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EP0061597B1 - Kühlvorrichtung für flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschinen - Google Patents

Kühlvorrichtung für flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschinen Download PDF

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Publication number
EP0061597B1
EP0061597B1 EP82101629A EP82101629A EP0061597B1 EP 0061597 B1 EP0061597 B1 EP 0061597B1 EP 82101629 A EP82101629 A EP 82101629A EP 82101629 A EP82101629 A EP 82101629A EP 0061597 B1 EP0061597 B1 EP 0061597B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
thermostat
housing
short
circuit
exchanger
Prior art date
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Expired
Application number
EP82101629A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0061597A1 (de
Inventor
Josef Andreas Fritzenwenger
Martin Dipl.-Ing. Probst
Günther Ing. Schmid (grad.)
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.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke 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 Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to AT82101629T priority Critical patent/ATE14150T1/de
Publication of EP0061597A1 publication Critical patent/EP0061597A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0061597B1 publication Critical patent/EP0061597B1/de
Expired legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • F28F27/02—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus for controlling the distribution of heat-exchange media between different channels
    • 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
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • 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
    • F01P2025/00—Measuring
    • F01P2025/08—Temperature
    • F01P2025/52—Heat exchanger temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/06—Derivation channels, e.g. bypass

Definitions

  • the invention relates to a cooling device for internal combustion engines of a type according to the features of the preamble of the claim.
  • the cooling device is provided and possible exclusively for liquid-cooled internal combustion engines with combined cooling by an engine coolant and an external coolant, in particular for watercraft drives. Furthermore, a relatively large volume of coolant in the heat exchanger and in the expansion space takes part in the heating process disadvantageously.
  • the object of the invention is to enable the use of such a cooling device with a thermostat integrated in the heat exchanger even with conventional air-flow heat exchangers, such as, in particular, for internal combustion engines for driving motor vehicles, and at the same time to improve the function and construction costs.
  • the invention solves this problem by the features according to the characterizing part of the patent claim.
  • the construction cost of such a cooling device is particularly low, since the return water tank of the cooler with the housing of the thermostat, apart from its cover, can be produced in one piece and as an easily molded plastic injection-molded part.
  • the heating process is favored because only the contents of the inlet and outlet lines and the mixing chamber of the thermostat take part.
  • a similar cooling device is described in the unpublished DE-A-31 17 543 and FR-A-2 481 791, in which the short circuit is arranged within the heat exchanger and connects the flow and return water boxes of the heat exchanger.
  • the thermostat housing is not suitable for the use of commercially available thermostat inserts.
  • a heat exchanger 1 for air and coolant which is designed as a cooler for internal combustion engines of motor vehicles, such as, in particular, automobiles and motorcycles, is designed as a cross-flow cooler. It has a flow water box 3 and a return water box 4 on both sides of its cooler field 2.
  • An inlet connection 5 of a flow line (not shown), which conducts the coolant from the internal combustion engine into the heat exchanger 1 according to arrow 6, opens into the flow water box 3.
  • the cooler field 2 is flowed through horizontally by the coolant according to the arrows 7 and the heat to be dissipated from the coolant is also transferred to the coolant air flowing through the cooler field perpendicular to the plane of the drawing.
  • the return water tank 4 has on its top a filler neck 8, which is equipped at its filler opening with a conventional cover lid 9 containing pressure and vacuum valves.
  • the axis of the mutually concentric cylinder sections of the housing 10 and the short-circuit connecting piece 11 is arranged in the direction of the air flow directed from the plane of the drawing.
  • the outlet nozzle 12 extends radially downward, or possibly to the side or possibly also obliquely to the side and down, depending on the continuation of a return line, not shown, to the internal combustion engine.
  • the housing 10 of the thermostat 10 'contains a conventional thermostat insert 13 with a mounting flange 14 with a radiator valve opening, an expansion element 15, a radiator valve plate 16 and a short-circuit valve plate 17.
  • the fastening flange 14 is sealed by a cover 18 against gradation of the Clamped internal cross section of the housing 10.
  • the closure cover 18 has a flange connection (not shown) with a sealing ring 19 at the end region 20 of the housing 10 and axial projections 21 arranged in a crown, the end faces of which abut the fastening flange 14 and whose window-like recesses 22 have inlet openings for the cooling liquid into an inlet chamber 23 arranged in the closure cover 18 form the housing 10.
  • the cutouts 22 are assigned window-like openings 24 in the partition of the housing 10 to the inside of the return water tank 4.
  • a narrow ventilation opening 25 also connects the inner cross section of the housing 10, which acts as a mixing chamber 26, to the interior of the return water tank 4 at a position lying above in the operating position formed for the associated inlet opening 28 to the mixing chamber 26.
  • the return water tank 4 is formed with the housing 10 of the thermostat 10 'in one piece from metal or in particular from plastic in die casting or injection molding, so that both the manufacturing costs and the weight of the cooling device according to the invention are low. This is also favored by the fact that the housing 10 of the thermostat 10 ', in contrast to its usual arrangement on the housing of internal combustion engines, is not exposed to its maximum temperature, but rather to the maximum temperature of the coolant, which is essential is lower and allows the use of inexpensive plastics.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für Brennkraftmaschinen einer Bauart gemäss den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches.
  • Bei dieser bekannten Bauart nach der DE-A 29 16 691 ist die Kühlvorrichtung ausschliesslich für flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschinen mit kombinierter Kühlung durch ein Maschinen-Kühlmittel und ein Aussen-Kühlmittel, insbesondere für Wasserfahrzeug-Antriebe, vorgesehen und möglich. Ferner nimmt dabei in nachteiliger Weise ein relativ grosses Volumen an Kühlmittel im Wärmetauscher und im Ausdehnungsraum am Anwärmvorgang teil.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Anwendung einer derartigen Kühlvorrichtung mit im Wärmetauscher integriertem Thermostat auch bei üblichen luftdurchströmten Wärmetauschern, wie insbesondere für Brennkraftmaschinen zum Antrieb von Kraftfahrzeugen, zu ermöglichen und dabei zugleich die Funktion und den Bauaufwand zu verbessern.
  • Diese Aufgabe löst die Erfindung durch die Merkmale gemäss dem Kennzeichen des Patentanspruches. Der Bauaufwand einer derartigen Kühlvorrichtung ist besonders gering, da der Rücklauf-Wasserkasten des Kühlers mit dem Gehäuse des Thermostats, abgesehen von dessen Deckel, einteilig und als einfach ausformbares Kunststoff-Spritzteil herstellbar ist. Der Anwärmvorgang ist begünstigt, weil daran nur der Inhalt der Zu- und Ablaufleitung und der Mischkammer des Thermostats teilnimmt.
  • In den nicht vorveröffentlichten DE-A-31 17 543 und FR-A-2 481 791 ist eine ähnliche Kühlvorrichtung beschrieben, bei der der Kurzschluss innerhalb des Wärmetauschers angeordnet ist und die Vor- und Rücklauf-Wasserkästen des Wärmetauschers verbindet. Das Thermostatgehäuse ist nicht für die Verwendung handelsüblicher Thermostateinsätze geeignet.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1 die Prinzipdarstellung eines Querstromkühlers für Brennkraftmaschinen mit einem Thermostatam Rücklauf-Wasserkasten und
    • Fig. 2 den dem Rücklauf-Wasserkasten des Querstromkühlers einteilig angeformten Thermostat im Längsschnitt nach der Linie 11-11 in Fig.1.
  • Ein als Kühler für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, wie insbesondere Personenkraftwagen und Motorräder, bestimmter Wärmetauscher 1 für Luft und Kühlflüssigkeit ist als Querstromkühler ausgebildet. Er weist beiderseits seines Kühlerfeldes 2 je einen Vorlauf-Wasserkasten 3 und Rücklauf-Wasserkasten 4 auf.
  • In den Vorlauf-Wasserkasten 3 mündet ein Eintrittsstutzen 5 einer nicht dargestellten Vorlaufleitung, die gemäss Pfeil 6 die Kühlflüssigkeit von der Brennkraftmaschine in den Wärmetauscher 1 leitet. Das Kühlerfeld 2 wird gemäss den Pfeilen 7 horizontal von der Kühlflüssigkeit durchströmt und dabei die abzuführende Wärme aus der Kühlflüssigkeit an die das Kühlerfeld gleichfalls - senkrecht zur Zeichnungsebene - durchströmende Kühlluft übertragen. Der Rücklauf-Wasserkasten 4 weist an seiner Oberseite einen Einfüllstutzen 8 auf, der an seiner Einfüllöffnung mit einem übliche Überdruck- und Unterdruck-Ventile enthaltenden Verschlussdeckel 9 ausgestattet ist. An seiner Unterseite ist dem Rücklauf-Wasserkasten 4 ein im wesentlichen mehrfach-zylindrisch im Innenquerschnitt abgestuftes Gehäuse 10 eines Thermostats 10', ein Kurzschluss-Anschlussstutzen 11 und ein Austrittsstutzen 12 einteilig angeformt. Die Achse der zueinander konzentrischen Zylinder-Abschnitte des Gehäuses 10 und des Kurzschluss-Anschlussstutzens 11 ist in Richtung der aus der Zeichnungsebene gerichteten Luftströmung angeordnet. Der Austrittsstutzen 12 erstreckt sich radial dazu nach unten, oder ggf. zur Seite oder ggf. auch schräg nach seitlich-unten, je nach Weiterführung einer nicht gezeigten Rücklaufleitung zur Brennkraftmaschine.
  • Das Gehäuse 10 des Thermostats 10' enthält einen üblichen Thermostateinsatz 13 mit einem Befestigungsflansch 14 mit Kühler-Ventilöffnung, einem Dehnstoffelement 15, einem Kühler-Ventilteller 16 und einem Kurzschluss-Ventilteller 17. Der Befestigungsflansch 14 wird von einem Verschlussdeckel 18 dichtend gegen eine Abstufung des Innenquerschnitts des Gehäuses 10 gespannt. Der Verschlussdeckel 18 weist hierfür eine nicht dargestellte Flanschverbindung mit Dichtring 19 am Endbereich 20 des Gehäuses 10 sowie kronenförmig angeordnete Axial-Ansätze 21 auf, deren Stirnseiten am Befestigungsflansch 14 anliegen und deren fensterartige Aussparungen 22 Eintrittsöffnungen für die Kühlflüssigkeit in eine im Verschlussdeckel 18 angeordnete Zulaufkammer 23 des Gehäuses 10 bilden. Den Aussparungen 22 sind fensterartige Öffnungen 24 in der Trennwand des Gehäuses 10 zum Inneren des Rücklauf-Wasserkastens 4 zugeordnet. Eine enge Entlüftungsöffnung 25 verbindet den als Mischkammer 26 wirkenden Innenquerschnitt des Gehäuses 10 an einer in Betriebslage obenliegenden Stelle ebenfalls mit dem Inneren des Rücklauf-Wasserkastens 4. Die Abstufung des Innenquerschnitts des Gehäuses 10 von der Mischkammer 26 zum Kurzschluss-Anschlusstutzen 11 ist als Ventilsitz 27 für die zugeordnete Eintrittsöffnung 28 zur Mischkammer 26 ausgebildet.
  • Der Rücklauf-Wasserkasten 4 ist mit dem Gehäuse 10 des Thermostats 10' einteilig aus Metall oder insbesondere aus Kunststoff in Druckguss bzw. Spritzguss ausgeformt, so dass sowohl die Herstellungskosten als auch das Gewicht der erfindungsgemässen Kühlvorrichtung niedrig sind. Dies wird auch dadurch begünstigt, dass das Gehäuse 10 des Thermostats 10' im Gegensatz zu seiner üblichen Anordnung am Gehäuse von Brennkraftmaschinen nicht dessen Höchsttemperatur, sondern äusserstens der Höchsttemperatur der Kühlflüssigkeit ausgesetzt ist, die wesentlich niedriger liegt und die Anwendung preisgünstiger Kunststoffe ermöglicht.

Claims (1)

  1. Kühlvorrichtung für flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschinen,
    - bestehend aus einem Wärmetauscher (1) und einem Thermostat (10') für die temperaturabhängig anteilige Durchflussregelung der Kühlflüssigkeit durch den Wärmetauscher (1 ) und einen zum Wärmetauscher (1) parallelgeschalteten Kurzschluss (-Anschlussstutzen 11 ),
    - wobei der Thermostat (10') ein mit der Wandung eines Rücklauf-Wasserraumes (4) des Wärmetauschers (1) einstückiges Gehäuse (10) mit je einer wechselweise gesteuerten Eintrittsöffnung (24 bzw. 28) aus dem Wärmetauscher (1) und aus dem Kurzschluss (-Anschlusstutzen 11) aufweist,
    - das Gehäuse (10) des Thermostats (10') und der Verschlussdeckel (18) zur Einbauöffnung eine Zulaufkammer (23) bilden,
    - die über radiale Öffnungen (24) im Gehäuse (10) mit dem Inneren des Rücklauf-Wasserraumes (4) verbunden ist,
    - die Eintrittsöffnung (28) aus dem Kurschluss (-Anschlussstutzen 11), eine dieser (28) gegenüberliegende Einbauöffnung (Zulaufkammer 23) mit Verschlussdeckel (18) und einem dazwischenliegenden Thermostateinsatz (13) gleichachsig angeordnet sind und
    - ein aussen anschliessender Austrittsstutzen (12) an der Wandung des Rücklauf-Wasserraumes (4) im Bereich des Gehäuses (10) einstückig angeformt ist,
    - zwischen die Zulaufkammer (23) durchsetzenden Axial-Ansätzen (21) des Verschlussdekkels (18) und einer radialen Abstufung des Gehäuses (10) der radiale Befestigungsflansch (14) eines handelsüblichen Thermostateinsatzes (13) dichtend eingespannt ist,
    - der in seinem Befestigungsflansch (14) ein Kühler-Ventilteller (16) für eine zugehörige Durchtrittsöffnung und ein der Eintrittsöffnung (28) des Kurzschluss-Anschlussstutzens (11) zugeordnetes Kurzschluss-Ventilteller (17) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
    - dass das Gehäuse (10) des Thermostats (10') etwa zylinderförmig ausgebildet ist und mit seiner Längsachse etwa parallel zur Luftdurchströmrichtung durch das Kühlerfeld (2) des luftdurchströmten Wärmetauschers (1) an einem die Wandung des Rücklaufwasserraumes bildenden Wasserkasten (4) angeformt ist,
    - dass die den Verschlussdeckel (18) aufweisende Zulaufkammer (23) - in Luftdurchströmrichtung gesehen - auf einer Stirnseite und ein Kurzschluss-Anschlussstutzen (11) auf der anderen Stirnseite des Wasserkastens (4) aussen angeformt sind und
    - dass die Zulaufkammer (23), die Mischkammer (26) und der Kurzschluss-Anschlussstutzen (11) als gleichachsige, in der vorstehenden Reihenfolge im Durchmesser abnehmende Zylinder-abschnitte ausgebildet sind.
EP82101629A 1981-03-27 1982-03-03 Kühlvorrichtung für flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschinen Expired EP0061597B1 (de)

Priority Applications (1)

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AT82101629T ATE14150T1 (de) 1981-03-27 1982-03-03 Kuehlvorrichtung fuer fluessigkeitsgekuehlte brennkraftmaschinen.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3112202A DE3112202C2 (de) 1981-03-27 1981-03-27 Kühlvorrichtung für flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschinen
DE3112202 1981-03-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0061597A1 EP0061597A1 (de) 1982-10-06
EP0061597B1 true EP0061597B1 (de) 1985-07-03

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EP82101629A Expired EP0061597B1 (de) 1981-03-27 1982-03-03 Kühlvorrichtung für flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschinen

Country Status (6)

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US (1) US4425877A (de)
EP (1) EP0061597B1 (de)
JP (1) JPS57165622A (de)
AT (1) ATE14150T1 (de)
DE (2) DE3112202C2 (de)
SU (1) SU1124890A3 (de)

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