DE19534108A1 - Cooling system for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
Es ist bekannt, das Kühlwasser eines Verbrennungsmotors durch eine Pumpe umzuwälzen, die im Kreislauf zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Kühler liegt und über einen Keilriemen oder einen Elektromotor angetrieben ist. Der Kühler besitzt einen Lüfter der vom Verbrennungsmotor oder durch einen Elektromotor angetrieben wird. Die für die Motorkühlung notwendigen Vorrichtungen sind als separate Bauteile einzeln zu befestigen und erfordern einen erheblichen Platz im Motorraum eines Kraftfahrzeugs. Hierbei ist die Montage zeitaufwendig.It is known the cooling water of an internal combustion engine circulated by a pump that circulates between the internal combustion engine and the cooler and over one V-belt or an electric motor is driven. Of the Radiator has a fan from the internal combustion engine or driven by an electric motor. The for the engine cooling necessary devices are considered to attach and require separate components individually a significant space in the engine compartment Motor vehicle. Here, the assembly is time-consuming.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Kühler eines Kraftfahrzeugmotors so zu verbessern, daß er bei einer kompakten Bauweise mit geringen Abmessungen viele Funktionen in sich vereinigt und bei einfacher und preisgünstiger Konstruktion eine hohe und exakt gesteuerte Kühlleistung erbringt.The object of the invention is the cooler one Motor vehicle engine to improve so that it at a compact design with small dimensions many Functions combined and simple and inexpensive construction a high and precise controlled cooling output.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kühlwasserkreislauf durch eine Elektromotorkreiselpumpe angetrieben ist, die ganz oder teilweise innerhalb des Kühlers oder direkt an den Kühler anliegend angeordnet ist.This object is achieved in that the cooling water circuit through a Electric motor centrifugal pump that is driven entirely or partially inside the cooler or directly to the cooler is arranged adjacent.
Durch eine solche Integration der Kühlwasserpumpe in Form einer Elektromotorkreiselpumpe mit dem Kühler wird eine kompakte Baueinheit mit kleinen Außenabmessungen geschaffen, die konstruktiv nicht nur einfach und preisgünstig ist, sondern auch schnell zu montieren und auszuwechseln ist und hierbei eine hohe Regelgenauigkeit erreichen kann.By integrating the cooling water pump in such a way Form an electric motor centrifugal pump with the cooler a compact unit with small external dimensions created that are not only simple and constructive is inexpensive, but also quick to assemble and is to be replaced and a high one Control accuracy can achieve.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn hierbei die Pumpe ganz oder teilweise innerhalb des Sammelbehälters des Kühlers angeordnet ist. Durch die Anordnung der Pumpe in oder an dem Sammelbehälter des Kühlers wird die Kühlfläche des Kühlers und damit die Kühlleistung des Kühlers nicht verringert. Hierbei ist besonders vorteilhaft, wenn das Gehäuse der Pumpe vom Kühler insbesondere vom Sammelbehälter gebildet ist.It is particularly advantageous if the pump wholly or partially within the collection container of the Radiator is arranged. By arranging the pump in or on the cooler sump Cooling surface of the cooler and thus the cooling capacity of the Cooler not decreased. Here is special advantageous if the housing of the pump from the cooler is formed in particular by the collecting container.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, daß das Pumpengehäuse eine flache Seitenwand aufweist, die in ihrer Seitenwandebene die Ein- und Auslaßöffnung der Pumpe aufweist und mit dieser flachen Seitenwand an eine Fläche des Kühlers befestigt ist, wobei die Fläche des Kühlers übereinstimmende Aus- und Einlaßöffnungen besitzt. Hierdurch wird eine besonders einfache Konstruktion und Montage erreicht, da der Kühler insbesondere der Sammelbehälter des Kühlers in seiner flachen Außenwand nur eine Einlaß- und Auslaßöffnung bilden muß, an der die flache Seitenwand der Pumpe angelegt wird.It is preferably proposed that the pump housing has a flat side wall which in its Side wall level the inlet and outlet opening of the pump has and with this flat side wall to a Surface of the cooler is fixed, the surface of the Radiator matching outlet and inlet openings owns. This makes it particularly simple Construction and assembly achieved because of the cooler especially the cooler sump in its flat outer wall only one inlet and outlet opening must form on the flat side wall of the pump is created.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn vom Elektromotor des Kühllüfters oder der Pumpe zusätzlich eine Hilfsölpumpe insbesondere über eine Kupplung angetrieben ist, die vor dem Starten des Kraftfahrzeug-Motors den Motorenöldruck aufbaut/anhebt. Hierdurch wird es ermöglicht, daß schon vor dem Starten des Motors ein ausreichender Öldruck zur Verfügung steht.It when the electric motor of the Cooling fan or the pump additionally an auxiliary oil pump is driven in particular by a clutch that before starting the motor vehicle engine Engine oil pressure builds up / rises. This will make it allows you to start even before starting the engine sufficient oil pressure is available.
Eine weitere Verringerung der Außenabmessungen wird dann erreicht, wenn der Elektromotor des Kühlerlüfters ganz oder teilweise innerhalb des Kühlers angeordnet ist. Das gleiche gilt, wenn im Sammelbehälter des Kühlers ein Ölkühler angeordnet ist, der am Ölkreislauf des Kraftfahrzeug-Motors angeschlossen ist. Auch ist von Vorteil, wenn der Lüftermotor ein Außenläufermotor ist, dessen Außenläufer die Lüfterblätter trägt. Hierdurch wird nicht nur die Konstruktion vereinfacht, sondern die Bauweise auch kleiner.Then a further reduction in the external dimensions reached when the electric motor of the radiator fan is completely or partially located within the cooler. The same applies if in the radiator sump an oil cooler is arranged on the oil circuit of the Motor vehicle engine is connected. Is also from Advantage if the fan motor is an external rotor motor, whose external rotor carries the fan blades. Hereby not only the construction is simplified, but the design is also smaller.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, daß bei einem Kühler größerer Breite als Höhe zwei Lüfter nebeneinander angeordnet sind. Hierbei kann jeder Lüfter durch einen eigenen Elektromotor angetrieben werden. Auch ist hierbei von Vorteil, wenn ein Lüfter durch einen Elektromotor angetrieben ist und beide Lüfter einen verzahnten Außenring um die Lüfterflügel aufweisen, die miteinander im Eingriff sind.It is preferably proposed that in a cooler greater width than height two fans side by side are arranged. Each fan can be replaced by one own electric motor. Is too This is an advantage if a fan is driven by a Electric motor is driven and both fans are one have toothed outer ring around the fan blades that are engaged with each other.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwei Kühler mit je einem Lüfter nebeneinander angeordnet sind. Hierbei können die Kühler zueinander schräg angeordnet sein. Auch ist hierbei von Vorteil, wenn zwischen den zwei Lüftern die Kühlwasserpumpe angeordnet ist.It is particularly advantageous if two coolers with each a fan are arranged side by side. Here the coolers can be arranged at an angle to each other. It is also an advantage if between the two Fans the cooling water pump is arranged.
Konstruktiv besonders einfach und von hoher Zuverlässigkeit ist eine Konstruktion, bei der die Hilfsölpumpe des Kraftfahrzeug-Motors insbesondere als Zahnradpumpe im Gehäuse des Elektromotors des Lüfters integriert ist. Structurally particularly simple and of high quality Reliability is a construction in which the Auxiliary oil pump of the motor vehicle engine in particular as Gear pump in the housing of the fan electric motor is integrated.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Kühlwasserkreislauf des Kraftfahrzeug-Motors eine Abzweigung aufweist, von der warmes Kühlwasser mit umweltverträglichem Frostschutz der (den) Scheibenspritzdüse(n) zuführbar ist. Hierdurch steht auf konstruktiv einfache Weise ständig warmes Wasser zum Reinigen der Kraftfahrzeugscheiben zur Verfügung. Von Vorteil ist hierbei, wenn die der (den) Scheibenspritzdüse(n) zugeführte Wassermenge durch ein Ventil hinter der Abzweigung und/oder durch die Pumpendrehzahl steuerbar ist. Auch sollte dem Wasser hinter der Abzweigung eine Waschflüssigkeit zuführbar sein.It is particularly advantageous if the Cooling water circuit of the motor vehicle engine one Has branch, from which warm cooling water with environmentally friendly frost protection of the Washer spray nozzle (s) can be fed. This means hot water in a structurally simple manner for cleaning the motor vehicle windows. It is advantageous if the Window spray nozzle (s) of water supplied by a Valve behind the branch and / or through the Pump speed is controllable. Also should the water a washing liquid can be fed in behind the branch be.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben, wobei der Kühler mit den dazugehörigen Aggregaten jeweils eine Baueinheit bildet, deren Einzelteile durch einen gestrichelten Rahmen umfaßt ist, wobei die einzelnen Teile der Baueinheit aus Gründen der zeichnerischen Übersicht teilweise mit Abstand zueinander dargestellt sind, obwohl sie eng aneinander befestigt sind.Embodiments of the invention are in the Drawings are shown schematically and are in the following described in more detail, the cooler with the associated aggregates each form a structural unit, their individual parts by a dashed frame is included, the individual parts of the unit partly for reasons of the graphic overview Distance from each other are shown, although they are narrow are attached to each other.
Es zeigenShow it
Fig. 1 ein Kühler, bei dem die Kühlwasserpumpe sich innerhalb des Sammelbehälters befindet, der den Rücklauf bildet; Figure 1 is a cooler in which the cooling water pump is located within the collecting tank which forms the return.
Fig. 2 die Befestigung einer zusätzlichen Ölpumpe an der Welle des Lüftermotors; Figure 2 shows the attachment of an additional oil pump on the shaft of the fan motor.
Fig. 3 die Anordnung des Lüftermotors innerhalb des Kühlers; Figure 3 shows the arrangement of the fan motor within the cooler.
Fig. 4 einen Ventilatormotor mit Außenläufer; Fig. 4 is a fan motor with external rotor;
Fig. 5-8 die Konstruktionen entsprechend Fig. 1-4 mit der Besonderheit, daß die Kühlwasserpumpe mit ihrer flachen Seitenwand an der Seitenwand des Kühlers insbesondere des Kühlersammelbehälters befestigt ist; Fig. 5-8 the constructions corresponding to Fig. 1-4 with the special feature that the cooling water pump is attached with its flat side wall to the side wall of the cooler, in particular the cooler collecting container;
Fig. 9 eine Kühlschlange im Sammelbehälter des Kühlers, so daß ein Öl-Luftkühler sich erübrigt; Fig. 9 shows a cooling coil in the radiator sump, so that an oil-air cooler is unnecessary;
Fig. 10 bei einem breiten flachen Kühler die Anordnung zweier Lüfter nebeneinander und Fig. 10 with a wide flat cooler, the arrangement of two fans side by side and
Fig. 11 das Abzweigen von Waschflüssigkeit aus dem Kühlkreislauf zum Säubern der Kraftfahrzeugscheiben. Fig. 11 the diversion of wash liquid from the cooling circuit for cleaning the windows of motor vehicles.
Ein Verbrennungsmotor 1 weist einen Kühlkreislauf 1a auf, in dem ein Kühler 2 angeschlossen ist, wobei der Kühler einen Sammelbehälter 2b als Sammlervorlauf und einen Sammelbehälter 2a als Sammlerrücklauf besitzt. Parallel zum Verbrennungsmotor ist im Kreislauf noch ein Heizungswärmetauscher 10 angeschlossen, um das Innere des Fahrgastraumes zu erwärmen. Hierbei ist ein Ventil 11 im Sammelbehälter 2a angeordnet, von dem der durch den Wärmetauscher 10 laufende Beipaß ausgeht.An internal combustion engine 1 has a cooling circuit 1 a, in which a cooler 2 is connected, the cooler having a collecting tank 2 b as a collector flow and a collecting tank 2 a as a collector return. In parallel to the internal combustion engine, a heating heat exchanger 10 is also connected in the circuit in order to heat the interior of the passenger compartment. Here, a valve 11 is arranged in the collecting container 2 a, from which the bypass running through the heat exchanger 10 is based.
Der Kühlkreislauf wird durch eine Elektromotorkreiselpumpe angetrieben, deren Pumpengehäuse 3 in den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1-4 innerhalb des Sammelbehälters 2a angeordnet ist. Hierbei kann das Gehäuse der Pumpe vom Kühler insbesondere vom Material des Sammelbehälters gebildet sein, so daß Pumpengehäuse und Sammelbehälter einstückig sind. Der die Pumpe antreibende Elektromotor 4 ragt in diesen Ausführungsbeispielen außen am Sammelbehälter 2a vor.The cooling circuit is driven by an electric motor centrifugal pump, the pump housing 3 of which is arranged within the collecting container 2 a in the exemplary embodiments according to FIGS. 1-4. Here, the housing of the pump can be formed by the cooler, in particular from the material of the collecting container, so that the pump housing and collecting container are in one piece. In these exemplary embodiments, the electric motor 4 driving the pump protrudes outside of the collecting container 2 a.
An der Außenseite der Kühlrippen des Kühlers 2 ist ein Lüfter 5 angeordnet, dessen Elektromotor 6 dem Kühler 2 abgewandt ist. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist an der Welle des Elektromotors 6 eine zusätzliche Ölpumpe 7 befestigt und von diesem Elektromotor angetrieben. Diese Ölpumpe 7 liegt in einem Ölkreislauf der zusätzlich durch die Hauptölpumpe des Motors umgewälzt wird, wenn der Verbrennungsmotor 1 läuft. Durch die zusätzliche Ölpumpe 7 kann aber bereits bei noch nicht laufendem Verbrennungsmotor ein ausreichender Öldruck erzeugt werden.A fan 5 is arranged on the outside of the cooling fins of the cooler 2 , and its electric motor 6 faces away from the cooler 2 . In the exemplary embodiment according to FIG. 2, an additional oil pump 7 is fastened to the shaft of the electric motor 6 and driven by this electric motor. This oil pump 7 lies in an oil circuit which is additionally circulated by the main oil pump of the engine when the internal combustion engine 1 is running. A sufficient oil pressure can be generated by the additional oil pump 7 even when the internal combustion engine is not yet running.
Die zusätzliche Ölpumpe 7 kann besonders platzsparend und vorteilhaft im Gehäuse des Elektromotors 6 des Lüfters 5 angeordnet sein. Eine solche Integration führt zu einer weiteren Verringerung von Bauteilen. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die innerhalb des Gehäuses befindliche Ölpumpe eine Zahnradpumpe ist.The additional oil pump 7 can be arranged in a space-saving and advantageous manner in the housing of the electric motor 6 of the fan 5 . Such integration leads to a further reduction in components. It is particularly advantageous here if the oil pump located inside the housing is a gear pump.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterscheidet sich von dem nach Fig. 2 dadurch, daß der Elektromotor 6 des Lüfters zumindest teilweise innerhalb des Kühlers angeordnet ist, wodurch die Außenabmessungen der gesamten Baueinheit verringert werden.The exemplary embodiment according to FIG. 3 differs from that according to FIG. 2 in that the electric motor 6 of the fan is at least partially arranged inside the cooler, as a result of which the external dimensions of the entire structural unit are reduced.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 besitzt der Lüftermotor 6 einen Außenläufer, an dem die Lüfterflügel befestigt sind. Hierdurch werden die Außenabmessungen der gesamten Einheit weiter verringert.In the exemplary embodiment according to FIG. 4, the fan motor 6 has an external rotor to which the fan blades are attached. This further reduces the overall dimensions of the entire unit.
Die Fig. 5-8 entsprechen den Fig. 1-4. Sie unterscheiden sich aber dadurch, daß die Kühlwasserpumpe 3 mit ihrem Gehäuse nicht innerhalb des Sammelbehälters 2a angeordnet ist, sondern außen an der Seitenwand des Sammelbehälters befestigt ist. Dies erfolgt dadurch, daß das Pumpengehäuse 3 eine flache Seitenwand besitzt, die in ihrer Seitenwandebene die Ein- und Auslaßöffnungen der Pumpe aufweist. Mit dieser flachen Seitenwand ist das Pumpengehäuse 3 an der Außenfläche des Kühlers befestigt, wobei die beiden Flächen aneinander anliegen und übereinstimmende Aus- und Einlaßöffnungen besitzen. Damit ist die Elektromotorkreiselpumpe eng am Kühler befestigt, so daß wiederum geringe Außenabmessungen erzielt werden, wobei es besonders vorteilhaft ist, daß eine solche Pumpe nur eine geringe Bauhöhe in Achsrichtung aufweist. Fig. 5-8 correspond to Figs. 1-4. They differ, however, in that the cooling water pump 3 is not arranged with its housing inside the collecting container 2 a, but is attached to the outside of the side wall of the collecting container. This is done in that the pump housing 3 has a flat side wall which has the inlet and outlet openings of the pump in its side wall plane. With this flat side wall, the pump housing 3 is fastened to the outer surface of the cooler, the two surfaces abutting one another and having matching outlet and inlet openings. So that the electric motor centrifugal pump is tightly attached to the radiator, so that again small external dimensions are achieved, it being particularly advantageous that such a pump has only a small overall height in the axial direction.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 ist der Ölkühler 8 innerhalb eines der beiden Sammelbehälter 2a oder 2b angeordnet. Hierdurch kühlt das Wasser des Wasserkühlkreislaufes das Öl in optimaler Weise. Die Anordnung der von Öl durchflossenen Kühlschlange im Sammelbehälter kann unterschiedlich ausgeführt sein und wird in Fig. 9 nur schematisch dargestellt.In the exemplary embodiment according to FIG. 9, the oil cooler 8 is arranged within one of the two collecting containers 2 a or 2 b. As a result, the water in the water cooling circuit optimally cools the oil. The arrangement of the cooling coil through which oil flows can be designed differently and is only shown schematically in FIG. 9.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 sind am Kühler seitlich zwei Lüfter 5 angeordnet. Dies ist besonders vorteilhaft bei Kühler mit hoher Breite und verhältnismäßig geringer Höhe, wie sie bei Kraftfahrzeugen eingebaut werden, deren Vorderfront eine geringe Höhe besitzt. Hierbei kann jeder Lüfter durch einen eigenen Elektromotor angetrieben sein. Alternativ kann aber auch wie in Fig. 10 dargestellt, jedes Lüfterlaufrad von einem verzahnten Außenring umgeben sein, wobei die beiden Zahnringe miteinander im Eingriff sind. Damit braucht nur einer der beiden Zahnringe durch einen Elektromotor angetrieben zu werden.In the exemplary embodiment according to FIG. 10, two fans 5 are arranged on the side of the cooler. This is particularly advantageous in the case of coolers with a large width and relatively low height, such as are installed in motor vehicles whose front front has a low height. Each fan can be driven by its own electric motor. Alternatively, however, as shown in FIG. 10, each fan impeller can be surrounded by a toothed outer ring, the two toothed rings being in engagement with one another. This means that only one of the two toothed rings needs to be driven by an electric motor.
In einer nicht dargestellten Ausführung sind zwei Kühler mit je einem Lüfter nebeneinander angeordnet. Hierbei können die Kühler zueinander schräg angeordnet sein, um eine noch kompaktere oder noch besser in den Motorraum angepaßtere Bauform des Kühlers zu erreichen. Bei einer solchen Konstruktion ist die Kühlwasserpumpe zwischen den beiden Lüftern und insbesondere zwischen den beiden Kühlern platzsparend angeordnet. Auch kann hierbei die Hilfsölpumpe des Kraftfahrzeug-Motors insbesondere als Zahnradpumpe im Gehäuse des Elektromotors des Lüfters integriert sein.In an embodiment, not shown, there are two coolers arranged side by side with one fan each. Here the coolers can be arranged at an angle to one another an even more compact or even better in the engine compartment to achieve a more adapted design of the cooler. At a such construction is the cooling water pump between the two fans and especially between the two Coolers arranged to save space. The can also Auxiliary oil pump of the motor vehicle engine in particular as Gear pump in the housing of the fan electric motor be integrated.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 ist vom Kühlwasserkreislauf eine Leitung 14 abgezweigt, die warmes Wasser einer Misch/Service-Einheit 13 für Scheibenwasser zuführt, die ein Ventil enthält, das vom Kraftfahrzeuginnern aus steuerbar ist. Von der Einheit 13 führt eine Leitung zu den Scheibenwasch/Lampenwasch düsen 12, um die Kraftfahrzeugscheiben und vorzugsweise auch die Lampenscheiben mit warmem Wasser zur Reinigung zu versorgen. Die Regelung der aufzuspritzenden Waschwassermenge kann durch das genannte Ventil oder auch durch die Drehzahl der Kühlwasserpumpe gesteuert werden. In der Einheit 13 wird dem warmen Wasser eine Waschflüssigkeit zugegeben, um die Fähigkeit Schmutz zu lösen zu erhöhen.In the exemplary embodiment according to FIG. 11, a line 14 is branched off from the cooling water circuit, which feeds warm water to a mixing / service unit 13 for windshield water, which contains a valve which can be controlled from inside the motor vehicle. From the unit 13 , a line leads to the windshield washer / lamp washer nozzles 12 in order to supply the motor vehicle windows and preferably also the lamp windows with warm water for cleaning. The regulation of the amount of wash water to be sprayed on can be controlled by said valve or by the speed of the cooling water pump. In the unit 13 , a washing liquid is added to the warm water in order to increase the ability to dissolve dirt.
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