[0001] Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem mit einem Haupt- und mehreren Zusatzkühlern,
die jeweils einer Wärmequelle zugeordnet sind, und mit einer Pumpe, wobei die Zusatzkühler
sowohl mit der Pumpe wie auch mit dem Hauptkühler in Verbindung stehen.
[0002] Bei diesem Kühlsystem (US-A-4 362 131) ist der Hauptkühler ausgangsseitig parallel
mit einem ersten Zusatzkühler für die Ladeluft eines Verbrennungsmotors und mit einem
zweiten Zusatzkühler für eine Klimaanlage verbunden. In der Durchflußrichtung des
Kühlmittels ist dem zweiten Zusatzkühler ein dritter Zusatzkühler für eine Ölkühlung
nachgeschaltet, der über eine Leitung, die auch mit dem ersten Zusatzkühler in Verbindung
steht, Kühlmittel einer Pumpe zuführt. Diese Pumpe fördert das Kühlmittel durch einen
Motorblock des Verbrennungsmotors und entweder über den Hauptkühler zu dem ersten
bzw. zweiten Zusatzkühler oder über einen Beruhigungstank wieder zu einem Eingang
der Pumpe zurück. Ein ausgangsseitig des Motorblockes vorgesehenes Teilungsventil
sorgt stets dafür, daß den Zusatzkühlern auch dann von dem Verbrennungsmotor erhitztes
Kühlmittel zugeführt wird, wenn dieses während der Warmlaufphase der Verbrennungsmaschine
in einem kurzgeschlossenen Kreislauf größtenteils unter Umgehung des Hauptkühlers
unmittelbar der Pumpe zugeführt wird. Die Durchflußmenge von Kühlmittel durch die
Zusatzkühler richtet sich nach den den Zusatzkühlern inherenten Strömungswiderständen.
[0003] Dieses Kühlsystem ist insoweit nachteilig, als die Durchflußmengen des Kühlmittels
durch die Zusatzkühler nicht variiert werden können. Außerdem wird auch in der Warmlaufphase
des Verbrennungsmotors stets eine gewisse Menge von Kühlmittel, nämlich die, die den
Zusatzkühlern zugeführt wird, durch den Hauptkühler geleitet und in diesem gezwungenermaßen
gekühlt, so daß sich die Warmlaufphase des Verbrennungsmotors verzögert.
[0004] Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, das Kühlsystem derart
zu verbessern, daß eine flexiblere Gestaltung der Durchflußmengen durch die einzelnen
Zusatzkühler möglich ist.
[0005] Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, daß der Hauptkühler ausgangsseitig
zur Bildung voneinander getrennter Kühlmittelkreisläufe in mehrere Abschnitte unterteilt
ist, die Zusatzkühler eingangsseitig mit unterschiedlichen Abschnitten in Verbindung
stehen und ausgangsseitig über ein Ventil zum Regeln der Durchflußmenge mit der Pumpe
verbunden sind.
[0006] Auf diese Weise kann mittels des Ventils und eines durch das Ventil bis in einen
oder mehrere der Abschnitte aufgebauten Kühlmittelrückstaus, der eine Umleitung von
Kühlmittel in einen anderen Abschnitt und somit zu einem anderen Zusatzkühler bewirkt,
die Durchflußmenge durch die Zusatzkühler gesteuert werden.
[0007] Ein Kühlmittelrückstau durch die betroffenen Zusatzkühler wird nach einer die Erfindung
weiterentwickelnden Idee insbesondere dadurch erreicht, daß das Ventil stromaufwärts
von mindestens zwei Zusatzkühlern vorgesehen ist.
[0008] Bei einem Kühlsystem mit einer Bypassleitung, die stromaufwärts zu einem der Zusatzkühler
führt, bei dem vorteilhafterweise die Bypassleitung stromabwärts an eine sich zwischen
dem Hauptkühler und einer diesem zugeordneten Wärmequelle erstreckende Leitung anschließt,
ist gewährleistet, daß das wenigstens einem Zusatzkühler zugeführte Kühlmittel während
der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors nicht über den Hauptkühler strömt, so daß
die Warmlaufphase kurz gehalten wird.
[0009] Sehr günstige Kühlvorgänge werden erzielt, wenn die Durchflußquerschnitte der jeweiligen
Abschnitte auf den Kühlmittelbedarf der ihnen zugeordneten Zusatzkühler und auf deren
Kühltemperaturbereich abgestimmt sind.
[0010] Für eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vorgesehene Maßnahmen sind Gegenstand
weiterer Unteransprüche.
[0011] In der Zeichnung ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel der
Erfindung dargestellt. Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Ansicht eines Kühlsystems mit einem Hauptkühler und
Figur 2 einen Ausschnitt des Hauptkühlers im Vertikalschnitt.
[0012] In Figur 1 ist ein wassergekühlter Motor 10, insbesondere eine Verbrennungsmaschine
mit innerer Verbrennung, mit einem nicht näher ersichtlichen Kühlmantel dargestellt,
an dessen vorderen Endbereich ein Hauptkühler 11 angebracht ist. Der Hauptkühler 11
weist einen oberen und einen unteren Kühlmittelraum 12 und 13 auf. Der obere Kühlmittelraum
12 erstreckt sich vollkommen über den vorderen oberen Endbereich des Hauptkühlers
11 und ist mit dem Motor 10 über eine Rücklaufleitung 14 verbunden. Der obere und
der untere Kühlmittelraum 12 und 13 sind untereinander durch eine Vielzahl von sich
vertikal erstreckenden Rohren 15 verbunden. Der untere Kühlmittelraum 13 ist unterteilt
in einen vorderen und einen rückwärtigen Abschnitt 16 und 17, wobei die Rohre 15 zum
Teil in den vorderen und zum Teil in den rückwärtigen Abschnitt 16 und 17 münden.
Zwischen dem Hauptkühler 11 und dem Motor 10 befindet sich ein Flügelrad 18, das,
wie mit Pfeilen 19 angedeutet,
'Kühlluft durch den Hauptkühler 11 ansaugt, um das durch den Hauptkühler hindurchströmende
Kühlmittel zu kühlen. In diesem Ausführungsbeispiel ist der vordere Abschnitt 16 größer
ausgebildet als der rückwärtige Abschnitt 17, insbesondere sind die Abmessungen in
der Durchströmrichtung der Kühlluft unterschiedlich.
[0013] Obwohl dies nicht gezeigt ist, wird der Motor 10 beispielsweise bei Industrieausrüstungen
oder Fahrzeugen benutzt, die hydraulisch bediente Vorrichtungen aufweisen. Wenn hierzu
Hydrauliköl oder Hydraulikflüssigkeit benutzt wird, werden diese selbst zur Wärmequelle
und müssen gekühlt werden, um ihre Schmier- oder sonstigen Eigenschaften beizubehalten.
Aus diesem Grund ist ein erster Zusatzkühler 20 in dem Kühlsystem vorgesehen, der
einen Hydrauliköleinlaß 21 und einen Hydraulikölauslaß 22 zum Leiten des Hydrauliköles
durch den ersten Zusatzkühler 20 hindurch und zu bzw. von der hydraulisch bedienten
Vorrichtung oder den Vorrichtungen aufweist. Dabei wird das Kühlmittel von dem vorderen
Abschnitt 16 des unteren Kühlmittelraumes 13 durch eine Leitung 23 zu dem ersten Zusatzkühler
20 geleitet. Eine Abflußleitung 24 führt von dem ersten Zusatzkühler 20 zu einem Ventil
25, dessen Sinn und Zweck weiter unten noch erläutert wird.
[0014] Ein nicht gezeigter hydraulisch betätigter Drehmomentwandler wird ebenfalls in dem
Fahrzeug benutzt, und das für diesen erforderliche Hydrauliköl muß ebenfalls gekühlt
werden. Daraus folgt, daß ein zweiter Zusatzkühler 26 vorgesehen ist, der einen Hydrauliköleinlaß
27 und einen Hydraulikölauslaß 28 aufweist, wobei der Hydrauliköleinlaß 27 Hydrauliköl
von dem Drehmomentwandler erhält, dieses durch den zweiten Zusatzkühler 26 hindurchströmt
und durch den Hydraulikölauslaß 28 wieder dem Drehmomentwandler zugeführt wird. Eine
Kühlmittelleitung 29 erstreckt sich von dem rückwärtigen Abschnitt 17 zu dem zweiten
Zusatzkühler für den Drehmomentwandler, und eine Kühlmittelleitung 30 dient zum Entnehmen
des Kühlmittels aus dem zweiten Zusatzkühler 26.
[0015] Das Kühlmittel fließt von dem ersten Zusatzkühler 20 kommend durch das Ventil 25
und durch eine Leitung 31 und trifft auf die Kühlmittelleitung 30, bevor es in eine
Pumpe 32 strömt. Die Pumpe 32 hat ebenfalls einen Einlaß, dem Kühlmittel von der Kühlmittelleitung
30 und der Leitung 31 zugeführt wird. Der größte Teil des Kühlmittels, das durch die
Pumpe 32 hindurchströmt, fließt in einen nicht im einzelnen gezeigten Motorblock und
in einen ebenfalls nicht separat gezeichneten Zylinderkopf des Motors 10, wo es benutzt
wird, den Motor 10 zu kühlen. Jedoch fließt ein Teil auch durch eine mit 34 bezeichnete
Leitung, durch diese zu einem dritten Zusatzkühler 35 und von diesem aus über einen
Kühlmittelauslaß 36 zu der Rücklaufleitung 14. Desgleichen nimmt das Kühlmittel in
dem Motorblock und in dem Zylinderkopf seinen Lauf in die Rücklaufleitung 14 in herkömmlicher
und daher nicht näher zu beschreibender Weise. Der dritte Zusatzkühler 35 besitzt
einen Öleinlaß 37, der warmes öl von einem nicht näher gezeichneten Kurbelwellengehäuse
des Motors 10 aufnimmt und es durch den dritten Zusatzkühler 35 zu einem Ölauslaß
38, von wo aus es wieder dem Kurbelwellengehäuse zugeführt wird, leitet.
[0016] Wenn bisher in diesem Ausführungsbeispiel außer dem Hauptkühler 11 lediglich drei
Zusatzkühler 20, 26 und 35 aufgeführt sind, so ist dennoch zu erkennen, daß auch noch
weitere Zusatzkühler für weitere Wärmequellen vorgesehen sein können. Derartige weitere
Wärmequellen könnten entstehen, wo Flüssigkeit einer Klimaanlage gekühlt werden muß.
Es würde sich in so einem Anwendungsfall zwar um eine andere Flüssigkeit handeln;
das in diesem Kühlsystem verwendete Kühlmittel könnte jedoch zur Kühlung dieser Flüssigkeit
verwendet werden, auch wenn die Abkühlung auf einem anderen Kühltemperaturniveau stattfinden
würde. Das Ventil 25 wird benutzt, um in den meisten Fällen die Menge des Kühlmittels
in seiner Strömung durch den ersten Zusatzkühler 20 zu begrenzen. Dies geschieht in
den Fällen, in denen der erste
Zusatzkühler 20 mehr Kühlmittel benötigt als beispielsweise der dem Drehmomentwandler
zugeordnete zweite Zusatzkühler 26. Eine Bypassleitung 40 erstreckt sich von einem
oberen Bereich bis zu einem unteren Bereich des Motorblocks des Motors 10 und ist
mit der Kühlmittelleitung 29, die in den zweiten Zusatzkühler 26 führt, verbunden.
Wie dies auch bei den herkömmlichen Motoren üblich ist, so werden auch bei diesem
Ausführungsbeispiel Thermostate benutzt, um das Kühlmittel in einer kurzen Zeit auf
eine bestimmte Temperatur zu bringen. Wenn jedoch der Motor gestartet wird, reicht
diese Temperatur noch nicht aus, um den Thermostat zu öffnen. Somit wird die Bypassleitung
40 dazu benutzt, Kühlmittel von dem Motor 10 zu dem Drehmomentwandler zu leiten. Das
Ventil 25 dient dazu, den Kühlmittelstrom zuerst durch den ersten Zusatzkühler 20
und zu einem gewissen Maß durch den zweiten Zusatzkühler 26 zu leiten, da das Kühlmittel,
das davon abgehalten wird, durch den ersten Zusatzkühler 20 zu strömen, in den vorderen
Abschnitt 16 des unteren Kühlmittelraumes 13 und schließlich in den oberen Kühlmittelraum
12 strömt, wo es dann überwiegend in den rückwärtigen Abschnitt 17 und in den zweiten
Zusatzkühler 26 fließt. Für den Fall, daß weitere Zusatzkühler benutzt werden sollten,
wäre es jedoch erforderlich, Ventile für die weiteren Zusatzkühler vorzusehen und
möglicherweise den unteren Kühlmittelraum 13 in weitere Abschnitte zu unterteilen.
Die Trennung des unteren Kühlmittelraumes 13 in die zwei Abschnitte 16, 17 verhindert
einen zu starken Rückströmdruck von dem einen in den anderen Abschnitt 16, 17. Wenn
während der Warmlaufzeit des Verbrennungsmotors der Thermostat geschlossen ist, findet
infolge der Saugwirkung durch die Pumpe 32 auch ein begrenzter Kühlmittelfluß durch
den ersten Zusatzkühler 20 statt.
1. Kühlsystem mit einem Haupt- und mehreren Zusatzkühlern (11 und 20, 26, 35), die
jeweils einer Wärmequelle zugeordnet sind, und mit einer Pumpe (32), wobei die Zusatzkühler
(20, 26, 35) sowohl mit der Pwnpe (32) wie auch mit dem Hauptkühler (11) in Verbindung
stehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkühler (11) ausgangsseitig zur Bildung
voneinander getrennter Kühlmittelkreisläufe in mehrere Abschnitte (16, 17) unterteilt
ist, die Zusatzkühler (20, 26, 35) eingangsseitig mit unterschiedlichen Abschnitten
(16, 17) in Verbindung stehen und ausgangsseitig über ein Ventil (25) zum Regeln der
Durchflußmenge mit der Pumpe (32) verbunden sind.
2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (25) stromaufwärts
von mindestens zwei Zusatzkühlern (20, 26) vorgesehen ist.
3. Kühlsystem nach Anspruch 1 mit einer Bypassleitung (40), die stromaufwärts zu einem
der Zusatzkühler (26) führt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassleitung (40) stromabwärts
an eine sich zwischen dem Hauptkühler (11) und einer diesem zugeordneten Wärmequelle
erstreckende Leitung anschließt.
4. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (25) den Kühlmittelfluß
durch mindestens einen der Abschnitte (16, 17) bestimmt.
5. Kühlsystem nach Anspruch 1, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, wobei der Hauptkühler
(11) einen oberen und einen unteren Kühlmittelraum (12 und 13) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß der untere Kühlmittelraum (13) in die Abschnitte (16, 17) unterteilt ist, während
der obere Kühlmittelraum (12) mit beiden Abschnitten (16, 17) in Verbindung steht.
6. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (16, 17)
unterschiedlich große Durchflußquerschnitte aufweisen.
7. Kühlsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein größerer Abschnitt
(17) mit einem Zusatzkühler (26) für Niedertemperatur und ein kleinerer Abschnitt
(16) mit einem Zusatzkühler (20) für Hochtemperatur verbunden ist.
8. Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei mindestens zwei der Zusatzkühler (20, 26) ausgangsseitig
über eine Leitung (31) miteinander in Verbindung stehen, welche zu der Pumpe (32)
führt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (25) in dieser Leitung (31) vorgesehen
ist.