobei in dem innerhalb des Anschlußstutzens (17) liegenden vorderen Ende (20) des Rohres die Ventilkammer (22) angeordnet ist, die über Öffnungen (23 bzw. 26) im Rohr (19) mit der Ausgleichsleitung (8) sowie dem Ausgleichsbehälter (7) verbunden ist.

Zeichnung