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Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem eines Verbrennungsmotors, das einen Kühlkreis mit einem mit dem Verbrennungsmotor in Wärmeaustausch stehenden Abschnitt aufweist, wobei der Kühlkreis derart ausgebildet ist, dass er weiter zumindest einen mit einer Lenkhilfeeinrichtung in Wärmeaustausch stehenden Abschnitt, ein Element eines mit einem Kompressor in Wärmeaustausch stehenden Abschnitts und/oder eines mit einer Kupplungseinrichtung in Wärmeaustausch stehenden Abschnitts aufweist, wobei der Kühlkreis von dem mit dem Verbrennungsmotor in Wärmeaustausch stehenden Abschnitt ausgehend zu dem mit der Lenkhilfeeinrichtung in Wärmeaustausch stehenden Abschnitt über den mit dem Kompressor in Wärmeaustausch stehenden Abschnitt verläuft, und optional von dem mit dem Verbrennungsmotor in Wärmeaustausch stehenden Abschnitt ausgehend zu dem mit dem Kompressor in Wärmeaustausch stehenden Abschnitt über den mit der Kupplungseinrichtung in Wärmeaustausch stehenden Abschnitt verläuft.
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Herkömmlicher Weise werden Kühlsysteme für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen zur Abführung von überschüssiger Wärme an die Umgebungsluft verwendet. Im Allgemeinen wird zwischen einer Luftkühlung und einer Flüssigkeitskühlung als Primärkühlsystem für einen Verbrennungsmotor unterschieden. Herkömmliche Luft- und Flüssigkeitskühlsysteme wie beispielsweise eine Fahrtwindkühlung, Gebläseluftkühlung, Thermoumlaufkühlung, Zwangsumlaufkühlung etc. sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Flüssigkeitskühlung, insbesondere die Wasserkühlung, findet bei Kraftfahrzeugen häufiger Anwendung. Die Wasserkühlung hat nämlich gegenüber der Luftkühlung den Vorteil, dass sie einen gleichmäßigen Wärmetransport gewährleistet und eine große Wärmemenge abführt. Die Abfuhr der durch den Verbrennungsvorgang des Motors erzeugten Wärmemenge ist notwendig, da sie ansonsten auf Bauteile des Motors wie beispielsweise die Kolben, Zylinder, den Zylinderkopf, evtl. einen Abgasturbolader, etc. und das Motorenöl übergeht und letztlich zum Verzug dieser Bauteile aufgrund der begrenzten Hitzebeständigkeit der dafür verwendeten Werkstoffe führen kann, wodurch Motorschäden verursacht werden können.
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Weiterhin sind Lenkhilfeeinrichtungen, insbesondere Hydraulikpumpen, bekannt, die bei Umgebungstemperaturen von bis zu beispielsweise 100°C betrieben werden können.
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Die
EP 1 676 018 B1 beschreibt ein Kühlsystem, bei dem eine Fahrzeugkomponente wie ein Getriebe oder ein Lenkgetriebe durch ein Motorkühlsystem gekühlt wird. Dabei wird ein Teil eines innerhalb eines einen ersten Kühler umfassenden Kühlmittelkreises verlaufenden Kühlmittelstroms in einen weiteren Kühlmittelkreis abgezweigt, der über einen eigenen, zweiten Kühler verfügt. Nach Durchströmen der zu kühlenden Fahrzeugkomponente wird dieser Teil des Kühlmittelstroms wieder in den ersten Kühlmittelkreislauf eingespeist. Durch die Verwendung des zweiten Kühlmittelkreises und des ihm zugeordneten Kühlers kann erreicht werden, dass in beiden Kühlmittelkreisen unterschiedliche Temperaturen herrschen.
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Die
DE 41 16 192 A1 beschreibt eine Servopumpe für eine hydraulisch wirkende Servoeinrichtung eines Kraftfahrzeugs, wie zum Beispiel für eine Servolenkung, welche in einen Kühlkreislauf des Motors eingebaut werden kann. Weitere in den Kühlkreislauf einzubauende Komponenten oder eine Ankopplung derartiger Komponenten an einen Antriebsstrang werden nicht beschrieben.
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Die
EP 335 086 A1 beschreibt eine Lenkhilfepumpe und einen Kompressor, die von einer einzigen Brennkraftmaschine angetrieben werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäßen Kühlsysteme derart weiterzubilden, dass die Antriebe der gekühlten Lenkhilfepumpe und des gekühlten Kompressors auf das Kühlsystem abgestimmt sind.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Das erfindungsgemäße Kühlsystem baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass die Lenkhilfeeinrichtung über den Kompressor oder der Kompressor über die Lenkhilfeeinrichtung angetrieben wird. Der gattungsgemäße Verlauf des Kühlkreises erweist sich als besonders vorteilhaft, da eine herkömmliche Anordnung von Komponenten im Motorraum in der Abfolge aus Motor, evtl. Kupplungseinrichtung, Kompressor, Lenkhilfeeinrichtung besteht und somit der im Kompressor verlaufende Kühlkreis bis zur Lenkhilfeeinrichtung erweitert wird. Bei dem Kompressor kann es sich beispielsweise um einen Kompressor handeln, der Druckluft für ein Bremssystem und/oder für eine Druckluftfederungsanlage erzeugt. Der Kompressor ist über einen Antriebsstrang des Verbrennungsmotors angetrieben und weist einen Durchtrieb auf, über den die Lenkhilfeeinrichtung angetrieben wird. Die umgekehrte Anordnung von Kompressor und Lenkhilfepumpe ist alternativ ebenfalls möglich. Lenkhilfeeinrichtungen wie Hydraulikpumpen für eine hydraulische Servolenkung sind für Temperaturen ausgelegt, die etwa bei 100°C liegen. Zwischenzeitlich ist jedoch die Einhaltung festgelegter Grenzwerte für den Schadstoffausstoß bei Kraftfahrzeugen durch die Euro-Vier-Norm zwingend vorgeschrieben, eine weitere Verschärfung durch die zukünftigen Euro-Fünf/Sechs-Normen ist angedacht. Durch die Einhaltung dieser Normen erhöht sich zwangsweise die Umgebungstemperatur im Motorraum deutlich. Das erfindungsgemäße Kühlsystem ermöglicht es, dass die Lenkhilfeeinrichtungen auch in solchen Fällen betrieben werden können, ohne dass ihre zulässige Temperatur überschritten wird. Weiterhin können Temperaturschwankungen infolge unterschiedlicher Leistungsanforderungen der Servolenkung reduziert werden.
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Anhand der in Rede stehenden Weiterbildung wird der Kühlkreis des Verbrennungsmotors auf weitere Komponenten beziehungsweise Elemente ausgedehnt, die einer Kühlung bedürfen, wodurch im Allgemeinen die Temperatur im Motorraum niedriger gehalten werden kann, wenn das erfindungsgemäße Kühlsystem bei modernen Kraftfahrzeugen mit der heutzutage üblichen Anordnung Motor, evtl. Kupplungseinrichtung, Kompressor und Lenkhilfeeinrichtung Anwendung findet.
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Das erfindungsgemäße Kühlsystem kann in vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet werden, dass der Kühlkreis derart ausgebildet ist, dass er weiter zumindest ein Element eines mit einer Kupplungseinrichtung in Wärmeaustausch stehenden Abschnitts aufweist. Dem Kompressor kann eine Kupplung vor- oder nachgeschaltet sein, um den Kraftfluss ganz oder teilweise zu unterbrechen. Beispielsweise ist unter bestimmten Betriebsbedingungen (unbeladener Zustand/schnelle Fahrt) eine geringere Lenkunterstützung ausreichend; auch der Druckluftbedarf kann schwanken.
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Ferner kann das erfindungsgemäße Kühlsystem derart ausgeführt werden, dass der mit dem Verbrennungsmotor in Wärmeaustausch stehende Abschnitt des Kühlkreises durch ein Motorgehäuse ausgebildet wird, wobei die verbleibenden in Wärmeaustausch stehenden Abschnitte des Kühlkreises durch ein oder mehrere, miteinander gekoppelte Gehäuse ausgebildet werden, das/die jeweils zumindest ein Element der Kupplungseinrichtung, des Kompressors und der Lenkhilfeeinrichtung unterbringt/unterbringen. Durch die Ausbildung der jeweiligen Kühlkreisabschnitte in gemeinsamen und/oder auch separaten Gehäusen wird ein modularer Aufbau des Kühlkreises verwirklicht. Dadurch, dass die unterschiedlichen Gehäuse miteinander gekoppelt sind bzw. eine entsprechende Schnittstelle zwischen ihnen besteht, durch welche die unterschiedlichen in Wärmeaustausch stehenden Abschnitte miteinander verbunden sind, kann der Kühlkreis sehr flexibel gestaltet werden.
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Weiterhin kann das erfindungsgemäße Kühlsystem derart ausgebildet sein, dass der Kompressor und die Lenkhilfeeinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind oder über separate Gehäuse miteinander gekoppelt sind. Somit wird bei feststehender Anordnung von Kompressor und Lenkhilfeeinrichtung Letztere durch das gemeinsame Gehäuse oder deren Anbindung an das Gehäuse des Kompressors mitgekühlt.
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Das Kühlsystem kann dadurch weitergebildet sein, dass der Kompressor und die Lenkhilfeeinrichtung und die Kupplungseinrichtung an einen Antriebsstrang des Verbrennungsmotors gekoppelt sind. Diese Weiterbildung ist dahingehend von Vorteil, als der Kühlkreis auf obige Komponenten mittels der bestehenden Anbindung durch den gemeinsamen Antriebsstrang über Kopplungen bzw. Kopplungseinrichtungen wie Flanschverbindungen eingegliedert werden kann. So ist beispielsweise denkbar, dass die jeweiligen Gehäuse über Kopplungseinrichtungen miteinander verbunden sind, durch die sowohl der Antriebsstrang als auch der Kühlkreis verläuft.
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Weiterhin kann das Kühlsystem derart ausgebildet sein, dass der Kühlkreis ein Flüssigkeitskühlkreis, vorzugsweise ein Kühlwasserkreislauf, ist. Da sich der Kühlkreis über mehrere Abschnitte erstreckt, die im Wärmeaustausch mit diversen Komponenten, wie zum Beispiel dem Kompressor, der Lenkhilfeeinrichtung, der Kupplungseinrichtung, etc. in Wärmeaustausch stehen, eignet sich als Kühlkreis insbesondere ein Flüssigkeitskühlkreis, vorzugsweise ein Kühlwasserkreislauf, aufgrund dessen größeren Wärmeaustauschvermögen.
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Eine an das Kühlsystem angeschlossene Lenkhilfeeinrichtung kann bei deutlich höheren Umgebungstemperaturen betrieben werden, als ungekühlte Lenkhilfeeinrichtungen.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren beispielhaft erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kühlsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kühlsystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kühlsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Kühlsystem eines Verbrennungsmotors 10 weist einen Kühlkreis 12, vorzugsweise einen Flüssigkeitskühlkreis herkömmlicher Bauart wie z. B. einen Wasserkühlkreislauf, auf, der zumindest über einen Abschnitt 14 mit dem Verbrennungsmotor 10 in Wärmeaustausch steht. Der mit dem Verbrennungsmotor 10 in Wärmeaustausch stehende Abschnitt 14 des Kühlkreises 12 wird dabei durch ein Motorgehäuse 28 ausgebildet. Ebenso kann der Kühlkreis 12, in 1 nicht gezeigt, weitere Elemente umfassen, die sich je nach Art der Flüssigkeitskühlung ergeben (beispielsweise einen Ausgleichsbehälter, Thermostat, etc. bei Zwangsumlaufkühlung).
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Der Kühlkreis 12 erstreckt sich in diesem Ausführungsbeispiel von dem im Verbrennungsmotor 10 verlaufenden Abschnitt 14 weiter zu einer Kupplungseinrichtung 24, die dazu vorgesehen ist, den Kraftfluss zu einem nachgeschalteten Kompressor 20 ganz oder teilweise zu unterbrechen, wenn die Betriebsbedingungen dies zulassen. Der Kühlkreis 12 ist dabei derart ausgebildet, dass er einen mit der Kupplungseinrichtung 24 in Wärmeaustausch stehenden Abschnitt 26 aufweist, der durch das Gehäuse 32 der Kupplungseinrichtung 24 ausgebildet wird.
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Das Gehäuse 32 der Kupplungseinrichtung 24 ist mit dem Gehäuse 28 des Verbrennungsmotors 10 über eine Kopplungseinrichtung 40 verbunden, durch welche die mit dem Verbrennungsmotor 10 und der Kupplungseinrichtung 24 in Wärmeaustausch stehenden Abschnitte 14 und 26 des Kühlkreises 12 miteinander in Verbindung stehen. Dabei kann die Kopplungseinrichtung 40 eine Verbindung herkömmlicher Bauart zwischen den Gehäusen 28 und 32 darstellen, beispielsweise eine Flanschverbindung.
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Weiter weist der Kühlkreis 12 einen mit einem Kompressor 20, beispielsweise zur Druckluftbeschaffung, in Wärmeaustausch stehenden Abschnitt 22 und einen mit einer Lenkhilfeeinrichtung 16 in Wärmeaustausch stehenden Abschnitt 18 auf. Die Lenkhilfeeinrichtung 16 weist eine Schnittstelle 42 auf, über die der Kühlkreis 12 angeschlossen ist. Dabei umfasst die Lenkhilfeeinrichtung 16 eine Lenkhilfepumpe (z. B. eine Hydraulik- oder Pneumatikpumpe einer Servolenkung).
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In diesem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel werden die in Wärmeaustausch stehenden Abschnitte 22 und 18 des Kühlkreises 12 durch ein gemeinsames Gehäuse 30, das sich der Kompressors 20 und die Lenkhilfeeinrichtung 16 teilen bzw. in dem sie gemeinsam unterbracht sind, ausgebildet. Das gemeinsame Gehäuse 30 ist wiederum über eine Kopplungseinrichtung 40 an das Gehäuse 32 der Kupplungseinrichtung 24 gekoppelt. Über diese sind die mit dem Kompressor 20 und der Lenkhilfeeinrichtung 16 in Wärmeaustausch stehenden Abschnitte 22 und 18 des Kühlkreises 12 mit dem mit der Kupplungseinrichtung 24 in Wärmeaustausch stehenden Abschnitt 26 verbunden. Obwohl dies nicht gezeigt ist, kann das Gehäuse 30 zumindest abschnittsweise doppelwandig sein, um Kühlkanäle zu bilden. In diesem Fall können die Abschnitte 22 und 18 ganz oder teilweise ineinander übergehen. Wie später in einer weiteren Ausführungsform unter Bezugnahme auf 2 gezeigt ist, sind auch andere Gehäuseausbildungen bzw. Anordnungen realisierbar.
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In dem Ausführungsbeispiel von 1 sind die Kupplungseinrichtung 24, der Kompressor 20 und die Lenkhilfeeinrichtung 16 an einen Antriebsstrang 38 des Verbrennungsmotors 10 gekoppelt. Im Speziellen ist die Kupplungseinrichtung 24 direkt an einen Abtrieb bzw. eine Abtriebswelle des Verbrennungsmotors 10 gekoppelt, wobei der Kompressor 20 direkt mit der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 24 verbunden ist. Die Lenkhilfeeinrichtung 16 ist wiederum mit einer Abtriebsseite des Kompressors 20 verbunden. Dadurch werden sämtliche, an den Antriebsstrang 38 gekoppelten Komponenten 24, 20, 16 durch den Verbrennungsmotor 10 angetrieben, wenn die Kupplung 24 zumindest teilweise geschlossen ist.
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In einer spezifischen Ausführungsform des Antriebsstrangs kann vorgesehen sein, dass die Lenkhilfeeinrichtung 16 über einen Durchtrieb des Kompressors 20 direkt angetrieben wird. Ebenso sind aber auch andere Anordnungen der einzelnen Komponenten in dem Antriebsstrang 38 denkbar. Beispielsweise kann die Lenkhilfeeinrichtung 16 vorgeschaltet zu sämtlichen Komponenten an den Antriebsstrang gekoppelt sein, wobei die Kupplungseinrichtung 24 und der Kompressor 20 anschließend, d. h. nach der Lenkhilfeeinrichtung 16 im Antriebsstrang 38 angeordnet sind. Somit wird beispielsweise die Lenkhilfepumpe direkt von einem Rädertrieb oder einem dem Motor nachgeschalteten Getriebe angetrieben.
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Im Betrieb wird ein in dem Kühlkreis befindliches Kühlmittel auf herkömmliche Weise zirkuliert (beispielsweise mittels einer Kühlmittelpumpe), so dass neben dem Verbrennungsmotor 10 die weiteren, entsprechenden Komponenten 24, 20 und 16 über die jeweiligen Abschnitte 26, 22 und 18 gekühlt werden. Durch die Kopplungseinrichtungen 40 zwischen dem gemeinsamen Gehäuse 30 des Kompressors 20 und der Lenkhilfeeinrichtung 16 und dem separaten Gehäuse 32 der Kupplungseinrichtung 24 sind die jeweiligen Abschnitte 22, 18 und 26 des Kühlkreises 12 miteinander verbunden, so dass das Kühlmittel zwischen den unterschiedlichen Komponenten 24, 20, 16 in Zirkulation versetzt wird.
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In einer Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels befindet sich keine Kupplungseinrichtung 24 im Antriebstrang 38 des Verbrennungsmotors 10 bzw. im Kühlkreis 12. Dann verläuft der Kühlkreis 12 von dem mit dem Verbrennungsmotor 10 in Wärmeaustausch stehenden Abschnitt 14 direkt zu dem mit dem Kompressor 20 in Wärmemaustausch stehenden Abschnitt 22 und den mit der Lenkhilfeeinrichtung 16 in Wärmeaustausch stehenden Abschnitt 18 über eine Kopplungseinrichtung 40.
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2 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kühlsystems eines Verbrennungsmotors gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel sind Komponenten, die in dem vorangehenden Ausführungsbeispiel erläutert werden, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden daher nicht näher erläutert.
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Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorangehenden Ausführungsbeispiel darin, dass die Komponenten 24, 20, 16 (die Kupplungseinrichtung 24, der Kompressor 20 und die Lenkhilfeeinrichtung), durch welche sich der Kühlkreis 12 des Verbrennungsmotors 10 erstreckt, jeweils in unterschiedlichen, separaten Gehäusen 32, 34, 36 untergebracht sind, die miteinander über die Kopplungseinrichtungen 40 verbunden sind. Die Anordnung der einzelnen Komponenten zueinander ist jedoch unverändert.
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Ebenso kann in einer alternativen Ausführungsform ein gemeinsames Gehäuse für sämtliche Komponenten 24, 20, 16 verwendet werden, in dem sich der Kühlkreis 12 des Verbrennungsmotors 10 weiter erstreckt.
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Es wird angemerkt, dass beliebige miteinander gekoppelte Gehäuse bzw. Arten von Gehäusen, d. h. gemeinsam für mehrere Komponenten verwendete Gehäuse und/oder separate für einzelne Komponenten verwendete Gehäuse, in beliebiger Anordnung zueinander verwendet werden können.
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Da der Betrieb dieses Ausführungsbeispiels im Wesentlichen analog zu dem von 1 ist, wird auf eine nähere Erläuterung verzichtet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Verbrennungsmotor
- 12
- Kühlkreis
- 14
- mit dem Verbrennungsmotor in Wärmeaustausch stehender Abschnitt
- 16
- Lenkhilfeeinrichtung
- 18
- mit der Lenkhilfeeinrichtung in Wärmeaustausch stehender Abschnitt
- 20
- Kompressor
- 22
- mit dem Kompressor in Wärmeaustausch stehender Abschnitt
- 24
- Kupplungseinrichtung
- 26
- mit der Kupplungseinrichtung in Wärmeaustausch stehender Abschnitt
- 28
- Motorgehäuse
- 30
- gemeinsames Gehäuse des Kompressors und der Lenkhilfeeinrichtung
- 32
- Gehäuse der Kupplungseinrichtung
- 34
- Gehäuse des Kompressors
- 36
- Gehäuse der Lenkhilfeeinrichtung
- 38
- Antriebsstrang des Verbrennungsmotors
- 40
- Kopplungseinrichtung
- 42
- Schnittstelle
