DE102011116202B3

DE102011116202B3 - Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102011116202B3
Application number: DE102011116202A
Authority: DE
Inventors: Siegfried MEIXNER
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2011-10-15
Filing date: 2011-10-15
Publication date: 2012-10-04
Anticipated expiration: 2031-10-16
Also published as: KR101362579B1; CN103046994B; EP2581580A2; EP2581580A3; KR20130040739A; CN103046994A

Abstract

Kühlmittelkreislauf 1 für eine Brennkraftmaschine 2, aufweisend einen Hauptkühlkreislauf 1a mit einer Wärmesenke 3 und einen Kurzschlusskreislauf 1b, einen Ausgleichsbehälter 4 mit einem von einer Einfüllöffnung 6 abnehmbaren Einfülldeckel 5 und mindestens einer in den Ausgleichsbehälter 4 mündenden Entlüftungsleitung 10, in der ein Absperrventil 8 angeordnet ist, wobei bei abgenommenem Einfülldeckel 5 eine Befüllleitung 9 vom Ausgleichsbehälter 4 zu mindestens einem der Kreisläufe 1a bzw. 1b unter Umgehung des Absperrventils 8 freigegeben ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine, aufweisend einen Hauptkühlkreislauf mit einer Wärmesenke und einen Kurzschlusskreislauf, einen Ausgleichsbehälter mit einem von einer Einfüllöffnung abnehmbaren Einfülldeckel und mindestens einer in den Ausgleichsbehälter mündenden Entlüftungsleitung, in der ein Absperrventil angeordnet ist.
Derartige Kühlmittelkreisläufe werden vor allem im Fahrzeugbau zur gezielten Temperierung der Brennkraftmaschine, durch Abfuhr der beim Verbrennungsprozesses entstehenden Abwärme über die Wärmesenke, verwendet. Dazu kann zumindest zwischen einem Hauptkühlkreislauf unter Einbeziehung der Wärmesenke oder einem Kurzschlusskreislauf unter Umgehung der Wärmesenke umgeschaltet werden. Eventuell in den Leitungen befindliche Luftblasen können über Entlüftungsleitungen in den Ausgleichsbehälter gelangen. Der Ausgleichsbehälter dient zudem der Befüllung des Kühlmittelkreislaufs, als Speicher für Kühlmittel und steht als Raum zur Ausdehnung von Gasen zur Verfügung. Zur schnelleren Aufheizung des Kühlmittelkreislaufs ist das in der Entlüftungsleitung befindliche Absperrventil während einer Aufwärmphase geschlossen, so dass das Kühlmittelvolumen im Ausgleichsbehälter zunächst nicht miterwärmt werden muss.
Die EP 0 793 006 A1 offenbart einen solchen Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine mit Kühlmittel, das Hohlräume im Gehäuse dieser Brennkraftmaschine durchströmt. Ferner weist der Kühlkreislauf eine Kühlmittelpumpe, ein Thermostatventil zur Umschaltung zwischen einem Hauptkreislauf und einem Kurzschlusskreislauf, einen Kühler, einen Ausgleichsbehälter mit einem Überdruckventil und mindestens einer in den Ausgleichsbehälter mündenden Entlüftungsleitung auf. In der Entlüftungsleitung ist ein Sperrventil angeordnet, mit dem die Verbindung zum Ausgleichsbehälter, insbesondere während einer Aufwärmphase, sperrbar ist.
Die DE 199 48 160 A1 beschreibt eine Kühlvorrichtung für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, aufweisend einen Hauptkühlkreislauf mit einer Wärmesenke und einen Kurzschlusskreislauf unter Umgehung der Wärmesenke, einen Ausgleichsbehälter und mindestens einer in den Ausgleichsbehälter mündenden Entlüftungsleitung, in der ein Absperrventil angeordnet ist.
Als nachteilig hat es sich erwiesen, dass zur Befüllung eines solchen Kühlkreislaufs mit Kühlmittel über den Ausgleichsbehälter ein Ausbau des Sperrventils notwendig ist, da das Kühlmittel ansonsten nicht zur Brennkraftmaschine oder dem Kühler gelangen kann. Dies stellt regelmäßig einen großen Aufwand dar.
Die DE 10 2010 033 715 A1 zeigt einen Ausgleichsbehälter für einen Kühlmittelkreislauf mit einem von einer Einfüllöffnung abnehmbaren Einfülldeckel und mindestens einer in den Ausgleichsbehälter mündenden Entlüftungsleitung, wobei der Einfülldeckel das Absperrventil bildet. Es ist jedoch nicht angedacht den Kühlmittelkreislauf über die bedarfsweise freigegebene Entlüftungsleitung auch zu befüllen.
Die DE 100 33 953 A1 offenbart einen Deckel für einen Ausgleichsbehälter eines Kühlsystems mit Leitungen, die bei geschlossenem Deckel zum Ausgleichsbehälter hin verschlossen sind. Jedoch leitet die als Überlaufrohr ausgebildete Leitung bei Überdruck einen Teil des Kühlmittels an die Umgebung ab, wodurch das Kühlsystem mittels des Überlaufrohrs nicht befüllbar ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher einen Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine mit verkürzter Aufwärmphase bereitzustellen, der einfach und schnell befüllt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Kühlmittelkreislauf ist in Patentanspruch 9 beansprucht.
Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine, aufweisend einen Hauptkühlkreislauf mit einer Wärmesenke und einen Kurzschlusskreislauf unter Umgehung der Wärmesenke, einen Ausgleichsbehälter mit einem von einer Einfüllöffnung abnehmbaren Einfülldeckel und mindestens einer in den Ausgleichsbehälter mündenden Entlüftungsleitung, in der ein Absperrventil angeordnet ist, wobei bei abgenommenem Einfülldeckel eine Befüllleitung vom Ausgleichsbehälter zu mindestens einem der Kreisläufe unter Umgehung des Absperrventils freigegeben ist.
Indem die Befüllleitung vom Ausgleichsbehälter zu mindestens einem der Kreisläufe an dem Absperrventil vorbeiführt, wenn für die Befüllung der Einfülldeckel abgenommenen ist, kann das eingefüllte Kühlmittel weiter über die Entlüftungsleitung in den Hauptkühlkreislauf oder den Kurzschlusskreislauf und von dort zur Brennkraftmaschine und zur Wärmesenke gelangen, ohne von einem geschlossenen Absperrventil daran gehindert zu werden. Damit entfällt der aufwändige und zeitraubende Ausbau des Absperrventils, das während einer Aufwärmphase der Brennkraftmaschine geschlossen ist. Wird der Einfülldeckel nach erfolgtem Befüllen des Kühlmittelkreislaufs wieder eingesetzt, so steht durch die nun verschlossene Befüllleitung wieder die volle Funktionsfähigkeit des Ausgleichsbehälters und insbesondere des Absperrventils zur Verfügung. Der Ausgleichsbehälter ist vorzugsweise an der geodätisch höchsten Stelle des Kühlmittelkreislaufs angeordnet, so dass Luftblasen allein durch ihre Auftriebskraft aus den Kreisläufen in den Ausgleichsbehälter gelangen können. Der Ausgleichsbehälter ist teilweise mit Kühlmittel befüllt, das über einen Zulauf wieder in die Kreisläufe eingesaugt werden kann. Die Zirkulation des Kühlmittels in den Kreisläufen wird von einer Kühlmittelpumpe übernommen. Die Umschaltung zwischen Hauptkühlkreislauf und Kurzschlusskreislauf erfolgt mittels eines Thermostaten. Selbstverständlich können neben den genannten Kreisläufen auch noch weitere Kreisläufe mit eigenen Wärmetauschern, beispielsweise für Heizung, Getriebeöl, Ladeluft, etc. in dem Kühlmittelkreislauf enthalten sein. Diese Kreisläufe sind über separate Entlüftungsleitungen nach demselben Prinzip an den Ausgleichsbehälter anschließbar.
In einer bevorzugten Ausführung mündet die Befüllleitung in ein Einfüllreservoir, das im Bereich der Einfüllöffnung des Ausgleichsbehälters angeordnet ist. In dem Einfüllreservoir kann sich das eingefüllte Kühlmittel sammeln, bevor es in die Befüllleitung fließt. Dadurch vereinfacht sich der Befüllvorgang und die dabei entstehenden Kühlmittelverluste reduzieren sich.
In einer bevorzugten Ausführung kann der Einfülldeckel gleichsam das Einfüllreservoir und die Einfüllöffnung verschließen. Indem sowohl Einfüllöffnung, als auch Einfüllreservoir von demselben Einfülldeckel verschlossen werden, kann auf einfache und günstige Weise eine Trennung der Befüllleitung von der Atmosphäre und dem Innern des Ausgleichsbehälters erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführung ist das Einfüllreservoir konzentrisch um die Einfüllöffnung herum angeordnet. Das Einfüllreservoir bildet dabei einen Ring um die Einfüllöffnung herum aus.
In einer bevorzugten Ausführung kann das Einfüllreservoir gegenüber einem Hauptvolumen des Ausgleichsbehälters durch den Einfülldeckel abgedichtet werden. Somit gelangt bei eingesetztem Einfülldeckel kein Kühlmittel unbeabsichtigt aus dem Ausgleichsbehälter in das Einfüllreservoir. Zudem kann der Ausgleichsbehälter bei einem leichten Überdruck betrieben werden, wodurch sich der Siedepunkt des Kühlmittels heraufsetzen lässt.
In einer bevorzugten Ausführung kann das Hauptvolumen über ein Überdruckventil im Einfülldeckel in die Atmosphäre entlüften. Damit ist bei einem übermäßig starken Druckanstieg eine Betriebssicherheit des Kühlmittelkreislaufs gewährleistet.
In einer bevorzugten Ausführung ist das Absperrventil differenzdruckgesteuert. Das differenzdruckgesteuerte Absperrventil gibt die mindestens eine Entlüftungsleitung zum Ausgleichsbehälter erst dann frei, wenn sich durch die Aufheizung des Kühlmittels in den angeschlossenen Kreisläufen gegenüber dem Kühlmittel im Ausgleichsbehälter eine ausreichende Druckdifferenz ausgebildet hat, die auf eine Beendigung der Aufwärmphase schließen lässt.
In einer bevorzugten Ausführung mündet die Befüllleitung stromauf des Absperrventils in die Entlüftungsleitung.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Darin zeigt die Figur eine Schnittansicht eines Ausgleichsbehälters und eine schematische Ansicht eines Kühlmittelkreislaufs.
Gemäß der Figur hat ein Kühlmittelkreislauf 1 für eine Brennkraftmaschine 2 einen Hauptkühlkreislauf 1a mit einer Wärmesenke 3 und einen Kurzschlusskreislauf 1b unter Umgehung der Wärmesenke 3. Ein Thermostatventil 11 kann zwischen dem Hauptkühlkreislauf 1a und dem Kurzschlusskreislauf 1b umschalten. Die Zirkulation des Kühlmittels in den Kreisläufen 1a und 1b erfolgt durch eine Kühlmittelpumpe 13. Von den Kreisläufen 1a und 1b zweigt eine Entlüftungsleitung 10 ab, die in ein Hauptvolumen 14 eines Ausgleichsbehälters 4 mündet. In der Entlüftungsleitung 10 ist ein differenzdruckgesteuertes Absperrventil 8 angeordnet. Vom Hauptvolumen 14 des Ausgleichsbehälters 4 geht ein Zulauf 17 zurück zu den Kreisläufen 1a und 1b. Der Ausgleichsbehälter 4 hat in seiner oberen Hälfte eine Einfüllöffnung 6, die von einem außenliegenden Einfüllreservoir 7 umgeben ist. Ein Einfülldeckel 5 kann Einfüllöffnung 6 und Einfüllreservoir 7 gleichermaßen zur Atmosphäre hin abschließen. Eine Dichtung 15 in der Einfüllöffnung verhindert eine Entlüftung des Hauptvolumens 14 in das Einfüllreservoir 7. Eine Dichtung 16 verhindert die Entlüftung des Einfüllreservoirs 7 zur Atmosphäre hin. In dem Einfülldeckel 5 ist ein Überdruckventil 12 angeordnet, das bei Überschreiten einer kritischen Druckschwelle im Hauptvolumen 14 des Ausgleichsbehälters 4 dessen Entlüftung in die Atmosphäre ermöglicht. Von dem Einfüllreservoir 7 geht eine Befüllleitung 9 ab, die stromauf des Absperrventils 8 in die Entlüftungsleitung 10 mündet.
Bezugszeichenliste

1: Kühlmittelkreislauf
1a: Hauptkühlkreislauf
1b: Kurzschlusskreislauf
2: Brennkraftmaschine
3: Wärmesenke
4: Ausgleichsbehälter
5: Einfülldeckel
6: Einfüllöffnung
7: Einfüllreservoir
8: Absperrventil
9: Befüllleitung
10: Entlüftungsleitung
11: Thermostatventil
12: Überdruckventil
13: Kühlmittelpumpe
14: Hauptvolumen
15: Dichtung
16: Dichtung
17: Zulauf

Claims

Kühlmittelkreislauf (1) für eine Brennkraftmaschine (2), aufweisend einen Hauptkühlkreislauf (1a) mit einer Wärmesenke (3) und einen Kurzschlusskreislauf (1b), einen Ausgleichsbehälter (4) mit einem von einer Einfüllöffnung (6) abnehmbaren Einfülldeckel (5) und mindestens einer in den Ausgleichsbehälter (4) mündenden Entlüftungsleitung (10), in der ein Absperrventil (8) angeordnet ist, wobei bei abgenommenem Einfülldeckel (5) eine Befüllleitung (9) vom Ausgleichsbehälter (4) zu mindestens einem der Kreisläufe (1a, 1b) unter Umgehung des Absperrventils (8) freigegeben ist.
Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllleitung (9) in ein Einfüllreservoir (7) mündet, das im Bereich der Einfüllöffnung (6) des Ausgleichsbehälters (4) angeordnet ist.
Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfülldeckel (5) gleichsam das Einfüllreservoir (7) und die Einfüllöffnung (6) verschließen kann.
Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einfüllreservoir (7) konzentrisch um die Einfüllöffnung (6) herum angeordnet ist.
Kühlmittelkreislauf nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einfüllreservoir (7) gegenüber einem Hauptvolumen (14) des Ausgleichsbehälters (4) durch den Einfülldeckel (5) abgedichtet werden kann.
Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptvolumen (14) über ein Überdruckventil (12) im Einfülldeckel (5) in die Atmosphäre entlüften kann.
Kühlmittelkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil (8) differenzdruckgesteuert ist.
Kühlmittelkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllleitung (9) stromauf des Absperrventils (8) in die Entlüftungsleitung (10) mündet.
Fahrzeug mit einem Kühlmittelkreislauf (1) für eine Brennkraftmaschine (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.