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Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugkühlvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 10 2004 037 732 A1 ist bereits eine Kraftfahrzeugkühlvorrichtung, insbesondere eine Kraftfahrzeugantriebskühlvorrichtung, mit wenigstens einer Kühleinheit, die zu einer Kühlung mit einem Volumenstrom eines Kühlmittels versorgt wird, bekannt.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, konstruktiv einfach eine hohe Betriebssicherheit bereitzustellen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einer Kraftfahrzeugkühlvorrichtung, insbesondere einer Kraftfahrzeugantriebskühlvorrichtung, mit wenigstens einer Kühleinheit, die zu einer Kühlung mit einem Volumenstrom eines Kühlmittels versorgt wird.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Kraftfahrzeugkühlvorrichtung eine Kühlmittelnachfülleinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, das Kühlmittel bei einem erkannten Kühlmittelgrenzdruck nachzufördern. Dadurch kann ein Betriebsdruck innerhalb der Kühleinheit vorteilhaft konstruktiv einfach über dem Kühlmittelgrenzdruck gehalten werden. Unter einem „Kühlmittelgrenzdruck” soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Druck des Kühlmittels innerhalb der Kraftfahrzeugkühlvorrichtung verstanden werden, der benötigt wird, um einen sicheren Betrieb der Kühleinheit zu gewährleisten.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Kühlmittelnachfülleinheit einen Kühlmittelnachfüllbehälter und eine Pumpvorrichtung aufweist, wobei die Pumpvorrichtung dazu vorgesehen ist, das Kühlmittel aus dem Kühlmittelnachfüllbehälter nachzufördern. Dadurch können vorhandene Bauteile vorteilhaft genutzt und Bauraum eingespart werden. Unter einer „Pumpvorrichtung” soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, die durch eine Rotations- und/oder Linearbewegung ein Fluid verdrängt. Dabei ist die Pumpvorrichtung vorzugsweise elektrisch angetrieben. Grundsätzlich kann die Pumpvorrichtung auch durch eine andere Antriebsart, beispielsweise durch eine Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine angetrieben, werden.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist die Kraftfahrzeugkühlvorrichtung einen Kühlmittelausgleichsbehälter auf, in den das Kühlmittel nachgefördert wird. Dadurch kann der Betriebsdruck sehr einfach erhöht werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Kühlmittelnachfülleinheit einen Drucksensor aufweist, der dazu vorgesehen ist, zur Erkennung des Kühlmittelgrenzdrucks einen Druckparameter in dem Kühlmittelausgleichsbehälter zu erfassen. Dadurch kann ein Kühlmitteldruck besonders einfach überwacht werden und ein Abfallen des Kühlmitteldrucks auf einen Kühlmittelgrenzdruck schnell und einfach erkannt werden. Unter einem „Druckparameter” soll in diesem Zusammenhang insbesondere der Druck im Inneren des Kühlmittelausgleichsbehälters verstanden werden. Grundsätzlich kann aber auch ein von dem Druck im Kühlmittelausgleichsbehälter abhängiger Parameter erfasst werden.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, 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.
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Die 1 zeigt eine schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugkühlvorrichtung in einem schematisch angedeuteten Kraftfahrzeug 18. Die Kraftfahrzeugkühlmittelvorrichtung weist eine Kühleinheit 11 auf. Die Kühleinheit 11 ist dazu vorgesehen, zumindest eine nicht näher dargestellte Kraftfahrzeugantriebsmaschine zu kühlen. Dazu weist die Kühleinheit 11 einen Kühlkreislauf 19 auf. Der Kühlkreislauf 19 leitet ein Kühlmittel 12, das zum Wärmetransport vorgesehen ist. Dazu weist der Kühlkreislauf 19 mehrere Leitungen auf. Das Kühlmittel 12 ist als ein Kühlwasser ausgebildet. Das Kühlmittel 12 wird mittels des Kühlkreislaufes 19 der Kraftfahrzeugantriebsmaschine zugeführt und führt Wärme, die bei einem Betrieb der Kraftfahrzeugantriebsmaschine entsteht, ab.
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Die Kühleinheit 11 weist zumindest eine integrierte Kühlmittelpumpe 20 auf, die von der Kraftfahrzeugantriebsmaschine, beispielsweise über einen Keilriemen, angetrieben wird. Die Kühlmittelpumpe 20 fördert das Kühlmittel 12 durch die Kühleinheit 11. Die Kühleinheit 11 weist nicht näher dargestellte Kühlelemente auf, die beispielsweise als Kühlrippen ausgebildet sein können. Die Kühlelemente geben die von der Kraftfahrzeugantriebsmaschine abgeführte Wärme an eine Umgebungsluft ab. Dazu wird das Kühlmittel 12 erst an der Kraftfahrzeugantriebsmaschine vorbeigeleitet, wo das Kühlmittel 12 die Wärme aufnimmt, und dann den Kühlelementen zugeführt, wo das Kühlmittel 12 die Wärme dann an die Umgebungsluft abgibt.
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Die Kraftfahrzeugkühlvorrichtung weist einen Kühlmittelausgleichsbehälter 16 auf. Der Kühlmittelausgleichsbehälter 16 ist in dem Kühlkreislauf 19 angeordnet. Der Kühlkreislauf 19 weist eine Füll- und Ausgleichsleitung 21 auf. Die Füll- und Ausgleichsleitung 21 verbindet den Kühlmittelausgleichsbehälter 16 mit der Kühleinheit 11. Die Füll- und Ausgleichsleitung 21 ist unmittelbar vor der Kühlmittelpumpe 20 an die Kühleinheit 11 angeschlossen.
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Der Kühlmittelausgleichsbehälter 16 ist in einer höheren Lage als die Kühleinheit 11 angeordnet. Der Kühlmittelausgleichsbehälter 16 ist in einem Dachbereich des Kraftfahrzeugs 18 angebracht. Der Kühlmittelausgleichsbehälter 16 stellt ein Volumen 22 bereit, durch das Volumenschwankungen durch Temperatur bedingte Volumenänderungen des Kühlmittels 12 kompensiert werden können.
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Zum Abführen von überschüssigem Kühlmittel 12 weist der Kühlmittelausgleichsbehälter 16 eine Überlaufleitung 23 auf. Die Überlaufleitung 23 begrenzt einen maximalen Kühlmittelfüllstand in dem Kühlmittelausgleichsbehälter 16. Kühlmittel 12 das über den maximalen Füllstand hinausgeht, fließt über die Überlaufleitung 23 ab. Des Weiteren weist der Kühlmittelausgleichsbehälter 16 einen Befüllungsstutzen 31 auf. Der Befüllungsstutzen 31 ist verschließbar und für eine direkte, manuelle Befüllung des Kühlmittelausgleichsbehälters 16 vorgesehen.
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Die Kraftfahrzeugkühlvorrichtung weist weiter eine Kühlmittelnachfülleinheit 13 auf. Die Kühlmittelnachfülleinheit 13 umfasst einen Kühlmittelnachfüllbehälter 14. Der Kühlmittelnachfüllbehälter 14 ist in dem Kühlkreislauf 19 angeordnet. Der Kühlmittelnachfüllbehälter 14 ist an einem gut zugänglichen Ort in dem Kraftfahrzeug 18, beispielsweise einem Wartungsbereich des Kraftfahrzeugs 18, angeordnet. Für eine manuelle Befüllung des Kühlmittelnachfüllbehälters 14 weist der Kühlmittelnachfüllbehälter 14 eine Einfüllvorrichtung 24 auf. Die Einfüllvorrichtung 24 ist als ein verschließbarer Befüllungsstutzen ausgebildet, über den Kühlmittel 12 manuell nachgefüllt werden kann.
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Die Kühlmittelnachfülleinheit 13 weist weiter eine Pumpvorrichtung 15 auf. Die Pumpvorrichtung 15 ist als eine Elektrowasserpumpe ausgebildet. Der Kühlkreislauf 19 weist eine Versorgungsleitung 25 auf, in der die Pumpvorrichtung 15 angeordnet ist. Die Versorgungsleitung 25 verbindet den Kühlmittelnachfüllbehälter 14 mit der Kühleinheit 11. Die Pumpvorrichtung 15 pumpt das Kühlmittel 12 über die Versorgungsleitung 25 aus dem Kühlmittelnachfüllbehälter 14 in die Kühleinheit 11 und somit über die Füll- und Ausgleichsleitung 21 in den Kühlmittelausgleichsbehälter 16.
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Die Kühlmittelnachfülleinheit 13 weist weiter ein Magnetventil 26 auf. Das Magnetventil 26 ist zwischen der Pumpvorrichtung 15 und der Kühleinheit 11 in der Versorgungsleitung 25 angeordnet. Durch das Magnetventil 26 können die Kühleinheit 11 und der Kühlmittelnachfüllbehälter 14 strömungstechnisch miteinander verbunden oder strömungstechnisch voneinander getrennt werden. Dadurch kann bei geöffnetem Magnetventil 26 mittels der Pumpvorrichtung 15 über die Versorgungsleitung 25 Kühlmittel 12 von dem Kühlmittelnachfüllbehälter 14 in die Kühleinheit 11 gepumpt werden. Bei geschlossenem Magnetventil 26 wird ein Druckausgleich zwischen der Kühleinheit 11 und dem Kühlmittelnachfüllbehälter 14 über die Versorgungsleitung 25 verhindert. Grundsätzlich kann die Pumpvorrichtung 15 auch als eine selbstsperrende Pumpe ausgebildet sein, wodurch auf das Magnetventil 26 verzichtet werden kann.
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Außerdem umfasst die Kühlmittelnachfülleinheit 13 einen Drucksensor 17. Der Drucksensor 17 ist in dem Kühlmittelausgleichsbehälter 16 angeordnet. In dem Kühlmittelausgleichsbehälter 16 erfasst der Drucksensor 17 einen Druckparameter. Grundsätzlich kann der Drucksensor 17 beispielsweise auch in der Überlaufleitung 23 vor der Magneteinheit 26 oder an einer anderen dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Stelle angeordnet sein.
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Zur Auswertung des Druckparameters weist die Kühlmittelnachfülleinheit 13 eine Steuer- und Regeleinheit 27 auf. Die Steuer- und Regeleinheit 27 ermittelt aus dem Druckparameter den in dem Kühlmittelausgleichsbehälter 16 herrschenden Druck und vergleicht ihn mit auf der Steuer- und Regeleinheit 27 hinterlegten Werten für einen Kühlmittelgrenzdruck. Des Weiteren steuert die Steuer- und Regeleinheit 27 die Pumpvorrichtung 15 und das Magnetventil 26.
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Der Kühlkreislauf 19 weist eine Rückführleitung 28 auf. Die Rückführleitung 28 verbindet den Kühlmittelausgleichsbehälter 16 mit dem Kühlmittelnachfüllbehälter 14. Die Rückführleitung 28 ist an die Überlaufleitung 23 des Kühlmittelausgleichsbehälters 16 angeschlossen. Der Kühlkreislauf 19 weist weiter ein schaltbares Magnetventil 29 auf, das in der Rückführleitung 28 angeordnet ist. Durch das Magnetventil 29 können der Kühlmittelausgleichsbehälter 16 und der Kühlmittelnachfüllbehälter 14 strömungstechnisch miteinander verbunden oder strömungstechnisch voneinander getrennt werden. Dadurch findet bei geöffnetem Magnetventil 29 über die Rückführleitung 28 ein Druckausgleich zwischen Kühlmittelausgleichsbehälter 16 und Kühlmittelnachfüllbehälter 14 statt. Bei geschlossenem Magnetventil 29 wird ein Druckausgleich zwischen dem Kühlmittelausgleichsbehälter 16 und dem Kühlmittelnachfüllbehälter 14 über die Rückführleitung 28 verhindert.
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Sinkt vor, während oder nach einem Betrieb der Kraftfahrzeugantriebsmaschine der Druck in der Kraftfahrzeugkühlvorrichtung unter den auf der Steuer- und Regeleinheit 27 hinterlegten Kühlmittelgrenzdruck, so erkennt dies die Steuer- und Regeleinheit 27. Um einem Abfall des Drucks in der Kraftfahrzeugkühlvorrichtung entgegen zu wirken, steuert die Steuer- und Regeleinheit 27 die Pumpvorrichtung 15 an. Zeitgleich steuert die Steuer- und Regeleinheit 27 das Magnetventil 26 an und öffnet es. Die Pumpvorrichtung 15 wird aktiviert und pumpt Kühlmittel 12 aus dem Kühlmittelnachfüllbehälter 14 in die Kühleinheit 11. Das Magnetventil 29 bleibt geschlossen. Somit steigt der Druck in der Kühleinheit 11 und dem Kühlmittelausgleichsbehälter 16 an. Ist der Druck in dem Kühlmittelausgleichsbehälter 16 wieder über den Kühlmittelgrenzdruck angestiegen, so schließt die Steuer- und Regeleinheit 27 das Magnetventil 26 wieder und schaltet die Pumpvorrichtung 15 ab. Beide Magnetventile 26, 29 sind geschlossen und der Druck innerhalb der Kühleinheit 11 wird gehalten.
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Um eine Gefährdung der Pumpvorrichtung 15 und der Kühleinheit 11 durch verschmutztes Kühlmittel 12 zu vermeiden, weist die Kraftfahrzeugkühlvorrichtung weiter eine Filtereinheit 30 auf. Die Filtereinheit 30 ist dazu in der Versorgungsleitung 25 angebracht. Die Filtereinheit 30 ist zwischen dem Kühlmittelnachfüllbehälter 14 und der Pumpvorrichtung 15 angeordnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004037732 A1 [0002]
