DE3433370C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Kühlsysteme für Verbrennungsmotoren, insbesondere auch für Dieselmotoren, weisen üblicherweise ein Thermostatventil auf, mit dessen Hilfe der Strom des Wärmetauschermediums auf den Weg durch einen Kühler und den Weg durch einen am Kühler vorbeiführenden Bypass verteilt wird. Das bekannte Kühl­ system, von dem die Erfindung ausgeht (DE-OS 25 27 872), weist zwei mit­ einander über eine Ventileinheit gekoppelte Kühlkreisläufe auf. Im einen Kühlkreislauf zirkuliert eine Kühlmittelpumpe das Wärmetauschermedium durch einen Motorblock des Verbrennungsmotors, während im anderen Kühl­ kreislauf eine weitere Kühlmittelpumpe das Wärmetauschermedium zuächst durch einen Kühler oder an diesem vorbei durch einen Bypass zu einem Ther­ mostatventil zirkuliert. Im Anschluß an das Thermostatventil tritt das in diesem Kühlkreislauf zirkulierte Wärmetauschermedium in einen Ladeluft­ kühler bzw. Nachkühler und danach in einen Ölkühler und/oder in einen Ge­ triebeölkühler ein, um abschließend dann wieder zur Ventileinheit zurück­ geführt zu werden, wo es erneut mit Wärmetauschermedium aus dem ersten Kühlkreislauf gemischt wird.

Das in den Kühler eintretende Wärmetauschermedium des zuvor erläuterten Kühlsystems weist eine Temperatur auf, die deutlich niedriger liegt als die Temperatur am Ausgang des Ölkühlers bzw. Getriebeölkühlers, da auf dem Weg zurück zum Wärmetauscher die Ventileinheit und die Kühlmittel­ pumpe durchströmt wird und in der Ventileinheit außerdem noch eine Mi­ schung mit Wärmetauschermedium aus dem Motor-Kühlkreislauf erfolgt. We­ gen der Gefahr der Blasenbildung im Wärmetauschermedium in der Kühlmit­ telpumpe muß hier die Temperatur des Wärmetauschermediums auch auf einen bestimmten oberen Grenzwert begrenzt sein, so daß die bei diesem Stand der Technik realisierbare Einlaßtemperatur des Wärmetauschermediums beim Einlaß in den Kühler begrenzt ist.

Üblicherweise wird ein Kühler aus teueren Materialien wie Kupfer und Aluminium hergestellt. Deshalb ist es erstrebenswert, den Kühler so klein wie möglich zu machen. Die Größe des Kühlers wird aber von der maximal zu erwartenden Wärmebelastung bestimmt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, daß bekannte Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor so auszugestalten und weiterzubilden, daß durch Erhöhung der Einlaßtemperatur des Kühlers die Baugröße des Kühlers geringer werden kann.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe wird durch das Merkmal des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 2 beschrieben.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß nach der Kühlmittelpumpe und vor dem Kühler bei einem vorgegebenen Wärmetauschermedium noch ein Tempera­ turbereich besteht, in dem die Temperatur des Wärmetauschermediums wei­ ter erhöht werden kann, ohne daß es zu einer Blasenbildung im Wärmetau­ schermedium kommt. Bei strömendem Wärmetauschermedium außerhalb der Kühl­ mittelpumpe liegt die für die Blasenbildung relevante Grenztemperatur nämlich deutlich höher als in der Kühlmittelpumpe. Von dieser Erkenntnis ausgehend ist erfindungsgemäß der Ölkühler zwischen die Kühlmittelpumpe und den Kühler gelegt worden, also unmittelbar stromauf der Abzweigung des Bypass angeordnet. Dabei macht man sich die Tatsache zunutze, daß der Wirkungsgrad des Kühlers als Wärmetauscher von der Temperaturdiffe­ renz zwischen der Temperatur des Wärmetauschermediums, das in den Kühler eintritt, und der Temperatur der Umgebungsluft, die die Wärme vom Kühler abzuführen hat, abhängt. Durch die erfindungsgemäß verwirklichte Vergröße­ rung der zuvor erläuterten Temperaturdifferenz kann man bei gleicher ma­ ximal möglicher Wärmeabfuhr über den Kühler eine insgesamt geringere Bau­ größe des Kühlers realisieren.

Insgesamt wird mit dem erfindungsgemäßen Kühlsystem also der Wirkungs­ grad des Kühlers dadurch verbessert, daß die Einlaßtemperatur des Küh­ lers wesentlich, im Idealfall bis nahe an den unter Berücksichtigung der Blasenbildung im Wärmetauschermedium maximal möglichen oberen Grenz­ wert erhöht wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungs­ beispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 in einer Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel eines Kühl­ systems an einem Dieselmotor,

Fig. 2 den Dieselmotor aus Fig. 1 in Stirnansicht,

Fig. 3 ein schematisches Flußdiagramm des Kühlsystems bei voll­ ständigem Kühlbetrieb,

Fig. 4 eine detaillierte schematische Wiedergabe eines Dieselmotors mit dem Kühlsystem zur Darstellung des Zusammenwirkens verschie­ dener Komponenten des Kühlsystems und des Dieselmotors,

Fig. 5 ausschnittweise, in vergrößerter Schnittdarstellung, eine Komponente des Kühlsystems, nämlich ein Thermostatventil, mit Darstellung der Kühlmittelströmung im vollständigen Bypassbetrieb,

Fig. 6 eine Fig. 5 entsprechende Darstellung, jedoch mit Darstellung der Kühlmittelströmung in einem Zustand zwischen vollständi­ gem Kühlbetrieb und vollständigem Heizbetrieb,

Fig. 7 eine Fig. 5 entsprechende Darstellung mit der Kühlmittel­ strömung im vollständigen Kühlbetrieb,

Fig. 8 ein Diagramm eines durch ein Steuerlogiksystem erzielbaren Strömungsverlaufes mit der Kühlmittelströmungsrate durch den Nachkühler bezogen auf die Temperatur des vom Ölkühler abströmenden Wärmetauschermediums,

Fig. 9 ein Diagramm der Lufttemperatur im Ansaugkrümmer eines Die­ selmotors in Abhängigkeit von der Motorlast für zwei ver­ schiedene Steuerlogiksysteme bei einer Umgebungstemperatur von ca. 2°C,

Fig. 10 ein Diagramm wie in Fig. 9, bei einer Umgebungstemperatur von ca. 15°C und

Fig. 11 ein Diagramm wie in Fig. 9, bei einer Umgebungstemperatur von ca. 30°C.

Fig. 1 zeigt ein Kühlsystem an einem Dieselmotor 1. Die Pfeile zeigen die Strömungswege eines Wärmetauschermediums, typischerweise einer Mischung aus Wasser und Frostschutzmittel, auch Kühlmittel genannt. In Fig. 1 wird das System im vollständigen Kühlbetrieb gezeigt. Dieser vollständige Kühl­ betrieb wird nachstehend noch genauer erläutert.

Der Motor 1 umfaßt einen Motorblock 2 mit Zylinderlaufbüchsen und Zylin­ derköpfe 4. Weiter ist ein Turbolader 6 zur Verdichtung der den Motor­ zylindern zugeleiteten Verbrennungsluft vorgesehen. Ein ganz normaler Ölkühler 10 ist dargestellt mit einem Einlaß 12 und einem Auslaß 14. Außerdem ist ein Mehrweg-Kühler 30 mit einem Kühlereinlaß 32 (auch als Motorauslaß bezeichnet) und einem Kühlerauslaß 34 (auch als Motoreinlaß bezeichnet) vorgesehen. Eine Kühlmittelpumpe 40, im üblichen Sprachge­ brauch als Wasserpumpe bezeichnet, ist in Verbindung mit einem Steuer­ logiksystem, nämlich mit einem Thermostatventil 50, dargestellt.

Aus Fig. 2 ergibt sich, daß der Motor 1 mit einem Nachkühler 20 mit einem Einlaß 22 und einem Auslaß 24 versehen ist. Dem Einlaß 22 des Nachkühlers 20 wird Kühlmittel zugeführt, das vom Auslaß 24 dann zur Kühlmittelpumpe 40 zurückgeleitet wird.

Fig. 3 zeigt schematisch einen Motorkreislauf 60 und einen Kühlerkreis­ lauf 70, in denen das Kühlmittel geführt wird. Im Motorkreislauf 60 ist die Kühlmittelpumpe 40 so wirksam, daß ein Teil des Kühlmittels dem Mo­ torblock 2 und den Zylinderköpfen 4 zugeleitet wird. Das Kühlmittel zirku­ liert durch die Zylinderlaufbüchsen im Motorblock 2 und durch die Zylin­ derköpfe 4, führt die dort entstehende Wärme ab und kehrt zum Einlaß 42 der Kühlmittelpumpe 40 zurück.

Im Kühlkreislauf 70 sind in Reihe hintereinander angeordnet, der Ölküh­ ler 10 mit dem Einlaß 12, der an einen Auslaß 44 der Kühlmittelpumpe 40 angeschlossen ist, eine Kombination C eines Kühlers 30 und eines Bypass 35, beide parallel zueinander und zusammen stromabwärts des Ölkühlers 10 an­ geordnet, ein Thermostatventil 50, angeordnet am Einlaß der Kombination C, der Nachkühler 20 stromabwärts der Kombination C. Auch ein Ölkühlerschirm 16 und ein Nachkühlerschirm 26 können noch in den Kühlerkreislauf 70 inte­ griert sein.

In Fig. 3 ist der Kühlerkreislauf 70 dargestellt, während das Gesamtsystem im vollständigen Kühlbetrieb arbeitet. Im vollständigen Kühlbetrieb sind der Ölkühler 10, der Kühler 30 und der Nachkühler 20 miteinander verbun­ den. Das Thermostatventil 50 veranlaßt das vom Ölkühler 10 kommende Kühl­ mittel, den Kühler 30 der Kombination C zu durchströmen und vom Kühler 30 dem Nachkühler 20 zuzuströmen. Der vollständige Kühlbetrieb wird im darge­ stellten Ausführungsbeispiel dadurch bestimmt, daß die Temperatur des Kühl­ mittels am Auslaß 14 des Ölkühlers 10 vom Temperatursensor des Thermostat­ ventils 50 entsprechend gemessen worden ist. Überschreitet die gemessene Temperatur einen Temperatursollwert, typischerweise im Bereich zwischen 88 und 91°C, so ist das Bypassventil 52 des Thermostatventils 50 ge­ schlossen und das Kühlmittel wird durch das Kühlerventil 54 des Thermos­ tatventils 50, das sich in Öffnungsstellung befindet, dem Kühlereinlaß 32 zugeleitet. Das zeigt Fig. 7. Nach Durchströmen des Kühlers 30 ist die Temperatur des Kühlmittels erheblich geringer geworden und dieses Kühl­ mittel wird dem Einlaß 22 des Nachkühlers 20 zugeleitet. In diesem Zu­ stand wird das Temperaturpotential des Kühlmittels am Nachkühler 20 maximal, so daß ein Betrieb des Dieselmotors 1 mit besonders hohem Wir­ kungsgrad gefördert wird.

Ein bedeutsamer Vorteil des in Verbindung mit Fig. 3 erläuterten Kühl­ systems besteht darin, daß der Ölkühler 10 im Kühlkreislauf 70 un­ mittelbar stromaufwärts des Kühlers 30 angeordnet ist. Der Ölkühler 10 arbeitet typischerweise bei Temperaturen, die erheblich höher sind als die Temperaturen, die vom Motorblock 2 oder den Zylinderköpfen 4 ausge­ halten werden können. Dementsprechend trägt der Ölkühler 10 noch zusätz­ lich zur Aufheizung des Kühlmittels bei, so daß das Kühlmittel mit einer höheren Temperatur als sonst in den Kühler 30 eintritt. Diese Tempera­ turerhöhung verbessert das Temperaturpotential am Kühler 30, wodurch seinerseits die Verwendung eines kleineren und/oder kostengünstigeren Kühlers 30 nebst zugehöriger Ventilatoranordnung möglich ist. Bei­ spielsweise ist für das in Fig. 3 dargestellte Kühlsystem berechnet worden, daß die Temperatur des Kühlmittels am Einlaß des Kühlers 30 bei einer bestimmten Wärmeabgabelast des Motors 1 etwa 95°C beträgt, wenn ein Ölkühler 10 im Kühlerkreislauf 70 fehlt. Bei gleicher Wäremab­ gabelast wird durch Anordnung des Ölkühlers 10 im Kühlerkreislauf 70 in Fig. 1 die Temperatur des Kühlmittels am Kühlereinlaß 32 des Küh­ lers 30 auf etwa 101°C erhöht. Diese Temperaturerhöhung gibt dem Motorkonstrukteur die Möglichkeit, die Stirnfläche des Kühlers 30 um 25% zu verringern, die Anzahl von Kühlrippen je cm auf der Luftan­ strömseite des Kühlerkerns um 25% zu verringern oder eine Verringerung der Luftkühlleistung um 47% auszunutzen (Luftkühlleistung = Leistung, die vom Kühlerventilator verbraucht wird).

Das in Fig. 3 dargestellte Kühlsystem arbeitet im vollständigen Bypass­ betrieb dann, wenn die Temperatur des vom Auslaß 14 des Ölkühlers 10 ab­ gegebenen Kühlmittels vom Thermostatventil 50 als gleich mit oder ge­ ringer als ein erster Temperatursollwert festgestellt wird, wobei der erste Temperatursollwert üblicherweise im Bereich zwischen 60 und 63°C liegt. Unter diesen Umständen, die üblicherweise während des Startens und Warmlaufens des Motors 1 auftreten, ist das Kühlerventil 54 ge­ schlossen, so daß Kühlmittelströmung durch den Kühler 30 verhindert wird. Gleichzeitig ist das Bypassventil 52 geöffnet, so daß das Kühl­ mittel sofort und unmittelbar dem Einlaß 22 des Nachkühlers 20 zuge­ leitet wird. Während dieses ist also der Nachkühler 10 strömungsmäßig in Reihe mit dem Bypass 35 und dem Nachkühler 20 geschaltet und der Kühler 30 wird vollständig umgangen. Dies erlaubt es, daß die Verbren­ nungsluft des Motors 1 während des Startens und Warmlaufens des Mo­ tors 1 erwärmt wird, wodurch der Wirkungsgrad der Verbrennung während des Warmlaufens erheblich verbessert und überdies der Ausstoß giftiger Gase verringert wird.

Selbstverständlich arbeitet das Kühlsystem auch in Betriebszuständen zwischen dem vollständigen Kühlbetrieb und dem vollständigen Heizbetrieb bzw. Bypassbetrieb. Anderen Aspekten folgend, die später noch genauer erläutert werden, kann die Menge des Kühlmittels, die durch den Bypass 35 und durch den Kühler 30 strömt, unabhängig voneinander dadurch gesteuert werden, daß das Betriebsverhalten des Bypassventils 52 und des Kühlven­ tils 54 entsprechend vorgegeben bzw. gesteuert wird.

Betrachtet man nun Fig. 4, so erkennt man hier eine zwar schematische, jedoch detaillierte Darstellung, insbesondere die Beziehung des Kühl­ systems zu verschiedenen Elementen eines modernen Dieselmotors. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, teilt sich das Kühlmittel vom Auslaß 44 der Kühlmittelpumpe 40 in vorgegebene Anteilen einerseits zum Einlaß 12 des Ölkühlers 10, andererseits zum Auslaßverteiler 46 der Kühlmittelpumpe 40.

Vom Auslaßverteiler 46 wird das Kühlmittel durch eine Mehrzahl von We­ gen jeder der Laufbüchsen des Motorblocks 2 zugeleitet und dann durch die Zylinderköpfe 4 geleitet, um schließlich in einen Rücklaufsammler 48 abzuströmen. Im Kreis zwischen dem Auslaßverteiler 46 und dem Rücklauf­ sammler 48 kann auch noch eine Innenraumheizung 80 für das Führerhaus eines Fahrers angeordnet sein. Entsprechend können noch weitere Zusatz­ heizungen 82 zur Vorheizung des Motorkraftstoffes und für andere Hilfs­ funktionen vorgesehen sein. Im übrigen können Zusatzkühler 84 vorgesehen sein, um weitere konstruktive Details eines modernen, dieselgetriebenen Fahrzeuges zu kühlen wie das Getriebe, die Kraftübertragung od. dgl. Auch ein Kompressor 86 für Luft kann in ähnlicher Weise strömungsmäßig mit dem Motorkreislauf 60 gekoppelt sein, obwohl normalerweise eine Kompressorleitung 87 strömungsmäßig direkt an die Kühlmittelpumpe 40 angeschlossen ist.

Der Teil des Kühlmittels, der dem Einlaß 12 des Ölkühlers 10 zugeführt wird, durchströmt den Ölkühler 10 und wird dann durch den Auslaß 14 des Ölkühlers 10 dem Thermostatventil 50 zugeleitet. Wie dargestellt ist, umfaßt das Thermostatventil 50 das Bypassventil 52 und das Kühlerven­ til 54. Der Dieselmotor 1 kann auch in üblicher Weise noch mit einem Korrosionswiderstand 88 mit Rückschlagventilen 90 einerseits zwischen dem Thermostatventil 50 und dem Korrosionswiderstand 88, andererseits zwischen dem Korrosionswiderstand 88 und dem Einlaß 42 der Kühlmittel­ pumpe 40 versehen sein. Das das Bypassventil 52 durchströmende Kühl­ mittel strömt weiter dem Einlaß 22 eines Nachkühlers 20 zu und dann vom Auslaß 24 zurück zum Einlaß 42 der Kühlmittelpumpe 40.

In Fig. 4 ist ferner dargestellt, daß ein Teil des Kühlmittels vom Öl­ kühler 10 auch durch das Kühlerventil 54 strömen kann, von wo es dem Einlaß 32 des Kühlers 30 zugeleitet wird. Üblicherweise ist der Kühler 30 mit einem Ventilator 36 ausgerüstet und weist überdies noch eine Küh­ lerbelüftung 98, ein Rückschlagventil 100 an der Kühlerbelüftung 98, ein Ausdehnungsgefäß 94 und einen Kühlerdruckverschluß 38 auf. In strömungs­ mäßiger Verbindung mit dem Ausdehnungsgefäß 94 ist eine Überlaufleitung 92 des Motors 1 und eine Fülleitung 96 für das Kühlsystem.

Kehrt man zurück zum Kühlerauslaß 34, so erkennt man, daß das Kühlsystem so betrieben werden kann, daß das Kühlmittel vom Kühler 30 mit dem Kühl­ mittel aus dem Ölkühler 10, das durch das Bypassventil 52 strömt, kombi­ niert werden kann. Die so verbundene Strömung wird dann dem Einlaß 22 des Nachkühlers 20 zugeleitet. Wie zuvor diskutiert worden ist, kann der Betrieb des Kühlsystems auch gesteuert werden, um eine Verbindung der Kühlmittelströme vom Kühler 30 und vom Bypass 35 zu verhindern oder zu verringern, so daß das Temperaturpotential am Nachkühler 20 nach dem Warmlaufen maximal wird, wobei gleichzeitig während des Warmlaufens ein Aufheizen der Verbrennungsluft gewährleistet ist. Aus der zuvor gegebenen Beschreibung ergibt sich, daß im vollständigen Bypassbetrieb das gesamte Kühlmittel vom Ölkühler 10 sofort zum Einlaß 22 des Nachkühlers 20 umge­ leitet wird. Entsprechend ergibt es sich, daß im vollständigen Kühlbe­ trieb das Schließen des Bypassventils 52 und das Öffnen des Kühlerven­ tils 54 den gesamten Kühlmittelstrom vom Ölkühler 10 durch den Kühler 30 und dann zum Nachkühler 20 strömen läßt.

In den Fig. 5, 6 und 7 ist nun ein Thermostatventil 50 in verschiedenen Betriebszuständen dargestellt. Die Kühlmittelströmung durch das Thermo­ statventil 50 wird hier wiederum durch Pfeile dargestellt. Das Thermo­ statventil 50 weist ein Gehäuse 51 auf, in dem im wesentlichen vier Kammern definiert sind, nämlich eine untere Bypassventilkammer 55, eine obere Bypassventilkammer 56, eine untere Kühlerventilkammer 57 und eine obere Kühlerventilkammer 58. Zwischen der unteren und der oberen Bypass­ vetnilkammer 55, 56 befindet sich das Bypassventil 52. In gleicher Weise befindet sich zwischen der unteren und oberen Kühlerventilkammer 57, 58 das Kühlerventil 54. Das Gehäuse 51 weist im übrigen verschiedene Öffnungen zur strömungsmäßigen Verbindung des Thermostatventils 50 mit anderen Komponenten des Dieselmotors 1 auf. So ist eine Öffnung 62 vorgesehen, über die die untere Bypassventilkammer 55 mit Kühlmittel vom Ölküh­ ler 10 versorgt wird. Über eine Öffnung 64 wird der oberen Bypassven­ tilkammer 56 ein Kühlmittel vom Kühlerauslaß 34 zugeführt. Über die Öffnung 66 ist die obere Bypassventilkammer 56 mit dem Einlaß 22 des Nachkühlers 20 verbunden. Schließlich ist über die Öffnung 68 die obere Kühlerventilkammer 58 mit dem Kühlereinlaß 32 verbunden. Weiter läßt sich im dargestellten Ausführungsbeispiel erkennen, daß das Ge­ häuse 51 einen Durchlaß 59 zur strömungsmäßigen Verbindung der unteren Bypassventilkammer 55 mit der unteren Kühlerventilkammer 57 aufweist.

Fig. 5 zeigt das Thermostatventil 50 im vollständigen Bypassbetrieb bzw. Heizbetrieb. Dieser Betriebszustand tritt auf, wenn die Tempera­ tur des Kühlmittels vom Ölkühler 10 niedriger als ein erster Tempe­ ratursollwert liegt. Hier tritt das Kühlmittel vom Ölkühler 10 in die untere Bypassventilkammer 55 ein, von wo aus es am Bypassventil 52 vor­ bei in die obere Bypassventilkammer 56 und von dort aus durch die Öffnung 66 dem Nachkühler 20 zuströmen kann. Eine Strömung des Kühl­ mittels zum Kühler 30 wird durch das geschlossene Kühlerventil 54 verhindert, welches eine Strömung von Kühlmittel zur oberen Kühler­ ventilkammer 58 blockiert. Das Kühlerventil 54 bleibt geschlossen, bis die Temperatur einen vorbestimmten Temperatursollwert überschreitet, der nachfolgend immer als dritter Temperatursollwert bezeichnet wird. Es ist leicht erkennbar, daß in diesem Betriebszustand kein Kühlmittel durch die Öffnung 64 vom Kühler 30 kommend strömt, da eben das Kühler­ ventil 54 geschlossen ist.

Fig. 6 zeigt den Betrieb des Thermostatventils 50 in einem Betriebs­ zustand zwischen dem vollständigen Bypassbetrieb und dem vollständigen Kühlbetrieb. Hier läßt sich erkennen, daß das Kühlmittel vom Ölküh­ ler 10 durch die Öffnung 62 in das Gehäuse 51 eintritt und in zwei Strömungswege aufgeteilt wird. Ein Strömungsweg führt in die untere Kühlerventilkammer 57, am teilweise geöffneten Kühlerventil 54 vorbei, in die obere Kühlerventilkammer 58. Der andere Strömungsweg mit dem anderen Teil des Kühlmittels wird von der unteren Bypassventilkammer 55 nach oben umgeleitet, am teilweise offenen Bypassventil 52 vorbei in die obere By­ passventilkammer 56.

In ähnlicher Weise zeigt Fig. 7 den Strömungsweg des Kühlmittels durch das Thermostatventil 50 im vollständigen Kühlbetrieb. Die gesamte Strö­ mung vom Ölkühler 10 strömt durch die Öffnung 62 in die untere Bypass­ ventilkammer 55, weiter durch den Durchlaß 59 in die untere Kühlerven­ tilkammer 57. Das Kühlmittel strömt dann weiter nach oben am voll ge­ öffneten Kühlerventil 54 vorbei in die obere Kühlerventilkammer 58 und dann durch die Öffnung 68 zum Kühlereinlaß 32 des Kühlers 30. Das Kühl­ mittel vom Kühlerauslaß 34 des Kühlers 30 tritt durch die Öffnung 64 in die obere Bypassventilkammer 56 ein und direkt wieder durch die Öffnung 66 aus, um dem Nachkühler 20 zuzuströmen. In diesem Betriebszustand ist das Bypassventil 52 voll geschlossen, so daß das vom Ölkühler 10 abströ­ mende heiße Kühlmittel daran gehindert wird, sich mit dem kühleren vom Kühler 30 zum Nachkühler 20 abströmenden Kühmittel zu vermischen.

In Kenntnis des Offenbarungsgehalts der vorliegenden Anmeldung kann man leicht nachvollziehen, daß der Strömungsverlauf durch die Bypassleitung 35 und den Kühler 30 nun unabhängig gesteuert werden kann, indem das Betriebs­ verhalten des Bypassventils 52 und des Kühlerventils 54 entsprechend ein­ gestellt wird. Insbesondere kann durch die Bestimmung der Temperaturen, bei denen das Bypassventil 52 voll geöffnet (erster Temperatursollwert) und voll geschlossen (zweiter Temperatursollwert) und das Kühlerventil 54 voll geschlossen (dritter Temperatursollwert) und voll geöffnet (vierter Temperatursollwert) ist, die Mischung von Kühlmittel vom Kühler 30 mit heißerem Kühlmittel aus den Bypass 35 ausgeschlossen oder verringert werden, wobei gleichzeitig der wirksame Betrieb des Kühlsystems in beiden extremen Betriebszuständen, d. h. dem vollständigen Kühlbetrieb und dem vollständigen Bypassbetrieb bzw. Heizbetrieb sichergestellt ist.

Fig. 8 zeigt die grafische Darstellung eines mit dem zuvor genannten Steuerlogiksystem erzielbaren Strömungsverlaufes. Die Darstellung zeigt die Strömung im Kühlerkreislauf, gemessen am Einlaß 22 des Nachkühlers 20 in 1/min in Abhängigkeit von der durch das Thermostat­ ventil 50 gemessenen Temperatur in °C. Für das hier dargestellte Aus­ führungsbeispiel läßt sich erkennen, daß die Strömung im Kühlerkreis­ lauf 70 relativ konstant ist, bis das Bypassventil 52 zu schließen beginnt, bei ungefähr 60 bis 63°C (erster Temperatursollwert). Bei näherungsweise 80°C (dritter Temperatursollwert) beginnt das Kühler­ ventil 54 zu öffnen und zwischen 80 und 85°C ist die Strömung durch den Nachkühler 20 eine Mischung der Strömungen durch das Kühlerven­ til 54 und das Bypassventil 52. Bei ca. 85°C (zweiter Temperatursoll­ wert) ist das Bypassventil 52 vollständig geschlossen, so daß die Strömung des Kühlmittels durch den Bypass 35 verhindert wird. Bei 88 bis 91°C (vierter Temperatursollwert) erreicht das Kühlerven­ til 54 die volle Öffnungsstellung, von wo an eine konstante Kühl­ mittelströmung durch den Kühlerkreislauf 70 erfolgt. Für einen Die­ selmotor 1 mit einem Kühlsystem des zuvor grundsätzlich erläuterten Aufbaues ist es im allgemeinen zweckmäßig, das Verhältnis der Diffe­ renz des zweiten Temperatursollwerts und des ersten Temperatursoll­ werts zur Differenz des vierten Temperatursollwerts und des ersten Temperatursollwerts in der Größenordnung von 0,1 bis etwa 0,5 zu wählen.

Aus den Fig. 9, 10 und 11 ergibt sich einer der Vorteile des Systems. Hier wird die Lufttemperatur am Ansaugkrümmer eines Dieselmotors 1 mit einem dargestellten Steuerlogiksystem verglichen mit der entspre­ chenden Temperatur bei einem bekannten Dieselmotor mit einem ansonsten bekannten Steuerlogiksystem mit erheblicher und dauernder Bypass-Strö­ mung während der Änderung der Strömungen aufgrund verschiedener Umge­ bungstemperaturen und verschiedener Motorlast. Wie sich aus den Figuren ergibt, wird eine erheblich bessere Kühlung der den Motorzylindern zu­ geführten Verbrennungsluft erzielt. Betrachtet man Fig. 9, so ist bei 50% Last des Motors bei Nenndrehzahl und bei einer Umgebungstempe­ ratur von ca. 2°C die Lufttemperatur im Ansaugkrümmer des Dieselmo­ tors mit einer bekannten Steuerlogik ungefähr gleich 68°C. Demgegen­ über ist bei einem Dieselmotor 1, bei dem die vorliegende Steuerlogik verwirklicht ist, die Temperatur der Luft im Ansaugkrümmer des Motors 1 etwa gleich 27°C. Dies stellt eine erhebliche Verbesserung der Motor­ betriebsweise dar, die zu Ersparnissen im Treibstoffverbrauch und zu geringeren Abgasemissionen führt.

Die Fig. 10 und 11 zeigen entsprechende Darstellungen wie Fig. 9 bei anderen Umgebungstemperaturen und machen deutlich, daß der Vorteil bis zu hohen Umgebungstemperaturen beibehalten wird, insbesondere im Teil­ lastbereich des Motors, wo bislang besonders wenig befriedigende Ver­ hältnisse vorlagen.

Claims (2)

1. Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor (1) mit einem einen Einlaß (12) und einen Auslaß (14) aufweisenden Ölkühler (10), mit einem Kühler (30), einer ein Wärmetauschermedium durch das Kühlsystem zirkulierenden Kühl­ mittelpumpe (40) und mindestens einem Thermostatventil (50) zur Feststellung der Temperatur des Wärmetauschermediums an zumindest einer vorgegebenen Stelle im Kühlsystem und zur Auslösung von den Strom des Wärmetauscher­ mediums in Abhängigkeit von der festgestellten Temperatur auf unterschied­ lichen Wegen lenkenden Steuervorgängen, wobei dem Kühler (30) ein Bypass (35) zugeordnet ist und wobei dann, wenn das Kühlsystem im vollständigen Kühl­ betrieb arbeitet, im wesentlichen der gesamte Strom des Wärmetauscherme­ diums allein durch den Kühler (30) zirkuliert, dann, wenn das Kühlsystem im vollständigen Heizbetrieb arbeitet, im wesentlichen der gesamte Strom des Wärmetauschermediums allein durch den Bypass (35) zirkuliert und dann, wenn das Kühlsystem in einem Zwischenbetriebszustand arbeitet, im wesent­ lichen der gesamte Strom des Wärmetauschermediums in vorbestimmter Weise in einen Strom durch den Kühler (30) und einen Strom durch den Bypass (35) aufgeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Öl­ kühler (10) unmittelbar stromauf der Abzweigung des Bypass (35) ange­ ordnet ist.

2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Thermostat­ ventil (50) die Temperatur des Wärmetauschermediums am Auslaß (14) des Ölkühlers (10) gemessen wird.