DE102004050436A1

DE102004050436A1 - Kühleinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit mindestens drei Kühlern

Info

Publication number: DE102004050436A1
Application number: DE200410050436
Authority: DE
Inventors: Veit Peter; Peter Gross
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2004-10-16
Filing date: 2004-10-16
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2024-10-17
Also published as: DE102004050436B4

Abstract

Es wird eine Kühleinrichtung (1) für eine Brennkraftmaschine (2) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit mindestens einem Kühlkreislauf (5), in dem mindestens drei Kühler (9, 11, 12) angeordnet sind, die über Leitungen (7, 13, 14, 17, 18, 20, 21, 24, 25, 26, 27, 28) mit der Brennkraftmaschine (2) verbunden sind, beschrieben. Um erforderliche Pumpleistungen reduzieren zu können sowie den Bedarf an Schlauch- und Rohrmaterial zu verringern, sind die Kühler (9, 11, 12) in kombinierter Reihen-/Parallelschaltung miteinander verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Stetige Leistungssteigerungen von Brennkraftmaschinen führen einen vergrößerten Kühlleistungsbedarf mit sich. Es ist bekannt, dem mit einer Vergrößerung der Kühlfläche entgegenzutreten.

Aus der EP 1 083 072 B1 ist eine Kühleinrichtung für eine Brennkraftmaschine, eingebaut in ein Kraftfahrzeug, bekannt, bei der, um eine Kühlfläche zu vergrößern, drei Kühler unter Vermittlung einer Sammeleinrichtung mit Kühlwasseraustrittsleitungen an eine gemeinsame mit der Brennkraftmaschine verbundene Zuführungsleitung angeschlossen sind. Der Brennkraftmaschine ist eine Rückführungsleitung nachgeschaltet, die an eine Verzweigungseinrichtung angeschlossen ist, von der aus Kühlwasserrückführungsleitungen zu den Kühlern verlegt sind. Jeder der drei parallel geschalteten Kühler muss sowohl mit der Sammeleinrichtung, als auch mit der Verzweigungseinrichtung verbunden sein, wofür entsprechend lange Schläuche beziehungsweise Rohre erforderlich sind.

Bei einer Reihenschaltung von Kühlern, wie sie aus der DE 42 20 672 C2 und der DE 749 376 bekannt ist, wird weniger Schlauch- beziehungsweise Rohrmaterial als bei der Parallelschaltung benötigt. Allerdings führt die Reihenschaltungen zu erhöhten Druckverlusten im Kühlkreislauf, so dass eine größere Pumpleistung erforderlich ist, was wiederum zu Kavitation führen kann.

Weitere Kühleranordnungen für Brennkraftmaschinen sind aus der DE 199 43 004 A1 , der DE 1 223 196 , der US 5 353 757 , der EP 1 398 198 A2 und der DE 196 02 186 C1 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gattungsgemäße Kühleinrichtung zu schaffen, bei der die Pumpleistungen so gering sind, dass Kavitation vermieden wird, sowie der Bedarf an Schlauch- und Rohrmaterial deutlich verringert ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird eine Reihen- und eine Parallelschaltung von Kühlern kombiniert, um eine Kühlerflächenvergrößerung und eine gleichmäßige Verteilung der Kühlflüssigkeit auf alle Kühler zu erreichen. Auf diese Weise wird ein erhöhter Kühlleistungsbedarf bei einer Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine gedeckt. Durch die Parallelschaltung von mindestens zwei Kühlern werden erhöhte Druckverluste, wie bei aus dem Stande der Technik bekannten reinen Reihenschaltungen von Kühlern, vermieden. Dies hat den Vorteil, dass die Pumpleistung reduziert werden kann, wodurch die Neigung zu Kavitation verringert wird. Durch die kombinierte Reihenschaltung der Kühler wird der Bedarf an Schlauch- und Rohrmaterial deutlich verringert, was zu einer Platz- und Gewichtsersparnis führt.

Besonders vorteilhaft ist, wenn mindestens zwei der Kühler parallel geschaltet sind, und mindestens mit einem der beiden parallel geschalteten Kühler mindestens ein dritter Kühler in Reihe geschaltet ist. Auf diese Weise kann mit einem zentralen Kühler eine Vorkühlung der Kühlflüssigkeit erfolgen, welche dann gleichmäßig auf die beiden parallel geschalteten Kühler zur weiteren Abkühlung verteilt wird. Jeder Kühler kann zusätzlich aus mehreren in Reihe oder parallel geschalteten Kühlern zusammengesetzt sein, so dass eine optimale Verteilung auch von kleinen Kühlern im Kraftfahrzeug zur Vergrößerung der Kühlfläche ermöglicht wird.

Zweckmäßigerweise ist in einem Kühlkreislauf ein Hauptkühler angeordnet, mit dem zwei parallel geschaltete Einzelkühler in Reihe geschaltet sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Hauptkühler ein Sammelkastendoppelkühler ist. Der Sammelkastendoppelkühler, der vorzugsweise einen zentralen Sammelkasten und zwei beidseitig symmetrisch angeordnete Kühleinheiten aufweist, kann hier vorzugsweise mittig im Bug des Kraftfahrzeuges angeordnet sein, wobei jedem seiner Kühleinheiten einer der beiden parallel geschalteten Einzelkühler zugeordnet ist, so dass keine separate Verzweigung erforderlich ist.

Vorteilhafterweise weist die Kühleinrichtung mindestens einen Thermostaten zwischen dem Kühlkreislauf und der Brennkraftmaschine auf, mit dem der Kühlkreislauf erst zugeschaltet wird, sobald die Kühlflüssigkeit eine vorgegebene Grenztemperatur erreicht hat.

Um bei Bedarf zusätzliche Kühlluft erzeugen zu können, kann vorteilhafterweise an mindestens einem Kühler mindestens ein Lüfter angeordnet sein.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung, die eine einzige Figur umfasst, erläutert, aus dem sich weitere Vorteile der Erfindung ergeben. Diese Figur gibt eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs von oben wieder.
Im Bug eines Kraftfahrzeuges ist eine Kühleinrichtung 1 für eine Brennkraftmaschine 2 vorgesehen. Die Brennkraftmaschine 2 ist im Heck des Kraftfahrzeugs angeordnet und weist gegenüberliegende Zylinderreihen 3 und 4 auf.
Die Kühleinrichtung 1 umfasst einen Kühlkreislauf 5 und einen Heizkreislauf 6. Der Heizkreislauf 6 ist an sich bekannt und wird daher nicht näher erläutert.
Im Kühlkreislauf 5 führt eine Zuführungsleitung 7 von einer Zuführungsverzweigungseinrichtung 8 zu einem mittig im Bug des Kraftfahrzeugs angebrachten Hauptkühler 9, der hier im Ausführungsbeispiel ein Sammelkastendoppelkühler 9' ist. Nach Maßgabe eines an sich bekannten Thermostaten 10 strömt heiße Kühlflüssigkeit von der Brennkraftmaschine 2 durch die Zuführungsleitung 7 dem Sammelkastendoppelkühler 9' zu in dem sie durch Fahrtwindkühlung vorgekühlt wird.
Der Sammelkastendoppelkühler 9' umfasst einen zentralen Sammelkasten 31, dem die heiße Kühlflüssigkeit zugeführt wird und dann gleichmäßig auf zwei beidseitig unmittelbar mit diesem verbundene symmetrisch aufgebaute Kühleinheiten 32 zum Kühlen verteilt wird.
Im Anschluss an die Kühleinheiten 32 sind beidseitig des Sammelkastendoppelkühlers 9' zwei zueinander parallel geschaltete Einzelkühler 11, 12 angeordnet, hier in einer symmetrischen Anordnung, die jeweils über eine Verbindungsleitung 13, 14 mit je einer der Kühleinheiten 32 des Sammelkastendoppelkühlers 9' verbunden und so insgesamt dem Sammelkastendoppelkühler 9' in Reihe nachgeschaltet sind. Den Einzelkühlern 11 und 12 sind jeweils ein Lüfter 15 beziehungsweise 16 zugeordnet. Die vorgekühlte Kühlflüssigkeit wird gleichmäßig auf die Einzelkühler 11 und 12 verteilt, mit denen sie weiter abgekühlt wird. Bei Bedarf wird den Einzelkühlern 11, 12 mit den Lüftern 15, 16 zusätzliche Kühlluft zugeführt.
Von den Einzelkühlern 11, 12 führt jeweils eine Sammelleitung 17, 18 zu einer Sammeleinrichtung 19, durch die hindurch die heruntergekühlte Kühlflüssigkeit einer Rücklaufleitung 20 zuströmt.
Die Rücklaufleitung 20 mündet in den Thermostaten 10. Über eine Fluidpumpenleitung 21 ist der Thermostat 10 mit einer Fluidpumpe 22 verbunden.
Mit der Fluidpumpe 22 wird die Kühlflüssigkeit einer Verzweigungseinrichtung 23, und von dieser aus durch zwei Motorzuführungsleitungen 24, 25 den beiden Zylinderreihen 3, 4 zu deren Kühlung zugeführt.
Von de Zylinderreihen 3, 4 führt jeweils eine Leitung 26, 27 für die in der Brennkraftmaschine 2 erwärmte Kühlflüssigkeit zu einer Motorrückführungsleitung 28, in der ein Temperatursensor 29 angeordnet ist, der in an sich bekannter Weise mit einer nicht dargestellten Steuereinheit der Brennkraftmaschine 2 kommuniziert.
Die Motorrückführungsleitung 28 ist an die Zuführungsverzweigungseinrichtung 8 angeschlossen, die einerseits mit der Zuführungsleitung 7 des Kühlkreislaufs 5, und andererseits mit einer Bypassleitung 30 verbunden ist, die ihrerseits zu dem Thermostaten 10 führt. Solange die Kühlflüssigkeit eine geringere als eine vorgegebene Grenztemperatur hat, ist der Thermostat 10 so geschaltet, dass die Bypassleitung 30 den Kühlkreislauf 5 kurzschließt, so dass die Kühlflüssigkeit lediglich durch die Bypassleitung 30, nicht jedoch durch den Kühlkreislauf 5 hindurch strömt.
Darüber hinaus weist die Kühleinrichtung 1 einen Ausgleichsbehälter 33 für die Kühlflüssigkeit auf. Von dem Ausgleichsbehälter 33 führt eine Kühlflüssigkeitsausgleichsleitung 34 zum Heizkreislauf 6. Außerdem ist eine Entlüftungsleitung 35 mit der Motorrückführungsleitung 28 verbunden. Eine Hauptkühlerentlüftungsleitung 36 führt vom Ausgleichsbehälter 33 zu einer Verzweigungseinrichtung 37, wo sie sich in zwei Entlüftungsleitungen 38, 39 aufteilt, die jeweils in einen der beiden Einzelkühler 11, 12 münden.
Die Brennkraftmaschine 2 muss nicht im Heck des Kraftfahrzeugs angeordnet sein, vielmehr kann sie auch im Mittelbereich oder im Bug vorgesehen sein.
Es können auch mehr als zwei Einzelkühler 11, 12 zueinander parallel geschaltet sein. Darüber hinaus können auch mehrere Einzelkühler mit dem Sammelkastendoppelkühler 9' oder einem anderen Kühler in Reihe geschaltet sein.
Ebenso können statt eines Sammelkastendoppelkühlers 9' auch mehrere Kühler parallel oder in Reihe geschaltet sein.
Die Kühleinrichtung 1 kann in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine 2 eines Personenkraftwagens oder eines Nutzkraftwagens verwendet werden.

1: Kühleinrichtung
2: Brennkraftmaschine
3: Zylinderreihe
4: Zylinderreihe
5: Kühlkreislauf
6: Heizkreislauf
7: Zuführungsleitung
8: Zuführungsverzweigungseinrichtung
9: Hauptkühler
9': Sammelkastendoppelkühler
10: Thermostat
11: Einzelkühler
12: Einzelkühler
13: Verbindungsleitung
14: Verbindungsleitung
15: Lüfter
16: Lüfter
17: Sammelleitung
18: Sammelleitung
19: Sammeleinrichtung
20: Rücklaufleitung
21: Fluidpumpenleitung
22: Fluidpumpe
23: Verzweigungseinrichtung
24: Motorzuführungsleitung
25: Motorzuführungsleitung
26: Leitung
27: Leitung
28: Motorrückführungsleitung
29: Temperatursensor
30: Bypassleitung
31: Sammelkasten
32: Kühleinheit
33: Ausgleichsbehälter
34: Kühlflüssigkeitsausgleichsleitung
35: Entlüftungsleitung
36: Hauptkühlerentlüftungsleitung
37: Verzweigungseinrichtung
38: Entlüftungsleitung
39: Entlüftungsleitung

Claims

Kühleinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit mindestens einem Kühlkreislauf in dem mindestens drei Kühler angeordnet sind, die über Leitungen mit der Brennkraftmaschine verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühler (9, 11, 12) in kombinierter Reihen-/Parallelschaltung miteinander verbunden sind.
Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Kühler (11, 12) parallel geschaltet sind und mindestens mit einem der beiden parallel geschalteten Kühler (11, 12) mindestens ein dritter Kühler (9) in Reihe geschaltet ist.
Kühleinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Kühlkreislauf (5) ein Hauptkühler (9) angeordnet ist, mit dem zwei parallel geschaltete Einzelkühler (11, 12) in Reihe geschaltet sind.
Kühleinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkühler (9) ein Sammelkastendoppelkühler (9') ist.
Kühleinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen Thermostaten (10) zwischen dem Kühlkreislauf (5) und der Brennkraftmaschine (2) aufweist.
Kühleinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem Kühler (11, 12) mindestens ein Lüfter (15, 16) zugeordnet ist.