DE102004057401A1

DE102004057401A1 - Kraftfahrzeugkühlvorrichtung

Info

Publication number: DE102004057401A1
Application number: DE200410057401
Authority: DE
Inventors: Oliver Dipl.-Ing. Wiech
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-11-27
Filing date: 2004-11-27
Publication date: 2006-07-27
Also published as: WO2006056353A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Kraftfahrzeugkühlvorrichtung mit einem Motorkühlkreislauf (10) und einer Pumpe (11), die während einer Betriebsphase eines vom Motorkühlkreislauf (10) gekühlten Motors (12) zum Antreiben eines Ladeluftkühlmittelkreislaufs (13) vorgesehen ist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass die Pumpe (11) zum Antrieb des Motorkühlkreislaufs (10) in einer Nachlaufkühlphase vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugkühlvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 101 58 436 A1 ist eine Kraftfahrzeugkühlvorrichtung mit einem Motorkühlkreislauf und einem Ladeluftkühlmittelkreislauf bekannt, der durch eine Verzweigung des Motorkühlkreislaufs gekühlt ist, aber von dieser Verzweigung getrennt ist.

Ferner sind Kraftfahrzeugkühlvorrichtungen bekannt, die einen Ladeluftkühlmittelkreislauf mit einer elektrischen Pumpe und einen vom Ladeluftkühlmittelkreislauf getrennten Motorkühlkreislauf mit einer separaten elektrischen Pumpe zur Nachlaufkühlung des Motors umfassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftfahrzeugkühlvorrichtung bereitzustellen, in der eine zum Antreiben eines Ladeluftkühlmittelkreislaufs vorgesehene Pumpe vorteilhaft doppelt nutzbar ist.

Die Erfindung geht aus von einer Kraftfahrzeugkühlvorrichtung mit einem Motorkühlkreislauf und einer Pumpe, die während einer Betriebsphase eines vom Motorkühlkreislauf gekühlten Mo tors zum Antreiben eines Ladeluftkühlmittelkreislaufs vorgesehen ist.

Es wird vorgeschlagen, dass die Pumpe zum Antrieb des Motorkühlkreislaufs in einer Nachlaufkühlphase vorgesehen ist. Dadurch kann die Pumpe vorteilhaft in den unterschiedlichen Betriebsphasen unterschiedlich nutzbar sein. Auf eine separate Pumpe zum Antrieb des Motorkühlkreislaufs in der Nachlaufkühlphase kann vorteilhaft verzichtet werden. Dadurch können Bauraum und Kosten eingespart werden.

Als Nachlaufkühlphase soll eine Phase nach einem Abschalten des Motors bezeichnet werden, in der der Motorkühlkreislauf zum Vermeiden eines Überkochens einer Kühlflüssigkeit weiter angetrieben wird. Dabei wird Wärme aus der Kühlflüssigkeit über einen Wärmetauscher an einen vorteilhaft von einem Gebläse angetriebenen Luftstrom abgegeben, bis beispielsweise eine Temperatur des Motors einen vorgegebenen Wert unterschritten hat oder bis beispielsweise eine vorgegebene Nachlaufzeit abgelaufen ist. Entsprechend ist eine Betriebsphase jede Phase, in der der Motor Wärme erzeugt. Der Motor kann beispielsweise als Brennkraftmaschine mit Turbolader oder mit Kompressor ausgebildet sein. Der Ladeluftkühlmittelkreislauf und der Motorkühlkreislauf können als Kühlmittel Wasser oder eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Kühlflüssigkeit führen. Unter „vorgesehen" soll in diesem Zusammenhang auch „ausgelegt" und „ausgestattet" verstanden werden.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Ladeluftkühlmittelkreislauf von einer Verzweigung des Motorkühlkreislaufs gebildet ist. Dadurch können beide Kreisläufe zumindest in einem Teilbereich vom gleichen Kühlmittelstrom gebildet sein, wodurch weitere Bauraum- und Kosteneinsparungspotenziale erschlossen werden können.

Ferner wird vorgeschlagen, dass der Motorkühlkreislauf und der Ladeluftkühlmittelkreislauf im Nachlauf in Reihe geschaltet sind. Dadurch ist ein Antrieb der Nachlauf kühlung durch eine im Ladeluftkühlmittelkreislauf angeordnete Pumpe konstruktiv einfach erreichbar.

Umfasst die Kraftfahrzeugkühlvorrichtung eine Wasserpumpe zum Antreiben des Motorkühlkreislaufs, kann eine Dimensionierung der Pumpe vorteilhaft unabhängig von einer Soll-Fördermenge in der Betriebsphase erfolgen, die dann durch die Wasserpumpe bestimmt ist.

Umfasst die Kraftfahrzeugkühlvorrichtung ein Rückschlagventil zum selbsttätigen Umschalten in den Nachlaufbetrieb, ist ein sicheres Umschalten zwischen verschiedenen Verläufen der Kühlmittelströme mit geringem konstruktivem Aufwand realisierbar. Dabei kann ein sicheres Umschalten durch einen durch das Ausschalten der Wasserpumpe erzeugten Druckabfall erreicht werden, wenn das Rückschlagventil dazu vorgesehen ist, sich beim Aussetzen der Wasserpumpe durch den von der Pumpe erzeugten Druck selbsttätig zu schließen.

Eine kompakte Führung der Kreisläufe kann erreicht werden, wenn der Motorkühlkreislauf und der Ladeluftkühlmittelkreislauf zumindest in einem Teilbereich zusammen geführt sind. Ferner können dadurch Wärmeverluste verringert werden.

Ist der Ladeluftkühlmittelkreislauf im Bereich eines Wärmetauschers vom Motorkühlkreislauf abgezweigt, kann erreicht werden, dass der Ladeluftkühlmittelkreislauf und der Motorkühlkreislauf durch den Wärmetauscher auf unterschiedliche, den Aufgaben der Kreisläufe angepasste Temperaturen kühlbar sind.

Eine vorteilhaft niedere Temperatur des Ladeluftkühlmittelkreislaufs ist erreichbar, wenn der Ladeluftkühlmittelkreislauf länger im Wärmetauscher verläuft als der Motorkühlkreislauf.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
1 eine Kraftfahrzeugkühlvorrichtung während einer Betriebsphase eines Motors und
2 die Kraftfahrzeugkühlvorrichtung aus 1 in einer Nachlaufphase des Motors.
1 zeigt eine Kraftfahrzeugkühlvorrichtung mit einem Motorkühlkreislauf 10 und mit einem Ladeluftkühlmittelkreislauf 13. Die Kraftfahrzeugkühlvorrichtung ist sowohl zum Kühlen eines Motors 12 als auch zum Kühlen von Ladeluft des Motors 12 vorgesehen. Der Motor 12 ist als hoch aufgeladener Ottomotor mit Kompressor ausgebildet. Der hier nicht explizit dargestellte Kompressor erwärmt beim Komprimieren die Ladeluft und macht so eine Ladeluftkühlung notwendig, die durch den Ladeluftkühlmittelkreislauf 13 in einem Ladeluftwärmetauscher 18 erreicht wird. Sowohl der Motorkühlkreislauf 10 als auch der Ladeluftkühlmittelkreislauf 13 durchlaufen einen als Kühler ausgebildeten Wärmetauscher 16, in dem das Kühlmittel, in diesem Fall Wasser, mit Hilfe eines durch den Wärmetauscher 16 hindurchströmenden Luftstroms gekühlt wird.
Der Motorkühlkreislauf 10 und der Ladeluftkühlmittelkreislauf 13 sind teilweise von dem gleichen Kühlmittelstrom gebildet, und der Ladeluftkühlmittelkreislauf 13 ist von einer Verzweigung des Motorkühlkreislaufs 10 gebildet, die sich innerhalb des Wärmetauschers 16 vom Motorkühlkreislauf 10 trennt.
Der Motorkühlkreislauf 10 tritt während des Motorbetriebs bzw. der Betriebsphase aus einer ersten Austrittsöffnung 17 aus dem Wärmetauscher 16 der Kraftfahrzeugkühlvorrichtung aus, durchläuft ein in einer Leitung 26 angeordnetes Rückschlagventil 15 und tritt über eine Wasserpumpe 14, die als Saugpumpe ausgebildet ist und den Motorkühlkreislauf 10 antreibt, in ein Gehäuse des Motors 12 ein, das seine Wärme an den Motorkühlkreislauf 10 abgibt. An einer Austrittsöffnung 19 des Motors 12 ist eine Thermometereinheit 20 angeordnet, über die eine zentrale Steuereinheit eines die Kraftfahrzeugkühlvorrichtung umfassenden Kraftfahrzeugs eine Temperatur des Motorkühlkreislaufs 10 im Bereich der Austrittsöffnung 19 erfassen kann. Der Motorkühlkreislauf 10 wird über eine Rohrleitung von der Austrittsöffnung 19 über eine Eintrittsöffnung 21 zurück in den Wärmetauscher 16 geführt, wo der Motorkühlkreislauf 10 die im Motor 12 aufgenommene Wärme an den Luftstrom abgibt.
Der Ladeluftkühlmittelkreislauf 13 tritt aus einer zweiten Austrittsöffnung 22 aus dem Wärmetauscher 16 aus und wird durch eine Pumpe 11 angetrieben, die von einem Elektromotor betrieben ist, der von einer Batterie des Kraftfahrzeugs gespeist ist. Der Ladeluftkühlmittelkreislauf 13 durchläuft den Ladeluftwärmetauscher 18, in dem er Wärme aus der komprimierten Ladeluft aufnimmt und abtransportiert. Vor der Wasserpumpe 14 vereinigen sich der Ladeluftkühlmittelkreislauf 13 und der Motorkühlkreislauf 10, so dass in der Betriebsphase bei laufendem Motor 12 die Saugkraft der Wasserpumpe 14 die Pumpe 11 beim Antrieb des Ladeluftkühlmittelkreislaufs 13 unterstützt. Gemeinsam mit dem Motorkühlkreislauf 10 pumpt die vom Motor 12 direkt angetriebene Wasserpumpe 14 den Ladeluftkühlmittelkreislauf 13 durch den Motor 12, die Austrittsöffnung 19 und die Eintrittsöffnung 21 in den Wärmetauscher 16.
Im Wärmetauscher 16 sammelt sich der Kühlmittelstrom in einem Sammelbereich 23, durchfließt dann Kühllamellen, in denen er Wärme an den Luftstrom abgibt, in einem zweiten Sammelbereich 24, aus dem der Motorkühlkreislauf 10 durch die Austrittsöffnung 17 abzweigt und in dem der Ladeluftkühlmittelkreislauf 13 von dem Motorkühlkreislauf 10 abgezweigt ist. Der Ladeluftkühlmittelkreislauf 13 durchläuft weitere Kühllamellen, über die er weitere Wärme an den Luftstrom abgibt. Über einen Sammelbereich 25 tritt der Ladeluftkühlmittelkreislauf 13 durch die Austrittsöffnung 22 aus.
Durch ein Abschalten des Motors 12 setzt auch die Wasserpumpe 14 den Betrieb aus, so dass ein Druck im Bereich vor der Wasserpumpe 14 sprunghaft steigt und Kühlflüssigkeit aus dem Ladeluftkühlmittelkreislauf 13 durch das Rückschlagventil 15 in Richtung des Wärmetauschers 16 gedrängt wird. Das Rückschlagventil 15 schließt sich dadurch selbsttätig und unterbricht die Leitung 26 des Motorkühlkreislaufs 10. Die Kraftfahrzeugkühlvorrichtung schaltet daher selbsttätig in einen Nachlaufbetrieb, und eine Nachlaufphase beginnt, in der der Motorkühlkreislauf 10 den Weg des ursprünglichen Ladeluftkühlmittelkreislaufs 13 durchläuft und eine Nachlaufkühlung des Motors 12 übernimmt (2). Der Motorkühlkreislauf 10 ist dann allein von der Pumpe 11 angetrieben. Die Zentraleinheit des Kraftfahrzeugs treibt während der Nachlaufphase einen Lüfter 27 an, der den sekundärseitigen Luftstrom durch die Lamellen des Wärmetauschers 16 erzeugt und den Motorkühlkreislauf 10 kühlt.

Claims

Kraftfahrzeugkühlvorrichtung mit einem Motorkühlkreislauf (10) und einer Pumpe (11), die während einer Betriebsphase eines vom Motorkühlkreislauf (10) gekühlten Motors (12) zum Antreiben eines Ladeluftkühlmittelkreislaufs (13) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (11) zum Antrieb des Motorkühlkreislaufs (10) in einer Nachlaufkühlphase vorgesehen ist.
Kraftfahrzeugkühlvorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass der Ladeluftkühlmittelkreislauf (13) von einer Verzweigung des Motorkühlkreislaufs (10) gebildet ist.
Kraftfahrzeugkühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (11) unabhängig von dem gekühlten Motor (12) angetrieben ist.
Kraftfahrzeugkühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorkühlkreislauf (10) und der Ladeluftkühlmittelkreislauf (13) im Nachlauf in Reihe geschaltet sind.
Kraftfahrzeugkühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Wasserpumpe (14) zum Antreiben des Motorkühlkreislaufs (10) in der Betriebsphase.
Kraftfahrzeugkühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Rückschlagventil (15) zum selbsttätigen Umschalten in den Nachlaufbetrieb.
Kraftfahrzeugkühlvorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (15) dazu vorgesehen ist, sich beim Aussetzen der Wasserpumpe (14) durch den von der Pumpe (11) erzeugten Druck selbsttätig zu schließen.
Kraftfahrzeugkühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Wärmetauscher (16) zum Kühlen des Motorkühlkreislaufs (10) und des Ladeluftkühlmittelkreislaufs (13).
Kraftfahrzeugkühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorkühlkreislauf (10) und der Ladeluftkühlmittelkreislauf (13) zumindest in einem Teilbereich zusammen geführt sind.
Kraftfahrzeugkühlvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladeluftkühlmittelkreislauf (13) im Bereich eines Wärmetauschers (16) vom Motorkühlkreislauf (10) abgezweigt ist.
Kraftfahrzeugkühlvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladeluftkühlmittelkreislauf (13) zum Erreichen einer niedrigeren Temperatur länger im Wärmetauscher (16) verläuft als der Motorkühlkreislauf (10).
Kraftfahrzeug mit einer Kraftfahrzeugkühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.