DE102005010236A1

DE102005010236A1 - Kühlkreislauf für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102005010236A1
Application number: DE102005010236A
Authority: DE
Inventors: Reiko Dipl.-Ing. Haase
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-03-05
Filing date: 2005-03-05
Publication date: 2006-09-14
Also published as: US20080035080A1; US7424869B2; JP2008538230A; JP4716049B2; WO2006094636A1

Abstract

Es wird ein Kühlkreislauf für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, mit einem Verbrennungsmotor (10); einer stromauf des Verbrennungsmotors (10) angeordneten Pumpvorrichtung (12) zum Pumpen eines Kühlmittels durch den Verbrennungsmotor; einem Kühler (14), dessen Einlassseite über eine erste Kühlmittelleitung (18) mit der Auslassseite des Verbrennungsmotors (10) verbunden ist und dessen Auslassseite über eine zweite Kühlmittelleitung (20) mit der Einlassseite der Pumpvorrichtung (12) verbunden ist, zum Kühlen des Kühlmittels; einer Kühler-Bypassleitung (22), welche die Auslassseite des Verbrennungsmotors (10) unter Umgehung des Kühlers (14) direkt mit der Einlassseite der Pumpvorrichtung (12) verbindet; und einem Schaltventil (24), das in der zweiten Kühlmittelleitung (20) zwischen dem Kühler (14) und der Pumpvorrichtung (12) angeordnet ist, zum wahlweisen Öffnen und Schließen der zweiten Kühlmittelleitung (20) und der Kühler-Bypassleitung (22). Zum sicheren Entlüften der zweiten Kühlmittelleitung (20) während des Befüllprozesses ist ferner ein Schaltventil-Bypasskanal (44) vorgesehen, der die zweite Kühlmittelleitung (20) unter Umgehung des Schaltventils (24) direkt mit der Einlassseite der Pumpvorrichtung (12) verbindet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlkreislauf für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Kühlkreisläufe für Brennkraftmaschinen sind in der Technik bereits in vielfältigen Ausführungsformen bekannt. Neben der Gewährleistung der eigentlichen Funktionsweise eines solchen Kühlkreislaufs zum Kühlen des Verbrennungsmotors und weiterer Komponenten des Kraftfahrzeugs und gegebenenfalls der Nutzung des erwärmten Kühlmittels als Wärmequelle für Heizvorrichtungen einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs ist es für den Kühlkreislauf auch wichtig, dass er an verschiedenen Stellen bzw. Komponenten bei Bedarf entlüftet werden kann.

So ist im Allgemeinen zum Beispiel ein Ausgleichsbehälter vorgesehen, der unter anderem mit einem Entlüftungskanal des Kühlers verbunden ist und der einerseits für eine bestimmte Kühlmittelmenge in dem Kühlkreislauf sorgt und andererseits auch eine Entlüftungsfunktion bereitstellt. Eine solche Anordnung ist beispielsweise in der DE 39 28 477 C2 beschrieben, in welchem Kühlkreis stromab des Verbrennungsmotors zusätzlich ein Turbolader angeordnet ist.

Des weiteren ist zum Beispiel in der DE 43 42 292 A1 offenbart, einen stromab des Verbrennungsmotors angeordneten Sammelbehälter mit einer Befüllleitung und auch einer Entlüftungsleitung zu versehen.

Aus der DE 39 40 825 C2 ist ein hydrodynamischer Retarder bekannt, der in kompakter Weise mit einem Wärmetauscher und einem Sammelbehälter für die Arbeitsflüssigkeit integriert ist. Der Sammelbehälter ist mit einer Entlüftungsleitung versehen, die mit einer Entlüftungsleitung des Retarders zusammengeführt ist.

Des weiteren offenbaren zum Beispiel die US-Patente Nr. 4,273,081, 4,300,718 und 4,643,134 jeweils einen Kühlkreislauf, bei dem zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Kühler ein Thermostatventil angeordnet ist, das öffnet, wenn die Kühlmitteltemperatur im Verbrennungsmotor eine vorbestimmte Temperatur übersteigt. Parallel zu dem Thermostatventil ist jeweils eine Entlüftungsöffnung vorgesehen. Im Fall der US-A-4,273,081 ist diese Entlüftungsöffnung mit einer Ventilanordnung versehen, die im Laufe des Füllvorgangs des Verbrennungsmotors schließt, um einen unerwünschten Austritt des Kühlmittels aus dem Verbrennungsmotor zum Kühler zu verhindern.

Bei einem eingangs genannten Kühlkreislauf für eine Brennkraftmaschine ist es ferner erwünscht, auch die Kühlmittelleitung zwischen dem Kühler und der Einlass- bzw. Saugseite der Pumpvorrichtung entlüften zu können. Dies ist bei herkömmlichen Kühlkreisläufen nur in aufwändiger Weise mittels externer Entlüftungsleitungen und Ventilen möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfache und kostengünstige Möglichkeit vorzusehen, bei einem Kühlkreislauf für eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art eine sichere Entlüftung der Kühlmittelleitung zwischen dem Kühler und der Einlassseite der Pumpvorrichtung während des Befüllprozesses zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird durch einen Kühlkreislauf für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Der Kühlkreislauf für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs der Erfindung weist einen Verbrennungsmotor; eine stromauf des Verbrennungsmotors angeordnete Pumpvorrichtung zum Pumpen eines Kühlmittels durch den Verbrennungsmotor; einen Kühler, dessen Einlassseite über eine erste Kühlmittelleitung mit der Auslassseite des Verbrennungsmotors verbunden ist und dessen Auslassseite über eine zweite Kühlmittelleitung mit der Einlassseite der Pumpvorrichtung verbunden ist, zum Kühlen des Kühlmittels; eine Kühler-Bypassleitung, welche die Auslassseite des Verbrennungsmotors unter Umgehung des Kühlers direkt mit der Einlassseite der Pumpvorrichtung verbindet; und ein Schaltventil (Thermostatventil), das in der zweiten Kühlmittelleitung zwischen dem Kühler und der Pumpvorrichtung angeordnet ist, zum wahlweisen Öffnen und Schließen der zweiten Kühlmittelleitung und der Kühler-Bypassleitung auf. Ferner ist ein Schaltventil-Bypasskanal vorgesehen, der die zweite Kühlmittelleitung unter Umgehung des Schaltventils direkt mit der Einlassseite der Pumpvorrichtung verbindet. Über diesen zusätzlichen Schaltventil-Bypasskanal kann die zweite Kühlmittelleitung zwischen dem Kühler und der Einlass- bzw. Saugseite der Pumpvorrichtung ohne aufwändige konstruktive Maßnahmen problemlos entlüftet werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Schaltventil-Bypasskanal ferner eine Ventilvorrichtung angeordnet, die so ausgebildet bzw. ansteuerbar ist, dass sie jederzeit ein Rückströmen des Kühlmittels von der Einlassseite der Pumpvorrichtung in die zweite Kühlmittelleitung verhindert.

Diese Ventilvorrichtung in dem Schaltventil-Bypasskanal ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung so ausgebildet bzw. ansteuerbar, dass sie die direkte Verbindung von der zweiten Kühlmittelleitung zur Einlassseite der Pumpvorrichtung bei einem Stillstand der Brennkraftmaschine öffnet und diese direkte Verbindung schließt, wenn der Differenzdruck auf beiden Seiten der Ventilvorrichtung einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Dieser vorbestimmte Schwellenwert ist zum Beispiel in einem Bereich zwischen etwa 0,1 bar und etwa 0,3 bar gewählt.

Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten, nicht-einschränkenden Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Kühlkreislaufs für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Der in der Figur dargestellte Kühlkreislauf dient dem Kühlen eines Verbrennungsmotors 10 eines Kraftfahrzeugs sowie weiterer Kraftfahrzeugkomponenten.
Der Kühlkreislauf enthält einen Hauptkreis, in dem der Verbrennungsmotor 10, eine stromauf des Verbrennungsmotors 10 angeordnete Pumpvorrichtung 12 zum Pumpen eines Kühlmittels, insbesondere Kühlwasser, durch den Verbrennungsmotor 10 und ein durch einen Lüfter 16 gekühlter Kühler 14 angeordnet sind. Das Kühlmittel, zum Beispiel Kühlwasser, wird über eine erste Kühlmittelleitung 18 vom Verbrennungsmotor 10 zum Kühler 14 und über eine zweite Kühlmittelleitung 20 vom Kühler 14 zur Pumpvorrichtung 12 zirkuliert.
Um zum Beispiel bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors 10 diesen möglichst schnell auf seine optimale Betriebstemperatur zu erwärmen, ist ferner eine Kühler-Bypassleitung 22 vorgesehen, welche die Auslassseite des Verbrennungsmotors 10 unter Umgehung des Kühlers 14 direkt mit der Einlassseite der Pumpvorrichtung 12 verbindet. Zum Beispiel an dem Verbindungspunkt der Kühler-Bypassleitung 22 und der zweiten Kühlmittelleitung 20 ist ein Schaltventil 24 in Form eines Thermostatventils angeordnet, das in Abhängigkeit von der zum Beispiel an der Auslassseite des Verbrennungsmotors 10 erfassten Temperatur des Kühlmittels (Temperatursensor c) öffnet und schließt. Bei geschlossenem Thermostatventil 24 ist die Kühler-Bypassleitung 22 gesperrt, d.h. das gesamte Kühlmittel strömt durch den Kühler 14 und wird in diesem gekühlt, bevor es dem Verbrennungsmotor 10 zugeführt wird. Bei geöffnetem Thermostatventil 24 hingegen ist die Kühler-Bypassleitung 22 geöffnet, d.h. je nach Öffnungsgrad des Thermostatventils 24 strömt wenigstens ein Teil des Kühlmittels an dem Kühler 14 vorbei, sodass die Temperatur des dem Verbrennungsmotor 10 zugeführten Kühlmittels, die sich aus einem Vermischen des durch den Kühler 14 gekühlten Kühlmittels und des an dem Kühler 14 vorbei geströmten Kühlmittels ergibt, entsprechend dem Öffnungsgrad des Thermostatventils 24 eingestellt werden kann.
Des weiteren enthält der Kühlkreislauf in bekannter Weise stromab des Verbrennungsmotors 10 einen Sammelbehälter 26, der ebenso wie der Kühler 14 ferner mit einem Ausgleichs behälter 28 verbunden ist. Sammelbehälter 26 und Ausgleichsbehälter 28 dienen den üblichen Funktionen, die deshalb hier nicht näher beschrieben werden.
Außerdem ist zum Beispiel zwischen der Pumpvorrichtung 12 und dem Verbrennungsmotor 10 ein Ölkühler vorgesehen, und die Kühlmittelzufuhrleitung verzweigt stromauf des Verbrennungsmotors 10 zu einem Abgaskühler 32 und einem Abgasrückführventil 34, deren Auslassseiten ebenfalls in den Sammelbehälter 26 münden, wie in der Figur dargestellt.
Wie in der Figur angedeutet, kann das in dem Verbrennungsmotor 10 erwärmte Kühlmittel auch als Wärmequelle für eine Heizung 36 einer nicht weiter dargestellten Klimaanlage des Kraftfahrzeugs genutzt werden, indem ein Teil des erwärmten Kühlmittels aus dem Sammelbehälter 26 einer solchen Heizung 36 zugeführt wird.
Die Kühlmittelzufuhrleitung kann ferner stromauf des Verbrennungsmotors 10 auch zu einem Luftpresser 38, einem Kraftstoffkühler 40, einem Wasserfilter 42 und dergleichen verzweigen, deren Auslassseiten wieder zu der Einlass- bzw. Saugseite der Pumpvorrichtung 12 zurück geführt sind.
Außerdem sind an verschiedenen Stellen des Kühlkreislaufs Temperatursensoren a, b, c vorgesehen, um die Temperatur des Kühlmittels zu Erfassen und einzelne Komponenten des Kühlkreislaufs entsprechend zu steuern.
Neben den in der Figur dargestellten und oben genannten Komponenten enthält der Kühlkreislauf üblicherweise noch verschiedene Ventilvorrichtungen zum Regeln des Kühlmittelstroms. Es ist außerdem möglich, in den dargestellten Kühl kreislauf zusätzlich einen Retarder und/oder einen Abgasturbolader zu integrieren.
Der obige Aufbau des Kühlkreislaufs ist dem Fachmann bereits bekannt, weshalb hier auf nähere Erläuterungen der Funktionsweise verzichtet werden soll. Außerdem kann der Kühlkreislauf mit üblichen Maßnahmen modifiziert werden, die dem Fachmann bei herkömmlichen Kühlkreisläufen bekannt sind.
Der erfindungsgemäß ausgebildete Kühlkreislauf enthält ferner einen Schaltventil-Bypasskanal 44, der die zweite Kühlmittelleitung 20 unter Umgehung des Thermostatventils 24 direkt mit der Einlassseite der Pumpvorrichtung 12 verbindet. In diesem Schaltventil-Bypasskanal 44 ist eine Ventilvorrichtung 46 angeordnet, die so ausgebildet bzw. ansteuerbar ist, dass sie (a) jederzeit einen Rückstrom des Kühlmittels von der Einlass- bzw. Saugseite der Pumpvorrichtung 12 in die zweite Kühlmittelleitung 20 verhindert, (b) die direkte Verbindung von der zweiten Kühlmittelleitung 20 zur Einlassseite der Pumpvorrichtung 12 bei einem Stillstand der Brennkraftmaschine 10 öffnet und (c) diese direkte Verbindung schließt, wenn der Differenzdruck auf beiden Seiten der Ventilvorrichtung einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Dieser vorbestimmte Schwellenwert liegt je nach Ausgestaltung des Kühlkreislaufs beispielsweise in einem Bereich zwischen etwa 0,1 bar und etwa 0,3 bar.
Durch den Schaltventil-Bypasskanal 44 ist es auf einfache Weise möglich, die zweite Kühlmittelleitung 20 zwischen dem Kühler 14 und dem Thermostatventil 24 bzw. der Pumpvorrichtung 12 während des Befüllvorgangs sicher zu entlüften. Die druckschließende Ventilvorrichtung 46 schließt diesen Schaltventil-Bypasskanal 44 dann nach einem Motorstart bei einem Differenzdruck von 0,1–0,3 bar. Für den Ent lüftungsprozess werden keine externen Entlüftungsleitungen und Ventile benötigt, sodass die Herstellungskosten des Kühlkreislaufs niedrig gehalten werden können.

Claims

Kühlkreislauf für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einem Verbrennungsmotor (10); einer stromauf des Verbrennungsmotors (10) angeordneten Pumpvorrichtung (12) zum Pumpen eines Kühlmittels durch den Verbrennungsmotor; einem Kühler (14), dessen Einlassseite über eine erste Kühlmittelleitung (18) mit der Auslassseite des Verbrennungsmotors (10) verbunden ist und dessen Auslassseite über eine zweite Kühlmittelleitung (20) mit der Einlassseite der Pumpvorrichtung (12) verbunden ist, zum Kühlen des Kühlmittels; einer Kühler-Bypassleitung (22), welche die Auslassseite des Verbrennungsmotors (10) unter Umgehung des Kühlers (14) direkt mit der Einlassseite der Pumpvorrichtung (12) verbindet; und einem Schaltventil (24), das in der zweiten Kühlmittelleitung (20) zwischen dem Kühler (14) und der Pumpvorrichtung (12) angeordnet ist, zum wahlweisen Öffnen und Schließen der zweiten Kühlmittelleitung (20) und der Kühler-Bypassleitung (22), dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Schaltventil-Bypasskanal (44) vorgesehen ist, welche die zweite Kühlmittelleitung (20) unter Um gehung des Schaltventils (24) direkt mit der Einlassseite der Pumpvorrichtung (12) verbindet.
Kühlkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schaltventil-Bypasskanal (44) ferner eine Ventilvorrichtung (46) angeordnet ist, die so ausgebildet bzw. ansteuerbar ist, dass sie jederzeit ein Rückströmen des Kühlmittels von der Einlassseite der Pumpvorrichtung (12) in die zweite Kühlmittelleitung (20) verhindert.
Kühlkreislauf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilvorrichtung (46) in dem Schaltventil-Bypasskanal (44) so ausgebildet bzw. ansteuerbar ist, dass sie die direkte Verbindung von der zweiten Kühlmittelleitung (20) zur Einlassseite der Pumpvorrichtung (12) bei einem Stillstand der Brennkraftmaschine (10) öffnet und diese direkte Verbindung schließt, wenn der Differenzdruck auf beiden Seiten der Ventilvorrichtung einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Kühlkreislauf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Schwellenwert in einem Bereich zwischen etwa 0,1 bar und etwa 0,3 bar gewählt ist.
Kühlkreislauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (24) ein Thermostatventil ist.