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Dokumentenidentifikation DE102006037212A1 13.03.2008
Titel Wärmetauscher für ein Kühlsystem einer Verbrennungskraftmaschine
Anmelder ITW Automotive Products GmbH & Co. KG, 58636 Iserlohn, DE
Erfinder Eckmann, Mario, 27283 Verden, DE;
Rosenbecker, Martin, 38179 Schwülper, DE;
Seiler, Bernd, 30161 Hannover, DE
Vertreter Hauck Patent- und Rechtsanwälte, 20354 Hamburg
DE-Anmeldedatum 09.08.2006
DE-Aktenzeichen 102006037212
Offenlegungstag 13.03.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.03.2008
IPC-Hauptklasse F28F 27/02(2006.01)A, F, I, 20061011, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F01P 3/18(2006.01)A, L, I, 20061011, B, H, DE   
Zusammenfassung Wärmetauscher für ein Kühlsystem einer Verbrennungskraftmaschine, das einen Hauptkühlkreis und einen Nebenkühlkreis aufweist, wobei der Wärmetauscher zwei getrennte Bereiche aufweist, von denen ein größerer Bereich über einen ersten Wasserkastenabschnitt mit dem Hauptkühlkreis und ein kleinerer Bereich über einen zweiten Wasserkastenabschnitt mit dem Nebenkühlkreis verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserkastenabschnitte über eine Verbindungsöffnung miteinander verbindbar sind, in der ein steuerbares Schließelement angeordnet ist und ein Antriebsmittel für das Schließelement vorgesehen ist, um die Verbindungsöffnung wahlweise zu öffnen oder zu schließen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher für ein Kühlsystem einer Verbrennungskraftmaschine (VKM) nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekanntlich dient der Wärmetauscher bei einer Verbrennungskraftmaschine zur Kühlung eines Kühlfluids, insbesondere von Wasser. Gekühlt wird nicht allein die Verbrennungskraftmaschine, d.h. ihr Motorblock, sondern zum Beispiel auch das Getriebeöl bzw. Motoröl und die Abgasrückführung. Es ist daher bekannt, einen herkömmlichen Wärmetauscher oder Kühler in zwei Bereiche zu unterteilen, nämlich in einen größeren und einen kleineren Bereich, die voneinander getrennt sind. Der kleinere Bereich ist an einen Nebenkühlkreis angeschlossen und der größere an einen Hauptkühlkreis.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeaustauscher für eine Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, mit dem eine größere Kühlleistung zur Verfügung gestellt werden kann, wenn diese benötigt wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher sind Wasserkastenabschnitte über eine Verbindungsöffnung miteinander verbindbar, in der ein steuerbares Schließelement angeordnet ist. Mit Hilfe eines geeigneten Antriebsmittels für das Schließelement kann dieses wahlweise in die Öffnungs- oder Schließstellung gebracht werden.

Bei der Erfindung wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß im Vollastbetrieb einer Verbrennungskraftmaschine, in der auch die maximale Kühlung erforderlich ist, der Nebenkühlkreis ganz oder nahezu völlig geschlossen ist. Damit steht für den Hauptkühlkreis im konventionellen Fall immer nur ein Anteil des gesamten Wärmetauschers zur Verfügung. Bei der Erfindung wird im Vollastbetrieb die gesamte Kapazität des Wärmetauschers ausgenutzt. Daher kann die Auslegung der Gesamtkapazität des Wärmetauschers auf den Bedarf im Vollastbereich ausgelegt werden. Mithin ist für die gleiche Anforderung an Kühlleistung einer Verbrennungskraftmaschine der erfindungsgemäße Wärmetauscher kleiner auszulegen als dies bei herkömmlichen Wärmeaustauschern der Fall ist.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann das Schließelement von einer Klappe oder einem Schieber gebildet sein. Der Antrieb kann zum Beispiel pneumatisch oder elektromechanisch sein.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann als Antrieb ein Dehnstoffelement vorgesehen werden, das z.B. von der Temperatur im Hauptkühlkreis beaufschlagt wird. Erreicht die Temperatur im Hauptkühlkreis die Betriebstemperatur, kann das Schließelement geöffnet werden, damit die Gesamtkapazität des Wärmetauschers zur Verfügung steht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

1 zeigt einen Schnitt durch einen Wärmetauscher nach der Erfindung mit geschlossener Klappe.

2 zeigt den Wärmetauscher nach 1 mit teilweise geöffneter Klappe.

3 zeigt perspektivisch einen Bereich des Wasserkastens eines Wärmetauschers mit einem Schieber und seine Betätigung.

In den 1 und 2 ist ein Kühler 10 einer Wärmekraftmaschine dargestellt. Der Innenaufbau des Kühlers ist nicht gezeigt. Er ist herkömmlich. Der Kühler 10 ist in zwei Bereiche unterteilt, nämlich in einen größeren Bereich 12 und einen kleineren Bereich 14. Die Kühlerbereiche 12, 14 sind durch eine Trennwand 16 getrennt. Auf beiden Seiten des Kühlers 10 befindet sich ein Wasserkasten 18 bzw. 20. Im oberen Bereich weist der Wasserkasten 18 einen Anschluß 22 auf, der in Verbindung steht mit einem Nebenkühlkreis (NK). Das Kühlsystem der Verbrennungskraftmaschine, für welches der Kühler 10 vorgesehen ist, ist im einzelnen nicht gezeigt. Es ist herkömmlich. Es weist einen Nebenkühlkreis und einen Hauptkühlkreis auf. Der Hauptkühlkreis dient in erster Linie zur Kühlung des Motors und der Nebenkühlkreis zum Beispiel für die Kühlung der Abgasrückführung. Der dem größeren Kühlerbereich 12 zugeordnete Abschnitt des Wasserkastens 18 ist mit einem Anschluß 24 verbunden, der in Verbindung mit dem Hauptkühlkreis (HK) steht. Ein Anschluß 26 am linken Wasserkasten 20 dient zur Ableitung des gekühlten Kühlmittels, etwa Wasser, und zwar von beiden Kühlerbereichen 12, 14.

Im Wasserkasten 18 ist eine Klappe 28 angeordnet, die von einem Klappenantrieb 30 betätigbar ist. In 1 ist die Klappe geschlossen und in 2 teilweise geöffnet. Ist die Klappe 28 geschlossen, werden Haupt- und Nebenkühlkreis separat durch die Kühlerbereiche 12, 14 gekühlt. Ist die Klappe 28 hingegen geöffnet, strömt das Kühlmittel aus dem Hauptkühlkreis über in den Bereich 14. Da eine Anforderung vom Nebenkühlkreis nicht besteht, wenn zum Beispiel die Verbrennungskraftmaschine im Vollastbetrieb ist, wird der Kühlerbereich 14 zur Kühlung des Kühlmittels im Nebenkühlkreis nicht benötigt und kann daher die Kühlkapazität, die vorher auf den Bereich 12 begrenzt war, vergrößern.

3 zeigt einen Teil des Wasserkastens 18, der am Kühler 10 über einen Rohrboden 32 angebracht ist. An den Wasserkasten angeschweißt sind zwei parallel beabstandete Platten 34, die einen Antrieb 36 für einen Schieber 38 halten. Der Schieber 38 ist von einer Stange 40 betätigt, die ihrerseits vom Antrieb 36 betätigt wird. Der Schieber 38 weist Führungsabschnitte 42 auf, die in Führungsnuten auf der Innenseite der Platten 34 geführt sind, von denen eine bei 44 gezeigt ist. Der Antrieb kann ein pneumatischer oder elektromechanischer Antrieb sein oder auch ein Dehnstoffelement, das der Temperatur im Hauptkühlkreis ausgesetzt ist (nicht gezeigt).


Anspruch[de]
Wärmetauscher für ein Kühlsystem einer Verbrennungskraftmaschine, das einen Hauptkühlkreis und einen Nebenkühlkreis aufweist, wobei der Wärmetauscher zwei getrennte Bereiche aufweist, von denen ein größerer Bereich über einen ersten Wasserkastenabschnitt mit dem Hauptkühlkreis und ein kleinerer Bereich über einen zweiten Wasserkastenabschnitt mit dem Nebenkühlkreis verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserkastenabschnitte über eine Verbindungsöffnung miteinander verbindbar sind, in der ein steuerbares Schließelement (28) angeordnet ist und ein Antriebsmittel (30, 36) für das Schließelement (28, 38) vorgesehen ist, um die Verbindungsöffnung wahlweise zu öffnen oder zu schließen. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließelement eine Klappe oder ein Schieber (38) ist. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein pneumatischer oder elektromechanischer Antrieb vorgesehen ist. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb von einem Dehnstoffelement gebildet ist, das von der Temperatur im Hauptkühlkreis beaufschlagt ist. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuervorrichtung für das Kühlsystem einen Sensor aufweist, der feststellt, wenn der Nebenkühlkreis ganz oder weitgehend geschlossen ist bzw. die Verbrennungskraftmaschine ihre Betriebstemperatur erreicht hat.






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