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HINTERGRUND DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor und ein weiteres Objekt gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Ein Kühlsystem in einem Schwerfahrzeug wird oftmals dazu verwendet, einen Verbrennungsmotor und mindestens ein weiteres Objekt, das eine niedrigere Betriebstemperatur als der Verbrennungsmotor erfordert, zu kühlen. Das weitere Objekt kann das in einem Verflüssiger gekühlte Arbeitsmedium eines WRG-Systems, in einem Ladeluftkühler gekühlte Ladeluft, eine elektrische Maschine, ein Speicher für elektrische Energie und die Leistungselektronik eines Hybridfahrzeugs usw. sein. In diesem Fall ist es notwendig, mindestens zwei unterschiedliche Kühlmitteltemperaturniveaus in dem Kühlsystem zu schaffen. Das Kühlmittel der höheren Temperatur wird zu dem Verbrennungsmotor geleitet und das Kühlmittel der niedrigeren Temperatur wird zu dem weiteren Objekt geleitet.
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Ein Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs kann durch eine elektrische Maschine und einen Verbrennungsmotor angetrieben werden. Die elektrische Maschine arbeitet als ein Motor und treibt das Fahrzeug während bestimmter Betriebsbedingungen, wie niedrigen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen des Fahrzeugs, an. Während bestimmter Betriebsbedingungen arbeitet die elektrische Maschine als ein Generator, von wo sie elektrische Energie an eine Batterie liefert. Der Verbrennungsmotor kann das Fahrzeug unabhängig von oder zusammen mit der elektrischen Maschine antreiben. Die elektrische Maschine wird während des Betriebs erwärmt. Herkömmliches Kühlen der elektrischen Maschine kann durch Luft oder Wasser, die/das an einer externen Oberfläche eines die elektrische Maschine einschließenden Gehäuses vorbeigeführt wird, ausgeführt werden. Ein wirksameres Kühlverfahren besteht darin, Öl auf die Statorwicklungen der elektrischen Maschine zu sprühen. Das Kühlmittel in einem den Verbrennungsmotor kühlenden Kühlsystem kann ferner dazu benutzt werden, das Öl in einem Wärmetauscher zu kühlen, bevor es in die elektrische Maschine gesprüht wird. Das Kühlsystem kann ferner den elektrischen Energiespeicher und die Leistungselektronik des Hybridfahrzeugs kühlen.
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Die
US 2012/0173063 zeigt ein Hybridfahrzeug-Kühlungssystem, das einen geschlossenen Kreislauf eines Kühlmittelströmungswegs umfasst, der mindestens ein Ventil, das den Kühlmittelfluss zu einem Verbrennungsmotor oder einen Verbrennungsmotor-Bypass leitet, einen Thermostat, der den Kühlmittelfluss von dem Verbrennungsmotor oder dem Verbrennungsmotor-Bypass zu einem Kühler oder einem Kühler-Bypass leitet, zu kühlende Hybrid-Antriebsstrangkomponenten, eine mechanische Kühlmittelpumpe und eine elektrische Kühlmittelpumpe, die Kühlmittel durch den geschlossenen Kreislauf des Kühlmittelströmungswegs pumpen, umfasst.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Kühlsystem bereitzustellen, das eine wirksame Kühlung eines Verbrennungsmotors und einer weiteren Komponente bereitstellt, wenn beide in Betrieb sind und wenn nur eines von beiden in Betrieb ist.
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Die obengenannte Aufgabe wird durch das Kühlsystem gemäß dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gelöst. Das Kühlsystem umfasst einen Hauptleitungskreislauf zum Kühlen des Verbrennungsmotors und einen Nebenleitungskreislauf zum Kühlen des weiteren Objekts. In dem Fall, dass der Verbrennungsmotor und das weitere Objekt beide in Betrieb sind, zirkuliert die erste Kühlmittelpumpe einen Kühlmittelfluss in dem Hauptleitungskreislauf und die zweite Pumpe zirkuliert einen Kühlmittelfluss in dem Nebenleitungskreislauf. Der Nebenleitungskreislauf erhält einen Kühlmittelfluss von einer Kühlerauslassleitung. Somit wird Kühlmittel mit der niedrigsten Temperatur in dem Kühlsystem über den Nebenleitungskreislauf zu dem weiteren Objekt geleitet. Mittels der ersten Ventilvorrichtung und der zweiten Ventilvorrichtung in dem Hauptleitungskreislauf ist es möglich, einen Kühlmittelfluss mit einer höheren Temperatur zu dem Verbrennungsmotor zu erzeugen. Der Nebenkreislauf umfasst eine erste Rücklaufleitung und eine zweite Rücklaufleitung, die das Kühlmittel von dem weiteren Objekt zu einer Motoreinlassleitung in dem Hauptleitungskreislauf und zu einer Kühlereinlassleitung leiten. Somit kann ein Teil des den Nebenleitungskreislauf verlassenden Kühlmittels mit dem Kühlmittel in der Motoreinlassleitung zum Kühlen des Verbrennungsmotors gemischt werden, und der übrige Teil des Kühlmittels kann zu dem Kühler und somit an dem Verbrennungsmotor vorbei geleitet werden.
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Im dem Fall, dass der Verbrennungsmotor nicht in Betrieb ist, ist es normalerweise nicht nötig, den Verbrennungsmotor zu kühlen. Die erste Kühlmittelpumpe wird abgeschaltet, sodass der Kühlmittelfluss in dem Hauptleitungskreislauft stoppt. Die zweite Kühlmittelpumpe zirkuliert Kühlmittel in dem Nebenleitungskreislauf. Während solcher Betriebsbedingungen erhält der Nebenleitungskreislauf Kühlmittel von dem Kühler und leitet das Kühlmittel zurück zu dem Kühler, wenn es das weitere Objekt über die die zweite Rücklaufleitung gekühlt hat. Das Kühlmittel wird in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert, der in diesem Fall durch den Nebenleitungskreislauf und den Kühlerkreislauf definiert wird.
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In dem Fall, dass das weitere Objekt nicht in Betrieb ist, ist es nicht nötig, das weitere Objekt zu kühlen. Die zweite Kühlmittelpumpe wird abgeschaltet, sodass der Kühlmittelfluss in dem Nebenleitungskreislauf stoppt. Die erste Kühlmittelpumpe stellt einen Kühlmittelfluss durch den Hauptleitungskreislauf bereit. Die erste Ventilvorrichtung ermöglicht, den den Verbrennungsmotor verlassenden Kühlmittelfluss zu dem Kühler oder zu der Kühler-Bypassleitung zu leiten. Die zweite Ventilvorrichtung leitet das Kühlmittel von dem Kühler und/oder der Kühler-Bypassleitung zu dem Verbrennungsmotor. Somit wird das Kühlmittel in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert, der in diesem Fall durch den Hauptleitungskreislauf und den Kühlerkreislauf definiert wird.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die zweite Rücklaufleitung eine dritte Ventilvorrichtung, die den Kühlmittelfluss in der ersten Rücklaufleitung und der zweiten Rücklaufleitung steuert. Eine solche dritte Ventilvorrichtung kann den Kühlmittelfluss in dem Nebenkreislauf einstellbar zwischen der ersten Rücklaufleitung und der zweiten Rücklaufleitung verteilen. Die dritte Ventilvorrichtung kann ein Dreiwegeventil sein, das in einem Verbindungspunkt der zweiten Rücklaufleitung und der Kühlereinlassleitung angeordnet ist. In diesem Fall ist die dritte Ventilvorrichtung als ein einzelnes Ventilbauteil ausgebildet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die erste Kühlmittelpumpe mechanisch angetrieben. Bevorzugt wird die erste Kühlmittelpumpe durch den Verbrennungsmotor angetrieben. In solch einem Fall wird der Kühlmittelfluss durch den Hauptleitungskreislauf automatisch gestoppt, wenn der Verbrennungsmotor nicht in Betrieb ist. Die zweite Kühlmittelpumpe kann elektrisch angetrieben werden. In diesem Fall ist es einfach, die in dem Nebenkreislauf zirkulierende Kühlmitteldurchflussmenge zu steuern. Weiterhin ist es einfach, die zweite Kühlmittelpumpe abzuschalten, sodass der Kühlmittelfluss durch den Nebenleitungskreislauf gestoppt wird, wenn das weitere Objekt nicht in Betrieb ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das weitere Objekt eine elektrische Maschine. Alternativ oder in Kombination kann der Kühlmittelfluss durch den Nebenleitungskreislauf einen elektrischen Energiespeicher und eine Leistungselektronik, die das Weiterleiten von elektrischer Energie zwischen der elektrischen Maschine und dem elektrischen Energiespeicher steuert, kühlen. Die elektrische Maschine kann direkt oder indirekt durch den Kühlmittelfluss in dem Nebenleitungskreislauf gekühlt werden. Im letzteren Fall kühlt der Kühlmittelfluss in dem Nebenleitungskreislauf ein Öl in einem Wärmetauscher, woraufhin das Öl die elektrische Maschine kühlt. Gemäß einer weiteren Alternative wird das weitere Objekt das Arbeitsmedium in einer Klimaanlage sein. Während heißer Tage ist es erwünscht, eine Klimaanlage in einem Fahrzeug zu betreiben, wenn der Verbrennungsmotor nicht in Betrieb ist. In diesem Fall kann das Kühlsystem das Arbeitsmedium in einem Verflüssiger der Klimaanlage kühlen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Kühlluftstrom durch den Kühler durch einen mechanisch angetriebenen Kühlerventilator und einen elektrisch angetriebenen Nebenkühlerventilator vorgesehen. In diesem Fall ist es möglich, die Kühlung des Kühlmittels in dem Kühler mittels des elektrisch angetriebenen Nebenkühlerventilators zu erhöhen.
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Erfindungsgemäß wird der Kühler in einen Hauptkühler und einen Nebenkühler aufgeteilt. Der Hauptkühler kann dazu benutzt werden, den zu dem Verbrennungsmotor geleiteten Kühlmittelfluss zu kühlen. Der Nebenkühler kann dazu benutzt werden, den zu dem weiteren Objekt geleiteten Kühlmittelfluss zu kühlen. Der zu dem weiteren Objekt geleitete Kühlmittelfluss kann in einem ersten Schritt in dem Hauptkühler und in einem zweiten Schritt in dem Nebenkühler gekühlt werden. Alternativ wird der zu dem weiteren Objekt geleitete Kühlmittelfluss in einem Schritt in dem Nebenkühler gekühlt. In diesem Fall muss der der Kühlmittelfluss durch den Nebenkühler klein sein, um den Kühlmittelfluss auf eine niedrige Temperatur zu kühlen. Weiterhin kann der Nebenkühler an einer Position in dem Fahrzeug angeordnet werden, an der er durch Luft mit Umgebungstemperatur gekühlt wird, während der Hauptkühler an einer Position angeordnet wird, an der er durch Luft einer höheren Temperatur gekühlt wird. Der Hauptkühler kann beispielsweise an einer Position angeordnet werden, die einem weiteren Kühler, wie einem Ladeluftkühler, in Bezug auf die Richtung des Kühlluftstroms nachgeordnet ist.
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Erfindungsgemäß erhält der Nebenleitungskreislauf Kühlmittel von einer Hauptkühlerauslassleitung und/oder einer Nebenkühlerauslassleitung. Der den Nebenkühler verlassende Kühlmittelfluss weist normalerweise eine niedrigere Temperatur auf als das den Hauptkühler verlassende Kühlmittel. In diesem Fall ist es möglich, Kühlmittel von dem Hauptkühler, Kühlmittel von dem Nebenkühler oder eine Mischung von Kühlmittel von den Kühlern zu dem Nebenleitungskreislauf zum Kühlen des weiteren Objekts zu leiten. Somit ist es möglich, Kühlmittel mit einer Temperatur innerhalb eines relativ großen Temperaturbereichs zu dem weiteren Objekt zu leiten.
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Erfindungsgemäß umfasst das Kühlsystem eine Verbindungsleitung, die zwischen der Hauptkühlerauslassleitung und der Nebenkühlerauslassleitung angeordnet ist, und ein Ventilelement, das den Kühlmittelfluss durch die Verbindungsleitung steuert. Wenn sich das Ventilelement in einer geschlossenen Position befindet, gibt es keinen Kühlmittelfluss zwischen der Hauptkühlerauslassleitung und der Nebenkühlerauslassleitung. Das Ventilelement kann in eine geöffnete Position versetzt werden, wenn der Hauptkühler Kühlmittel einer ausreichend niedrigen Temperatur zu dem Nebenleitungskreislauf zum Kühlen des weiteren Objekts leiten kann. Des Weiteren kann das Ventilelement in eine geöffnete Position versetzt werden, wenn der Hauptkühler und der Nebenkühler zum Kühlen des Verbrennungsmotors verwendet werden müssen, wenn er hoch belastet wird, während gleichzeitig das weitere Objekt nicht in Betrieb ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Kühlsystem eine Steuereinheit, die dazu konfiguriert ist, eine Information über mindestens einen Betriebsparameter zu empfangen und umfasste Ventile hinsichtlich der Information über den Betriebsparameter zu steuern. Die Steuereinheit kann den Kühlbedarf des Verbrennungsmotors und des weiteren Objekts mittels des Betriebsparameters schätzen und eine an den Verbrennungsmotor und an das weitere Objekt zu leitende geeignete Kühltemperatur und eine geeignete Kühlmitteldurchflussmenge schätzen, bei denen diese eine effiziente Betriebstemperatur beibehalten können. Einer dieser Betriebsparameter kann die Temperatur des Verbrennungsmotors betreffen. In diesem Fall kann die Steuereinheit eine Information von einem Temperatursensor empfangen, der die Temperatur des den Verbrennungsmotor verlassenden Kühlmittels erfasst. Alternativ kann ein Temperatursensor die Temperatur eines geeigneten Teils des Verbrennungsmotors erfassen. Ein Betriebsparameter kann die Temperatur des weiteren Objekts betreffen. In diesem Fall kann die Steuereinheit eine Information von einem Temperatursensor empfangen, der die Temperatur des das weitere Objekt verlassenden Kühlmittels erfasst. Alternativ kann ein Temperatursensor die Temperatur eines geeigneten Teils des weiteren Objekts erfassen. Um die Temperatur des Kühlmittels zu steuern kann es zweckmäßig sein, einen Temperatursensor, der die Temperatur des in das weitere Objekt eintretenden Kühlmittels erfasst, und einen Temperatursensor, der die Temperatur des das weitere Objekt verlassenden Kühlmittels erfasst, aufzuweisen. Die Steuereinheit kann selbstverständlich eine Information von weiteren Betriebsparametern empfangen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die erste Ventilvorrichtung ein Dreiwegeventil. Das Dreiwegeventil kann eine Einlassöffnung und zwei Auslassöffnungen umfassen. Das Dreiwegeventil empfängt über die Einlassöffnung einen Kühlmittelfluss von dem Verbrennungsmotor und leitet davon einen ersten Teil über eine erste Auslassöffnung zu der Kühlerleitung und einen zweiten Teil davon über die zweite Auslassöffnung zu der Kühler-Bypassleitung. In diesem Fall ist das erste Ventil als ein einzelnes Ventil ausgebildet. Bevorzugt ist die erste Ventilvorrichtung stufenlos einstellbar. In diesem Fall ist es möglich, die Kühlmitteldurchflussmenge zu der Kühlerleitung und der Kühler-Bypassleitung mit hoher Genauigkeit zu verändern.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Ventilvorrichtung ein Dreiwegeventil. Das Dreiwegeventil empfängt einen Kühlmittelfluss von der Kühler-Bypassleitung und leitet einen Teil davon zu dem Nebenkreislauf und einen verbleibenden Teil davon zu der Motoreinlassleitung. Es kann ferner Kühlmittel von dem Hauptkühler zu der Motoreinlassleitung leiten. In diesem Fall ist die zweite Ventilvorrichtung als ein einzelnes Ventil ausgebildet. Bevorzugt ist die zweite Ventilvorrichtung stufenlos einstellbar. In diesem Fall ist es möglich, die Kühlmitteldurchflussmenge zu dem Nebenkreislauf und der Motoreinlassleitung mit hoher Genauigkeit einzustellen.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung als Beispiele mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
- 1 ein Kühlsystem zeigt, das nicht durch die Ansprüche abgedeckt ist,
- 2 ein Kühlsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt,
- 3 eine Vorderansicht einer ersten Ausführungsform des geteilten Kühlers in 2 zeigt,
- 4 eine Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform des geteilten Kühlers in 2 zeigt, und
- 5 eine Vorderansicht einer dritten Ausführungsform des geteilten Kühlers in 2 zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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1 zeigt ein schematisch offenbartes Hybridfahrzeug 1, das durch einen Verbrennungsmotor 2 und eine elektrische Maschine 3 angetrieben wird. Der Verbrennungsmotor 2 kann ein Dieselmotor sein. Der Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 können das Fahrzeug unabhängig voneinander oder zusammen antreiben. Während bestimmter Betriebsbedingungen arbeitet die elektrische Maschine 3 als ein Generator, von wo sie elektrische Energie an einen elektrischen Energiespeicher in dem Fahrzeug 1 liefert. Das Fahrzeug 1 umfasst ein Kühlsystem mit einem zirkulierenden Kühlmittel. Das Kühlsystem umfasst einen Hauptleitungskreislauf 4, in dem das Kühlmittel den Verbrennungsmotor 2 kühlt, einen Kühlerleitungskreislauf 5, in dem das Kühlmittel gekühlt wird, und einen Nebenleitungskreislauf 6, in dem das Kühlmittel die elektrische Maschine 3 kühlt.
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Der Hauptleitungskreislauf 4 umfasst eine Motoreinlassleitung 4a, die Kühlmittel zu dem Verbrennungsmotor 2 leitet. Die Motoreinlassleitung 4a ist mit einer ersten Kühlmittelpumpe 7 versehen, die das Kühlmittel in dem Hauptleitungskreislauf 4 zirkuliert. Die erste Kühlmittelpumpe 7 wird mechanisch durch den Verbrennungsmotor 2 angetrieben. Die erste Kühlmittelpumpe 7 zirkuliert das Kühlmittel durch den Verbrennungsmotor 2. Das den Verbrennungsmotor 2 verlassende Kühlmittel wird in einer Motorauslassleitung 4b aufgenommen. Eine erste Ventilvorrichtung in der Form eines ersten Dreiwegeventils 8 ist an einem Ende der Motorauslassleitung 4b angeordnet. Das erste Dreiwegeventil 8 umfasst einen Einlass, der Kühlmittel von der Motorauslassleitung 4b aufnimmt, einen Auslass, der Kühlmittel zu einer Kühler-Bypassleitung 4c leitet, und einen Auslass, der Kühlmittel zu einer Kühlereinlassleitung 5a in einem Kühlerleitungskreislauf 5 leitet.
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Der Hauptkreislauf 4 umfasst ferner eine zweite Ventilvorrichtung in der Form eines zweiten Dreiwegeventils 9. Das zweite Dreiwegeventil 9 ist stufenlos einstellbar. Das zweite Dreiwegeventil 9 umfasst einen Einlass, der Kühlmittel von der Kühler-Bypassleitung 4c aufnimmt, einen Auslass, der Kühlmittel zu der Motoreinlassleitung 4a leitet, und eine dritte Öffnung, die ein Einlass oder ein Auslass sein kann. Die dritte Öffnung kann als ein Einlass arbeiten, der Kühlmittel von einer Kühlerauslassleitung 5b in dem Kühlerkreislauf 5 aufnimmt und es zu einer Motoreinlassleitung 3 leitet. Alternativ arbeitet die dritte Öffnung als ein Auslass und leitet Kühlmittel von der Kühler-Bypassleitung 4c zu Kühlerauslassleitung 5b. Das erste Dreiwegeventil 8 und das zweite Dreiwegeventil 9 werden durch eine Steuereinheit 10 gesteuert. Der Kühlerleitungskreislauf 5 umfasst ferner einen Kühler 11 zum Kühlen des Kühlmittels in dem Hauptleitungskreislauf 4 und dem Nebenleitungskreislauf 6.
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Der Nebenleitungskreislauf 6 umfasst eine erste Leitung 6a, die Kühlmittel von der Kühlerauslassleitung 5b aufnimmt. Die erste Leitung umfasst eine zweite Kühlmittelpumpe 12 und einen Wärmetauscher 13. Die zweite Kühlmittelpumpe 12 wird durch einen nicht gezeigten Elektromotor elektrisch angetrieben. Die elektrische Pumpe 12 wird durch die Steuereinheit 10 gesteuert. Das Kühlmittel in der ersten Leitung 6a hat die Aufgabe, ein Öl in dem Wärmetauscher 13 zu kühlen. Das Öl wird durch eine Ölpumpe 14 in einem die elektrische Maschine 3 kühlenden Ölkreislauf 15 zirkuliert. Alternativ oder in Kombination kann das Kühlmittel der elektrischen Maschine 3 zugeordnete Komponenten, wie einen elektrischen Energiespeicher und eine Leistungselektronik, die den Fluss von elektrischer Energie zwischen der elektrischen Maschine 3 und dem elektrischen Energiespeicher steuert, kühlen. Der Nebenleitungskreislauf 6 umfasst eine erste Rücklaufleitung 6b, die Kühlmittel von einer dem Wärmetauscher 13 nachgeordneten Position zu der Motoreinlassleitung 4a leitet. Der Nebenleitungskreislauf 6 umfasst eine erste Rücklaufleitung 6b, die Kühlmittel von einer dem Wärmetauscher 13 nachgeordneten Position zu der Motoreinlassleitung 4a leitet. Der Nebenleitungskreislauf 6 umfasst eine zweite Rücklaufleitung 6c, die Kühlmittel von einer dem Wärmetauscher 13 nachgeordneten Position zu der Kühlereinlassleitung 5a leitet. Eine Ventilvorrichtung in der Form eines dritten Dreiwegeventils 16 ist in einem Verbindungspunkt der zweiten Rücklaufleitung 6c und der Kühlereinlassleitung 5a angeordnet.
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In diesem Fall ist ein Ladeluftkühler 17 an einer dem Kühler 11 vorgelagerten Position angeordnet. Ein Kühlerventilator 19, ein Nebenkühlerventilator 20 und der Luftstaudruck stellen einen Kühlluftstrom durch den Ladeluftkühler 15 und den Kühler 11 während des Betriebs des Fahrzeugs 1 bereit. Der Kühlerventilator 19 wird durch den Verbrennungsmotor 2 angetrieben. Der Nebenkühlerventilator 20 wird durch einen Elektromotor 21 angetrieben. Somit wird der Nebenkühlerventilator 20 unabhängig von dem Kühlerventilator 19 angetrieben. Die Steuereinheit 10 steuert die Drehzahl des Nebenkühlerventilators 20. Ein erster Temperatursensor 22 erfasst die Temperatur des Kühlmittels in der Motorauslassleitung 4b. Somit erfasst der erste Temperatursensor 22 eine Temperatur, die mit der Temperatur des Verbrennungsmotors 2 zusammenhängt. Ein zweiter Temperatursensor 23 erfasst die Temperatur des Kühlmittels in dem Nebenkreislauf 6 in einer dem Wärmetauscher 13 vorgelagerten Position. Somit erfasst der zweite Temperatursensor 23 eine Temperatur, die mit der Temperatur der elektrischen Maschine 3 zusammenhängt.
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Wenn während des Betriebs nur die elektrische Maschine 3 in Betrieb ist, muss der Verbrennungsmotor 2 nicht gekühlt werden. Da die erste Kühlmittelpumpe 7 durch den Verbrennungsmotor 2 angetrieben wird, ist die erste Kühlmittelpumpe auch nicht in Betrieb. Somit ist kein Kühlmittelfluss in dem Hauptkreislauf 4 vorhanden. Die Steuereinheit 10 versetzt das erste Dreiwegeventil 8 und das zweite Dreiwegeventil 9 in geschlossene Positionen, in denen sie einen Kühlmittelfluss zwischen dem Hauptleitungskreislauf 4 und dem Kühlerkreislauf 5 verhindern. In diesem Fall muss die elektrische Maschine 3 gekühlt werden. Die Steuereinheit 11 empfängt von dem Temperatursensor 23 eine Information über die Temperatur des den Wärmetauscher 13 verlassenden Kühlmittels, die mit der Temperatur der elektrischen Maschine 3 zusammenhängt. Hinsichtlich dieser Information aktiviert die Steuereinheit 11 die zweite Kühlmittelpumpe 12 derart, dass sie einen geeigneten Kühlmittelfluss durch den Wärmetauscher 13 in dem Nebenleitungskreislauf 6 zirkuliert. Die Steuereinheit 10 versetzt das dritte Dreiwegeventil 16 derart in eine Position, dass es den Kühlmittelfluss in der zweiten Rücklaufleitung 6c zu der Kühlereinlassleitung 5a und den Kühler 11 leitet. Nachdem sich das Kühlmittel in dem Kühler 11 abgekühlt hat, wird es in der Kühlerauslassleitung 5b aufgenommen. Da das zweite Dreiwegeventil 9 in einer geschlossenen Position ist, wird der gesamte Kühlmittelfluss in der Kühlerauslassleitung 5b zu der Nebenkreislaufleitung 6 geleitet. Weiterhin hat die Steuereinheit 10 die Möglichkeit, den Nebenkühlerventilator 20 zu starten, um das Kühlmittel auf eine niedrigere Temperatur in dem Kühler 11 zu kühlen, bevor es zu dem Wärmetauscher 13 geleitet wird.
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Wenn während des Betriebs nur der Verbrennungsmotor 2 in Betrieb ist, muss die elektrische Maschine 3 nicht gekühlt werden. Die Steuereinheit 10 schaltet die elektrische Pumpe 12 ab und versetzt das dritte Dreiwegeventil 16 in eine geschlossene Position, sodass der Nebenleitungskreislauf gestoppt wird. Da die erste Kühlmittelpumpe 7 durch den Verbrennungsmotor 2 angetrieben wird, zirkuliert die Kühlmittelpumpe einen Kühlmittelfluss in dem Hauptleitungskreislauf 4. Die Steuereinheit 11 empfängt eine Information von dem Temperatursensor 22 über die Temperatur des Kühlmittels in der Motorauslassleitung 4b, die mit der Temperatur des Verbrennungsmotors 2 zusammenhängt. Im dem Fall, dass der Verbrennungsmotor 2 eine zu niedrige Temperatur aufweist, versetzt die Steuereinheit 10 das erste Dreiwegeventil 8 derart in eine Position, dass es den Kühlmittelfluss in der zweiten Rücklaufleitung 4b zu der Kühler-Bypassleitung 4c leitet. Des Weiteren versetzt das zweite Dreiwegeventil 9 derart in eine Position, dass es den Kühlmittelfluss von der Kühler-Bypassleitung 4c zu der Motoreinlassleitung 4a leitet. Im dem Fall, dass der Verbrennungsmotor 2 eine zu hohe Temperatur aufweist, versetzt die Steuereinheit 10 das Dreiwegeventil 8 derart in eine Position, dass es den Kühlmittelfluss in der zweiten Rücklaufleitung 4b zu der Kühlereinlassleitung 5a leitet. Des Weiteren versetzt die Steuereinheit 10 das zweite Dreiwegeventil 9 derart in eine Position, dass es den Kühlmittelfluss von der Kühlerauslassleitung 5b zu der Motoreinlassleitung 4a leitet. Auch in diesem Fall hat die Steuereinheit 10 die Möglichkeit, den Nebenkühlmittelventilator 20 zu starten, um das Kühlmittel auf eine niedrigere Temperatur in dem Kühler 11 abzukühlen, bevor es zu dem Verbrennungsmotor 2 geleitet wird.
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Wenn während des Betriebs der Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 in Betrieb sind, müssen der Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 gekühlt werden. Die Steuereinheit 10 empfängt eine Information über die Temperaturen des Verbrennungsmotors 2 und der elektrischen Maschine 3 von den Temperatursensoren 22, 23. Im Hinblick auf diese Information steuert die Steuereinheit 10 das erste Dreiwegeventil 8 derart, dass ein Teil des Kühlmittelflusses in der Motorauslassleitung 4b zu der Kühler-Bypassleitung 4c und ein verbleibender Teil des Kühlmittelflusses zu der Kühlereinlassleitung 5a geleitet wird. Die Steuereinheit 10 steuert das Dreiwegeventil 9 derart, dass ein Teil des Kühlmittelflusses in der Kühler-Bypassleitung 4c zu der Motoreinlassleitung 4a geleitet wird und ein verbleibender Teil des Kühlmittelflusses in der Kühler-Bypassleitung 4c zu der Kühlerauslassleitung 5b geleitet wird. Die Steuereinheit 10 steuert die zweite Kühlmittelpumpe 12, um einen geeigneten Kühlmittelfluss in dem Nebenkreislauf 6 bereitzustellen. Die Steuereinheit 10 steuert das Dreiwegeventil 16, um einen Teil des Kühlmittelflusses in dem Nebenkreislauf 6 über die erste Rücklaufleitung 6b zu der Motoreinlassleitung 4a und einen verbleibenden Teil des Kühlmittelflusses in dem Nebenkreislauf 6 über die zweite Rücklaufleitung 6c zu der Kühlereinlassleitung 5a zu liefern. Der Kühlmittelfluss in der ersten Rücklaufleitung 6b wird mit dem Kühlmittel in der Motoreinlassleitung 4a gemischt, bevor die Mischung zu dem Verbrennungsmotor 2 geleitet wird.
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Der Kühlmittelfluss in der zweiten Rücklaufleitung 6c wird mit dem Kühlmittel von der Motorauslassleitung 4b in der Kühlereinlassleitung 5a gemischt, bevor die Mischung zu dem Kühler 11 geleitet wird. In diesem Fall ist es der Steuereinheit 10 möglich, die Dreiwegeventile 8, 9, 16 derart zu steuern, dass Kühlmittel mit einer geeigneten Temperatur und Durchflussmenge zu dem Verbrennungsmotor 2 und Kühlmittel mit einer geeigneten Temperatur und Durchflussmenge zu dem Wärmetauscher 13 zum Kühlen der elektrischen Maschine 3 geleitet wird.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform des Kühlsystems. In diesem Fall ist der Kühler in einen Hauptkühler 11 und einen Nebenkühler 11' geteilt worden. In diesem Fall wird der Kühlmittelfluss in der zweiten Rücklaufleitung 6c des Nebenleitungskreislaufs 6 zu einem Hauptkühlereinlass 5a geleitet. Alternativ wird der Kühlmittelfluss in der zweiten Rücklaufleitung 6 zu einer Nebenkühlereinlassleitung 5a', die mit einer punktierten Linie in 2 angezeigt wird. Der Hauptkühler 11 umfasst eine Hauptkühlerauslassleitung 5b und der Nebenkühler 11' umfasst eine Nebenkühlerauslassleitung 5b'. Ein Ventilelement 24 ist in einer Verbindungsleitung 25 zwischen der Hauptkühlerauslassleitung 5b und der Nebenkühlerauslassleitung 5b' angeordnet. Der Nebenleitungskreislauf 6 empfängt Kühlmittel von der Nebenkühlerauslassleitung 5b' oder der Hauptkühlerauslassleitung 5b.
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3 zeigt eine erste Ausführungsform eines geteilten Kühlers gemäß dem Obengenannten. In diesem Fall wird Kühlmittel von der Hauptkühlereinlassleitung 5a zu einem Einlasstank 11a des Hauptkühlers 11 geleitet. Der Nebenkühler 11' ist unterhalb des Hauptkühlers 11 angeordnet. Ein kleiner Durchgang 26 ist zwischen einem unteren Abschnitt des Einlasstanks 11a des Hauptkühlers 11 und einem oberen Abschnitt eines Einlasstanks 11a' des Nebenkühlers 11' angeordnet. Somit wird ein kleiner Teil der zu dem Hauptkühler 11 gelieferten Kühlmitteldurchflussmenge zu dem Nebenkühler 11' geleitet. Ein Hauptteil des Kühlmittelflusses wird von dem Einlasstank 11a über einen Kühlabschnitt 11b, in dem das Kühlmittel durch einen Luftstrom gekühlt wird, zu einem Auslasstank 11c des Hauptkühlers 11 geleitet. Der Auslasstank 11c ist mit der Hauptkühlerauslassleitung 5b verbunden. Somit wird ein kleiner Teil des in den Hauptkühlereinlasstanks 11a eintretenden Kühlmittelflusses über den kleinen Durchgang 26 zu dem Nebenkühlereinlasstank 11a' geleitet. Das Kühlmittel in dem Nebenkühlereinlasstank 11a' wird über einen Kühlabschnitt 11b', in dem das Kühlmittel durch einen Luftstrom gekühlt wird, an ein Auslasstank 11c' des Nebenkühlers 11' geleitet. Der Nebenkühlerauslasstank 11c' ist mit der Nebenkühlerauslassleitung 5b' verbunden. Ein Nebenkühlerventilator 20 kann ein Kühlluftstrom durch den Nebenkühler 11' bereitstellen. Der kleine Kühlmittelfluss durch den Nebenkühler 11' führt dazu, dass das Kühlmittel in der Nebenauslassleitung 5b' normalerweise eine geringere Temperatur als das Kühlmittel in der Kühlerauslassleitung 5b aufweist.
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4 zeigt eine zweite Ausführungsform eines geteilten Kühlers gemäß dem Obengenannten. In diesem Fall wird das Kühlmittel in der zweiten Rücklaufleitung 6c zu einer Nebeneinlassleitung 5a' geleitet, die durch punktierte Linien in 2 markiert ist. Das Kühlmittel wird in dem Nebenkühler 11' gekühlt, bevor es in die Nebenkühlerauslassleitung 5b' eintritt. Das Kühlmittel in der Motorauslassleitung 4b wird zu der Hauptkühlereinlassleitung 5a geleitet. Das Kühlmittel wird in dem Hauptkühler 11 gekühlt, bevor es in die Kühlerauslassleitung 5b eintritt. Der Kühlmittelfluss durch den Nebenkühler 11' ist so dimensioniert, dass er kleiner als der Kühlmittelfluss durch den Hauptkühler 11 ist. Als eine Folge davon hat das zu dem weiteren Objekt 3 geleitete Kühlmittel in der Nebenkühlerauslassleitung 5b' normalerweise eine niedrigere Temperatur als das zu dem Verbrennungsmotor 2 geleitete Kühlmittel in der Kühlerauslassleitung 5b.
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5 zeigt eine dritte Ausführungsform eines geteilten Kühlers gemäß den Obengenannten. In diesem Fall wird das Kühlmittel in der zweiten Rücklaufleitung 6c und der Motorauslassleitung 4b zu der Hauptkühlereinlassleitung 5a geleitet. Die Hauptkühlereinlassleitung 5a leitet den Kühlmittelfluss zu dem Einlasstank 11a des Hauptkühlers 11. Der Kühlmittelfluss wird von dem Einlasstank 11a über einen Kühlabschnitt 11b zu einem Auslasstank 11c des Hauptkühlers 11 geleitet. In diesem Fall gibt es eine Öffnung zwischen einem unteren Teil des Hauptkühlerauslassranks 11 und einem oberen Abschnitt eines Nebenkühlereinlasstanks 11a'. Folglich wird ein Teil des Kühlmittelflusses von dem Hauptkühlerauslasstank 11c zu der Hauptkühlerauslassleitung 5b geleitet und ein verbleibender Teil des Kühlmittels tritt in den Nebenkühlereinlasstank 11a' ein. Der Kühlmittelfluss in dem Nebenkühler 11' wird von dem Einlasstank 11a' über einen Kühlabschnitt 11b' zu dem Auslasstank 11c' des Nebenkühlers 11' geleitet. In diesem Fall wurde der den Nebenkühler verlassende Kühlmittelfluss über die Nebenkühlerauslassleitung 5b' in zwei Stufen gekühlt. Folglich hat das Kühlmittel in der Nebenkühlerauslassleitung 5b' eine niedrigere Temperatur als das Kühlmittel in der Kühlerauslassleitung 5b.
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Wenn während des Betriebs der in 2 gezeigten Ausführungsform nur die elektrische Maschine 3 gekühlt werden muss, zirkuliert die zweite Kühlmittelpumpe 12 einen Kühlmittelfluss durch den Nebenleitungskreislauf 6 und den Kühlerkreislauf 5. Es ist kein Kühlmittelfluss in dem Hauptkreislauf 4 vorhanden. Die Steuereinheit 10 versetzt das erste Dreiwegeventil 8 und das zweite Dreiwegeventil 9 in geschlossene Positionen, in den denen sie einen Kühlmittelfluss zwischen dem Hauptleitungskreislauf 4 und dem Kühlerkreislauf 5 verhindern. Die Steuereinheit 11 empfängt eine Information von dem Temperatursensor 23 über die Temperatur des den Wärmetauscher 13 verlassenden Kühlmittels, welche mit der Temperatur der elektrischen Maschine 3 zusammenhängt. Hinsichtlich dieser Information aktiviert die Steuereinheit 11 die zweite Kühlmittelpumpe 12 derart, dass es eine geeignete Kühlmitteldurchflussmenge durch den Wärmetauscher 13 in dem Nebenleitungskreislauf 6 zirkuliert. In den in 4 und 6 gezeigten Ausführungsformen kann die Steuereinheit 10 das Ventilelement 24 derart regulieren, dass Kühlmittel von der Hauptkühlerauslassleitung 5a oder Kühlmittel von der Nebenkühlerauslassleitung 5a' zu dem Nebenleitungskreislauf 6 und den Wärmetauscher 13 geleitet wird.
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Wenn während des Betriebs nur der Verbrennungsmotor 2 in Betrieb ist, muss die elektrische Maschine 3 nicht gekühlt werden. Die Steuereinheit 10 stellt die zweite Kühlmittelpumpe 12 ab, sodass der Kühlmittelfluss in dem Nebenleitungskreislauf 6 gestoppt wird. Da die erste Kühlmittelpumpe 7 durch den Verbrennungsmotor 2 angetrieben wird, ist sie automatisch in Betrieb, sobald der Verbrennungsmotor 2 in Betrieb ist. Die erste Kühlmittelpumpe 7 zirkuliert einen Kühlmittelfluss in dem Hauptleitungskreislauf 4. Die Steuereinheit 11 empfängt eine Information von dem Temperatursensor 22 über die Temperatur des Kühlmittels in der Motorauslassleitung 4b, die mit der Temperatur des Verbrennungsmotors 2 zusammenhängt. In dem Fall, dass der Verbrennungsmotor 2 eine zu niedrige Temperatur aufweist, versetzt die Steuereinheit 10 das erste Dreiwegeventil 8 derart in eine Position, dass es den Kühlmittelfluss in der zweiten Rücklaufleitung 4b zu der Kühler-Bypassleitung 4c leitet. Des Weiteren versetzt die Steuereinheit 10 das zweite Dreiwegeventil 9 derart in eine Position, dass es den Kühlmittelfluss von der Kühler-Bypassleitung 4c zu der Motoreinlassleitung 4a leitet. In dem Fall, dass der Verbrennungsmotor 2 eine zu hohe Temperatur aufweist, versetzt die Steuereinheit 10 das erste Dreiwegeventil 8 derart in eine Position, dass es den Kühlmittelfluss in der zweiten Rücklaufleitung 4b zu der Kühlereinlassleitung 5a leitet. Des Weiteren versetzt die Steuereinheit 10 das zweite Dreiwegeventil 9 derart in eine Position, dass es den Kühlmittelfluss von der Kühlerauslassleitung 5b zu der Motoreinlassleitung 4a leitet. Auch in diesem Fall hat die Steuereinheit 10 die Möglichkeit, den Nebenkühlmittelventilator 20 zu starten, um das Kühlmittel auf eine niedrigere Temperatur in dem Kühler 11 zu kühlen, bevor es zu dem Verbrennungsmotor 2 geleitet wird. In den in 4 und 6 gezeigten Ausführungsformen kann die Steuereinheit 10 das Ventilelement 24 derart öffnen, dass Kühlmittel von der Hauptkühlerauslassleitung 5a und Kühlmittel von der Nebenkühlerauslassleitung 5a' zu der Motoreinlassleitung 4a geleitet wird.
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Wenn während des Betriebs der Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 in Betrieb sind, müssen der Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine gekühlt werden. Die Steuereinheit 10 empfängt von den Temperatursensoren 22, 23 eine Information über die Temperaturen des Verbrennungsmotors 2 und der elektrischen Maschine 3. Hinsichtlich dieser Information steuert die Steuereinheit 10 das erste Dreiwegeventil 8 derart, dass ein Teil des Kühlmittelflusses von der Motorauslassleitung 4b zu der Kühler-Bypassleitung 4c und ein verbleibender Teil des Kühlmittelflusses zu der Kühlereinlassleitung 5a geleitet wird. Die Steuereinheit 10 steuert das zweite Dreiwegeventil 9 derart, dass ein Teil des Kühlmittelflusses in der Kühler-Bypassleitung 4c zu der Motoreinlassleitung 4a geleitet wird und ein verbleibender Teil des Kühlmittelflusses in der Kühler-Bypassleitung 4c zu der Kühlerauslassleitung 5b geleitet wird. Die Steuereinheit 10 steuert die zweite Kühlmittelpumpe 12, um einen geeigneten Kühlmittelfluss in dem Nebenkreislauf 6 bereitzustellen. Weiterhin ist es der Steuereinheit 10 möglich, die Dreiwegeventile 8, 9 und das Ventilelement 24 derart zu steuern, dass Kühlmittel mit einer geeigneten Temperatur und Durchflussmenge zu dem Verbrennungsmotor 2 geleitet wird und Kühlmittel einer niedrigeren Temperatur und Durchflussmenge zu dem Wärmetauscher 13 zum Kühlen der elektrischen Maschine 3 geleitet wird.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann frei innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche verändert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hybridfahrzeug
- 2
- Verbrennungsmotor
- 3
- elektrische Maschine
- 4
- Hauptleitungskreislauf
- 4a
- Motoreinlassleitung
- 4b
- Motorauslassleitung
- 4c
- Kühler-Bypassleitung
- 5
- Kühlerleitungskreislauf
- 5a
- Kühlereinlassleitung
- 5a'
- Nebenkühlereinlassleitung
- 5b
- Kühlerauslassleitung
- 5b'
- Nebenkühlerauslassleitung
- 6
- Nebenleitungskreislauf
- 6a
- erste Leitung
- 6b
- erste Rücklaufleitung
- 6c
- zweite Rücklaufleitung
- 7
- erste Kühlmittelpumpe
- 8
- erstes Dreiwegeventil
- 9
- zweites Dreiwegeventil
- 10
- Steuereinheit
- 11
- Hauptkühler
- 11a
- Einlasstank
- 11b
- Kühlabschnitt
- 11c
- Auslasstank
- 11'
- Nebenkühler
- 11a'
- Einlasstank
- 11b'
- Kühlabschnitt
- 11c'
- Auslasstank
- 12
- zweite Kühlmittelpumpe
- 13
- Wärmetauscher
- 14
- Ölpumpe
- 15
- Ölkreislauf
- 16
- drittes Dreiwegeventil
- 17
- Ladeluftkühler
- 19
- Kühlerventilator
- 20
- Nebenkühlerventilator
- 21
- Elektromotor
- 22
- erster Temperatursensor
- 23
- zweiter Temperatursensor
- 24
- Ventilelement
- 25
- Verbindungsleitung