EP2587017A1

EP2587017A1 - Kühlkreislauf für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine

Info

Publication number: EP2587017A1
Application number: EP20120005202
Authority: EP
Inventors: Martin Böhm
Original assignee: MAN Truck and Bus SE
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2011-10-26
Filing date: 2012-07-14
Publication date: 2013-05-01
Anticipated expiration: 2032-07-14
Also published as: US20140083376A1; CN103075239B; RU2599882C2; BR102012027058A2; EP2587017B1; CN103075239A; US20140230758A9; DE102011116933A1; US8800503B2; RU2012143562A; BR102012027058B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kühlkreislauf für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge, mit einem Hauptkühlkreislauf mit einer zu einem Kühler führenden Vorlaufleitung und einer Rücklaufleitung und mit einer den Kühler umgehenden Kurzschlussleitung, die zum Beispiel temperaturabhängig steuerbar ist, und mit unter anderem einem angeschlossenen Nebenkühlkreislauf für einen Retarder einer Bremseinrichtung des Kraftfahrzeugs, der mit ebenfalls einer Vorlaufleitung, einer Rücklaufleitung und einem Steuerventil an den Hauptkühlkreislauf angeschlossen ist. Zur Erzielung einer baulich und steuerungstechnisch günstigen Konstruktion wird vorgeschlagen, dass die beiden Kühlkreisläufe (2, 3) über ein einziges Drehschieberventil (10) als Steuerventil steuerbar sind, an dessen Durchströmöffnungen aufweisendem Gehäuse (10a) beide Kühlkreisläufe (2, 3) derart zusammengeschaltet sind, dass deren Durchflussraten zum Kühler (6) und/oder zum Retarder (4) in vorgegebener bzw. definierter Weise, insbesondere zwischen 0% und 100%, veränderbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kühlkreislauf für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Einen gattungsgemäßen Kühlkreislauf beschreibt die DE 103 32 907 A1 mit einem Hauptkühlkreislauf für die Brennkraftmaschine und einem Nebenkühlkreislauf für einen Retarder als Bremseinrichtung des Kraftfahrzeugs. Der Hauptkühlkreislauf mit einer integrierten Kurzschlussleitung zur Abkopplung des Kühlers bei noch kalter Brennkraftmaschine ist mittels eines Thermostatventils gesteuert. Die im Retarder im aktivierten Zustand bzw. Bremsbetrieb entstehende Wärme wird über den Hauptkühlkreislauf abgeführt. Dabei ist in den Nebenkühlkreislauf ein Umschaltventil integriert, mittels dem bei nicht aktiviertem Retarder der Nebenkühlkreislauf zur Entlastung der die beiden Kühlkreisläufe versorgenden Förderpumpe abkoppelbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kühlkreislauf der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, der bei baulich geringem Aufwand eine verbesserte thermische Auslegung und Steuerung der Flüssigkeitsströme beider Kreisläufe zulässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte und besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die beiden Kühlkreisläufe über ein einziges Drehschieberventil gesteuert sind, an dessen Durchströmöffnungen aufweisendem Gehäuse beide Kühlkreisläufe derart zusammengeschaltet sind, dass deren Durchflussraten zum Kühler und/oder zum Retarder in vorgegebener bzw. definierter Weise, vorzugsweise zwischen 0% und 100%, veränderbar sind. Das Drehschieberventil ermöglicht in baulich und steuerungstechnisch einfacher Weise nicht nur die wahlweise Abkopplung des Kühlers und/oder des Nebenkreislaufs des Retarders, sondern auch beliebige Zwischenstellungen zu einer verbesserten thermischen Steuerung und Anpassung an verschiedene Betriebszustände der Brennkraftmaschine und des Retarders.
In einer baulich besonders günstigen Ausführung kann das Gehäuse des Drehschieberventils vier Durchflussöffnungen aufweisen und in die Vorlaufleitung von der Brennkraftmaschine zum Kühler eingeschaltet sein, wobei über eine dritte Durchflussöffnung die Kurzschlussleitung zwischen der Vorlaufleitung und der Rücklaufleitung des Hauptkühlkreislaufs und schließlich die Rücklaufleitung des Retarders an die vierte Durchflussöffnung angeschlossen ist und wobei ferner die Vorlaufleitung des Retarders stromauf des Drehschieberventils mit der Vorlaufleitung des Hauptkühlkreislaufs verbunden ist.
Dabei können bei einer konstruktiv einfachen Ausbildung des Drehschiebers drei der Durchflussöffnungen radial und in Umfangsrichtung verteilt am Gehäuse des Drehschieberventils angeordnet und über einen zum Beispiel im Querschnitt sichelförmigen Drehschieber gesteuert sein, wobei die vierte Durchflussöffnung für die Rücklaufleitung des Retarders axial zum Drehschieber mündet und ständig geöffnet ist. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass nur drei Durchflussöffnungen über den Drehschieber zu steuern sind, während bei der ständig offenen Durchflussöffnung der Durchflusswiderstand des Nebenkühlkreislaufs in die Steuerung mit einbezogen ist.
Dazu kann es ferner vorteilhaft sein, wenn in der Vorlaufleitung von der Brennkraftmaschine zum Kühler stromauf des Drehschieberventils, jedoch stromab der Abzweigung der Vorlaufleitung des Nebenkühlkreislaufs ein Drosselelement vorgesehen ist, das einen Mindestdurchsatz an Kühlflüssigkeit durch den Retarder sicherstellt. Beispielsweise kann das Drosselelement im Bereich des Drehschieberzulaufs durch eine Blende oder eine Querschnittsverjüngung gebildet sein.
In besonders vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindungsidee ist in den Hauptkühlkreislauf eine Fördereinrichtung, insbesondere eine Förderpumpe, eingeschaltet, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass die Fördereinrichtung im Hauptkühlkreislauf leistungsgeregelt ausgebildet ist und/oder temporär abhängig von der Schaltstellung des Drehschieberventils mit mehr oder weniger Förderleistung betreibbar ist. Die Fördereinrichtung kann dabei zum Beispiel durch eine elektrisch regelbare Förderpumpe gebildet sein oder aber auch alternativ durch eine mittels einer Kupplungseinrichtung, wie zum Beispiel einem Riementrieb, an die Brennkraftmaschine und damit deren "Drehzahl" angekoppelte mechanische Förderpumpe ausgebildet sein. Bei letzterer kann die Förderleistung wiederum mittels einer Einstelleinrichtung regelbar sein, wobei als Einstelleinrichtung zum Beispiel eine Kupplungseinrichtung dienen kann, wie beispielsweise eine Magnetkupplung oder eine Viscokupplung, um nur einige Beispiele zu nennen. Alternativ oder zusätzlich kann die Einstelleinrichtung aber auch durch eine verstellbare Leitschaufelanordnung gebildet sein. Bei einem derartigen Aufbau kann die Antriebsleistung der Förderpumpe (bei gleichbleibender Förderleistung) bei über das Drehschieberventil abgekoppeltem Retarder und/oder bei im Kurzschluss betriebenen Hauptkühlkreis (ohne Durchströmung des Kühlers) deutlich vermindert sein und damit Antriebsenergie der Brennkraftmaschine eingespart werden.
Das Drehschieberventil bzw. der Drehschieber kann bevorzugt elektrisch über einen Schrittmotor verstellbar sein, wobei die Betriebstemperaturen der Kühlkreisläufe, Lastzustände der Brennkraftmaschine und Betriebszustände der Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs erfasst und nach Maßgabe dieser Daten der Drehschieber und gegebenenfalls die Förderleistung der Förderpumpe verstellt wird. Der Schrittmotor kann bevorzugt in beide Drehrichtungen den Drehschieber verstellen und somit unterschiedliche Schaltungsabfolgen steuern.
Ferner kann zur Erzielung einer fail safe Schaltung das Drehschieberventil mit zumindest einem Positionssensor, zum Beispiel einem Drehwinkelsensor versehen und dessen Funktion in einer feed back Steuerung elektronisch überwacht sein. Bei einer festgestellten Fehlfunktion kann dann ein Warnsignal generiert und/oder eine Sicherheitsstellung des Drehschiebers angefahren werden (zum Beispiel beide Kühlkreisläufe geöffnet, erhöhte Leistung der Förderpumpe, etc.).
Des Weiteren kann in einer Aufheizfunktion für die Brennkraftmaschine (zum Beispiel bei extrem niedrigen Außentemperaturen und/oder zu einem komfortablen Kaltfahrverhalten und/oder zu einem schnellen Ansprechen einer an den Hauptkühlkreislauf angeschlossenen Innenraumheizung) der Retarder aktiviert und dessen Nebenkühlkreislauf temporär über das Drehschieberventil an den kurzgeschlossenen Hauptkühlkreislauf angeschlossen sein. Daraus resultiert ein Doppeleffekt durch das Zuheizen des Retarders einerseits, dessen Bremsbetrieb aber andererseits eine höhere Antriebsleistung der Brennkraftmaschine verbunden mit einem höheren, temporären Kraftstoffdurchsatz und einer schnelleren Erwärmung der Brennkraftmaschine bewirkt.
Der Drehschieber des Drehschieberventils kann in eine vorgegebene Stellung federnd vorgespannt sein, in der sowohl der Hauptkühlkreislauf als auch der Nebenkühlkreislauf mit dem Kühler des Hauptkühlkreislaufs strömungstechnisch verbunden sind. Damit wird in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass bei einem Ausfall der elektrischen Betätigung des Drehschiebers die Kühlung der Brennkraftmaschine und des Retarders gesichert ist. Die Vorspannung kann zum Beispiel durch in Umfangsrichtung wirkende, am Drehschieber und am Gehäuse angreifende Schenkelfedern hergestellt sein.
Schließlich können in einer baulich kompakten und gewichtsgünstigen Konstruktion das Drehschieberventil und die Förderpumpe des Hauptkühlkreislaufs in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein.
Ferner wird eine Verfahrensführung für einen derartigen erfindungsgemäßen Kühlkreislauf beansprucht, mit dem sich die zuvor genannten Vorteile ergeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden anhand der beiliegenden schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 als vereinfachtes Blockschaltbild einen Kühlkreislauf für eine Brennkraftmaschine in Kraftfahrzeugen, mit einem Hauptkühlkreislauf und einem Nebenkühlkreislauf für einen Retarder als Bremseinrichtung des Kraftfahrzeuges, und mit einem elektrisch betätigten Drehschieberventil zur Steuerung beider Kühlkreisläufe, und
Fig. 2 bis 9 einen Querschnitt durch das Gehäuse des Drehschieberventils mit acht möglichen Stellungen des Drehschiebers zur Steuerung des Haupt- und Nebenkühlkreislaufs.

In der Fig. 1 ist grob schematisch der Kühlkreislauf einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine 1 für Kraftfahrzeuge dargestellt, mit einem Hauptkühlkreislauf 2 und einem Nebenkühlkreislauf 3 für einen nur angedeuteten Retarder 4 einer nicht weiter dargestellten Bremseinrichtung (Dauerbremse) des Kraftfahrzeugs,
Der Hauptkühlkreislauf 2 setzt sich im Wesentlichen zusammen aus einer Vorlaufleitung 5 von der Brennkraftmaschine 1 zu einem Luft-Wasser-Wärmetauscher bzw. einem Kühler 6 und einer Rücklaufleitung 7 vom Kühler 6 zur Brennkraftmaschine 1. In der Rücklaufleitung 7 ist eine Förderpumpe 8 mit variabel steuerbarer Förderleistung angeordnet.
Zwischen der Vorlaufleitung 5 und der Rücklaufleitung 7 ist stromab der Förderpumpe 8 eine Kurzschlussleitung 9 eingeschaltet, die über ein mittels eines elektrischen Schrittmotors (nicht dargestellt) betätigtes Drehschieberventil 10 steuerbar ist.
Der Hauptkühlkreislauf 2 ist nur soweit dargestellt, als dies für das Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich ist. Weitere Kühlkreislaufanschlüsse wie zum Beispiel eine Innenraumheizung des Kraftfahrzeugs, etc. sind nicht eingezeichnet.
Der Nebenkühlkreislauf 3 zur Kühlung des Retarders 4 (zum Beispiel über einen Wärmetauscher oder durch Direktbeaufschlagung) weist ebenfalls eine Vorlaufleitung 11 und eine Rücklaufleitung 12 auf.
Die Vorlaufleitung 11 ist stromauf des Drehschieberventils 10 an einen Abschnitt 5a der Vorlaufleitung 5 des Hauptkühlkreislaufs 2 angeschlossen, wobei zwischen der Verbindungsstelle der beiden Vorlaufleitungen 5a, 11 und dem Drehschieberventil 10 eine Drosseleinrichtung 13 (zum Beispiel eine definierte Verengung) in der Vorlaufleitung 5a vorgesehen sein kann.
Die Förderpumpe 8 und der Schrittmotor des Drehschieberventils 10 werden über ein elektronisches Steuergerät 14 (in gestrichelten Linien angedeutet) gesteuert, das die variable Leistung der Förderpumpe 8 zum Beispiel durch Drehzahl- bzw. Volumenstromveränderung und die Stellung des Drehschieberventils 10 in die noch zu beschreibenden Schaltstellungen bewirkt. Das Steuergerät 14 kann gegebenenfalls auch einen elektrischen Kühlerlüfter 16 am Kühler 6 ansteuern.
Im Steuergerät 14 werden dazu die Daten von Temperatursensoren T (nicht dargestellt) beispielsweise in den Vorlaufleitungen 5, 12, von Lastzuständen L der Brennkraftmaschine (zum Beispiel Antriebs- oder Schubbetrieb), vom Betriebszustand R des Retarders 4, etc. erfasst und regelungstechnisch verarbeitet.
Die Fig. 2 bis 9 zeigen einen Querschnitt durch das Gehäuse 10a des Drehschieberventils 10, in dem der sichelförmige Drehschieber 10b drehbar gelagert ist. Der nach außen abgedichtete Drehschieber 10b kann über den Schrittmotor in die nachstehend beschriebenen Positionen von zum Beispiel Null Grad (Fig. 2) bis zu 315 Grad (Fig. 9) verstellt werden.
An dem Gehäuse 10a sind drei über den Umfang wie ersichtlich versetzte, radial abzweigende Anschlussstutzen angeordnet, die an Durchflussöffnungen angrenzen, die mehr oder weniger von dem Drehschieber 10b gesperrt oder freigegeben sind. An die Anschlussstutzen sind der Abschnitt 5a (jeweils mit Pfeilen angedeutet) der Vorlaufleitung 5, die weiterführende Vorlaufleitungsabschnitt 5b und die Kurzschlussleitung 9 angeschlossen.
Ein weiterer Anschlussstutzen 15 der Rücklaufleitung 12 ist koaxial zur Drehachse des Drehschiebers 10b ausgerichtet, wobei dessen Durchflussöffnung ständig geöffnet bzw. je nach Drehschieberstellung mit einer oder zwei der übrigen drei Durchflussöffnungen verbunden ist.
In der 0 Grad Ausgangsstellung des Drehschiebers 10b (Fig. 2) sind die Durchflussöffnungen des Vorlaufabschnitts 5a der Vorlaufleitung 5 und der Kurzschlussleitung 9 voll geöffnet.
Die Durchflussöffnung des weiterführenden Vorlaufleitungsabschnitts 5b ist geschlossen. Diese Stellung entspricht einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 1.
In dieser Schaltstellung wird Kühlflüssigkeit von der Brennkraftmaschine 1 über die Kurzschlussleitung 9, die Förderpumpe 8 und den restlichen Abschnitt der Rücklaufleitung 7 wieder zur Brennkraftmaschine 1 umgewälzt. Der Kühler 6 ist abgekoppelt, wird also nicht durchströmt.
Ebenso ist der Nebenkühlkreislauf 3 mit dem Retarder 4 aufgrund dessen höheren Durchflusswiderstands abgekoppelt, wobei durch die Drosselstelle 13 gegebenenfalls ein geringer Mindestdurchsatz eingestellt sein kann.
Die Aufteilung des Kühlflüssigkeits-Durchsatzes ist zum Beispiel wie folgt:

Kühler 6 - 0%;
Kurzschlussleitung 9 - 100%;
Retarder 4 - 0%;
Leistung der Förderpumpe 8 vermindert, oder sogar kurzfristig abgeschaltet.
Die Fig. 3 zeigt die Schaltstellung des Drehschiebers 10b bei zunehmender Erwärmung der Brennkraftmaschine 1, bei der die Durchflussöffnung des Vorlaufleitungsabschnitts 5a voll und die Durchflussöffnungen des Vorlaufleitungsabschnitts 5b und der Kurzschlussleitung 9 teilweise geöffnet sind und somit der Kühler 6 mit einem Anteil von ca. 50% in den Kühlflüssigkeitsumlauf eingeschaltet ist. Der Retarder 4 ist aufgrund des höheren Durchflusswiderstandes des Nebenkühlkreislaufs 3 nach wie vor unverändert abgekoppelt.

Sobald die Brennkraftmaschine 1 ihre Betriebstemperatur erreicht hat, wird der Drehschieber 10b über den Schrittmotor in die in der Fig. 4 dargestellte Schaltstellung verstellt, in der die Kurzschlussleitung 9 geschlossen und der Vorlaufleitungsabschnitt 5b zum Kühler 6 sowie der Vorlaufleitungsabschnitt 5a der Vorlaufleitung 5 voll geöffnet sind. Der Retarder 4 ist aus den zuvor genannten Gründen weiter abgekoppelt. Die Leistung der Förderpumpe 8 kann gegebenenfalls bereits erhöht sein.
In der Fig. 5 ist der Drehschieber 10b in eine Position verstellt, in der die Durchflussöffnung zum Vorlaufleitungsabschnitt 5b weiter voll geöffnet, die Durchflussöffnung des Vorlaufleitungsabschnitts 5a aber teilweise zugesteuert ist. Gegebenenfalls ist die Leistung der Förderpumpe 8 weiter angehoben.
Dies bewirkt, dass die Förderpumpe 8 sowohl über den Vorlaufleitungsabschnitt 5b des Hauptkühlkreislaufs 2 als auch über die Vorlaufleitung 11 des Nebenkühlkreislaufs 3 Kühlflüssigkeit ansaugt, bzw. beide Kreisläufe 1 und 2 angekoppelt sind. Dies kann zum Beispiel bei im Bremsbetrieb befindlichem Retarder 4 und relativ heißer Brennkraftmaschine 1 der Fall sein.
In der Schaltstellung des Drehschiebers 10b gemäß Fig. 6 ist die Durchflussöffnung der Kurzschlussleitung 9 weiter geschlossen und auch der Anschluss des Vorlaufleitungsabschnitts 5a der Vorlaufleitung 5 geschlossen. Die Förderpumpe 8 ist auf volle Leistung geschaltet.
Demzufolge sind beide Kühlkreisläufe 2 und 3 voll in den Kühlflüssigkeitsumsatz eingebunden bzw. auf volle Kühlleistung geschaltet. Der Kühlflüssigkeitsstrom strömt über den Vorlaufleitungsabschnitt 5a der Vorlaufleitung 5, die Vorlaufleitung 11, den Retarder 4, die Rücklaufleitung 12, den Vorlaufleitungsabschnitt 5b des Hauptkühlkreislaufs, den Kühler 6, usw.
Nimmt zum Beispiel bei einer längeren Schubphase des Kraftfahrzeugs mit unbefeuerter Brennkraftmaschine 1 deren Temperatur T ab, so kann der Drehschieber 10b in eine Schaltstellung nach Fig. 7 gesteuert werden, in der der Vorlaufleitungsabschnitt 5a weiter geschlossen, die Durchflussöffnung für die Kurzschlussleitung 9 aber teilweise geöffnet ist. Daraus resultiert, dass bei noch voller Durchströmung des Retarders 4 die Durchströmung der Brennkraftmaschine 1 vermindert ist.
Dieser Zustand kann bei einer längeren Schubphase bei gegebenenfalls weiterer Abkühlung der Brennkraftmaschine 1 gemäß Fig. 8 so gesteigert werden, dass bei geschlossenen Durchflussöffnungen des Vorlaufleitungsabschnitts 5a und des Vorlaufleitungsabschnitts 5b sowie bei geöffneter Durchflussöffnung der Kurzschlussleitung 9 der Retarder 4 weiter voll durchströmt ist, wobei der Kühlflüssigkeitsdurchsatz über die Vorlaufleitung 11 des Nebenkühlkreislaufs 3, den Retarder 4, dessen Rücklaufleitung 12, die Kurzschlussleitung 9, die Förderpumpe 8 und die stromauf liegende Rücklaufleitung 7 erfolgt. Der Retarder 4 bewirkt somit zusätzlich eine Aufheizung oder Temperaturstabilisierung der Brennkraftmaschine 1, während der Kühler 6 abgekoppelt ist.
Schließlich ist in der Schaltstellung des Drehschiebers 10b nach Fig. 9 die Durchflussöffnung der Kurzschlussleitung 9 weiter voll geöffnet und die des Vorlaufleitungsabschnittes 5b voll geschlossen, während die Durchflussöffnung des Vorlaufleitungsabschnitts 5a der Vorlaufleitung 5b teilweise geöffnet ist. Dadurch wird die Kühlleistung für den Retarder 4 vermindert, wobei gegebenenfalls auch die Leistung der Förderpumpe 8 zurückgefahren werden kann.
Das Drehschieberventil 10 ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
So kann anstelle eines in beiden Drehrichtungen verstellbaren Schrittmotors auch eine andere elektrische mechanische, pneumatische, hydraulische oder magnetische Betätigung vorgesehen sein.
Der Drehschieber 10b kann über federnde Mittel (zum Beispiel Schenkelfedern) in eine Schaltstellung zum Beispiel gemäß Fig. 6 vorgespannt sein, die diesen bei einem Ausfall der elektrischen Betätigung selbsttätig in diese Stellung bewegen und dort halten. Damit ist sichergestellt, dass beide Kühlkreisläufe 2, 3 in Betrieb sind bzw. unzulässige Überhitzungen nicht auftreten können.
Des Weiteren kann das Drehschieberventil 10 mit zumindest einem Positionssensor, zum Beispiel einem Drehwinkelsensor (nicht dargestellt), versehen sein, der an das Steuergerät 14 angeschlossen ist, um somit die Funktion des Drehschiebers 10b in einer feed back Steuerung elektronisch abzusichern.
Zusätzlich zu den beschriebenen Funktionen des Drehschieberventils 10 kann in einer Aufheizfunktion für die Brennkraftmaschine 1 der Retarder 4 aktiviert und dessen Nebenkühlkreislauf 3 temporär über das Drehschieberventil 10 an den kurzgeschlossenen Hauptkühlkreislauf 2 angeschlossen sein (Schaltstellung des Drehschiebers 10b gemäß Fig. 8). Der wesentliche Unterschied ist dabei, dass die Brennkraftmaschine 1 befeuert ist und zur Überwindung der eingesteuerten Bremsleistung mit höherer Lastanforderung zu betreiben ist. Dies stellt eine besonders wirksame Aufheizphase der Brennkraftmaschine 1 dar.
Die Förderpumpe 8 und das Drehschieberventil 10 können gegebenenfalls in einem gemeinsamen Gehäuse mit integrierter Kurzschlussleitung 9 angeordnet sein, wodurch sich der bauliche Aufwand vermindert und eine besonders kompakte und montagegünstige Konstruktion geschaffen ist.
Neben den dargestellten Schaltstellungen des Drehschiebers 10b gemäß den Fig. 2 bis 9 können stufenlos auch weitere Zwischenstellungen des Drehschiebers 10b über den Schrittmotor angefahren werden, wobei dies in beiden Drehrichtungen mit gegenüber der vorstehenden Beschreibung unterschiedlichen Schaltungsabfolgen der Fall sein kann.

BEZUGSZEICHENLISTE

1: Brennkraftmaschine (BKM)
2: Hauptkühlkreislauf
3: Nebenkühlkreislauf
4: Retarder
5: Vorlaufleitung von der BKM (1) zum Kühler (6)
5a: Abschnitt der Vorlaufleitung von der BKM (1) zum Drehschieberventil (10)
5b: Abschnitt der Vorlaufleitung (vom Drehschieberventil (10) zum Kühler (6)
6: Kühler
7: Rücklaufleitung vom Kühler (6)
8: Förderpumpe
9: Kurzschlussleitung vom Drehschieberventil (10) zur Förderpumpe (8)
10: Drehschieberventil
10a: Gehäuse
10b: Drehschieber
11: Vorlaufleitung von der BKM (1) zum Retarder (4)
12: Rücklaufleitung vom Retarder (4) zum Drehschieberventil (10)
13: Drosselelement
14: Steuergerät
15: Anschlussstutzen
16: Kühlerlüfter

Claims

Kühlkreislauf für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge, mit einem Hauptkühlkreislauf mit einer zu einem Kühler, insbesondere zu einem durch einen Luft-Wasser-Wärmetauscher gebildeten Kühler, führenden Vorlaufleitung und einer von dem Kühler wegführenden Rücklaufleitung, und mit einer den Kühler umgehenden Kurzschlussleitung, die in Abhängigkeit von vorgegebenen Parametern, zum Beispiel temperaturabhängig, steuerbar ist, sowie mit wenigstens einem angeschlossenen Nebenkühlkreislauf für einen Retarder einer Bremseinrichtung des Kraftfahrzeugs, der eine Vorlaufleitung und eine Rücklaufleitung aufweist und weiter mit einem Steuerventil an den Hauptkühlkreislauf angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kühlkreisläufe (2, 3) über ein einziges Drehschieberventil (10) als Steuerventil steuerbar sind, an dessen Durchströmöffnungen aufweisendem Gehäuse (10a) die Kühlkreisläufe (2, 3) derart zusammengeschaltet sind, dass deren Durchflussraten zum Kühler (6) und/oder zum Retarder (4) in definierter Weise, insbesondere zwischen 0% und 100%, veränderbar sind.
Kühlkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10a) des Drehschieberventils (10) vier Durchflussöffnungen aufweist und in die Vorlaufleitung (5) von der Brennkraftmaschine (1) zum Kühler (6) eingeschaltet ist, dass über eine dritte Durchflussöffnung die Kurzschlussleitung (9) zwischen der Vorlaufleitung (5) und der Rücklaufleitung (7) angeschlossen ist und dass die Rücklaufleitung (12) des Retarders (4) an die vierte Durchflussöffnung (15) angeschlossen ist, wobei die Vorlaufleitung (11) des Retarders (4) stromauf des Drehschieberventils (10) mit der Vorlaufleitung (5a) des Hauptkühlkreislaufs (3) verbunden ist.
Kühlkreislauf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass drei der Durchflussöffnungen radial, vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene liegend und/oder in Umfangsrichtung verteilt, am Gehäuse (10a) des Drehschieberventils (10) angeordnet sind und über einen Drehschieber (10b), vorzugsweise einen im Querschnitt sichelförmigen Drehschieber (10b), steuerbar sind und dass die vierte Durchflussöffnung (15) für die Rücklaufleitung (12) des Retarders (4) axial zum Drehschieber (10b) mündet und dauerhaft geöffnet ist.
Kühlkreislauf nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorlaufleitung (5) von der Brennkraftmaschine (1) zum Kühler (6) stromauf des Drehschieberventils (10), jedoch stromab der Abzweigung der Vorlaufleitung (11) des Nebenkühlkreislaufs (3), ein Drosselelement (13) vorgesehen ist, das so ausgelegt ist, dass es einen Mindestdurchsatz an Kühlflüssigkeit durch den Retarder (4) sicherstellt.
Kühlkreislauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Hauptkühlkreislauf (2) eine Fördereinrichtung (8), insbesondere eine Förderpumpe, eingeschaltet ist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass die Fördereinrichtung (8) im Hauptkühlkreislauf (2) leistungsgeregelt ausgebildet ist und/oder temporär abhängig von der Schaltstellung des Drehschieberventils (10) mit mehr oder weniger Förderleistung betreibbar ist.
Kühlkreislauf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung durch eine elektrisch regelbare Förderpumpe gebildet ist oder dass die Fördereinrichtung alternativ durch eine mittels einer Kopplungseinrichtung, insbesondere mittels eines Riementriebs, an die Brennkraftmaschine angekoppelte mechanische Förderpumpe gebildet ist, deren Förderleistung mittels einer Einstelleinrichtung, insbesondere in Form einer Kupplungseinrichtung und/oder in Form einer verstellbaren Leitschaufelanordnung, regelbar ist.
Kühlkreislauf nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleistung der Fördereinrichtung (8), bezogen auf eine gleich bleibende Förderleistung, bei über das Drehschieberventil (10) abgekoppeltem Retarder (4) und/oder bei im Kurzschluss betriebenem Hauptkühlkreis (3) vermindert ist.
Kühlkreislauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehschieberventil (10) mittels Hilfsenergie, insbesondere elektrisch und/oder pneumatisch und/oder hydraulisch und/oder magnetisch, beispielsweise über einen Schrittmotor, verstellbar ist, wobei die Betriebstemperaturen (T) der Kühlkreisläufe (2, 3) und/oder die Lastzustände (L) der Brennkraftmaschine (1) und/oder die Betriebszustände (R) des Retarders (4) erfasst und nach Maßgabe dieser Daten das Drehschieberventil (10) und gegebenenfalls die Förderleistung der Fördereinrichtung (8) verstellt wird.
Kühlkreislauf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehschieberventil (10) mit zumindest einem Positionssensor, vorzugsweise einem Drehwinkelsensor, versehen ist und dessen Funktion, vorzugsweise in einer feed back Steuerung, des Steuergeräts (14) elektronisch überwacht ist.
Kühlkreislauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Aufheizfunktion für die Brennkraftmaschine (1) der Retarder (4) aktiviert und dessen Nebenkühlkreislauf (3) temporär über das Drehschieberventil (10) an den kurzgeschlossenen Hauptkühlkreislauf (3) angeschlossen ist.
Kühlkreislauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschieber (10b) des Drehschieberventils (10) in eine vorgegebene Schaltstellung (Fig. 6) federnd vorgespannt ist, in der sowohl der Hauptkühlkreislauf (2) als auch der Nebenkühlkreislauf (3) mit dem Kühler (6) des Hauptkühlkreislaufs (2) strömungstechnisch verbunden sind.
Kühlkreislauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehschieberventil (10) und eine Fördereinrichtung (8) des Hauptkühlkreislaufs (2) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
Verfahren zum Betreiben eines Kühlkreislaufes nach einem der vorhergehenden Ansprüche.