DE102018001829A1 - COOLING SYSTEM FOR COOLING A COMBUSTION ENGINE AND ANOTHER OBJECT - Google Patents
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Abstract
Kühlanlage für eine Brennkraftmaschine (2) und ein weiteres Objekt (3). Die Kühlanlage umfasst eine Leitung (3a) des weiteren Objekts, die konfiguriert ist, um Kühlmittel von der Brennkraftmaschine (2) zu empfangen und es über das weitere Objekt (3) zu einem Thermostat (10) zu führen, und eine Leitung (3b) zum Umgehen des weiteren Objekts, die konfiguriert ist, um Kühlmittel von der Brennkraftmaschine (2) zu empfangen und es zu dem Thermostat (10) zu führen. Die Leitung (3b) zum Umgehen des weiteren Objekts umfasst ein Ventilelement (11), das auf eine offene Position, in der es eine Kühlmittelströmung durch die Leitung (3b) zum Umgehen des weiteren Objekts zulässt, und auf eine geschlossene Position, in der es eine Kühlmittelströmung durch die Leitung (3b) zum Umgehen des weiteren Objekts verhindert, einstellbar ist. Eine Steuereinheit (12) ist konfiguriert, um das Ventilelement (11) zu steuern und eine Kühlmittelpumpe (6) in einen niedertourigen Modus zu versetzen, wenn sich das Ventilelement (11) in einer offenen Position befindet, und in einen hochtourigen Modus zu versetzen, wenn sich das Ventilelement (11) in einer geschlossenen Position befindet. Cooling system for an internal combustion engine (2) and another object (3). The cooling system comprises a line (3a) of the further object which is configured to receive coolant from the internal combustion engine (2) and to guide it via the further object (3) to a thermostat (10), and a line (3b) bypassing the further object configured to receive coolant from the internal combustion engine (2) and guide it to the thermostat (10). The conduit (3b) for bypassing the further object comprises a valve element (11) which permits an open position in which a flow of coolant through the conduit (3b) for bypassing the further object and to a closed position in which it flows prevents coolant flow through the line (3b) for bypassing the other object is adjustable. A control unit (12) is configured to control the valve element (11) and place a coolant pump (6) in a low speed mode when the valve element (11) is in an open position and to place it in a high speed mode, when the valve element (11) is in a closed position.
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIKBACKGROUND OF THE INVENTION AND PRIOR ART
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlanlage zum Kühlen einer Brennkraftmaschine und eines weiteren Objekts gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The present invention relates to a cooling system for cooling an internal combustion engine and another object according to the preamble of
Schwere Fahrzeuge sind häufig mit einer oder mehreren ergänzenden Bremsen ausgestattet, um den Verschleiß der normalen Radbremsen des Fahrzeugs zu reduzieren. Eine derartige ergänzende Bremse kann ein hydraulischer Retarder sein. Bei einer Art eines hydraulischen Retarders wird Öl als Arbeitsmedium verwendet. Wenn das Fahrzeug anhand des Retarders gebremst wird, wird das Öl einer schnellen Erhitzung unterzogen. Das heiße Öl wird zu dem Retarder-Kühler geführt, wo es durch ein Kühlmittel, das in der Kühlanlage des Fahrzeugs umläuft, gekühlt wird. Das gekühlte Öl wird anschließend zur weiteren Verwendung an den Retarder zurückgegeben. Bei einer anderen Art von hydraulischem Retarder wird Kühlmittel statt Öl als Arbeitsmedium in einem Retarder verwendet. In diesem Fall erfährt das Kühlmittel ein direktes Erhitzen in dem Retarder.Heavy vehicles are often equipped with one or more supplemental brakes to reduce wear on the vehicle's normal wheel brakes. Such a supplemental brake may be a hydraulic retarder. One type of hydraulic retarder uses oil as the working fluid. When the vehicle is braked by the retarder, the oil is subjected to rapid heating. The hot oil is fed to the retarder cooler where it is cooled by a coolant circulating in the vehicle's refrigeration system. The cooled oil is then returned to the retarder for further use. Another type of hydraulic retarder uses coolant rather than oil as the working fluid in a retarder. In this case, the coolant undergoes direct heating in the retarder.
Bei einer herkömmlichen Kühlanlage strömt das Kühlmittel der Reihe nach durch die Brennkraftmaschine und den Retarder. Das Kühlmittel erfährt einen Druckabfall in der Kühlanlage, welcher der Summe des Druckabfalls in der Brennkraftmaschine und des Druckabfalls in dem Retarder entspricht. Dieser Druckabfall führt dazu, dass die Kühlmittelpumpe eine große Pumparbeit zum Umwälzen des Kühlmittels durch die Kühlanlage bereitstellen muss. Die große Pumparbeit der Kühlmittelpumpe erhöht den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs.In a conventional refrigeration system, the refrigerant flows in sequence through the engine and the retarder. The coolant experiences a pressure drop in the cooling system, which corresponds to the sum of the pressure drop in the internal combustion engine and the pressure drop in the retarder. This pressure drop causes the coolant pump to provide a large pumping work to circulate the coolant through the cooling system. The large pumping work of the coolant pump increases the fuel consumption of the vehicle.
Die
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNGBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kühlanlage bereitzustellen, die eine Brennkraftmaschine und ein weiteres Objekt kühlt und die eine Kühlmittelpumpe umfasst, die eine geringere Pumparbeit bereitstellt als eine Kühlpumpe in einer entsprechenden herkömmlichen Kühlanlage.The object of the present invention is to provide a cooling system which cools an internal combustion engine and another object and which comprises a coolant pump which provides a lower pumping work than a cooling pump in a corresponding conventional cooling system.
Die zuvor erwähnte Aufgabe wird durch die Kühlanlage nach Anspruch 1 erfüllt. Die Kühlanlage umfasst eine Leitung eines weiteren Objekts, die Kühlmittel von der Brennkraftmaschine zu dem weiteren Objekt führt, und eine Leitung zum Umgehen des weiteren Objekts, die Kühlmittel an dem weiteren Objekt vorbei führt. Die Leitung zum Umgehen des weiteren Objekts umfasst ein Ventilelement, mit dem es möglich ist, die Kühlmittelströmung durch die Leitung zum Umgehen des weiteren Objekts zu steuern. Das Kühlmittel erfährt einen erheblich höheren Strömungswiderstand, wenn es in der Leitung des weiteren Objekts umläuft als wenn es durch die Leitung zum Umgehen des weiteren Objekts umläuft. Somit wird eine geringere Pumparbeit benötigt, um Kühlmittel durch die Leitung zum Umgehen des weiteren Objekts als durch die Leitung des weiteren Objekts umzuwälzen. Gemäß der Erfindung versetzt die Steuereinheit die Kühlmittelpumpe in einen niedertourigen Modus, wenn sich das Ventilelement in einer offenen Position befindet, und in einen hochtourigen Modus, wenn sich das Ventilelement in einer geschlossenen Position befindet. Folglich ermöglicht es die Kühlanlage, das Kühlmittel durch die Leitung zum Umgehen des weiteren Objekts mit einer geringeren Pumpdrehzahl umzuwälzen und unter Betriebsbedingungen, bei denen das weitere Objekt nicht gekühlt werden muss, Pumpenergie zu sparen. Die Kühlmittelpumpe kann im niedertourigen Modus mit einer konstanten Drehzahl und im hochtourigen Modus mit einer höheren konstanten Drehzahl funktionieren. Alternativ kann die Pumpdrehzahl bei verschiedenen Betriebsbedingungen in den beiden Drehzahlmodi angesichts des tatsächlichen Kühlbedarfs der Brennkraftmaschine und des weiteren Objekts variieren. Somit ist es möglich, dass die Kühlmittelpumpe im niedertourigen Modus unter Betriebsbedingungen, bei denen die Brennkraftmaschine mit einer höheren Last funktioniert, eine relativ hohe Drehzahl aufweist. Die Pumpdrehzahl im niedertourigen Modus ist jedoch im Allgemeinen niedriger als die Pumpdrehzahl im hochtourigen Modus in Abhängigkeit von dem zuvor erwähnten Unterschied des Strömungswiderstands zwischen der Leitung des weiteren Objekts und der Leitung zum Umgehen des weiteren Objekts. Das weitere Objekt kann ein beliebiges zu kühlendes Bauteil oder ein Kühler, in dem ein beliebiges Fluid gekühlt wird, sein.The aforementioned object is achieved by the cooling system according to
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit konfiguriert, um Informationen zu empfangen, die den Kühlbedarf des weiteren Objekts angeben, um das Ventilelement auf eine offene Position einzustellen und um die Kühlmittelpumpe in den niedertourigen Modus zu versetzen, wenn der Kühlbedarf niedriger als ein vorbestimmter Kühleffekt ist, und um das Ventilelement auf die geschlossene Position einzustellen und die Kühlmittelpumpe in den hochtourigen Modus zu versetzen, wenn der Kühlbedarf den vorbestimmten Kühleffekt überschreitet. Folglich wird die Kühlmittelpumpe automatisch in den niedertourigen Modus versetzt, wenn der Kühlbedarf des weiteren Objekts geringer als ein vorbestimmter Kühleffekt ist, und wird in den hochtourigen Modus versetzt, wenn der Kühlbedarf des weiteren Objekts höher als ein vorbestimmter Kühleffekt ist.According to one embodiment of the invention, the control unit is configured to receive information indicative of the cooling demand of the further object to set the valve element to an open position and to place the coolant pump in the low-speed mode when the cooling demand is lower than a predetermined cooling effect is, and the valve element to the closed Set position and put the coolant pump in the high-speed mode when the cooling demand exceeds the predetermined cooling effect. Consequently, the coolant pump is automatically set in the low-speed mode when the cooling requirement of the other object is less than a predetermined cooling effect, and is set to the high-speed mode when the cooling requirement of the other object is higher than a predetermined cooling effect.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit konfiguriert, um eine Information von einem Temperatursensor zu empfangen, welche die Temperatur des Kühlmittels in der Leitung des weiteren Objekts in einer Position stromabwärts von dem weiteren Objekt angibt. Falls die Kühlmitteltemperatur über eine vorbestimmte Temperatur ansteigt, bedeutet dies, dass das weitere Objekt gekühlt oder mit einem höheren Kühleffekt gekühlt werden muss.According to one embodiment of the invention, the control unit is configured to receive information from a temperature sensor indicating the temperature of the coolant in the conduit of the further object in a position downstream of the further object. If the coolant temperature rises above a predetermined temperature, it means that the other object must be cooled or cooled with a higher cooling effect.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das weitere Objekt ein intermittierend aktiviertes Objekt. Wenn derartige Objekte aktiviert werden, ist es wichtig, dass die Kühlmittelströmung im Wesentlichen sofort zu der Leitung des weiteren Objekts geleitet wird, so dass das weitere Objekt eine notwendige Kühlung erfährt. Die Steuereinheit kann konfiguriert sein, um eine Information zu empfangen, die angibt, wann das weitere Objekt aktiviert ist. In diesem Fall kann die Steuereinheit die Kühlmittelpumpe in den hochtourigen Modus versetzen, sobald das weitere Objekt aktiviert wurde. Alternativ kann die Steuereinheit die Kühlmittelpumpe in den hochtourigen Modus versetzen, sobald das weitere Objekt aktiviert wurde, und wenn die Kühlmitteltemperatur in einer stromabwärtigen Position des weiteren Objekts auf eine Temperatur angestiegen ist, die höher als eine vorbestimmte Temperatur ist. Das weitere Objekt kann ein hydraulischer Retarder sein. Es ist üblich, eine Brennkraftmaschine und einen hydraulischen Retarder durch eine gemeinsame Kühlanlage zu kühlen.According to one embodiment of the invention, the further object is an intermittently activated object. When such objects are activated, it is important that the flow of coolant be directed substantially immediately to the conduit of the further object, so that the further object experiences necessary cooling. The control unit may be configured to receive information indicating when the further object is activated. In this case, the control unit can put the coolant pump in the high-speed mode as soon as the other object has been activated. Alternatively, the control unit may set the coolant pump in the high-speed mode as soon as the further object has been activated, and when the coolant temperature in a downstream position of the further object has risen to a temperature higher than a predetermined temperature. The further object can be a hydraulic retarder. It is common to cool an internal combustion engine and a hydraulic retarder by a common cooling system.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Brennkraftmaschine einen Auffangkanal, der ausgelegt ist, um das Kühlmittel aufzufangen, wenn es die Brennkraftmaschine gekühlt hat, und es auf die Leitung zum Umgehen des weiteren Objekts in einem vorderen Abschnitt der Brennkraftmaschine und auf die Leitung des weiteren Objekts in einem hinteren Abschnitt der Brennkraftmaschine zu richten. Ein derartiger Auffangkanal kann das Kühlmittel empfangen, wenn es den Zylinderkopf und den Zylinderblock der Brennkraftmaschine gekühlt hat. Der Auffangkanal weist eine Erstreckung zwischen dem vorderen Abschnitt und dem hinteren Abschnitt der Brennkraftmaschine auf. Der vordere Abschnitt befindet sich näher an einem vorderen Abschnitt des Fahrzeugs als der hintere Abschnitt. Der Kühler der Kühlanlage ist genau vor dem vorderen Abschnitt der Brennkraftmaschine angeordnet, und ein weiteres Objekt in der Form eines hydraulischen Retarders ist genau hinter dem hinteren Abschnitt der Brennkraftmaschine angeordnet. Das Ventilelement kann an dem vorderen Abschnitt der Brennkraftmaschine angebracht sein. Es gibt nicht viele freie Stellen im Motorraum, es ist jedoch gewöhnlich möglich, das Ventilelement an dem vorderen Abschnitt der Brennkraftmaschine anzubringen.According to one embodiment of the invention, the internal combustion engine comprises a collecting channel, which is designed to catch the coolant when it has cooled the internal combustion engine, and to the line for bypassing the further object in a front portion of the internal combustion engine and the line of the other object to judge in a rear portion of the internal combustion engine. Such a collection channel may receive the coolant when it has cooled the cylinder head and the cylinder block of the internal combustion engine. The collecting channel has an extension between the front portion and the rear portion of the internal combustion engine. The front portion is closer to a front portion of the vehicle than the rear portion. The radiator of the cooling system is located just in front of the front portion of the internal combustion engine, and another object in the form of a hydraulic retarder is located just behind the rear portion of the internal combustion engine. The valve element may be attached to the front portion of the internal combustion engine. There are not many vacancies in the engine compartment, but it is usually possible to mount the valve member to the front portion of the engine.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Kühlmittelpumpe eine elektrische Pumpe. Es ist möglich, die Drehzahl einer Kühlmittelpumpe, die durch einen Elektromotor angetrieben wird, relativ einfach zu steuern. Alternativ kann die Kühlmittelpumpe eine Pumpe für viskose Medien sein. Auf jeden Fall ist es weniger effizient, eine herkömmliche Kühlmittelpumpe zu verwenden, die mit einer Drehzahl angetrieben wird, die mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine zusammenhängt.According to one embodiment of the invention, the coolant pump is an electric pump. It is possible to relatively easily control the rotational speed of a coolant pump driven by an electric motor. Alternatively, the coolant pump may be a viscous media pump. In any case, it is less efficient to use a conventional coolant pump that is driven at a speed that is related to the speed of the engine.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Ventilelement ein Durchgangsventil, das auf zwei Positionen einstellbar ist, und zwar auf eine offene Position und eine geschlossene Position. Wenn das Durchgangsventil auf die geschlossene Position eingestellt ist, wird die gesamte Kühlmittelströmung von der Brennkraftmaschine auf die Leitung des weiteren Objekts gerichtet, so dass das weitere Objekt eine optimale Kühlung erzielt. Ein alternatives Ventilelement kann auf eine geschlossene Position und mindestens zwei offene Positionen, die zwei verschiedene Kühlmittelströmungen durch die Leitung zum Umgehen des weiteren Objekts zulassen, einstellbar sein. Ein derartiges Ventilelement ermöglicht es, die Kühlmittelströmung im Hinblick auf den Kühlbedarf des weiteren Objekts zwischen der Leitung des weiteren Objekts und der Leitung zum Umgehen des weiteren Objekts anpassbar zu verteilen.According to one embodiment of the invention, the valve element is a through valve which is adjustable to two positions, namely to an open position and a closed position. When the one-way valve is set to the closed position, all of the coolant flow from the engine is directed to the conduit of the other object, so that the other object achieves optimum cooling. An alternative valve member may be adjustable to a closed position and at least two open positions allowing two different flows of coolant through the conduit to bypass the further object. Such a valve element makes it possible to adapt the coolant flow in terms of the cooling requirement of the further object between the line of the further object and the line to bypass the other object customizable.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Kühlanlage ausgelegt, wenn sich das Ventilelement in einer offenen Position befindet, um einen Hauptteil der Kühlmittelströmung von der Brennkraftmaschine auf die Leitung zum Umgehen des weiteren Objekts und einen kleineren verbleibenden Teil der Kühlmittelströmung durch die Leitung des weiteren Objekts zu richten. Wenn sich das Ventilelement in einer offenen Position befindet, wird die Kühlmittelströmung von der Brennkraftmaschine zwischen den Leitungen in Abhängigkeit von ihren Strömungswiderständen verteilt. Da der Strömungswiderstand durch die Leitung des weiteren Objekts erheblich höher als der Strömungswiderstand durch die Leitung zum Umgehen des weiteren Objekts ist, wird der Hauptteil der Kühlmittelströmung auf die Leitung des weiteren Objekts gerichtet, wenn sich das Ventilelement in einer offenen Position befindet.According to one embodiment of the invention, the cooling system is configured when the valve member is in an open position to communicate a major portion of the coolant flow from the engine to the conduit for bypassing the further object and a smaller remaining portion of the coolant flow through the conduit of the further object judge. When the valve member is in an open position, the flow of coolant from the engine is distributed between the conduits depending on their flow resistances. Since the flow resistance through the conduit of the further object is considerably higher than the flow resistance through the conduit for bypassing the further object, the main part of the coolant flow is directed to the conduit of the further object when the valve element is in an open position.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Leitung zum Umgehen des weiteren Objekts kürzer als die Leitung des weiteren Objekts. Es ist gewöhnlich möglich, der Leitung zum Umgehen des weiteren Objekts eine erheblich kürzere Erstreckung als der Leitung des weiteren Objekts zu verleihen. Somit ist die Strömungsdistanz des Kühlmittels in der Kühlanlage kürzer, wenn sich das Ventilelement in einer offenen Position befindet und das Kühlmittel durch die Leitung zum Umgehen des weiteren Objekts anstelle durch die Leitung des weiteren Objekts strömt. Die kürzere Strömungsdistanz des Kühlmittels führt zu einer schnelleren Erhitzung des Kühlmittels auf eine gewünschte Betriebstemperatur nach einem Kaltstart.According to one embodiment of the invention, the line is for bypassing the further object shorter than the line of the other object. It is usually possible to give the line for bypassing the further object a considerably shorter extension than the line of the further object. Thus, the flow distance of the coolant in the cooling system is shorter when the valve element is in an open position and the coolant flows through the conduit for bypassing the further object instead of through the conduit of the further object. The shorter flow distance of the coolant results in faster heating of the coolant to a desired operating temperature after a cold start.
Figurenlistelist of figures
Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung als Beispiel mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Es zeigt:
-
1 eine Kühlanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
-
1 a cooling system according to an embodiment of the invention.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
Somit empfängt der Thermostat
Sobald die Steuereinheit
Wenn die Steuereinheit
Sobald die Steuereinheit
Die Brennkraftmaschine
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform eingeschränkt sondern kann im Umfang der Ansprüche frei variieren.The invention is not limited to the described embodiment but may vary freely within the scope of the claims.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 4430966 [0004]US 4430966 [0004]
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Applications Claiming Priority (2)
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SE1750322-8 | 2017-03-17 | ||
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DE102018001829A1 true DE102018001829A1 (en) | 2018-09-20 |
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Family Applications (1)
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2018
- 2018-03-07 DE DE102018001829.7A patent/DE102018001829A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4430966A (en) | 1981-03-24 | 1984-02-14 | Labavia - S.G.E. | Heat regulation circuits for vehicles equipped with an electric retarder |
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