DE102019120332A1 - Cooling system - Google Patents
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Abstract
Kühlsystem (1) mit einem ersten Kühlkreislauf (2) und einem zweiten Kühlkreislauf (3), die von einem Fluid (4) durchströmbar sind; wobei der erste Kühlkreislauf (2) über eine erste Befüllleitung (5) und zumindest eine erste Entlüftungsleitung (6, 7) mit einem Ausgleichbehälter (8) fluidtechnisch verbindbar ist, wobei der zweite Kühlkreislauf (3) nur über eine zweite Entlüftungsleitung (9) mit dem Ausgleichbehälter (8) fluidtechnisch verbindbar ist.Cooling system (1) with a first cooling circuit (2) and a second cooling circuit (3) through which a fluid (4) can flow; wherein the first cooling circuit (2) can be fluidically connected to an expansion tank (8) via a first filling line (5) and at least one first vent line (6, 7), the second cooling circuit (3) only being connected via a second vent line (9) can be fluidically connected to the expansion tank (8).
Description
Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem mit einem ersten Kühlkreislauf und einem zweiten Kühlkreislauf, die von einem Fluid (einem Kühlmittel, z. B. Wasser oder Wasser mit Additiven) durchströmbar sind. Das Kühlsystem ist insbesondere zur Temperierung von Komponenten eines Kraftfahrzeuges vorgesehen.The invention relates to a cooling system with a first cooling circuit and a second cooling circuit through which a fluid (a coolant, for example water or water with additives) can flow. The cooling system is intended in particular for temperature control of components of a motor vehicle.
Kraftfahrzeuge weisen ein oder mehrere Kühlsysteme auf, in denen ein Kühlmittel durch eine oder mehrere Pumpen in (jeweils) einem Kühlkreislauf gepumpt wird. Dabei wird über das Fluid Wärmeenergie von in dem jeweiligen Kühlkreis integrierten Komponenten, insbesondere dem Verbrennungsmotor sowie beispielsweise einem Ölkühler und/oder einem Ladeluftkühler, aufgenommen. Diese Wärmeenergie wird anschließend über einen Umgebungswärmetauscher (einem Kühler) an die Umgebungsluft abgegeben.Motor vehicles have one or more cooling systems in which a coolant is pumped into (each) a cooling circuit by one or more pumps. Thermal energy from components integrated in the respective cooling circuit, in particular the internal combustion engine and, for example, an oil cooler and / or a charge air cooler, is absorbed via the fluid. This thermal energy is then released into the ambient air via an ambient heat exchanger (a cooler).
In einem Kraftfahrzeug können mehrere Kühlkreisläufe vorgesehen sein. So ist es bekannt, einen Hochtemperaturkühlkreislauf, der für die Kühlung des Antriebsmotors (z. B. eine Verbrennungskraftmaschine oder eine elektrische Antriebseinheit) sowie weiterer Komponenten vorgesehen ist und dessen Betriebstemperatur im Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs höher als 90°C [Grad Celsius] liegen kann, sowie einen Niedertemperaturkühlkreislauf, dessen Betriebstemperatur im Normalbetrieb 90°C nicht überschreiten soll, vorzusehen.Several cooling circuits can be provided in a motor vehicle. It is known to have a high-temperature cooling circuit which is provided for cooling the drive motor (e.g. an internal combustion engine or an electric drive unit) and other components and whose operating temperature during normal operation of the motor vehicle can be higher than 90 ° C [degrees Celsius], as well as a low-temperature cooling circuit whose operating temperature should not exceed 90 ° C in normal operation.
Für eine gute und insbesondere effiziente Kühlleistung eines Kühlkreislaufs ist es relevant, dass dieser möglichst vollständig entlüftet ist. Demnach muss zum einen während des Befüllvorgangs des Kühlkreislaufs, insbesondere bei einer Erstbefüllung oder einer Neubefüllung im Rahmen einer Wartung, die im Kühlkreislauf enthaltene Luft, die von dem einströmenden Kühlmittel verdrängt wird, möglichst vollständig abgeführt werden. Zudem kann im Betrieb des Kraftfahrzeugs und damit des Kühlkreislaufs Gas durch Verdampfungsprozesse entstehen, das sicher abgeführt werden sollte. Ein kontrolliertes Sieden kann die Wärmestromdichte erhöhen, wobei deshalb eine solche Art von Sieden Kühlkreislaufauslegung erlaubt ist. Die entstehenden Dampfblasen sollten entsprechend abgeführt werden.For a good and, in particular, efficient cooling performance of a cooling circuit, it is relevant that this is as completely vented as possible. Accordingly, on the one hand, the air contained in the cooling circuit, which is displaced by the inflowing coolant, must be discharged as completely as possible during the filling process of the cooling circuit, in particular during an initial filling or a new filling as part of maintenance. In addition, when the motor vehicle and thus the cooling circuit are in operation, gas can be produced by evaporation processes that should be safely discharged. Controlled boiling can increase the heat flux density and therefore such type of boiling cooling circuit design is allowed. The resulting vapor bubbles should be removed accordingly.
Eine Entlüftung eines Kühlkreises erfolgt regelmäßig über einen Ausgleichsbehälter des Kühlsystems. Ein solcher Ausgleichsbehälter hat zudem noch die Aufgabe, die unterschiedliche, thermische bedingte Ausdehnung des Kühlmittels zu kompensieren und ist dazu teilweise mit Luft gefüllt. Zur Entlüftung kann eine Entlüftungsleitung von in der Regel der höchsten Stelle des jeweiligen Kühlkreislaufs eines Kühlsystems zu dem noch höher angeordneten (gemeinsam genutzten) Ausgleichsbehälter führen.A cooling circuit is regularly vented via an expansion tank in the cooling system. Such an expansion tank also has the task of compensating for the different thermal expansion of the coolant and is partially filled with air for this purpose. For ventilation, a ventilation line can lead from the highest point of the respective cooling circuit of a cooling system to the (shared) expansion tank, which is arranged even higher.
Bei Kühlsystemen, bei denen ein Hochtemperatur- und ein Niedertemperaturkühlkreislauf mit demselben Ausgleichsbehälter verbunden sind, kann eine derart angeordnete Entlüftungsleitung zu einem Überströmen von Kühlmittel aus dem Ausgleichsbehälter in den Niedertemperaturkühlkreislauf führen. Dies ist insbesondere im Vollastbetrieb eines Antriebsmotors des Kraftfahrzeugs mit entsprechend hoher Temperatur im Hochtemperaturkühlkreislauf sowie dem Ausgleichsbehälter zu vermeiden, um die Grenztemperatur im Niedertemperaturkühlkreislauf nicht zu überschreiten. Es kann daher vorgesehen werden, ein Überströmen von Kühlmittel aus dem Ausgleichsbehälter in den Niedertemperaturkühlkreislauf durch die Integration eines Rückschlagventils in die Entlüftungsleitung zu vermeiden. Ein solches Rückschlagventil kann jedoch die Befüllung des Niedertemperaturkühlkreislaufs erschweren, weil für die Entlüftung ein das Öffnen des Rückschlagventils erforderliches Druckniveau aufgebaut werden muss. Bei einem solchen Kühlkreislauf ist ein statisches Befüllen, das im Gegensatz zu einem dynamischen Befüllen ohne Unterstützung durch die Pumpe des entsprechenden Kühlkreises abläuft, nur eingeschränkt möglich.In cooling systems in which a high-temperature and a low-temperature cooling circuit are connected to the same expansion tank, a vent line arranged in this way can lead to an overflow of coolant from the expansion tank into the low-temperature cooling circuit. This is to be avoided in particular in full load operation of a drive motor of the motor vehicle with a correspondingly high temperature in the high-temperature cooling circuit and the expansion tank in order not to exceed the limit temperature in the low-temperature cooling circuit. It can therefore be provided to avoid an overflow of coolant from the expansion tank into the low-temperature cooling circuit by integrating a check valve in the vent line. However, such a check valve can make it more difficult to fill the low-temperature cooling circuit because a pressure level required to open the check valve must be built up for venting. In such a cooling circuit, static filling, which, in contrast to dynamic filling, takes place without the support of the pump of the corresponding cooling circuit, is only possible to a limited extent.
Aus der
Aus der
Aus der
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik angeführten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll ein Kühlsystem angegeben werden, das möglichst einfach aufgebaut ist, wobei ein Überströmen von Kühlmittel aus einem Kühlkreislauf in den anderen Kühlkreislauf möglichst ausgeschlossen ist.The object of the present invention is to at least partially solve the problems cited with reference to the prior art. In particular, a cooling system is to be specified which is constructed as simply as possible, with an overflow of coolant from one cooling circuit into the other cooling circuit being excluded as far as possible.
Zur Lösung dieser Aufgaben trägt ein Kühlsystem mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bei. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.A cooling system with the features according to claim 1 contributes to achieving these objects. Advantageous further developments are the subject of the dependent claims. The features listed individually in the patent claims can be combined with one another in a technologically meaningful way and can be supplemented by explanatory facts from the description and / or details from the figures, with further design variants of the invention being shown.
Es wird ein Kühlsystem bzw. eine Kühlanordnung vorgeschlagen, mit einem ersten Kühlkreislauf und einem zweiten Kühlkreislauf, die von einem Fluid durchströmbar sind. Der erste Kühlkreislauf ist über eine erste Befüllleitung und zumindest eine erste Entlüftungsleitung mit einem Ausgleichbehälter fluidtechnisch verbindbar bzw. verbunden, wobei der zweite Kühlkreislauf nur über eine zweite Entlüftungsleitung (direkt) mit dem Ausgleichbehälter fluidtechnisch verbindbar bzw. verbunden ist.A cooling system or a cooling arrangement is proposed with a first cooling circuit and a second cooling circuit through which a fluid can flow. The first cooling circuit can be fluidically connected or connected to an expansion tank via a first filling line and at least one first vent line, the second cooling circuit being fluidically connectable or connected to the expansion tank only via a second vent line (directly).
Der zweite Kühlkreislauf weist also keine eigene bzw. separate oder getrennte Befüllleitung auf. Der zweite Kühlkreislauf ist ausschließlich über die zweite Entlüftungsleitung mit dem Ausgleichbehälter fluidtechnisch verbunden bzw. verbindbar und darüber mit dem ersten Kühlkreislauf gekoppelt (also fluidtechnisch verbunden bzw. verbindbar).The second cooling circuit therefore does not have its own or separate or separate filling line. The second cooling circuit is fluidically connected or connectable to the expansion tank exclusively via the second vent line and is coupled via this to the first cooling circuit (that is, fluidically connected or connectable).
Die beiden Kühlkreisläufe umfassen insbesondere einen Hochtemperaturkühlkreislauf und einen Niedertemperaturkühlkreislauf gemäß vorstehender Beschreibung. Der erste Kühlkreislauf ist insbesondere ein Hochtemperaturkühlkreislauf. Der zweite Kühlkreislauf ist insbesondere ein Niedertemperaturkühlkreislauf.The two cooling circuits include in particular a high-temperature cooling circuit and a low-temperature cooling circuit as described above. The first cooling circuit is in particular a high-temperature cooling circuit. The second cooling circuit is in particular a low-temperature cooling circuit.
In einem Hochtemperaturkreislauf sind insbesondere eine oder mehrere der folgenden Komponenten angeordnet, die über das Fluid temperiert werden können: Zylinderkopf (erste Komponente), interner Abgaskrümmer (zweite Komponente), Zylinderkurbelgehäuse (dritte Komponente; jeweils Komponenten einer Verbrennungskraftmaschine), Heizungswärmetauscher (vierte Komponente) für die Beheizung des Innenraums des Kraftfahrzeuges, Motorölkühler (fünfte Komponente). Dabei wird das Fluid über einen im Hochtemperaturkreislauf angeordneten Hochtemperaturkreislauf-Kühler, der insbesondere von Umgebungsluft überströmt wird, wieder abgekühlt.In a high-temperature circuit, in particular one or more of the following components are arranged, which can be temperature-controlled via the fluid: cylinder head (first component), internal exhaust manifold (second component), cylinder crankcase (third component; components of an internal combustion engine in each case), heating system heat exchanger (fourth component) for heating the interior of the motor vehicle, engine oil cooler (fifth component). In this case, the fluid is cooled again via a high-temperature circuit cooler which is arranged in the high-temperature circuit and over which ambient air in particular flows.
In einem Niedertemperaturkühlkreislauf sind insbesondere eine oder mehrere der folgenden Komponenten angeordnet, die über das Fluid temperiert werden können: Ladeluftkühler (sechste Komponente), Abgasturboladerwärmetauscher (siebte Komponente). Dabei wird das Fluid über einen im Niedertemperaturkreislauf angeordneten Niedertemperaturkreislauf-Kühler, der insbesondere von Umgebungsluft überströmt wird, wieder abgekühlt.In a low-temperature cooling circuit, in particular one or more of the following components are arranged, which can be tempered by the fluid: charge air cooler (sixth component), exhaust gas turbocharger heat exchanger (seventh component). In this case, the fluid is cooled down again via a low-temperature circuit cooler which is arranged in the low-temperature circuit and over which ambient air flows in particular.
Insbesondere gelten auch die in den Kühlkreisläufen angeordneten Pumpen und Kühler als Komponenten des Kühlkreislaufs. Insbesondere werden die Entlüftungsleitungen nicht als Komponenten des Kühlkreislaufs bezeichnet, sondern nur als Bestandteile des Kühlsystems bezeichnet.In particular, the pumps and coolers arranged in the cooling circuits are also considered components of the cooling circuit. In particular, the ventilation lines are not referred to as components of the cooling circuit, but only referred to as components of the cooling system.
Der zweite Kühlkreislauf ist insbesondere ein Niedertemperaturkühlkreislauf, so dass dieses für eine Betriebstemperatur des Fluids von maximal ca. 90°C ausgelegt sein kann. Bei einem solchen Kühlkreislauf ist eine Entlüftung im Wesentlichen nur während des Befüllens des Kühlsystems mit dem Fluid erforderlich, da infolge der relativ niedrigen Betriebstemperatur kein Verdampfen von Fluid (z. B. Wasser, ggf. mit Additiven) in relevantem Umfang erfolgen sollte und somit nach einem bereits erfolgten Befüllen und Entlüften nur entsprechend geringe Mengen von Luft bzw. Gas durch lokales Sieden anfallen.The second cooling circuit is in particular a low-temperature cooling circuit, so that it can be designed for an operating temperature of the fluid of a maximum of approx. 90 ° C. In such a cooling circuit, venting is essentially only necessary while the cooling system is being filled with the fluid, since, due to the relatively low operating temperature, no evaporation of fluid (e.g. water, possibly with additives) should take place to a relevant extent and thus after If filling and venting have already taken place, only correspondingly small amounts of air or gas are produced by local boiling.
Insbesondere sind beide Kühlkreisläufe mit demselben Ausgleichsbehälter verbunden. Die von entsprechenden gattungsgemäßen Kühlsystemen bekannte Problematik eines Überströmens von vergleichsweise heißem Fluid aus dem Hochtemperaturkühlkreislauf über die Entlüftungsleitung des Niedertemperaturkühlkreislaufs in den Niedertemperaturkühlkreislauf, die im Stand der Technik teilweise aufwändig durch ein Rückschlagventil vermieden wird, kann wegen des ermöglichten Verzichts auf eine separate Befüllleitung für den zweiten Kühlkreislauf nicht auftreten.In particular, both cooling circuits are connected to the same expansion tank. The problem of an overflow of comparatively hot fluid from the high-temperature cooling circuit via the vent line of the low-temperature cooling circuit into the low-temperature cooling circuit, which is known from corresponding cooling systems of the generic type and which is sometimes elaborately avoided by a non-return valve in the prior art, can be avoided because a separate filling line is not required for the second Cooling cycle does not occur.
Es ist bekannt, dass beide Kühlkreisläufe (Hochtemperatur- und Niedertemperaturkühlkreislauf) mit demselben Ausgleichsbehälter nicht nur über die jeweilige Entlüftungsleitung sondern auch über die jeweilige Befüllleitung verbunden sind. Die Befüllleitung ist regelmäßig an einer Saugseite der jeweiligen Hauptkühlkreislaufpumpe angeschlossen. Heißes Fluid strömt aus dem Hochtemperaturkühlkreislauf in den Ausgleichsbehälter ein und wird bei bestimmten Betriebszuständen durch den Niedertemperaturkühlkreislauf angesaugt. Dadurch kann eine Anhebung des Temperaturniveaus im Niedertemperaturkühlkreislauf eintreten. Bei starkem Pumpenbetrieb im Hochtemperaturkühlkreislauf kann das Druckniveau im Niedertemperaturkühlkreislauf soweit absinken, das Pumpenkavitation oder Sieden im Niedertemperaturkühlkreislauf auftreten kann. Durch den vorgeschlagenen Entfall der Befüllleitung im zweiten Kühlkreislauf (insbesondere im Niedertemperaturkühlkreislauf) treten die genannte Druckabsenkung und Temperaturanhebung in diesem (Niedertemperatur-)Kühlkreislauf nicht auf.It is known that both cooling circuits (high-temperature and low-temperature cooling circuit) are connected to the same expansion tank not only via the respective vent line but also via the respective filling line. The filling line is regularly connected to a suction side of the respective main cooling circuit pump. Hot fluid flows from the high-temperature cooling circuit into the expansion tank and is sucked in through the low-temperature cooling circuit under certain operating conditions. This can lead to an increase in the temperature level in the low-temperature cooling circuit. In the case of heavy pump operation in the high-temperature cooling circuit, the pressure level in the low-temperature cooling circuit can drop so far that pump cavitation or boiling can occur in the low-temperature cooling circuit. The proposed omission of the filling line in the second cooling circuit (especially in the Low-temperature cooling circuit) the mentioned pressure reduction and temperature increase do not occur in this (low-temperature) cooling circuit.
Insbesondere weist der erste Kühlkreislauf eine erste Pumpe zur Förderung eines Fluids durch den ersten Kühlkreislauf und damit eine stromabwärts der ersten Pumpe vorliegende erste Hochdruckseite und eine stromaufwärts der ersten Pumpe vorliegende erste Niederdruckseite auf. Die zumindest eine erste Entlüftungsleitung ist an der ersten Hochdruckseite angeordnet und die zweite Entlüftungsleitung ist mit der zumindest einen ersten Entlüftungsleitung gekoppelt (fluidtechnisch verbunden).In particular, the first cooling circuit has a first pump for conveying a fluid through the first cooling circuit and thus a first high-pressure side present downstream of the first pump and a first low-pressure side present upstream of the first pump. The at least one first vent line is arranged on the first high pressure side and the second vent line is coupled (fluidically connected) to the at least one first vent line.
Die Kopplung der zweiten Entlüftungsleitung mit der zumindest einen ersten Entlüftungsleitung liegt insbesondere stromaufwärts des Ausbleichbehälters, also in einer Zuleitung der Entlüftungsleitungen hin zum Ausgleichbehälter.The coupling of the second vent line to the at least one first vent line is in particular upstream of the bleaching tank, that is, in a feed line of the vent lines to the expansion tank.
Insbesondere sind die zumindest eine erste Entlüftungsleitung und die zweite Entlüftungsleitung unmittelbar mit der Hochdruckseite des ersten Kühlkreislaufs verbunden.In particular, the at least one first vent line and the second vent line are directly connected to the high pressure side of the first cooling circuit.
„Unmittelbar“ heißt hier insbesondere, dass ausgehend von der Hochdruckseite und in der an die Hochdruckseite angebundenen zumindest einen ersten Entlüftungsleitung und in der zweiten Entlüftungsleitung keine Druckreduzierung vorgenommen wird, z. B. über eine Drossel.“Immediately” here means in particular that starting from the high pressure side and in the at least one first vent line connected to the high pressure side and in the second vent line no pressure reduction is undertaken, e.g. B. via a throttle.
Eine Druckreduzierung, insbesondere in der ersten Entlüftungsleitung, durch die ein Überströmen von Fluid in den zweiten Kühlkreislauf sonst vermieden werden soll, ist hier aufgrund der fehlenden zweiten Befüllleitung nicht erforderlich. Damit kann aber das Druckniveau in dem zweiten Kühlkreislauf angehoben werden, so dass durch die dann anliegenden hohen Drücke auch im zweiten Kühlkreislauf ein Sieden des Fluids (z. B. Wasser) an den im zweiten Kühlkreislauf angeordneten Komponenten (z. B. Wärmetauscher für Abgasturbolader und/oder Ladeluftkühler) vermieden werden kann.A pressure reduction, in particular in the first vent line, through which an overflow of fluid into the second cooling circuit is otherwise to be avoided, is not necessary here due to the lack of a second filling line. In this way, however, the pressure level in the second cooling circuit can be increased, so that the high pressures then applied also cause the fluid (e.g. water) to boil in the second cooling circuit on the components (e.g. heat exchangers for exhaust gas turbochargers) in the second cooling circuit and / or charge air cooler) can be avoided.
Insbesondere ist der zweite Kühlkreislauf über die zweite Entlüftungsleitung ohne ein Rückschlagventil (bzw. „Rückschlagventillos“ oder „frei von Rückschlagventilen“) mit dem Ausgleichsbehälter verbunden.In particular, the second cooling circuit is connected to the expansion tank via the second vent line without a non-return valve (or "non-return valve" or "free from non-return valves").
Das sonst zur Vermeidung eines Überströmens von heißem Fluid vorgesehene Rückschlagventil kann damit eingespart werden.The check valve, which is otherwise provided to prevent hot fluid from flowing over, can thus be saved.
Insbesondere ist der erste Kühlkreislauf über die zumindest eine erste Entlüftungsleitung ohne ein Rückschlagventil (bzw. „Rückschlagventillos“ oder „frei von Rückschlagventilen“) mit dem Ausgleichsbehälter verbunden.In particular, the first cooling circuit is connected to the expansion tank via the at least one first vent line without a non-return valve (or “without non-return valves” or “without non-return valves”).
Insbesondere weist der erste Kühlkreislauf mehrere Teilkühlkreisläufe auf, die über die erste Pumpe mit Fluid beaufschlagt werden. Zumindest zwei der Teilkühlkreisläufe weisen jeweils eine erste Entlüftungsleitung auf. Zumindest eine dieser Mehrzahl von ersten Entlüftungsleitungen ist ohne ein Rückschlagventil mit dem Ausgleichbehälter verbunden.In particular, the first cooling circuit has a plurality of partial cooling circuits to which fluid is applied via the first pump. At least two of the partial cooling circuits each have a first vent line. At least one of these plurality of first ventilation lines is connected to the expansion tank without a check valve.
Insbesondere weist der zweite Kühlkreislauf eine zweite Pumpe zur Förderung eines Fluids durch den zweiten Kühlkreislauf und damit eine stromabwärts der zweiten Pumpe vorliegende zweite Hochdruckseite und eine stromaufwärts der zweiten Pumpe vorliegende zweite Niederdruckseite auf. Insbesondere ist die zweite Entlüftungsleitung an der zweiten Hochdruckseite angeordnet.In particular, the second cooling circuit has a second pump for conveying a fluid through the second cooling circuit and thus a second high-pressure side present downstream of the second pump and a second low-pressure side present upstream of the second pump. In particular, the second vent line is arranged on the second high pressure side.
Insbesondere weist ein Kühlkreislauf einen Kühler auf, an dem insbesondere das in dem Kühlkreislauf zirkulierende Fluid durch den Kühler überströmende Umgebungsluft abgekühlt wird. Eine Hochdruckseite eines Kühlkreislaufs ist insbesondere stromabwärts der Pumpe und stromaufwärts des Kühlers angeordnet. Entsprechend ist eine Niederdruckseite stromabwärts des Kühlers und stromaufwärts der Pumpe angeordnet.In particular, a cooling circuit has a cooler, on which in particular the fluid circulating in the cooling circuit is cooled by the ambient air flowing over the cooler. A high pressure side of a cooling circuit is arranged in particular downstream of the pump and upstream of the cooler. Accordingly, a low-pressure side is arranged downstream of the cooler and upstream of the pump.
Insbesondere ist die zweite Entlüftungsleitung zweiflutig mit einem ersten Strömungskanal und einem zweiten Strömungskanal ausgebildet, wobei der erste Strömungskanal zur Entlüftung des zweiten Kühlkreislaufs und der zweite Strömungskanal zur Befüllung des zweiten Kühlkreislauf mit dem Fluid vorgesehen ist.In particular, the second vent line is double-flow with a first flow channel and a second flow channel, the first flow channel being provided for venting the second cooling circuit and the second flow channel being provided for filling the second cooling circuit with the fluid.
Es wird ein Verfahren zur Befüllung des beschriebenen Kühlsystems vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:
- a) Befüllen des ersten Kühlkreislaufs (z. B. über die erste Befüllleitung);
- b) Befüllen des zweiten Kühlkreislaufs über die zumindest eine erste Entlüftungsleitung und die damit verbundene zweite Entlüftungsleitung.
- a) Filling the first cooling circuit (e.g. via the first filling line);
- b) Filling the second cooling circuit via the at least one first vent line and the second vent line connected to it.
Insbesondere findet vor dem Befüllen eine Entlüftung der Kühlkreisläufe statt, z. B. über eine Absaugung von Luft (Evakuieren).In particular, the cooling circuits are vented before filling, e.g. B. via suction of air (evacuation).
Insbesondere erfolgt das Befüllen der Kühlkreisläufe über eine Befüllöffnung am Ausgleichbehälter.In particular, the cooling circuits are filled via a filling opening on the expansion tank.
Insbesondere erfolgt ein Entlüften der Kühlkreisläufe über eine Öffnung (ggf. die Befüllöffnung) am Ausgleichbehälter.In particular, the cooling circuits are vented via an opening (possibly the filling opening) on the expansion tank.
Insbesondere erfolgt nach dem Entlüften der Schritt a) des Verfahrens. Der erste Kühlkreislauf wird insbesondere so weit befüllt, bis das Fluid die Koppelstelle zur zweiten Entlüftungsleitung erreicht. Diese Koppelstelle liegt insbesondere, in Bezug auf die Schwerkraft und auf eine bestimmungsgemäße Lage des Kühlsystems (z. B. horizontale Position eines Kraftfahrzeuges), unterhalb des Ausgleichbehälters und oberhalb der Kühlkreisläufe und/oder bevorzugt oberhalb aller Komponenten der Kühlkreisläufe. Über die Koppelstelle kann das Fluid entlang der zweiten Entlüftungsleitung in den zweiten Kühlkreislauf einströmen.In particular, step a) of the method takes place after the venting. The first cooling circuit is filled in particular until the fluid reaches the coupling point to the second vent line. This coupling point is in particular, with regard to gravity and a proper position of the cooling system (e.g. horizontal position of a motor vehicle), below the expansion tank and above the cooling circuits and / or preferably above all components of the cooling circuits. The fluid can flow into the second cooling circuit along the second vent line via the coupling point.
Die Befüllung erfolgt insbesondere bei Unterdruck, also nach einem Absaugen der im Kühlsystem befindlichen Luft.The filling takes place in particular under negative pressure, that is, after the air in the cooling system has been sucked off.
Insbesondere kann Gas bzw. Luft aus dem zweiten Kühlkreislauf über die zweite Entlüftungsleitung auch passiv (ohne Betrieb der zweiten Pumpe) abgeführt werden. Insbesondere kann Gas bzw. Luft auch durch einen Betrieb der zweiten Pumpe abgeführt werden, also während oder unmittelbar nach Schritt b).In particular, gas or air can also be discharged passively (without operating the second pump) from the second cooling circuit via the second ventilation line. In particular, gas or air can also be removed by operating the second pump, that is to say during or immediately after step b).
Insbesondere ist der erste Kühlkreislauf über die zumindest eine erste Entlüftungsleitung ohne ein Rückschlagventil mit dem Ausgleichsbehälter verbunden, so dass zumindest der erste Kühlkreislauf permanent in den Ausgleichbehälter entlüftet wird.In particular, the first cooling circuit is connected to the expansion tank via the at least one first vent line without a non-return valve, so that at least the first cooling circuit is permanently vented into the expansion tank.
Permanent entlüften heißt insbesondere, dass das Gas bzw. Luft im Kühlkreislauf nicht kumuliert wird sondern kontinuierlich über eine Entlüftungsleitung hin zum Ausgleichsbehälter abströmen kann. Rückschlagventille arbeiten mit der Druckdifferenz vor und nach dem Ventil und können den Durchfluss in der Leitung verhindern, bis ein Druckniveau erreicht wird, an dem das Rückschlagventil öffnet. Eine geöffnetes Rückschlagventil erzeugt zusätzlich Druckverlust in der Leitung und mindert die Durchflussrate.Permanent venting means in particular that the gas or air in the cooling circuit is not accumulated but can flow off continuously via a vent line to the expansion tank. Check valves work with the pressure difference upstream and downstream of the valve and can prevent flow in the line until a pressure level is reached at which the check valve opens. An open check valve creates additional pressure loss in the line and reduces the flow rate.
Insbesondere ist der zweite Kühlkreislauf über die zweite Entlüftungsleitung ohne ein Rückschlagventil mit dem Ausgleichbehälter verbunden, so dass zumindest der zweite Kühlkreislauf permanent in den Ausgleichbehälter entlüftet wird.In particular, the second cooling circuit is connected to the expansion tank via the second vent line without a check valve, so that at least the second cooling circuit is permanently vented into the expansion tank.
Insbesondere kann die Befüllung auch ohne vorherige Entlüftung vorgenommen werden. Insbesondere sollte dann zunächst der erste Kühlkreislauf über den Ausgleichbehälter befüllt werden, wobei dann die erste Pumpe betätigt wird. Erst durch den Betrieb der ersten Pumpe kann auch Fluid in den zweiten Kühlkreislauf über die zweite Entlüftungsleitung befördert werden. Nach Befüllen des zweiten Kühlkreislaufs kann die zweite Pumpe in Betrieb genommen werden, so dass die Entlüftung des zweiten Kühlkreislaufs über die zweite Entlüftungsleitung zumindest unterstützt wird.In particular, the filling can also be carried out without prior ventilation. In particular, the first cooling circuit should first be filled via the expansion tank, the first pump then being actuated. Only through the operation of the first pump can fluid also be conveyed into the second cooling circuit via the second vent line. After the second cooling circuit has been filled, the second pump can be put into operation, so that the venting of the second cooling circuit is at least supported via the second venting line.
Die Ausführungen zu dem Kühlsystem sind insbesondere auf das Verfahren übertragbar und umgekehrt.The statements on the cooling system can in particular be transferred to the method and vice versa.
Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann („mindestens ein“), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.As a precaution, it should be noted that the numerals used here (“first”, “second”, ...) primarily (only) serve to distinguish between several similar objects, sizes or processes, so in particular no dependency and / or sequence of these objects, sizes or prescribe processes to each other. Should a dependency and / or sequence be required, this is explicitly stated here or it is obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described embodiment. If a component can occur several times (“at least one”), the description of one of these components can apply equally to all or part of the majority of these components, but this is not mandatory.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
-
1 : ein bekanntes Kühlsystem; -
2 : eine erste Ausführungsvariante eines Kühlsystems; und -
3 : eine zweite Ausführungsvariante eines Kühlsystems.
-
1 : a known cooling system; -
2 : a first variant embodiment of a cooling system; and -
3 : a second variant of a cooling system.
Die
Der sonstige Aufbau des Kühlsystems
Der erste Kühlkreislauf
In dem Hochtemperaturkreislauf sind die folgenden Komponenten
In dem Niedertemperaturkühlkreislauf sind die folgenden Komponenten
Beide Kühlkreisläufe
Der erste Kühlkreislauf
Die Kopplung der zweiten Entlüftungsleitung
Die erste Entlüftungsleitung
Eine Druckreduzierung in der einen ersten Entlüftungsleitung
Der zweite Kühlkreislauf
Das sonst zur Vermeidung eines Überströmens von heißem Fluid
Der erste Kühlkreislauf
Der erste Kühlkreislauf
Über die kein Rückschlagventil
Der zweite Kühlkreislauf
Gemäß Schritt a) des Verfahrens zur Befüllung des beschriebenen Kühlsystems
Vor dem Befüllen kann eine Entlüftung der Kühlkreisläufe
Der erste Kühlkreislauf
Die Entlüftungsstutzen (an den Enden der zweiten Entlüftungsleitung
Im Unterscheid zur ersten Ausführungsvariante ist die zweite Entlüftungsleitung
Es ist vorteilhaft, bei dem hier vorgeschlagenen Kühlsystem
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- KühlsystemCooling system
- 22
- erster Kühlkreislauffirst cooling circuit
- 33
- zweiter Kühlkreislaufsecond cooling circuit
- 44th
- FluidFluid
- 55
- erste Befüllleitungfirst filling line
- 66th
- erste Entlüftungsleitungfirst vent line
- 77th
- weitere erste Entlüftungsleitungfurther first vent line
- 88th
- AusgleichbehälterExpansion tank
- 99
- zweite Entlüftungsleitungsecond vent line
- 1010
- erste Pumpefirst pump
- 1111
- erste Hochdruckseitefirst high pressure side
- 1212
- erste Niederdruckseitefirst low pressure side
- 1313
- Rückschlagventilcheck valve
- 1414th
- zweite Pumpesecond pump
- 1515th
- zweite Hochdruckseitesecond high pressure side
- 1616
- zweite Niederdruckseitesecond low pressure side
- 1717th
- erster Strömungskanalfirst flow channel
- 1818th
- zweiter Strömungskanalsecond flow channel
- 1919th
- EntlüftungsstutzenVent port
- 2020th
- erster Kühlerfirst cooler
- 2121st
- zweiter Kühlersecond cooler
- 2222nd
- erste Komponentefirst component
- 2323
- zweite Komponentesecond component
- 2424
- dritte Komponentethird component
- 2525th
- vierte Komponentefourth component
- 2626th
- fünfte Komponentefifth component
- 2727
- sechste Komponentesixth component
- 2828
- siebte Komponenteseventh component
- 2929
- zweite Befüllleitungsecond filling line
- 3030th
- Drosselthrottle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102013226420 A1 [0007]DE 102013226420 A1 [0007]
- DE 102015111407 A1 [0008]DE 102015111407 A1 [0008]
- DE 202016005768 U1 [0009]DE 202016005768 U1 [0009]
- DE 102013221447 A1 [0010]DE 102013221447 A1 [0010]
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- 2019-07-26 DE DE102019120332.5A patent/DE102019120332A1/en active Pending
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