DE102014112609A1 - Kühlsystem, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Kühlen eines solchen - Google Patents

Kühlsystem, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Kühlen eines solchen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung hat ein Kühlsystem (10) für ein Kraftfahrzeug mit den folgenden Merkmalen zum Gegenstand: ein mehrere Kühler (12) fluidtechnisch verbindendes Luftsystem zum Versorgen der Kühler (12) mit Kühlluft (16), ein fluidtechnisch in dem Luftsystem angeordnetes Luftgebläse zum Fördern der Kühlluft (16) zu den Kühlern (12) und in dem Luftsystem fluidtechnisch jeweils vor den Kühlern (12) angeordnete Ventile zum Sperren der zu dem jeweiligen Kühler (12) geförderten Kühlluft (16). Die Erfindung hat ferner ein zur Verwendung eines derartigen Kühlsystems geeignetes Verfahren, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein maschinenlesbares Speichermedium mit einem solchen Programm zum Gegenstand.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein zur Verwendung eines derartigen Kühlsystems geeignetes Verfahren, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein maschinenlesbares Speichermedium mit einem solchen Programm.
  • Stand der Technik
  • In der Fahrzeugtechnik bekannt sind Systeme zur Versorgung einer Mehrzahl von Kühlern in einem Kraftfahrzeug mit Kühlluft. Indem ein derartiges System durch einen Kühler strömende Kühlflüssigkeit vermittels durchströmender Kühlluft abkühlt, kann die Kühlflüssigkeit wieder einem Kühlsystem zugeführt werden. Herkömmlicherweise befindet sich ein Lüfter vor dem Kühler, der die Luft ansaugt, wobei jeder Kühler im Fahrzeug mit einer konstanten – im Wesentlichen der Fahrgeschwindigkeit entsprechenden – Luftmenge durchströmt wird. Die Geometrie des Lüfters resultiert dabei in einer starken Verblockung der Luft in Richtung Motorraum. Ferner ist der Lüfter durch seine Größe an Leistungsfähigkeit begrenzt. Diese Baugröße richtet sich wiederum nach dem Package im Bereich des Kühlers und ist somit mitunter deutlich limitiert.
  • DE 101 21 909 B4 offenbart eine solche Belüftungsvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere in Verbindung mit einer Heizungs- oder Klimaanlage, mit Luftströmungskanälen und mindestens einem Luftausströmer mit Einrichtungen zur Steuerung der Luftrichtung und der Luftmenge, wobei zumindest die Einrichtungen zur Luftmengensteuerung und zur Luftrichtungssteuerung des Luftausströmers elektrisch betätigt werden können, die Bewegung der Einrichtungen zur Luftrichtungs- und/oder Luftmengensteuerung durch Elektromotoren erfolgt, vorzugsweise Schritt- oder Gleichstrommotoren, zumindest zwei Funktionen des Luftausströmers als Module ausgeführt sind, insbesondere zur Verknüpfung mit weiteren Modulen, vorzugsweise in Verbindung mit einer Versorgung auf Basis einer erhöhten Bordnetzspannung, insbesondere 42 V.
  • EP 1 236 594 B1 schlägt ein Fahrzeugdach mit einem Dachteil vor, das eine transparente Scheibe umfasst, mit wenigstens einem seitlich der Scheibe angeordneten Auslass mindestens eines Luftführungskanals, der einen Luftstrom auf die Unterseite der Scheibe leitet, wobei der Luftstrom mittels einer Vorrichtung erwärmbar oder abkühlbar ist, der Luftführungskanal ausschließlich an einem das Dachteil umgebenden Rahmen oder an einem an diesem Rahmen befestigten, das Dachteil umgebenden Bauteil ausgebildet ist und in dem Luftführungskanal bzw. in den Luftführungskanälen wenigstens ein elektrischer Lüfter angeordnet ist.
  • US 2005/0130580 A1 erörtert ein Luftverteilersystem für das Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen Hauptkanal, der dazu entworfen ist, eine Luftströmung von einer Quelle von klimatisierter Luft aufzunehmen, und eine Vielzahl von Hilfskanälen, die vom Hauptkanal abzweigen und die in Luftausströmöffnungen, die am Armaturenbrett vorgesehen sind, enden, wobei der Hauptkanal in einen Verteiler oder eine Schiene einleitet, von der eine Anzahl von Hilfskanälen abzweigen, jeder der Hilfskanäle, die vom Verteiler abzweigen, in eine Anzahl von Abschlusskanälen abzweigt, die in jeweilige Ausströmöffnungen des Armaturenbretts einleiten, jedem der Hilfskanäle eine Luftverteilungsvorrichtung zugeordnet ist zur Verteilung der Luftströmung, die den Hilfskanal durchströmt unter den Abschlusskanälen, die davon abzweigen, und jedem der Hilfskanäle eine unabhängige, zusätzliche Einheit zugeordnet ist, die wenigstens eine Eigenschaft der Luftströmung reguliert, die den Hilfskanal durchquert.
  • US 5,042,565 wiederum diskutiert einen Wärmetauscher aus einer durch eingeflochtene Fasern verstärkten Verbundstruktur, insbesondere mit einer Eintrittskante aus einem durch eingeflochtene Graphitfasern verstärkten Kupferverbund, der als eigenständige integrale Einheit durch Einlass- und Auslassleitungen sowie eine Mehrzahl von die Leitungen verbindenden Durchlässen bildender Mittel gebildet wird.
  • EP 0 222 340 B1 schließlich betrifft ein Verfahren zur Klimatisierung, die in einem zu klimatisierenden Raum eine Vielzahl von zirkulierenden Luftströmen bildet, die jeweils durch an vorbestimmten Positionen innerhalb des Raums angeordnete Luftauslässe einer Klimaanlage geblasen werden, wobei das Verfahren in einem ersten Schritt das Ändern des Wirkbereichs wenigstens einer der Vielzahl von zirkulierenden Strömungen und in einem zweiten Schritt das Rückführen der im ersten Schritt geänderten zirkulierenden Strömung auf ihren ursprünglichen Wirkbereich umfasst und sich der erste und zweite Schritt nacheinander wiederholen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung geht aus von einem Kühlsystem, einem zur Verwendung eines derartigen Kühlsystems geeigneten Verfahren, einem entsprechenden Computerprogramm sowie einem maschinenlesbaren Speichermedium mit einem solchen Programm gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
  • Ein Vorzug dieser Lösung liegt im erreichten effizienten Kühlluftmanagement, welches es erlaubt, einen einzelnen Kühler, der nicht benötigt wird, energiesparend abzuschalten und somit das Bordnetz des Fahrzeuges zu entlasten. So kann pro Kühler durch die Fokussierung des Luftstroms vom Zentrallüfter im Vergleich zum herkömmlichen Einzellüfter-System deutlich mehr Luft bereitgestellt werden. Insbesondere ist die einen Kühler durchströmende Luftmenge nicht zwingend von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges abhängig, sondern kann mittels der vorgeschlagenen Ventile gezielt gesteuert werden. Die geometrische Flexibilität des zentralen Lüfters vermag zudem die von herkömmlichen Vorrichtungen bekannte starke Verblockung der Kühlluft in Richtung des Motorraums zu überwinden. Schließlich erlaubt sie eine vom Package im Bereich des Kühlers gänzlich unabhängige Größe des Lüfters und gestattet es dem Konstrukteur somit, die Leistungsfähigkeit des Lüfters durch eine geeignete Dimensionierung zielgerichtet an die Erfordernisse des Anwendungsfalls anzupassen.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. So können in dem Luftsystem fluidtechnisch jeweils zwischen den Ventilen und den Kühlern angeordnete Kühlluftöffnungen zum Zuführen der Kühlluft zu dem jeweiligen Kühler mit einem jede Kühlluftöffnung umlaufenden Ringspalt zum Beschleunigen der dem jeweiligen Kühler zugeführten Kühlluft vorgesehen sein. Die nach dem herkömmlichen Ansatz den einzelnen Kühlern vorgelagerten Lüfter werden so effektiv durch den genannten Ringspalt ersetzt, was zu einer beträchtlichen Gewichtsersparnis führt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Ringspalt einen fluidtechnisch in Richtung der Luftführung zulaufenden Querschnitt zum Ansaugen der Kühlluft über die Kühlluftöffnung auf. Durch den Einsatz eines solchen Ringspaltes mit enger werdendem Querschnitt wird die Kühlluft aus dem zentralen Luftsystem besonders effizient beschleunigt, und es entsteht ein Unterdruck, der wiederum einen Sog erzeugt, mittels dessen über die Kühlluftöffnung weitere Kühlluft angesaugt wird.
  • Einen weiteren Aspekt der Erfindung schließlich stellt eine elektronisch mit den Ventilen verbundene Steuereinheit zum Ansteuern der Ventile dar, mittels derer jeder Kühler individuell angesteuert und mit dem jeweils erforderlichen Luftstrom zielgerichtet versorgt werden kann.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
  • 1 ist eine Schnittdarstellung eines lediglich bereichsweise dargestellten Kühlsystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 2 ist eine Schnittdarstellung eines Kraftfahrzeuges mit dem Kühlsystem gemäß 1.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 illustriert anhand eines bereichsweisen Schnittes den strukturellen Aufbau eines Kühlsystems 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung im Detail. Als wesentliche Bestandteile dieses Kühlsystems 10 mögen vier zum Kühlen des Fahrzeuges dienende Kühler gelten, wobei 1 exemplarisch lediglich einen dieser Kühler 12 in seinen Einzelheiten wiedergibt.
  • 1 lässt dabei insbesondere eine dem Kühler 12 fluidtechnisch vorgelagerte Kühlluftöffnung 14 zum Zuführen der Kühlluft 16 zu dem Kühler 12 erkennen. Ein die Kühlluftöffnung 14 umlaufender Ringspalt 18 dient dabei zum Beschleunigen der dem Kühler 12 zugeführten Kühlluft 16. Der fluidtechnisch in Richtung der Luftführung 19 zulaufende Querschnitt dieses Ringspaltes 18 bewirkt dabei einerseits gleichsam ein Ansaugen der Kühlluft 16 über die Kühlluftöffnung 14 in Richtung des Kühlers 12, während andererseits eine fluidtechnisch hinter dem Kühler 12 angeordnete Luftführung 19 zum Abführen der dem Kühler 12 zugeführten Kühlluft 16 dient.
  • Die übergeordnete Schnittdarstellung der 2, welche das entsprechend ausgerüstete Kraftfahrzeug 20 in seiner Gesamtheit wiedergibt, verdeutlicht das funktionale Zusammenwirken dieser strukturellen Bestandteile. Die Einzelheit 28 entspricht dabei näherungsweise dem in 1 illustrierten Teilbereich des Kühlsystems 10. Erkennbar werden nun insgesamt vier von Kühlflüssigkeit durchströmte, gemäß 1 aufgebaute Kühler 12, 22, 32, die von einem die Kühler 12, 22, 32 fluidtechnisch verbindenden Kühlsystem 10 mit durch einen Luftfilter 24 angesaugter Kühlluft 16 versorgt und abgekühlt werden.
  • Ein fluidtechnisch in dem Luftsystem angeordnetes Luftgebläse 26 fördert die Kühlluft 16 zu den Kühlern 12, 22, 32, während in dem Luftsystem fluidtechnisch jeweils vor den Kühlern 12, 22, 32 angeordnete Ventile V1, V2, V3, V4 wahlweise die zu den Kühlern 12, 22, 32 geförderte Kühlluft 16 sperren. Eine elektronisch mit den Ventilen V1, V2, V3, V4 verbundene Kühl- oder Steuereinheit CU steuert diese hierzu derart, dass die zu ungenutzten Kühlern 12, 22, 32 geförderte Kühlluft 16 gesperrt wird. Die Steuereinheit CU ist hierzu beispielsweise mittels eines entsprechenden, zeichnerisch nicht dargestellten Computerprogramms konfiguriert, welches auf einem geeigneten maschinenlesbaren Speichermedium, etwa dem RAM- oder ROM-Speicher eines in der Steuereinheit CU verbauten Mikrocontrollers, gespeichert sein kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10121909 B4 [0003]
    • EP 1236594 B1 [0004]
    • US 2005/0130580 A1 [0005]
    • US 5042565 [0006]
    • EP 0222340 B1 [0007]

Claims (10)

  1. Kühlsystem (10) für ein Kraftfahrzeug (20), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – ein mehrere Kühler (12, 22, 32) fluidtechnisch verbindendes Luftsystem zum Versorgen der Kühler (12, 22, 32) mit Kühlluft (16), – ein fluidtechnisch in dem Luftsystem angeordnetes Luftgebläse (26) zum Fördern der Kühlluft (16) zu den Kühlern (12, 22, 32) und – in dem Luftsystem fluidtechnisch jeweils vor den Kühlern (12, 22, 32) angeordnete Ventile (V1, V2, V3, V4) zum Sperren der zu dem jeweiligen Kühler (12, 22, 32) geförderten Kühlluft (16).
  2. Kühlsystem (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – in dem Luftsystem fluidtechnisch jeweils zwischen den Ventilen (V1, V2, V3, V4) und den Kühlern (12, 22, 32) angeordnete Kühlluftöffnungen (14) zum Zuführen der Kühlluft (16) zu dem jeweiligen Kühler (12, 22, 32) und – ein jede Kühlluftöffnung (14) umlaufender Ringspalt (18) zum Beschleunigen der dem jeweiligen Kühler (12, 22, 32) zugeführten Kühlluft (16).
  3. Kühlsystem (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (18) einen fluidtechnisch in Richtung der Luftführung (19) zulaufenden Querschnitt zum Ansaugen der Kühlluft (16) über die Kühlluftöffnung (14) aufweist.
  4. Kühlsystem (10) nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch in dem Luftsystem fluidtechnisch jeweils hinter den Kühlern (12, 22, 32) angeordnete Luftführungen (19) zum Abführen der dem jeweiligen Kühler (12, 22, 32) zugeführten Kühlluft (16).
  5. Kühlsystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine elektronisch mit den Ventilen (V1, V2, V3, V4) verbundene Steuereinheit (CU) zum Ansteuern der Ventile (V1, V2, V3, V4).
  6. Kraftfahrzeug (20), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – mehrere, insbesondere vier, von Kühlflüssigkeit durchströmte Kühler (12, 22, 32) zum Kühlen des Kraftfahrzeuges (20) und – ein Kühlsystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Abkühlen der Kühler (12, 22, 32) mit Kühlluft (16).
  7. Verfahren zum Kühlen eines Kraftfahrzeuges (20), insbesondere mittels eines Kühlsystems (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – ein mehrere Kühler (12, 22, 32) fluidtechnisch verbindendes Luftsystem versorgt die Kühler (12, 22, 32) mit Kühlluft (16), – ein fluidtechnisch in dem Luftsystem angeordnetes Luftgebläse (26) fördert die Kühlluft (16) zu den Kühlern (12, 22, 32) und – in dem Luftsystem fluidtechnisch jeweils vor den Kühlern (12, 22, 32) angeordnete Ventile (V1, V2, V3, V4) sperren wahlweise die zu den Kühlern (12, 22, 32) geförderte Kühlluft (16).
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronisch mit den Ventilen (V1, V2, V3, V4) verbundene Steuereinheit (CU) die Ventile (V1, V2, V3, V4) derart ansteuert, dass die zu ungenutzten Kühlern (12, 22, 32) geförderte Kühlluft (16) gesperrt wird.
  9. Computerprogramm, welches dazu eingerichtet ist, alle Schritte eines Verfahrens nach Anspruch 7 oder 8 durchzuführen.
  10. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 9.
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