CN109296444A

CN109296444A - 冷却系统和机动车

Info

Publication number: CN109296444A
Application number: CN201810811733.1A
Authority: CN
Inventors: T.科赫
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2017-07-24
Filing date: 2018-07-23
Publication date: 2019-02-01
Anticipated expiration: 2038-07-23
Also published as: EP3434873A1; EP3434873B1; CN109296444B; DE102017116600A1

Abstract

设置有一种用于机动车的冷却系统，其包括至少一个冷却回路，至少一个用于在冷却回路中在定义的输送方向上输送液态冷却剂的冷却剂泵和换热器集成到该冷却回路中，其中，冷却剂泵和换热器经由冷却剂管路直接且/或间接为了构造冷却回路彼此相连接，且其中，第一通风管路从冷却回路中分岔且通向冷却系统的补偿容器，且第二通风管路连接换热器与冷却剂管路中的一个的区段。此外作如下设置，即，第二通风管路通到其中的该冷却剂管路的该区段关于定义的输送方向布置在冷却剂泵上游且具有恒定的流动横截面面积。因此，第二通风管路通到其中的该区段不应构造成文丘里喷嘴，从而可避免在液态的冷却剂的流动的情形中由于这样的文丘里喷嘴而出现的流动损失。

Description

冷却系统和机动车

技术领域

本发明涉及一种带有冷却回路的用于机动车的冷却系统，用于在冷却回路中在定义的输送方向上输送液态的冷却剂的冷却剂泵和换热器被集成到该冷却回路中，其中，冷却剂泵和换热器经由冷却剂管路彼此相连接，且其中，第一通风管路(Entlüftungsleitung)从冷却回路中分岔且通向补偿容器(Ausgleichsbehälter)且第二通风管路连接换热器与冷却剂管路中的一个的区段。此外，本发明涉及一种带有这样的冷却系统的机动车。

背景技术

机动车通常具有至少一个冷却系统，其基于冷却液在至少一个冷却回路中的循环。在流经机动车的一个或多个被集成到冷却回路中且待冷却的构件的情形中，冷却剂吸收热能，该热能在环境换热器中至少部分地又被给出到环境空气处。由此可实现待冷却的构件的冷却，其被特别简单且良好地匹配于待冷却的构件的不同的冷却功率要求。

这样的冷却系统通常同样具有一个或多个装置，其使得被集成到冷却回路中的构件或者整个冷却回路的通风成为可能。这样的通风尤其在冷却回路以冷却液的首次的或维护引起的填充的情形中是必要的。此外，在冷却系统的运行中应被排出的气体同样可从冷却液中逸出，以便于此外避免到冷却系统的起换热作用的构件中的热传递且进而冷却功率的恶化。

由文件DE 10 2012 006 518 A1已知一种开头提及的类型的冷却系统。在该处的冷却系统的情形中，来自换热器的第二通风管路通到其中的这样的区段以文丘里喷嘴(Venturidüse)的形式构造。由此如下应被充分利用，即，在冷却液流动穿过文丘里喷嘴的具有减少的流动横截面面积(Strömungsquerschnittsfläche)的区域的情形中产生负压，其可被用于经由侧向上通到文丘里喷嘴的该区域中的第二通风管路抽吸流体、也就是说气体，只要这样的流体在第二通风管路从换热器中的分岔(Abzweig)的区域中存在，否则抽吸冷却液。

文件DE 10 2011 118 837 A1描述了一种带有补偿容器和换热器的内燃机(Brennkraftmaschine)的冷却回路。通过供给管路(Zufuhrleitung)，冷却剂到达到换热器中。在换热器的上部区域中存在用于冷却剂的退出开口。分枝(Verzweigung)联接到退出开口处，通过其一方面将主体积流供应给低温区域且通过其另一方面将副体积流(Nebenvolumenstrom)穿过通风管路引回到补偿容器中。由于在通风管路中较高的流动速度，在换热器中存在的空气应可被供应给处在更低地被定位的补偿容器。通风管路在补偿容器内通到垂直取向的、空心圆柱形的管区段中，其因此至少部分区段地布置在补偿容器中的冷却剂的液位(Füllstand)之下。在文件DE 10 2011 118 837 A1中如下同样被公开，即，通风管路的流动横截面面积明显小于供给管路的这样的流动横截面面积且例如应具有3mm至8mm且优选地6mm的内径。

文件WO 2008/084099 A2公开了一种用于带有通风的冷却回路的组件。在此，该组件包括液体回路的第一回路区段、液体回路的第二回路区段和用于第一回路区段的通风的通风设备。第二回路区段在流动方向上布置在第一回路区段之后且在通风之前。通风设备为了第一回路区段的通风在第一联接区域中通到第一回路区段中且在第二联接区域中通到第二回路区段中。第二回路区段和/或在第二联接区域中的通风设备应如此构造且/或布置，使得在通风设备中形成足够用于第一回路区段的至少部分通风的在通风设备中的吸引作用(Sogwirkung)。此外，这可通过第二联接区域在第二回路区段的流动横截面的狭窄部(Verengung)的区域中的布置且因此通过如此获得的文丘里效应(Venturi-Effekt)来实现。

如这由文件DE 10 2012 006 518 A1或文件WO 2008/084099 A2已知的那样，气体从冷却系统的待通风的换热器中通过借助于文丘里喷嘴产生负压的抽吸的缺点在于并非微不足道的流动损失，其在冷却液流动穿过文丘里喷嘴的情形中形成。

发明内容

本发明基于如下任务，即，说明一种鉴于该缺点被改善的用于机动车的冷却系统。

该任务借助于一种根据专利权利要求1所述的冷却系统来实现。带有这样的冷却系统的机动车是专利权利要求6的对象。根据本发明的冷却系统和根据本发明的机动车的有利的设计方案形式是另外的专利权利要求的对象且/或由本发明的下面的说明得出。

本发明基于如下思想，即，由冷却系统出发(如其原则上由文件DE 10 2012 006518 A1已知的那样)，在合适选择冷却剂管路的来自换热器的第二通风管路通到其中的这样的区段的情形中取消该区段作为文丘里喷嘴的设计方案，且尽管如此可经由该通风管路实现足够的压降，以便于确保换热器的有效通风。这具体地适用，当冷却剂管路的该区段布置在被集成到冷却回路中的该或某一冷却剂泵的吸取侧上且在此尤其尽可能靠近地布置在该处时，以便于将该处的吸引作用同样充分用于换热器经由第二通风管路的通风。

与之相应地根据本发明设置有一种用于机动车的冷却系统，其包括至少一个冷却回路，至少一个用于在冷却回路中在定义的输送方向上输送液态的冷却剂的冷却剂泵和换热器被集成到该冷却回路中，其中，冷却剂泵和换热器直接地和/或间接地(也就是说带有或不带有起换热作用的功能构件的中间连接(Zwischenschaltung))经由冷却剂管路为了构造冷却回路彼此相连接，且其中，第一通风管路从冷却回路中分岔且通向冷却系统的补偿容器且第二通风管路连接换热器与冷却剂管路中的一个的区段。此外作如下设置，即，第二通风管路通到其中的该冷却剂管路的该区段关于定义的输送方向布置在冷却剂泵上游且具有恒定的流动横截面面积。在构造第二通风管路的通口(Mündungsöffnung)的区域中的流动横截面面积因此基本上或优选地精确地恰与在冷却剂管路的该区段的在两侧联接到该区域处的区域中的流动横截面面积一样大。因此，第二通风管路通到其中的该区段不应构造成文丘里喷嘴，从而可避免在冷却剂流动穿过这样的文丘里喷嘴的情形中由于对于文丘里喷嘴而言独特的横截面收缩而出现的流动损失。

根据本发明的机动车的特征在于，该机动车包括一种根据本发明的冷却系统。

作为根据本发明的冷却系统的换热器，原则上所有起换热作用的功能构件(也就是说按规定设置用于换热的构件)可得到使用，其通常按照需求可被集成到机动车的冷却系统中。这一方面是这样的冷却系统的环境换热器，其仅仅或主要用于将热能由冷却剂传递到同样流经该换热器的(环境)空气上，也就是说尤其

- 主冷却器，在其中至少暂时实现由于在流经机动车的待冷却的构件的情形中吸收热能而被加热的冷却剂的基本的再冷却(Rückkühlen)，

- 副冷却器，其尤其在将冷却系统划分成一方面至少一个高温冷却回路和至少一个低温冷却回路的情形中辅助于然后被集成到高温冷却回路中的主冷却器设置成带有冷却剂的再冷却的功能，其中，副冷却器然后尤其可被集成到低温冷却回路中，

- 用于冷却由于借助于例如废气涡轮增压器的压缩机的压缩被加热的新鲜气体的增压空气冷却器(Ladeluftkühler)，该新鲜气体经由新鲜气体线路(Frischgasstrang)被供应给机动车的燃烧发动机(Verbrenungsmotor)，以及

- 供暖换热器(Heizungswärmetauscher)，其设置用于按需求加热待供应给机动车的乘员舱的空气。

此外，根据本发明的冷却系统的至少一个换热器可构造成冷却器，其可仅仅或主要用于将热能由构件体或另一介质传递到冷却剂上。这尤其是

- 在机动车的内燃机的燃烧发动机的外壳(气缸盖外壳和/或气缸外壳)中的一个冷却通道或多个冷却通道，

- 用于按需求冷却润滑剂的发动机油冷却器(Motorölkühler)，该润滑剂至少同样设置用于润滑这样的燃烧发动机，

- 用于按需求冷却机动车的换挡传动装置(Schaltgetriebe，有时也称为变速器)且尤其换挡传动装置的传动装置油(Getriebeöl)的传动装置油冷却器，

- 在机动车的内燃机的废气涡轮增压器的外壳中的一个冷却通道或多个冷却通道，以及

- 牵引电机和/或设置用于操控这样的牵引电机的功率电子装置和/或在其作为电动车或混合动力车辆的设计方案的情形中的机动车的设置用于给这样的牵引电机供以电功率的电池的一个冷却通道或多个冷却通道。

根据本发明，用于冷却系统的冷却剂的存储器被理解为“补偿容器”，其用于通过改变在补偿容器中的冷却剂的液位补偿冷却剂的尤其温度引起的膨胀(Ausdehnung)。为此，这样的补偿容器可尤其部分地被填充以冷却剂且可部分地被填充以气体、尤其空气。第一通风管路优选地可通到补偿容器的在其中存在气体的区段中。另一方面可设置有补偿管路，补偿容器尤其在容纳冷却剂的区段中借助于其附加地与冷却回路相连接，以便于使得冷却剂在冷却回路与补偿容器之间的溢流(Überströmen)成为可能，该补偿容器带有补偿冷却剂的温度引起的膨胀的主要目的、必要时同样用于冷却系统或至少冷却回路以冷却剂的首次的或在维护操作的范围中所设置的填充。

按照根据本发明的冷却系统的一种优选的设计方案形式可作如下设置，即，第二通风管路通到其中的区段关于定义的输送方向紧邻地布置在冷却剂泵上游。因此，在该区段与冷却剂泵之间不应存在冷却回路的通过其在相当程度上影响冷却剂的流动的构件，如这尤其在换热器、冷却剂管路的分枝、阀或其余节流件(Drossel)的在该处的集成的情形中的情况那样。优选地作如下设置，即，在第二通风管路通到其中的冷却剂管路的该区段与冷却剂泵之间仅布置有冷却剂管路的无分枝的区段。此外优选地，该区段可尽可能短地构造且/或构造有(在纵向伸延上)恒定的流动横截面面积。通过根据本发明的冷却系统的这样的设计方案，在冷却剂泵的运行中通过该冷却剂泵所促使的负压可在其吸取侧上以特别的程度为了从换热器中吸取流体且尤其气体(如果存在)被促使。

按照根据本发明的冷却系统的一种此外优选的设计方案形式可作如下设置，即，第二通风管路具有优选地在其纵向伸延上恒定的在0.2mm²与20mm²之间、优选地在2mm²与5mm²之间且特别优选地在3mm²与3.3mm²之间的流动横截面面积。在带有呈圆形的流动横截面的第二通风管路的此外优选的设计方案的情形中，该值大约与在0.5mm与5mm之间、优选地1.5mm与2.5mm且特别优选地大约2mm的优选的直径相符。如果第二通风管路不具有在纵向伸延上恒定的流动横截面面积，该值应涉及最小的或在纵向伸延上平均的流动横截面面积。第二通风管路的这样的相对较小的尺寸(其明显处在用于在常规的冷却系统的情形中的通风管路的通常的尺寸之下)以足够的程度使得在换热器中的分岔的区域中积聚的气体由于借助于冷却剂泵在第二通风通道通到冷却剂管路中的区域中所产生的负压的抽吸成为可能。同时，由于该负压经由通风管路从换热器中被排出的冷却剂的质量流由此被保持较小，只要在该分岔的区域中不存在或仅存在较少量气体，这可有利地影响换热器的运行且尤其换热器的加热和/或冷却功能性。如果换热器因此构造成仅仅或主要用于将热能由冷却剂传递到空气上的环境换热器，通过冷却剂从换热器中的这样的抽吸必要时降低换热器的加热功率。如果换热器与之相反构造成仅仅或主要用于将热能由构件体或另一介质传递到冷却剂上的冷却器，通过冷却剂从换热器中的这样的抽吸必要时降低换热器的冷却功率。通过最小化必要时经由第二通风管路从换热器中被排出的冷却剂质量流，加热或冷却功能性的与此相联系的恶化因此同样可被保持成较小。

优选地可作如下设置，即，优选地可以以止回阀(Rückschlagventil)的形式构造的截止阀(Absperrrventil)被集成到第二通风管路中。该截止阀在此如此构造，使得该截止阀在其与换热器相连接的侧上的负压的情形中闭合。作为使用自动的止回阀的替代，同样可实现可主动操控的截止阀的利用。通过这样的截止阀可以以有利的方式避免如下，即，在未运行的冷却剂泵的情形中由于然后在第二通风管路通到冷却剂管路中的区域中可能存在的、相比在从换热器中的分岔的区域中的压力的超压，冷却剂经由第二通风管路溢流到换热器中。

按照根据本发明的机动车的一种优选的设计方案可作如下设置，即，第二通风管路在机动车的水平取向的情形中在最高放置的位置处从换热器的被集成到冷却回路中的空腔中分岔。由此可实现在换热器中积聚的气体借助于第二通风管路的尽可能完全的排出。

此外优选地可作如下设置，即，补偿容器在机动车的水平取向的情形中构造成冷却系统的最高放置的空腔，其设置用于容纳冷却剂，由此可以以有利的方式实现冷却回路经由第一通风管路和补偿容器的通风。

因为换热器经由第二通风管路的通风基于在换热器中积聚的气体由于在第二通风管路上的足够的压差的抽吸，所以如下是不必要的，即，连续地上升地伸延地构造用于确保气体的无问题的排出的第二通风管路。因此，在根据本发明的机动车的情形中以有利的方式同样可作如下设置，即，第二通风管路在机动车的水平取向的情形中至少部分地下倾地伸延地构造，由此冷却系统且尤其通风管路到机动车中的集成必要时可被明显简化。

这在根据本发明的机动车的情形中可例如为一个特别的优点，该机动车具有牵引电机，该牵引电机优选地借助于冷却系统被冷却，因为在这样的机动车的情形中可以以有利的方式作如下设置，即，将牵引电机布置在机动车后部的区域中(尤其围绕机动车的后轴(Hinterachse)通过该牵引电机可驱动)，而冷却系统的构件的大部分以及另外的通过该冷却系统待冷却的构件布置在机动车前部的区域中。如果其或至少冷却系统的换热器中的一个是用于这样的牵引电机的冷却通道，那么还可作如下设置，即，所述/一个第二通风管路必须由在机动车后部中的牵引电机被引导直至第二通风管路通到其中的这样的冷却剂管路的布置在机动车前部的区域中的区段，这可引起如下，即，部分下倾地构造第二通风管路，例如以便于沿着机动车的底盘(Unterboden)引导该第二通风管路。

不定冠词(一个)尤其在专利权利要求中和在普遍地说明专利权利要求的说明书中可被理解为这样的而不被理解为数词。相应地以此被具体化说明的构件因此可如此来理解，即，这些构件至少可单次存在且可多次存在。

附图说明

本发明在下面借助在附图中示出的实施例作更详细阐释。在附图中相应地以简化图示形式：

图1显示了一种根据本发明的机动车，且

图2显示了一种根据本发明的冷却系统。

附图标记列表

1 内燃机

2 牵引电机

3 电池

4 冷却系统

5 电动机

6 冷却剂泵

7 换热器

8 环境换热器

9 冷却剂管路

10. 冷却回路

11 补偿容器

12 冷却剂

13 气体

14 补偿管路

15 第一通风管路

16 止回阀

17 第二通风管路。

具体实施方式

图1显示了一种根据本发明的机动车。该机动车以混合动力车辆的形式来构造且因此包括被容纳在布置在机动车前部的区域中的发动机舱(Motorraum)中的燃烧发动机1作为内燃机的部分，其按需求设置用于提供用于机动车的行驶驱动功率，以及牵引电机2，其同样按需要被设置用于提供用于机动车的行驶驱动功率且为此可由电池3供应以对此必要的电气功率。内燃机1、牵引电机2和电池3被集成到根据本发明的冷却系统4中，其构造至少一个冷却回路10。

这样的冷却系统4或其至少一部分(带有冷却回路)根据一种示例的设计方案形式在图2中被示出。因此，该(部分)冷却系统包括例如借助于电动机5可被驱动的冷却剂泵6、换热器7(其例如可为被集成到牵引电机2中或关联于该牵引电机的冷却通道)以及环境换热器8、例如冷却系统的主冷却器。冷却剂泵6、换热器7和环境换热器8借助于冷却剂管路9流体导引地彼此相连接且如此集成到冷却回路10中，使得换热器7关于定义的输送方向(液态的冷却剂12应借助于冷却剂泵6在冷却回路10中在该定义的输送方向上被输送)布置在冷却剂泵6与环境换热器8之间。

此外，根据图2的冷却系统4包括补偿容器11，其在包括冷却系统4的机动车的水平取向的情形中构造冷却系统4的最高放置的空腔，该空腔设置用于容纳冷却剂12。补偿容器11的该空腔部分地被填充以冷却剂12且部分地被填充以气体13、尤其空气，以便于在冷却系统4的运行中可补偿冷却剂12由于温度变化的不同的膨胀。为此以及为了使得如下成为可能，即，首次以及为了维护目的以冷却剂12填充冷却系统4，由补偿容器11的下部区段、尤其在补偿容器11的空腔的最低放置的位置处出发有来自补偿容器11的补偿管路14，该补偿管路14通到将环境换热器8直接与冷却剂泵6连接的这样的冷却剂管路9中。此外设置有第一通风管路15，其由将换热器7直接与环境换热器8连接的这样的冷却剂管路9出发，其中，相应的分岔优选地(在包括冷却系统4的机动车的水平取向的情形中)布置在冷却回路10的尽可能高地放置的位置处。经由该第一通风管路15，由在冷却回路10中流动的冷却剂12携带的气体13应从冷却回路10中被排出且转移到补偿容器11中且冷却回路10总体地由此应被排空。第一通风管路15为此通到补偿容器11的一/所述上部区段中，在其中在正常情况下、也就是说在冷却系统4的正常运行中布置有气体13。

此外，以止回阀16的形式的截止阀被集成到第一通风管路15中，其如此构造且布置，使得该截止阀在其与补偿容器11相连接的侧上的超压的情形中自动闭合。通过该止回阀16，流体(气体和/或冷却剂)从补偿容器11中经由第一通风管路15到冷却回路10中的溢流可在相应的压降的情形中被避免。

此外，冷却系统4包括第二通风管路17，其在最高放置的位置处从换热器7的被集成到冷却回路10中的、设置用于引导冷却剂的空腔中分岔且同样通到直接连接环境换热器8与冷却剂泵6的这样的冷却剂管路9中。在此，第二通风管路17(如这在图2中示出的那样)可同样至少部分地下倾地伸延。经由该第二通风管路17，由于换热器7的该空腔的在功能上必要的、相对复杂的设计方案在其中积聚的气体13可被排出且可又被导入到流经冷却回路10的冷却剂12中，从而该气体可然后经由第一通风管路15被排出到补偿容器11中。

气体13从换热器7中的这样的排出基于抽吸，该抽吸在冷却剂泵6的运行中通过在其抽吸侧相比在压力侧的压力存在的负压来保证。为了将该同样经由第二通风管路17存在的压降尽可能最佳地充分用于换热器7的通风，换热器7紧邻地、也就是说在不带有通过其在重要程度上影响冷却剂的流动的构件的中间连接的情形中在冷却剂泵6下游(关于冷却剂12的定义的流动方向)被集成到冷却回路10中。同时，连接环境换热器8与冷却剂泵6且通到第二通风管路17中的冷却剂管路9的这样的区段紧邻地以及以尽可能短的距离布置在冷却剂泵6上游。

因为在冷却剂泵6的运行中借助于其所产生的压降经由第二通风管路17对于换热器7的通风而言足够，所以第二通风管路17通到其中的冷却剂管路9的区段在不带有用于产生在流经该区段的冷却剂12中的负压的特别设计的措施的情形中且尤其同样不以文丘里喷嘴的形式构造。相反地可作如下设置，即，直接连接环境换热器8与冷却剂泵6的该冷却剂管路9在整个纵向伸延上构造成带有基本上恒定的较大的流动横截面面积。

同样，以止回阀16的形式的截止阀被集成到第二通风管路17中，该止回阀如此构造且布置，使得该止回阀在其与换热器7相连接的侧上的负压的情形中自动闭合。这样的负压可尤其在冷却剂泵6的静止中出现。第二通风管路17的止回阀16那么防止冷却剂12经由第二通风管路17到换热器7中的溢流。

Claims

1.一种带有冷却回路(10)的用于机动车的冷却系统(4)，用于在所述冷却回路(10)中在定义的输送方向上输送液态的冷却剂(12)的冷却剂泵(6)和换热器(7)被集成到所述冷却回路(10)中，其中，所述冷却剂泵(6)和所述换热器(7)经由冷却剂管路(9)为了构造所述冷却回路(10)彼此相连接，且其中，第一通风管路(15)从所述冷却回路(10)中分岔且通向补偿容器(14)，且第二通风管路(17)连接所述换热器(7)与所述冷却剂管路(9)中的一个的区段，其特征在于，该冷却剂管路(9)的该区段布置在所述冷却剂泵(6)上游且具有恒定的流动横截面面积。

2.根据权利要求1所述的冷却系统(4)，其特征在于，所述第二通风管路(17)通到其中的区段紧邻地布置在所述冷却剂泵(6)上游。

3.根据权利要求1或2所述的冷却系统(4)，其特征在于，所述第二通风管路(17)具有在0.2mm²与20mm²之间或在2mm²与5mm²之间或在3mm²与3.3mm²之间的流动横截面面积。

4.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统(4)，其特征在于，截止阀被集成到所述第二通风管路(17)中，所述截止阀如此地构造，使得该截止阀在其与所述换热器(7)相连接的侧上的负压的情形中闭合。

5.根据权利要求4所述的冷却系统(4)，其特征在于，所述截止阀构造成止回阀(16)。

6.一种带有根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统(4)的机动车。

7.根据权利要求6所述的机动车，其特征在于，所述第二通风管路(17)在所述机动车的水平取向的情形中在最高放置的位置处从所述换热器(7)的被集成到所述冷却回路(10)中的空腔中分岔。

8.根据权利要求6或7所述的机动车，其特征在于，所述补偿容器(11)在所述机动车的水平取向的情形中构造成所述冷却系统(4)的最高放置的空腔以用于容纳所述冷却剂(12)。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的机动车，其特征在于，所述第二通风管路(17)在所述机动车的水平取向的情形中至少部分地下倾伸延地构造。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的机动车，其特征在于牵引电机(2)。