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Die Erfindung betrifft ein Wärmemanagementsystem für ein Kraftfahrzeug.
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Das Wärmemanagement im Kraftfahrzeug umfasst inzwischen nicht nur die Kühlung des Motorblocks, sondern auch beispielsweise Kühlung und Heizung des Fahrzeuginnenraums, die Steuerung des Getriebeölkreislaufs, des Motorölkreislaufs sowie einer Ladeluftkühlung. Auch andere zu kühlende bzw. zu heizende Komponenten können an das Wärmemanagementsystem angeschlossen sein.
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Eine zentrale Komponente des Systems bilden nach wie vor die Wasserpumpe, die das Kühlmittel durch die diversen Zweige des Kühlkreislaufs bzw. der Kühlkreisläufe bewegt, sowie ein über einen Temperaturregler gesteuertes und mit diesem gekoppeltes Fluidverteilerbauteil, das betriebsphasenabhängig die einzelnen Zweige der Kühlkreisläufe öffnet oder sperrt bzw. die Temperatur des Kühlmittels festlegt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein komplexes Wärmemanagementsystem kompakter zu gestalten.
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Dies wird erfindungsgemäß in einem Wärmemanagementsystem für ein Kraftfahrzeug erreicht, das ein direkt an einem Motorblock eines Verbrennungsmotors anzuflanschendes, separates Leitungsbauteil aufweist, und eine Pumpe, die ein Kühlmittel wenigstens eines Kühlkreislaufs des Fahrzeugs bewegen kann, wobei im Leitungsbauteil wenigstens zwei Fluidleitungen des Kühlkreislaufs ausgebildet sind, die einerseits direkt mit Fluidanschlüssen des Motorblocks sowie andererseits mit Fluidanschlüssen der Pumpe und/oder eines Verteilerbauteils verbunden sind. Auf diese Weise lässt sich die Wasserpumpe bzw. das Verteilerbauteil ohne zusätzliche Schlauch- oder Rohrleitungen kompakt mit dem Motorblock koppeln.
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Das Leitungsbauteil ist vorzugsweise als massives Bauteil ausgebildet, das flächig direkt mit dem Motorblock verbunden ist. Alle Fluidleitungen sind vorteilhaft als Kanäle des Leitungsbauteils ausgebildet. In einem massiven Bauteil lassen sich einfach alle benötigten Fluidleitungen optimal anordnen, sodass der geringstmögliche Bauraumbedarf realisiert werden kann. Auch eine flächige Verbindung mit dem Motorblock nutzt den vorhandenen Bauraum optimal aus.
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Daher ist das Leitungsbauteil bevorzugt als massive Zwischenplatte ausbildet, die zwischen dem Motorblock und der Pumpe bzw. dem Verteilerbauteil angeordnet ist.
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Das Leitungsbauteil ist vorteilhaft zwischen dem Motorblock und der Pumpe und/oder dem Verteilerbauteil angeordnet, sodass der Motorblock, die Pumpe und/oder das Verteilerbauteil direkt an das Leitungsbauteil angrenzen. Sowohl die Pumpe als auch das Verteilerbauteil lassen sich direkt mit dem Leitungsbauteil verbinden, sie können z. B. direkt an dieses angeflanscht sein.
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Die Verwendung des Leitungsbauteils bewirkt außerdem, dass die Zuleitungen verkürzt werden können und dass eine optimale Leitungsführung erzielt werden kann, was Strömungsverluste reduziert.
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Es ist möglich, ein weiteres, zweites Leitungsbauteil vorzusehen, das ebenfalls darin ausgebildete Fluidleitungen aufweist und das zwischen der Pumpe und dem Verteilerbauteil angeordnet ist. Diese Vorgehensweise empfiehlt sich beispielsweise, wenn eine komplexe Fluidführung mit vielen, unterschiedliche Teilkühlkreisläufe versorgenden Fluidleitungen aufgebaut werden soll.
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Das zweite Leitungsbauteil kann direkt mit dem ersten Leitungsbauteil verbunden sein, wobei wenigstens eine Fluidleitung des zweiten Leitungsbauteils an eine Fluidleitung des ersten Leitungsbauteils anschließt oder es kann separate Zu- und Ableitungen zur Pumpe und/oder dem Verteilerbauteil enthalten..
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Auch das zweite Leitungsbauteil ist vorzugsweise als massive Platte ausgebildet.
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Es ist natürlich genauso gut möglich, das zweite und das erste Leitungsbauteil einstückig miteinander auszuführen, jedoch ist es oft vorteilhafter, zwei separate plattenförmige Bauteile miteinander zu verbinden als die Form eines einstückigen Bauteils komplexer zu gestalten.
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Sämtliche Fluidanschlüsse zur Verbindung der Pumpe und/oder des Verteilerbauteils mit Kühlleitungen im Motorblock lassen sich in dem wenigstens einen Leitungsbauteil, also in dem ersten oder dem zweiten Leitungsbauteil anordnen. Dies erlaubt es, auf weitere, externe zusätzliche Rohr- bzw. Schlauchleitungen zwischen der Pumpe bzw. dem Verteilerbauteil und dem Motorblock zu verzichten.
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Im Leitungsbauteil sind vorzugsweise auch Fluidanschlüsse vorgesehen, die nicht direkt mit dem Motorblock, der Pumpe oder dem Verteilerbauteil verbunden sind, sondern Aus- oder Eingänge für weitere Teilkühlkreisläufe des Fahrzeugs bilden, die beliebiger Art sein können. Auf diese Weise lassen sich Nebenaggregate nach Bedarf mit heißem oder kalten Kühlmittel oder auch mit Kühlmittel mit einer Mischtemperatur versorgen. Das Vorsehen zusätzlicher Fluidleitungen und Anschlüsse gestattet es, Teilkühlkreisläufe an beliebiger Stelle vor oder nach der Pumpe bzw. dem Verteilerbauteil anzuschließen. Dies führt zu einer erhöhten Flexibilität, was die Schaltung der Fluidein- bzw. -ausgänge angeht, ohne den Platzbedarf zu erhöhen.
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Auf diese Weise lässt sich die gesamten Kühlmittelleitungen von und zu der Pumpe und dem Verteilerbauteil in der Umgebung der Pumpe bzw. des Verteilerbauteils vollständig in das bzw. die Leitungsbauteile integrieren.
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Es ist möglich, eine Elektronik insbesondere des Verteilerbauteils in eines der Leitungsbauteile zu integrieren oder direkt an einem der Leitungsbauteile anzuordnen und dabei den Kühleffekt durch die kühlmitteldurchströmten Fluidleitungen des Leitungsbauteils auszunutzen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Wärmemanagementsystems;
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2 eine weitere schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Wärmemanagementsystems; und
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3 eine weitere schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Wärmemanagementsystems, bei dem einige Fluidleitungen gezeigt sind.
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1 zeigt ein Wärmemanagementsystem 10 für ein Kraftfahrzeug, bei dem eine Pumpe 12, in diesem Fall eine Wasserpumpe, die hier für sämtliche Kühlkreisläufe und Teilkühlkreisläufe vorgesehen ist, mit einer durch den Motorblock 14 des Kraftfahrzeugs verlaufenden Fluidleitung 16 verbunden ist.
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Alle Figuren zeigen lediglich eine stark vereinfachte schematische Darstellung zur Beschreibung der Erfindung. Die tatsächliche Anzahl, Anordnung, Verzweigung und der Verlauf der Fluidleitungen 16 können im Ermessen des Fachmanns jeweils an die vorliegende Situation angepasst werden.
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Zwischen der Pumpe 12 und dem Motorblock 14 liegt ein Leitungsbauteil 18, in dem hier sämtliche Fluidleitungen 16 ausgebildet sind, die zur Verbindung des Motorblocks 14 mit der Pumpe 12 notwendig sind.
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Das Leitungsbauteil 18 ist direkt mit dem Motorblock 14 verbunden, beispielsweise an diesem angeflanscht, wobei eine Fluidleitung 16 im Verteilerbauteil direkt an die Mündung 19 einer in den Motorblock 14 hineinführenden Fluidleitung 16 angeschlossen ist.
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Das Leitungsbauteil 18 ist ein flächig ausgebildetes, massives, plattenförmiges Bauteil, in dem sämtliche Fluidleitungen 16 als Kanäle im massiven Bauteil ausgebildet sind. „Plattenförmig” bedeutet hier, dass das Leitungsbauteil 18 eine im Wesentlichen größere Fläche als Höhe hat, jedoch muss es nicht unbedingt eben ausgebildet sein, sondern kann sich den Konturen des Motorblocks 14 anpassen. In den schematischen Zeichnungen ist das Leitungsbauteil 18 lediglich aus Gründen der Übersichtlichkeit als Quader dargestellt.
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Die Pumpe 12 ist direkt an das Leitungsbauteil 18 angeflanscht, ohne dass zwischen Pumpe 12 und Leitungsbauteil 18 bzw. Leitungsbauteil 18 und Motorblock 14 weitere Rohr- oder Schlauchleitungen vorgesehen wären.
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Außerdem ist ein Verteilerbauteil 20 vorgesehen, das ebenfalls direkt mit dem Leitungsbauteil 18 verbunden ist. Das Verteilerbauteil 20 ist direkt mit einem Temperaturregler 22 verbunden, der temperaturabhängig den Fluidfluss durch das Verteilerbauteil 20 steuert. Das Verteilerbauteil 20 enthält beispielsweise ein Drehschieberventil und den zugehörigen Antrieb und steuert vorzugsweise den gesamten Kühlkreislauf des Wärmemanagementsystems 10.
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Im Leitungsbauteil 18 ist eine weitere Fluidleitung 16 ausgebildet, die von einer Mündung 19 der Fluidleitung 16 im Motorblock 14 direkt zum Verteilerbauteil 20 führt.
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In diesem Fall ist ein weiteres zweites Leitungsbauteil 24 vorgesehen, das zwischen der Pumpe 12 und dem Verteilerbauteil 20 angeordnet ist und an einer Seite ebenfalls direkt mit dem ersten Leitungsbauteil 18 verbunden sein kann.
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Auch in diesem zweiten Leitungsbauteil 24 ist wenigstens eine Fluidleitung 16 ausgebildet, die hier vom Verteilerbauteil 20 zur Pumpe 12 führt und so den Motorkühlkreislauf schließt.
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Das zweite Leitungsbauteil 24 ist hier ebenfalls eine massive Platte, in der die Fluidleitungen 16 als Kanäle ausgebildet sind, beispielsweise durch Bohren oder Fräsen.
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1 zeigt außerdem einen weiteren Teilkühlkreislauf, der von der Fluidleitung 16 im Motorblock 14 abzweigt, durch einen Kühler bzw. Hauptwärmetauscher 26 des Wärmemanagementsystems 10 verläuft und von dort zum Verteilerbauteil 20 zurückgeführt wird.
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Die 2 und 3 zeigen weitere Details des gerade beschriebenen Wärmemanagementsystems 10.
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2 zeigt dabei die Anordnung der gerade beschriebenen Komponenten ohne die Fluidleitungen 16, während in 3 Fluidleitungen 16 eingezeichnet sind.
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Bei dem in 3 dargestellten Beispiel weisen sowohl das erste Leitungsbauteil 18 als auch das zweite Leitungsbauteil 24 weitere Fluidanschlüsse 28 auf, die als Fluideinlass oder als Fluidauslass ausgebildet sein können und die nicht direkt mit dem Motorblock 14, der Pumpe 12 bzw. dem Verteilerbauteil 20 verbunden sind, sondern zu weiteren (nicht dargestellten) Teilkühlkreisläufen im Fahrzeug führen. Beispielsweise führt hier der in 3 linke Anschluss 28 vom Verteilerbauteil 20 Kühlmittel mit einer Mischtemperatur auf der Druckseite der Pumpe 12 ab, wobei die Mischung von Fluidströmen unterschiedlicher Temperatur in einer Mischkammer des Verteilerbauteils 20 erfolgt.
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Rechts in 3 ist ein Einlass 28 für den Anschluss zusätzlicher Teilkühlkreisläufe gezeigt. Über den Einlass 28 kann der Teilkühlkreislauf durch das Verteilerbauteil 20 geführt werden, sodass dessen Fluiddurchfluss auch vom Verteilerbauteil 20 gesteuert werden kann.
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Das Verteilerbauteil 20 weist hier außerdem einen schaltbaren Zugang 30 für Kühlmittel von einem weiteren nicht dargestellten Teilkühlkreislauf von außen auf.
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Im zweiten Leitungsbauteil 24 ist in diesem Beispiel ein Anschluss 28 vorgesehen, der am Verteilerbauteil 20 vorbeiführt und so beispielsweise ungeschaltet auf die Saugseite der Pumpe 12 geführt werden kann.
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Die tatsächliche Ausbildung, Anordnung und Verschaltung der einzelnen Fluidleitungen 16 in den Leitungsbauteilen 18, 24 kann der Fachmann an die jeweilige Situation im Fahrzeug anpassen und kann so eine sehr flexible Leitungsführung erreichen, bei der sich Strömungswiderstände minimieren lassen. Auf diese Weise lässt sich die Fluidführung sehr platzsparend ausführen, und die Baugruppe aus Motorblock 14, Pumpe 12, Verteilerbauteil 20 kann sehr kompakt realisiert werden.
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Der Temperaturregler 22 ist hier außen am Verteilerbauteil 20 angeordnet. An dieser Stelle kann auch eine Elektronik zur Steuerung des Verteilerbauteils 20 abhängig vom Zustand des Thermostats 22 vorgesehen sein. Durch die unmittelbare Nähe zu den Fluidleitungen 16 im Leitungsbauteil 18 erfolgt dann eine Kühlung der Elektronik. Die Elektronik könnte auch noch weiter an kaltes Kühlmittel führende Fluidleitungen 16 im Leitungsbauteil 18 oder 24 gelegt werden, um den Kühleffekt optimal auszunutzen.
