DE102017108273A1

DE102017108273A1 - Flüssigkeitskühlvorrichtung für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE102017108273A1
Application number: DE102017108273.5A
Authority: DE
Inventors: Björn Pehnert; David Kuhn
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2017-04-19
Filing date: 2017-04-19
Publication date: 2018-10-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitskühlvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit in V-Form angeordneten Zylindern mit mindestens einen Wärmetauscher, eine Kühlflüssigkeitspumpe, eine Steuer- bzw. Regelvorrichtung aufweisendem Kühlkreislauf für eine Kühlflüssigkeit, der mit einem Kühlflüssigkeitsausgleichsbehälter verbindbar ist, wobei der Kühlflüssigkeitsausgleichsbehälter im durch die V-förmige Anordnung der Zylinder gebildeten Zylinder-Zwischenraum und mit mindestens einer Wandung in wärmeleitender Verbindung zum Zylindergehäuse angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitskühlvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit in V-Form angeordneten Zylindern mit mindestens einen Wärmetauscher, eine Kühlflüssigkeitspumpe, eine Steuer- bzw. Regelvorrichtung aufweisendem Kühlkreislauf für eine Kühlflüssigkeit, der mit einem Kühlflüssigkeitsausgleichsbehälter verbindbar ist.
Flüssigkeitskühlvorrichtungen für Brennkraftmaschinen sind aus dem Stand der Technik in den unterschiedlichsten Ausgestaltungen bekannt. Technisch weitgehend übereinstimmend sind solche Flüssigkeitsvorrichtungen als Kreislauf ausgeführt, der im Wesentlichen mit Wärmetauscher, Kühlflüssigkeitspumpe, Steuer- bzw. Regelvorrichtung, Ventilen und dergleichen ausgestattet ist. Neben den ständig zunehmenden Anforderungen an Komfort und Leistung bei modernen Kraftfahrzeugen spielt die Effizienzsteigerung auch bei den Flüssigkeitskühlvorrichtungen bei Brennkraftmaschinen in Hinblick auf Treibstoffverbrauch und Emissionen eine herausragende Rolle. Dabei stehen die völlig unterschiedlichen Anforderungen an den oder die Kühlkreisläufe eines Kraftfahrzeugs zwischen Kaltstart und Betrieb unter höchster Belastung im Vordergrund.
In den Kühlkreislauf einer solchen Flüssigkeitskühlvorrichtung für Brennkraftmaschinen ist in der Regel ein Ausgleichsbehälter für die Kühlflüssigkeit integriert, um einen Ausgleich bei den unterschiedlich hohen Temperaturen und ggf. auch eine Entlüftung des Kühlkreislaufs zu ermöglichen.
Aus der DE 1 851 808 U1 ist es bekannt, einen solchen Ausgleichsbehälter für den Ausgleich bei Temperaturschwankungen und die Entlüftung des Kühlkreislaufes bei Verbrennungsmotoren in kompakter Bauweise unmittelbar in der Nähe der Brennkraftmaschine in eine Sammelleitung für die Kühlflüssigkeit integriert anzuordnen.
Die DE 32 15 342 A1 zeigt und beschreibt die Anordnung eines wärmeisolierten Gefäßes, in dem beim Abstellen der Brennkraftmaschine ein Teil des Kühlmittels gespeichert werden soll, um einen Neustart mit vorgewärmter Kühlflüssigkeit ermöglichen zu können.
In der DE 10 2006 032 852 A1 ist eine Kühlflüssigkeitskühlvorrichtung offenbart, die gegen Wärmeübertragung an die Umgebung isoliert ausgebildet sein und zusätzlich als Einrichtung zur Wärmespeicherung einen Latentwärmespeicher aufweisen soll.
Die DE 10 2010 009 578 B4 zeigt und beschreibt eine Flüssigkeitskühlvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, bei der der Wärmetauscher über ein Modulgehäuse direkt am Zylindergehäuse der Brennkraftmaschine angeflanscht ist und ein Ausdehnungsgefäß mit Entlüftungskammern aufweist.
In der DE 10 2011 018 170 B4 ist bei einer Flüssigkeitskühlvorrichtung für Brennkraftmaschinen ein Ausdehnungsbehälter offenbart, der mit dem Zylinderkopf als einstückiges Gussteil ausgebildet und mit dem Wärmetauscher in Leitungsverbindung angeordnet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Flüssigkeitskühlvorrichtung mit insbesondere bei Kaltstart und Wiederstart einer Brennkraftmaschine verbesserter Effizienz anzubieten.
Bei einer Flüssigkeitskühlvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit in V-Form angeordneten Zylindern wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der im Kühlkreislauf angeordnete Kühlflüssigkeitsausgleichsbehälter im durch die V-förmige Anordnung der Zylinder gebildeten Zylinder-Zwischenraum und mit mindestens einer Wandung in wärmeleitender Verbindung zum Zylindergehäuse angeordnet ist.
In einer besonders bevorzugten Weitergestaltung des Gegenstandes der Erfindung kann der Kühlflüssigkeitsausgleichsbehälter als einstückiges Teil mit dem Zylindergehäuse ausgebildet sein.
Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit des Gegenstandes der Erfindung wird darin gesehen, dass integriert im Kühlmittelausgleichsbehälter der Entlüftungsfunktion des mindestens einen Kühlkreislaufs dienende Bauteile angeordnet sind.
Eine erhebliche Effizienzsteigerung bei einer solchen Flüssigkeitskühlvorrichtung für Brennkraftmaschinen - insbesondere im Kaltstart und im Wiederstart - im Hinblick auf Treibstoffverbrauch und Emissionen kann dadurch erreicht werden, dass die freien, nicht mit einem Teil des Zylindergehäuses der Brennkraftmaschine wärmeleitend verbundenen Wandungen des Kühlflüssigkeitsausgleichsbehälters wärmeisoliert ausgeführt sind.
Ein so wärmeisolierter und in wärmeleitender Verbindung zum Zylindergehäuse stehender Kühlfüssigkeitsausgleichsbehälter kann zusätzlich mittels entsprechender Ventilanordnungen von dem mindestens einen Kühlkreislauf thermisch abtrennbar sein, so dass beim Abstellen der Brennkraftmaschine die Kühlflüssigkeit im Kühlflüssigkeitsausgleichsbehälter in z.B. Betriebstemperatur über einen längeren Zeitraum gespeichert vorrätig gehalten wird.
Eine zusätzliche Effizienzsteigerung kann dadurch erreicht werden, dass der Kühlflüssigkeitsausgleichsbehälter zusätzlich mit einer Einrichtung zur Wärmespeicherung ausstattbar ist. In besonders bevorzugter Weise kann dafür ein sogenanntes Latentwärmespeichermedium verwendet werden. In bekannter Weise wird dafür eine chemische Masse, ein Salz, z.B. Natriumacetat-Trihydrat, eine Flüssigkeit o.ä. verwendet. Ein solches Latentwärmespeichermedium ist z.B. in einfacher Weise als separates Bauteil, z.B. in Form eines Kissens, im Kühlflüssigkeitsausgleichsbehälter positionierbar.
Denkbar ist aber auch, den Latentwärmespeicher oder das Latentwärmespeichermedium bzw. -material in Form von Verrippung der Innenwandungen des Kühlflüssigkeitsausgleichsbehälters auszuformen. Dazu können z.B. mit Hohlräumen versehene Wandungen bzw. Wandungsbereiche im Innenraum des Kühlflüssigkeitsausgleichsbehälters angeordnet sein, in die ein Latentwärmespeichermedium z.B. in flüssiger Form, als Gel oder als Salz einbringbar ist.
Merkmale und Einzelheiten der erfinderischen Lösung für einen im V-Form-Zylinder-Zwischenraum einer Brennkraftmaschine anzuordnenden Kühlfüssigkeitsausgleichsbehälter ergeben sich zusätzlich auch aus den Patentansprüchen. Die beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder auch in Alleinstellung anwendbar, ohne dass damit der Rahmen der Erfindung verlassen wird.
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 1851808 U1 [0004]
DE 3215342 A1 [0005]
DE 102006032852 A1 [0006]
DE 102010009578 B4 [0007]
DE 102011018170 B4 [0008]

Claims

Flüssigkeitskühlvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit in V-Form angeordneten Zylindern mit mindestens einen Wärmetauscher, eine Kühlflüssigkeitspumpe, eine Steuer- bzw. Regelvorrichtung aufweisendem Kühlkreislauf für eine Kühlflüssigkeit, der mit einem Kühlflüssigkeitsausgleichsbehälter verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlflüssigkeitsausgleichsbehälter im durch die V-förmige Anordnung der Zylinder gebildeten Zylinder-Zwischenraum und mit mindestens einer Wandung in wärmeleitender Verbindung zum Zylindergehäuse angeordnet ist.
Flüssigkeitskühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlflüssigkeitsausgleichsbehälter als einstückiges Teil des Zylindergehäuses ausgebildet ist.
Flüssigkeitskühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am bzw. integriert im Kühlflüssigkeitsausgleichsbehälter der Entlüftungsfunktion des mindestens einen Kühlkreislaufs dienende Bauteile angeordnet sind.
Flüssigkeitskühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die freien, nicht mit dem Zylindergehäuse wärmeleitend verbundenen Wandungen des Kühlflüssigkeitsausgleichsbehälters wärmeisoliert ausgeführt sind.
Flüssigkeitskühlvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlflüssigkeitsausgleichsbehälter mittels Ventilanordnungen vom mindestens einen Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine thermisch abtrennbar ist.
Flüssigkeitskühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlflüssigkeitsausgleichsbehälter mit einer Einrichtung zur Wärmespeicherung ausstattbar ist.
Flüssigkeitskühlvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Einrichtung zur Wärmespeicherung ein Latentwärmespeichermedium anwendbar ist.
Flüssigkeitskühlvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Latentwärmespeichermedium eine chemische Masse, ein Salz, eine Flüssigkeit verwendbar ist.
Flüssigkeitskühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als latentwärmespeicherndes Medium Natriumacetat-Tryhydrat verwendbar ist.
Flüssigkeitskühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Latentwärmespeichermedium ein im Kühlflüssigkeitsausgleichsbehälter positionierbares, von der Kühlflüssigkeit umströmtes Bauteil ist.
Flüssigkeitskühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Latentwärmespeichermedium in fester Form Verrippung oder als Teil einer Verrippung der Innenwandungen des Kühlflüssigkeitsausgleichsbehälters ausgebildert ist.
Flüssigkeitskühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Hohlräume einer Verrippung der Innenwandungen des Kühlflüssigkeitsausgleichsbehälters Latentwärmespeichermedium in Flüssig-, Salz- bzw. körniger Form enthalten.