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Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor.
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Moderne Brennkraftmaschinen, insbesondere Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen, weisen bei immer höherer Effizienz eine verzögerte Erwärmung nach dem Start auf. Eine stärkere Reibung der beweglichen Bauteile einer kalten Brennkraftmaschine führt im Vergleich zu einer warmgelaufenen zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch. Um das Warmlaufen einer Brennkraftmaschine zu beschleunigen, sind verschiedene Strategien bekannt. Eine bekannte Maßnahme ist beispielsweise die sogenannte „No-Flow-Strategy“, bei der für einen bestimmten Zeitraum nach dem Start keine Kühlflüssigkeit durch entsprechende Kanäle in den Wandungen der Brennkraftmaschine gepumpt wird, um das Warmlaufen zu beschleunigen. Diese Strategie ist jedoch ungünstig, wenn Kühlflüssigkeit durch andere Einrichtungen des entsprechenden Kraftfahrzeugs gepumpt werden soll, wie z.B. Komponenten eines Harnstoffsystems oder einen Kühler in einer Abgasrückführungsleitung. Zu diesem Zweck wurden geteilte Kühlsysteme (bzw. Split-Kühlsysteme) entwickelt, bei denen ein oberes Teilsystem für den oberen Bereich und ein unteres Teilsystem für den unteren Bereich einer Brennkraftmaschine vorgesehen sind. Die verschiedenen Abschnitte des Motors weisen in der Regel jeweils einen Kühlmittelmantel bzw. Wassermantel auf, durch welchen ein Kühlmittel, z.B. ein Wasser-Glykol-Gemisch, gepumpt werden kann. Eine verbreitete Art von Split-Kühlsystem sieht dabei vor, dass die Kühlmittelmäntel eines unteren Motorabschnitts (z.B. des Motorblocks) einerseits sowie eines oberen Motorabschnittes (z.B. des Zylinderkopfes) andererseits bezüglich des Kühlmittelstroms parallel zueinander angeordnet sind.
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Das Kühlsystem weist in aller Regel eine mechanisch an den Motor gekoppelte bzw. koppelbare Hauptkühlmittelpumpe auf. Wird der Kühlmittelfluss im oberen Teilsystem, das für den Zylinderkopfbereich vorgesehen ist, durch eine elektrische Kühlmittelpumpe gewährleistet, kann in diesem Bereich Kühlmittel fließen, während im unteren Teilsystem der Kühlmittelfluss durch die Hauptkühlmittelpumpe komplett gestoppt werden kann. Dadurch wird parasitären Wärmeverlusten entgegengewirkt, während gleichzeitig ein effizientes, insbesondere auch stufenloses Steuern des Kühlmittelflusses im oberen Bereich möglich ist. Um unter allen Bedingungen, also auch bei hoher Motorlast, ausreichend Kühlflüssigkeit zu den die im Bereich des oberen Teilsystems angeordneten Einrichtungen wie z.B. Komponenten eines Harnstoffsystems oder einen Kühler in einer Abgasrückführungsleitung zu pumpen, wird jedoch eine entsprechend große elektrische Kühlmittelpumpe benötigt. Dies führt wiederrum zu höheren Kosten und Gewicht.
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Grundsätzlich ist es denkbar, den Kühlmittelfluss im oberen Teilsystem bei niedriger Motorlast durch die elektrische Kühlmittelpumpe zu erzeugen, während er bei hoher Motorlast wenigstens anteilig oder auch vollständig durch die Hauptkühlmittelpumpe erzeugt wird. Die elektrische Kühlmittelpumpe könnte in diesem Fall abgeschaltet oder zumindest mit geringerer Leistung betrieben werden. Um den Kühlmittelfluss in den dargestellten Fällen in der gewünschten Weise zu lenken, sind allerdings Ventile notwendig, die den Aufbau des Kühlsystems verkomplizieren, die Kosten für Material und Zusammenbau erhöhen und z.B. im Vergleich zu einfachen Kühlmittelleitungen eine erhöhte Störungsanfälligkeit haben.
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Die
DE 10 2010 024 319 A1 betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkurbelgehäuse und einem Zylinderkopf, der einen integrierten Abgaskrümmer aufweist, wobei das Zylinderkurbelgehäuse, der Zylinderkopf und der integrierte Abgaskrümmer einen zusammenhängenden Wassermantel aufweisen, der einen Teil eines Kühlmittelkreislaufs der Brennkraftmaschine bildet. Damit bei einer Nachlauf- und/oder Warmlaufkühlung des Abgaskrümmers ein überwiegender Anteil des in den Wassermantel zugeführten Kühlmittels zum Abgaskrümmer gelangt, während nur ein geringer Anteil des Kühlmittels um die Zylinder herum durch das Zylinderkurbelgehäuse strömt, wird vorgeschlagen, dass der Kühlmittelkreislauf eine Sammelschiene umfasst, die durch Durchtrittsöffnungen mit reduziertem Öffnungsquerschnitt mit dem Wassermantel kommuniziert, und dass in Verlängerung einer Strömungsrichtung durch die Durchtrittsöffnungen angeordnete Kühlmittelkanäle zum Abgaskrümmer führen, während hinter den Durchtrittsöffnungen seitlich abzweigende Kühlmittelkanäle in das Zylinderkurbelgehäuse führen.
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Die
DE 10 2017 200 874 A1 betrifft eine elektrische Kühlmittelpumpe zum Fördern eines Kühlmittels, die zwischen mehreren Betriebspunkten verstellbar ist, mit zumindest einem ersten Kühlmitteleingang, zumindest einem zweiten Kühlmitteleingang und einem Kühlmittelausgang, einer Ventileinrichtung, die derart ausgebildet ist, dass sie in Abhängigkeit des gewählten Betriebspunkts der Kühlmittelpumpe und damit des Drucks im Kühlmittel zumindest einen ersten oder zweiten Kühlmitteleingang öffnet oder schließt oder zumindest einen ersten und zweiten Kühlmitteleingang gleichzeitig öffnet, wobei die Ventileinrichtung in die Kühlmittelpumpe integriert ist.
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Aus der
US 2018 / 0 087 425 A1 ist ein Fahrzeugsystem bekannt, mit einem Klimatisierungs-System, das einen Kondensator zum Kühlen von Kabinenluft beinhaltet. Ein aufgeladenes Motorsystem weist einen Motor und einen stromaufwärts von einem Ladeluftkühler (CAC) gekoppelten Turboladerverdichter auf. Ein Kältemittelkreislauf lässt Kältemittel durch den Kondensator zirkulieren, wobei der Kreislauf einen Drucksensor beinhaltet. Ein Kühlmittelkreislauf lässt Kühlmittel durch den Kondensator, den CAC und einen Getriebeölkühler (TOC) zirkulieren, wobei der Kühlmittelkreislauf eine elektrische Pumpe, ein Proportionalventil und einen Temperatursensor aufweist. Eine Steuerung weist computerlesbare Anweisungen zu Folgendem auf: Abbilden einer Soll-Kühlmitteldurchflussrate durch den Kondensator auf Grundlage der Kühlmitteltemperatur, wenn sich ein Kabinenkühlbedarf zwischen einem unteren Grenzwert und einem oberen Grenzwert ändert; Einstellen einer Leistung der Pumpe auf Grundlage der geschätzten Kühlmitteldurchflussrate; und Einstellen der Position des Ventils auf Grundlage eines Ist-AC-Kopfdrucks, der an dem Kältemittelkreislauf geschätzt wird, relativ zu einem Referenz-AC-Kopfdruck, der auf Grundlage der Kühlmitteltemperatur abgebildet ist.
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Die
DE 10 2012 200 391 A1 offenbart einen Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse und einem Zylinderkopf, mit einer von der Brennkraftmaschine antreibbaren mechanischen Kühlmittelpumpe und einer zuschaltbaren elektrischen Kühlmittelpumpe, wobei ein Kühlmittel mit der mechanischen Kühlmittelpumpe durch das Kurbelgehäuse und/oder den Zylinderkopf in eine Kühlmittelrückflussleitung förderbar ist und/oder parallel zur Brennkraftmaschine durch einen Abgasrückführkühler und/oder durch einen Kühlmittel/Öl-Wärmetauscher in die Kühlmittelrückflussleitung förderbar ist. Die Kühlmittelrückflussleitung mündet direkt in eine Kühlmittelsteuereinrichtung und indirekt durch einen Kühlmittelkühler in die Kühlmittelsteuereinrichtung und anschließend in eine Saugseite der mechanischen Kühlmittelpumpe. Eine Saugseite der elektrischen Kühlmittelpumpe ist in Strömungsrichtung des Kühlmittels nach der Kühlmittelsteuereinrichtung mit einer Saugseite der mechanischen Kühlmittelpumpe verbunden, wobei das Kühlmittel mit der elektrischen Kühlmittelpumpe durch das Kurbelgehäuse und/oder den Zylinderkopf direkt in die Kühlmittelrückflussleitung förderbar ist.
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Die
US 2016 /0 215 680 A1 zeigt ein Split-Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Das Split-Kühlsystem umfasst einen Hauptkreislauf mit einer Kühleranordnung und einen Nebenkreislauf mit einer Heizanordnung. Der Hauptkreislauf ist dazu vorgesehen, um mit dem Kühlmittelmantel eines Motorblocks der Brennkraftmaschine fluidleitend verbunden zu werden. Demgegenüber ist der Nebenkreislauf dazu vorgesehen, um mit dem Kühlmittelmantel eines Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine fluidleitend verbunden zu werden. Wenigstens der Hauptkreislauf ist über ein Regelmittel absperrbar. Dabei sind der Hauptkreislauf und der Nebenkreislauf zumindest teilweise über das Regelmittel fluidleitend miteinanderverbindbar, um eine maximale Kühlleistung zu bewirken.
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Die
JP 2016-044641 A offenbart ein Kühlsystem für einen Fahrzeugmotor, wobei ein Kühler sowie ein Heizkern parallel zueinander an einen Wassermantel des Fahrzeugmotors angeschlossen sind. Das Kühlmittelsystem weist eine mechanische Pumpe sowie eine elektrische Pumpe auf, die parallel zueinander stromaufwärts an den Wassermantel angeschlossen sind. Die mechanische Pumpe ist über eine Fliehkraftkupplung mit dem Fahrzeugmotor verbunden, während die Leistung der elektrischen Pumpe über eine Steuervorrichtung steuerbar ist. Durch die Fliehkraftkupplung wird bei niedriger Motordrehzahl die mechanische Pumpe vom Motor entkoppelt.
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Aus der
US 8 997 483 B2 ist ein System zum thermischen Management eines Motors bekannt. Ein Motorblock-Kühlmantel und ein Motorkopf-Kühlmantel sind jeweils ausgebildet, um ein Kühlmittel von einer Kühlmittelpumpe aufzunehmen. Ein IEM-Kühlmantel ist ausgebildet, um das Kühlmittel von der Kühlmittelpumpe oder von dem Motorkopf-Kühlmantel aufzunehmen. Eine erste Vielzahl von Strömungssteuerventilen mit mehreren Anschlüssen sind ausgebildet, um das Kühlmittel vom Motorblock-Kühlmantel, vom Motorkopf-Kühlmantel und/oder vom IEM-Kühlmantel aufzunehmen. Ein Heizkern ist ausgebildet, um das Kühlmittel von zumindest einem der ersten Vielzahl von Strömungssteuerventilen aufzunehmen. Des Weiteren ist ein Kühler ausgebildet, um das Kühlmittel von zumindest einem der ersten Vielzahl von Strömungssteuerventilen aufzunehmen.
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Die
US 9 222 398 B2 offenbart einen Verbrennungsmotor, der einen Kühlmittelkreislauf aufweist, in welchem eine Hauptkühlmittelpumpe und eine Hilfskühlmittelpumpe sowie ein Steuerelement angeordnet sind. Der Kühlkreislauf ist dabei als Kabinenwärmetauscher-Kreislauf ausgeführt und das Steuerelement ist als Rückschlagventil ausgeführt. Die Hauptkühlmittelpumpe ist in dem Kabinenwärmetauscher-Kreislauf angeordnet, wobei eine Verbindungsleitung aus dem Kabinenwärmetauscher-Kreislauf abzweigt, welche eingangsseitig in einem Zylinderblockkühlmittelmantel mündet, wobei die Hilfskühlmittelpumpe in der Verbindungsleitung angeordnet ist.
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Die
US 2018 / 0 119 597 A1 zeigt ein System für ein Fahrzeug, umfassend: ein Kühlmittelsystem, das dazu konfiguriert ist, Kühlmittel durch einen Motor, einen AGR-Kühler, ein Turbomittelgehäuse, eine Harnstoffeinspritzung, eine Bypassleitung, einen Kühler, einen Heizungswärmetauscher und eine Hilfsschleife zirkulieren zu lassen. Ein erster Thermostat ist dazu konfiguriert, Kühlmittel aus dem Motor aufzunehmen und in einer ersten Position durch die Bypassleitung, in einer zweiten Position durch die Bypassleitung und den Kühler und in einer dritten Position durch den Kühler, aber nicht die Bypassleitung zu führen. Ein zweiter Thermostat ist an einer kalten Seite des Motors positioniert und dazu konfiguriert, Kühlmittel in einer vierten Position aus der Bypassleitung, in einer fünften Position aus der Bypassleitung und dem Heizungswärmetauscher und in einer sechsten Position aus der Bypassleitung, dem Heizungswärmetauscher, dem Kühler und der Hilfsschleife aufzunehmen. Eine Pumpe ist in einer Kühlmittelleitung zwischen dem Motor und dem zweiten Thermostat positioniert. Das Kühlmittelsystem ist derart konfiguriert, dass der AGR-Kühler, das Turbomittelgehäuse und die Harnstoffeinspritzung Kühlmittelstrom aufnehmen, wenn der Motor in Betrieb ist und wenn sich der erste Thermostat in einer der ersten bis dritten Position befindet und wenn sich der zweite Thermostat in einer der vierten bis sechsten Position befindet.
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Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet die Bereitstellung eines einfachen und effizienten Split-Kühlsystems noch Raum für Verbesserungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und effizientes Split-Kühlsystem zur Verfügung zu stellen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Kühlsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Durch die Erfindung wird ein Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellt. Bei dem Verbrennungsmotor kann es sich insbesondere um einen Ottomotor oder einen Dieselmotor eines Kraftfahrzeugs handeln.
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Das Kühlsystem weist einen ersten Kühlkreislauf auf, der eine mechanische Primärpumpe sowie eine zu einem ersten Pumpeneingang der Primärpumpe führenden Anschlussleitung aufweist und einen unteren Motorabschnitt durchläuft. Der erste Kühlkreislauf dient zur Förderung eines Kühlmittels (bspw. eines Wasser-Glykol-Gemischs) und dabei zur Kühlung des unteren Motorabschnitts. Der erste Kühlkreislauf durchläuft den unteren Motorabschnitt, welcher bspw. ein Motorblock sein kann, bzw. streng genommen ein Kühlmittelmantel bzw. Wassermantel des Motorblocks. Das Kühlmittel nimmt beim Durchlaufen des unteren Motorabschnitts Wärme auf, wodurch dieser gekühlt wird. Der erste Kühlkreislauf weist eine mechanische Primärpumpe auf, wobei „mechanisch“ bedeutet, dass die Primärpumpe mechanisch an den Verbrennungsmotor gekoppelt bzw. koppelbar ist. Die mechanische Pumpe ist über geeignete Elemente zur Kraftübertragung sowie ggf. zur Unter- oder Übersetzung mit dem Verbrennungsmotor verbunden. D.h., wenn der Verbrennungsmotor abgeschaltet ist, ist auch die mechanische Pumpe außer Betrieb. Die Primärpumpe ist dabei insbesondere stromaufwärts des unteren Motorabschnitts angeordnet. Eine Anschlussleitung des ersten Kühlkreislaufs führt zu einem ersten Pumpeneingang der Primärpumpe, d.h. sie ist direkt oder indirekt an den ersten Pumpeneingang angeschlossen. Wenn die Primärpumpe in Betrieb ist, wird Kühlmittel durch die Anschlussleitung und den ersten Pumpeneingang in die Primärpumpe gesaugt. Die Anschlussleitung kann - ebenso wie die weiteren, im Folgenden genannten Leitungen des Kühlsystems - eine oder mehrere beliebig ausgestaltete Kanäle, Leitungsabschnitte oder Kammern zum Führen des Kühlmittels aufweisen. Allgemein können in einer Leitung auch funktionelle Bauteile wie Wärmetauscher oder Ventile angeordnet sein.
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Da der erste Kühlkreislauf zum Kühlen des unteren Motorabschnitts vorgesehen ist, weist er einen stromabwärts des unteren Motorabschnitts angeordneten Wärmetauscher auf, bspw. einen weiter unten noch diskutierten Hauptkühler, der in der Regel hinter einem Kühlergrill des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. An dem genannten Wärmetauscher wird wenigstens ein Teil der vom Motorblock übernommenen Wärme an die Umgebung abgegeben. Die Begriffe „stromaufwärts“ sowie „stromabwärts“ sind in diesem Zusammenhang durch Anordnung in Bezug auf die Richtung des Kühlmittelstroms innerhalb des Kühlsystems definiert.
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Das Kühlsystem weist des Weiteren einen zweiten Kühlkreislauf auf, der einen oberen Motorabschnitt durchläuft, bspw. einen Zylinderkopf bzw. normalerweise einen Wassermantel bzw. Kühlmittelmantel des Zylinderkopfes. Der zweite Kühlkreislauf mündet in die Anschlussleitung ein, d.h. im Betriebszustand kann sich ein Kühlmittelstrom innerhalb des zweiten Kühlkreislaufs mit einen Kühlmittelstrom innerhalb des Anschlussleitung vereinen. Allerdings zweigt der zweite Kühlkreislauf mit einer zum oberen Motorabschnitt führenden Pumpenleitung wieder von der Anschlussleitung ab. D.h., eine Pumpenleitung des zweiten Kühlkreislaufs, die zum oberen Motorabschnitt führt, zweigt von der Anschlussleitung ab. In der Pumpenleitung ist eine elektrische Sekundärpumpe angeordnet, man könnte auch sagen, die Pumpenleitung weist die Sekundärpumpe auf. Die Sekundärpumpe ist elektrisch, d.h. sie ist elektrisch betreibbar, wobei ihre Leistung normalerweise steuerbar oder regelbar ist. Auf diese Weise kann zum einen in einfacher Art der Kühlmittelstrom verändert werden, indem die Leistung der Sekundärpumpe verändert wird, in der Regel durch Variieren einer Drehzahl der Sekundärpumpe. Ein weiterer Vorteil ist allerdings auch, dass die elektrische Sekundärpumpe - bei ausreichender Energieversorgung, z.B. durch eine Fahrzeugbatterie - ständig einsatzbereit ist, um den Kühlmittelstrom aufrecht zu erhalten, unabhängig vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors. Die elektrische Sekundärpumpe ist stromaufwärts des oberen Motorabschnittes angeordnet.
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Der erste Kühlkreislauf ist stromabwärts der Primärpumpe über ein erstes Rückschlagventil mit der Pumpenleitung verbunden ist und die Pumpenleitung weist ein zweites Rückschlagventil auf. Somit ist eine Verbindung des ersten Kühlkreislaufs mit der Pumpenleitung des zweiten Kühlkreislaufs über das erste Rückschlagventil gegeben, d.h. dieses ist zwischen dem ersten Kühlkreislauf und der Pumpenleitung zwischengeordnet. Insbesondere kann es in einer Verbindungsleitung angeordnet sein, die den ersten Kühlkreislauf mit der Pumpenleitung verbindet. Das Rückschlagventil ist dabei dazu ausgebildet, in Richtung auf die Pumpenleitung zu öffnen, also einen Kühlmittelstrom vom ersten Kühlkreislauf zur Pumpenleitung des zweiten Kühlkreislaufs freizugeben. Darüber hinaus ist in der Pumpenleitung ein zweites Rückschlagventil angeordnet. Dieses ist selbstverständlich dazu ausgebildet, einen Kühlmittelstrom von der Sekundärpumpe zum oberen Motorabschnitt hin freizugeben. Das zweite Rückschlagventil ist innerhalb der Pumpenleitung stromaufwärts der Verbindung zum ersten Kühlkreislauf angeordnet, also z.B. stromaufwärts einer Position, in welcher die o.g. Verbindungsleitung in die Pumpenleitung einmündet. Insbesondere kann das zweite Rückschlagventil stromabwärts der Sekundärpumpe angeordnet sein.
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Aufgrund der Verbindung, die wenigstens über das erste Rückschlagventil gegeben ist, sowie aufgrund der Tatsache, dass der erste Kühlkreislauf in die Anschlussleitung einmündet und wieder von dieser abzweigt, sind der erste und der zweite Kühlkreislauf teilweise miteinander verbunden. Insofern sind die Bezeichnungen „erster Kühlkreislauf“ und „zweiter Kühlkreislauf“ lediglich dahingehend zu verstehen, dass innerhalb der Kreisläufe jeweils Kühlmittel zyklisch gefördert werden kann, nicht jedoch dahingehend, dass diese beiden Kreisläufe hinsichtlich des Kühlmittelflusses völlig getrennt sind.
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Durch die beiden Rückschlagventile es möglich, einen Kühlmittelfluss im zweiten Kühlkreislauf einerseits über die Primärpumpe zu erzeugen sowie andererseits, ggf. auch ergänzend, durch die Sekundärpumpe. Sofern die Primärpumpe in Betrieb ist, fördert diese selbstverständlich Kühlmittel durch den ersten Kühlkreislauf und bewirkt eine Kühlung des unteren Motorabschnitts. Darüber hinaus kann allerdings auch durch die Verbindung über das erste Rückschlagventil Kühlmittel aus dem ersten Kühlkreislauf in den Pumpenleitung des zweiten Kühlkreislaufs gelangen. Dabei ist durch das Vorhandensein des zweiten Rückschlagventils unabhängig vom Betriebszustand der Sekundärpumpe sichergestellt, dass der Kühlmittelstrom in der Pumpenleitung stets zum oberen Motorabschnitt hin verläuft und nicht in Gegenrichtung. In diesem Zusammenhang ist nicht ausgeschlossen, dass die Sekundärpumpe zusätzlich zur Primärpumpe betrieben werden kann. Grundsätzlich ist dies allerdings zumindest bei hohen Motordrehzahlen unnötig, da die mechanische Primärpumpe in diesem Fall ausreicht. Somit kann in diesem Bereich, der potenziell auch eine starke Kühlung des oberen Motorabschnittes erfordern würde, auf das Zuschalten der Sekundärpumpe oder zumindest auf eine besonders hohe Leistung derselben verzichtet werden. Daher kann die Sekundärpumpe vergleichsweise leistungsschwach und klein ausgelegt sein. Wenngleich eine derartige Auslegung bevorzugt ist, sind die Begriffe „Primärpumpe“ sowie „Sekundärpumpe“ im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht einschränkend hinsichtlich Größe oder Leistung auszulegen und dienen im Allgemeinen nur zur begrifflichen Unterscheidung.
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Andererseits kann in Fällen, in denen die Primärpumpe keine ausreichende Leistung liefern kann oder aber vom Verbrennungsmotor entkoppelt wurde, ein Kühlmittelfluss durch den oberen Motorabschnitt allein durch den Betrieb der Sekundärpumpe gewährleistet werden. Das zweite Rückschlagventil in der Pumpenleitung des zweiten Kühlkreislaufs gibt den entsprechenden Kühlmittelfluss frei, während das erste Rückschlagventil verhindert, dass Kühlmittel aus der Pumpenleitung in den ersten Kühlkreislauf abfließt. Entsprechend dem Prinzip eines Split-Kühlsystems kann somit eine selektive Kühlung des oberen Motorabschnittes erfolgen, während der Motorblock zeitweise ungekühlt bleibt, wodurch in der Regel eine schnellere Erwärmung erreicht werden soll. Für die ordnungsgemäße Funktionsweise des Kühlsystems sind dabei lediglich die zwei genannten Rückschlagventile nötig, womit die Kosten für Material, Zusammenbau und Wartung gering gehalten werden können.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Pumpenausgang der Primärpumpe über eine Vorlaufleitung des ersten Kühlkreislaufs mit dem unteren Motorabschnitt verbunden, ein Verbindungsabschnitt zweigt stromabwärts des oberen Motorabschnitts vom zweiten Kühlkreislauf ab und ist mit einem zweiten Pumpeneingang der Primärpumpe verbunden. Der Pumpenausgang entspricht demjenigen Anschluss der Primärpumpe, durch den das Kühlmittel beim normalen Betrieb die Primärpumpe verlässt, also aus der Primärpumpe herausgepumpt wird. An diesen Pumpenausgang schließt sich die Vorlaufleitung des ersten Kühlkreislaufs an, welche die Primärpumpe mit dem unteren Motorabschnitt, genauer gesagt mit dem Kühlmittelmantel bzw. Wassermantel desselben, verbindet. Man kann somit sagen, dass die Primärpumpe durch den ersten Pumpeneingang einerseits sowie durch den Pumpenausgang andererseits in den ersten Kühlkreislauf eingebunden ist. Ein Verbindungsabschnitt zweigt stromabwärts des oberen Motorabschnittes vom zweiten Kühlkreislauf ab. D.h., der Verbindungsabschnitt, welcher selbstverständlich zum Führen von Kühlmittel ausgebildet ist und daher wenigstens eine Leitung aufweist, zweigt vom zweiten Kühlkreislauf an einer Position ab, die bezüglich des Kühlmittelstroms im zweiten Kühlkreislauf stromabwärts des oberen Motorabschnittes liegt. Der Verbindungsabschnitt ist somit einerseits mit dem zweiten Kühlkreislauf verbunden und andererseits mit dem zweiten Pumpeneingang. Die Primärpumpe verfügt bei dieser Ausführungsform über zwei Pumpeneingänge, wobei während des Betriebs der Primärpumpe über beide Pumpeneingänge Kühlflüssigkeit angesaugt und zum Pumpenausgang gefördert werden kann. Der Verbindungsabschnitt umgeht einen Teil des zweiten Kühlkreislaufs sowie die Anschlussleitung des ersten Kühlkreislaufs und ist gewissermaßen direkt an die Primärpumpe angeschlossen. Der Verbindungsabschnitt kann unterschiedlich komplex ausgestaltet sein. Im einfachsten Fall könnte es sich um eine einzelne, durchgehende und unverzweigte Leitung handeln, die den ersten Kühlkreislauf mit dem zweiten Pumpeneingang verbindet. Wie nachfolgend noch erläutert wird, kann der Verbindungsabschnitt allerdings auch einen komplizierteren, insbesondere verzweigten Aufbau aufweisen.
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Bevorzugt weist der Verbindungsabschnitt wenigstens einen Kühler einer Fahrzeugkomponente auf. D.h., Kühlmittel wird über den Verbindungsabschnitt durch den entsprechenden Kühler hindurch gefördert. Dabei ist der Kühlmittelstrom durch den genannten wenigstens einen Kühler bis zu einem gewissen Grade unabhängig von dem Kühlmittelstrom durch den Teil des ersten Kühlkreislaufs, der vom Verbindungsabschnitt umgangen wird. D.h., Fahrzeugkomponenten, die über den Verbindungsabschnitt gekühlt werden, können nach Bedarf anders gekühlt bzw. beheizt werden als Fahrzeugkomponenten, die über den umgangenen Teil des ersten Kühlkreislaufs gekühlt bzw. beheizt werden.
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Bevorzugt weist der Verbindungsabschnitt einen Harnstoff-Injektorkühler und/oder einen Lagerkühler eines Turboladers auf. Dabei wird in einer Ausgestaltung lediglich Kühlmittel an bzw. um den Injektor bzw. das Lager geführt. Insofern ist bei dieser Ausgestaltung tatsächlich kein separater Kühler vorhanden, wobei im Folgenden aber auch von einem „Kühler“ gesprochen wird, wenn nur Kühlmittel an bzw. um den Injektor bzw. das Lager geführt wird. Der Harnstoff-Injektorkühler dient dabei dazu, einen Injektor für eine wässrige Harnstofflösung zu kühlen, die im Rahmen der Abgasnachbehandlung von Dieselmotoren durch selektive katalytische Reduktion (SCR) dem Abgasstrom zugesetzt werden kann. Der Lagerkühler dient bei Turbomotoren bzw. aufgeladenen Motoren dazu, ein Lager des Turboladers zu kühlen. Mitunter ist es notwendig, ein solches Lager nach dem Abstellen des Verbrennungsmotors weiter zu kühlen, um eine Überhitzung zu vermeiden.
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Des Weiteren kann der Verbindungsabschnitt stromabwärts eines Abgasrückführungskühlers vom zweiten Kühlkreislauf abzweigen. Bei dem Abgasrückführungskühler handelt es sich um einen Kühler bzw. Wärmetauscher, durch den Abgas gekühlt wird, das im weiteren Verlauf zusammen mit Frischluft erneut dem Verbrennungsmotor zugeführt wird. Bei dieser Ausführungsform durchläuft der Kühlmittelstrom zunächst den Abgasrückführungskühler und teilt sich dann auf in einen Anteil, der weiter den zweiten Kühlkreislauf durchläuft, sowie einen Anteil, der den Verbindungsabschnitt durchläuft. Sofern wie oben beschrieben ein Harnstoff-Injektorkühler und/oder einen Lagerkühler des Turboladers im Verbindungsabschnitt angeordnet sind, sind diese stromabwärts bezüglich des Abgasrückführungskühlers angeordnet. Die Funktion des Abgasrückführungskühlers wird insofern nicht beeinträchtigt. Der Abgasrückführungskühler wird außerdem gewissermaßen vom gesamten Kühlmittelstrom durchlaufen, bevor sich dieser aufteilt.
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Wie bereits oben angedeutet, kann der Verbindungsabschnitt eine in sich verzweigte Struktur aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist er zwei bezüglich des Kühlmittelstroms parallele Verbindungsabschnitt-Zweige auf, wobei der Harnstoff-Injektorkühler sowie der Lagerkühler des Turboladers in jeweils einem Verbindungsabschnitt-Zweig angeordnet sind. D.h., die beiden Verbindungsabschnitt-Zweige können parallel von Kühlmittelströmen durchflossen werden, die zumindest in gewissem Maße unabhängig voneinander sind. Insofern können auch der Harnstoff-Injektorkühler einerseits und der Lagerkühler des Turboladers andererseits bedarfsweise unterschiedlich gekühlt werden. Außerdem wird durch die Aufteilung des Kühlmittelstroms auf die beiden Verbindungsabschnitt-Zweige eine verhältnismäßig geringere Kühlung in jedem der Abschnitte erreicht, was unter Umständen auch vorteilhaft sein kann. Es wäre sogar möglich, durch wenigstens ein Ventil den Kühlmittelstrom in einem der Verbindungsabschnitt-Zweige zeitweise zu reduzieren oder zu unterbinden, während der Kühlmittelstrom im anderen Verbindungsabschnitt-Zweig aufrechterhalten bleibt.
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Vorteilhaft weist der zweite Kühlkreislauf stromabwärts des Abgasrückführungskühlers eine Innenraumheizung auf, die der Verbindungsabschnitt umgeht. Die Innenraumheizung dient zur Beheizung eines Innenraums des Fahrzeugs und weist einen Wärmetauscher auf, durch den Wärme vom Kühlmittel an die Umgebungsluft abgegeben wird. Hierdurch erfolgt zum einen die Beheizung des Innenraums, zum anderen aber auch eine Abkühlung des Kühlmittels. Dabei muss das Kühlmittel nach Durchlaufen der Innenraumheizung nicht die gleiche Temperatur aufweisen wie vor dem Durchlaufen des Abgasrückführungskühlers. In Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren kann die Temperatur höher oder niedriger sein. Dadurch, dass ein Teil des Kühlmittelstroms durch den Verbindungsabschnitt geführt wird, wird die Innenraumheizung von einem geringeren Kühlmittelstrom durchflossen als der Abgasrückführungskühler. Dies stellt allerdings üblicherweise keinen Nachteil dar, vielmehr lässt sich die Innenraumheizung typischerweise mit einem gegenüber dem Abgasrückführungskühler reduzierten Kühlmittelstrom effektiv betreiben.
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Während die Primärpumpe in Betrieb ist, wird Kühlmittel durch den ersten Pumpeneingang ebenso wie durch den zweiten Pumpeneingang angesaugt und durch den Pumpenausgang ausgestoßen. D.h. in diesem Fall wird Kühlmittel, das den Verbindungsabschnitt durchläuft, über den zweiten Pumpeneingang sowie den Pumpenausgang weiter gefördert. Wenn die Primärpumpe abgeschaltet ist, ist diese Kühlmittelförderung allerdings nicht möglich. Daher ist bspw. zur Aufrechterhaltung eines Kühlmittelstroms durch den Verbindungsabschnitt eine andere Kühlmittelführung notwendig. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Primärpumpe derart sperrbar, dass ein Kühlmittelstrom durch den Pumpenausgang gesperrt ist, während ein Kühlmittelstrom durch den zweiten Pumpeingang in die Primärpumpe und durch den ersten Pumpeneingang aus der Primärpumpe heraus freigegeben ist. Der Kühlmittelstrom durch den Pumpenausgang ist gesperrt, wobei die Sperrung entweder durch die Primärpumpe oder optional durch ein außerhalb der Primärpumpe in der Vorlaufleitung angeordnetes Ventil erfolgen kann. Insbesondere kann die Primärpumpe ein Pumpenventil aufweisen, durch das der Kühlmittelstrom sperrbar ist. Allerdings ist ein Kühlmittelstrom freigegeben, der durch den zweiten Pumpeneingang in die Primärpumpe führt und durch den ersten Pumpeneingang aus der Primärpumpe heraus. D.h., der erste Pumpeneingang wird hier als Ausgang betrieben, d.h. Kühlmittel strömt durch den ersten Pumpeneingang hinaus. Somit ist ein Kühlmittelstrom durch den Verbindungsabschnitt, den zweiten Pumpeneingang, das Innere der Primärpumpe und den ersten Pumpeneingang gegeben. Im weiteren Verlauf strömt das Kühlmittel durch die Anschlussleitung, allerdings in entgegengesetzter Richtung gegenüber dem Zustand, in dem die Primärpumpe eingeschaltet ist. Schließlich kann das Kühlmittel die Anschlussleitung durch die Pumpenleitung des zweiten Kühlkreislaufs verlassen. D.h., bei dieser Ausführungsform wird zumindest ein Teil der Anschlussleitung je nach Betriebsmodus in unterschiedlicher Richtung von Kühlmittel durchströmt. Wenn die Primärpumpe geöffnet bzw. aktiv ist, verläuft der Kühlmittelstrom zur Primärpumpe hin, wenn die Primärpumpe gesperrt bzw. inaktiv ist, verläuft der Kühlmittelstrom von der Primärpumpe fort. Die beschriebene Sperrung der Primärpumpe kann (z.B. durch Ansteuern des o.g. Aktors) über eine Steuereinheit gesteuert werden, die gleichzeitig die Sekundärpumpe steuern kann. Der bei gesperrter Primärpumpe gegebene Kühlmittelstrom kann sich auch ergeben, wenn der Verbrennungsmotor abgeschaltet ist. In diesem Fall ist die Primärpumpe - soweit sie mechanisch an den Verbrennungsmotor gekoppelt ist - ebenfalls inaktiv, während der Kühlmittelstrom durch den Pumpenausgang üblicherweise nicht gesperrt ist.
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Wie bereits oben erwähnt, weist der erste Kühlkreislauf auch einen Wärmetauscher auf, der insbesondere ein Hauptkühler sein kann, der bspw. in einem vorderen Bereich des Fahrzeugs hinter einem Kühlergrill des Fahrzeugs angeordnet ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist der erste Kühlkreislauf zudem einen Thermostaten auf, von dem eine den Hauptkühler umgehende Bypassleitung ausgeht. Der Thermostat ist dabei selbstverständlich dazu eingerichtet, eine Aufteilung des Kühlmittelstroms auf die Bypassleitung einerseits sowie eine zum Hauptkühler führende erste Rücklaufleitung andererseits einzustellen. Qualitativ wird ein größerer Teil des Kühlmittelstroms durch die Bypassleitung geführt, wenn die vom Thermostaten registrierte Kühlmitteltemperatur gering ist, während bei einer hohen Kühlmitteltemperatur ein größerer Teil durch die erste Rücklaufleitung zum Hauptkühler geführt wird.
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Bevorzugt kann ein den Thermostaten umgehender Nebenkühlzweig im Bereich des unteren Motorabschnitts vom ersten Kühlkreislauf abzweigen und in die Bypassleitung münden. Der Nebenkühlzweig kann unmittelbar stromaufwärts des unteren Motorabschnitts vom ersten Kühlkreislauf abzweigen, so dass er den Motorblock umgeht. Alternativ wäre auch ein teilweises oder vollständiges Durchlaufen des unteren Motorabschnitts (bzw. des Kühlmittelmantel desselben) möglich. In jedem Fall umgeht der Nebenkühlzweig den Thermostaten, so dass er dessen Funktion nicht beeinflusst. In dem Nebenkühlzweig können ein oder mehrere Kühler angeordnet sein, insbesondere für Fahrzeugkomponenten, die zur Kühlung eine Kühlmitteltemperatur benötigen, die niedriger ist als bspw. stromabwärts des unteren Motorabschnitts. Bspw. kann der Nebenkühlzweig einen Getriebeölkühler und/oder einen Ölfilterkühler aufweisen. Diese können in Stromrichtung aufeinanderfolgend im Nebenkühlzweig angeordnet sein. Darüber hinaus kann der Nebenkühlzweig ein weiteres Ventil aufweisen, durch das der Kühlmittelstrom verändert und ggf. auch gesperrt werden kann. Alternativ zu einer Umgehung des Thermostaten kann der Nebenkühlzweig auch im Bereich des unteren Motorabschnitts vom ersten Kühlkreislauf abzweigen und in den Thermostaten einmünden. In diesem Fall kann Kühlmittel, das im Nebenkühlzweig Wärme aufgenommen hat, unmittelbar am Hauptkühler gekühlt werden.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
- 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kühlsystems in einem ersten Zustand;
- 2 das Kühlsystem aus 1 in einem zweiten Zustand, sowie
- 3 das Kühlsystem aus 1 in einem dritten Zustand.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kühlsystems 1 für einen Verbrennungsmotor 2, bspw. einen Dieselmotor eines Kraftfahrzeugs. Der Verbrennungsmotor 2 weist einen unteren Motorabschnitt, in diesem Fall einen Motorblock 3, sowie einen hiermit verbundenen oberen Motorabschnitt, in diesem Fall einen Zylinderkopf 4, auf. Das Kühlsystem 1 weist einen ersten Kühlkreislauf 10 auf sowie einen zweiten Kühlkreislauf 30. Der erste Kühlkreislauf 10 weist eine Primärpumpe 11 auf, die mechanisch an den Verbrennungsmotor 2 koppelbar ist. Die Primärpumpe 11 weist einen ersten Pumpeneingang 11.1, einen zweiten Pumpeneingang 11.2 sowie einen Pumpenausgang 11.3 auf. Sie ist dazu ausgebildet, ein Kühlmittel, bspw. ein Wasser-Glykol-Gemisch, innerhalb des ersten Kühlkreislaufs 10 zu fördern. Am Pumpenausgang 11.3 ist ein Pumpenventil 11.4 angeordnet, dass wenigstens dazu ausgebildet ist, den Kühlmittelstrom durch den Puppenausgang 11.3 zu sperren oder freizugeben, ggf. auch dazu, diesen zu regulieren. Eine Vorlaufleitung 12 des ersten Kühlkreislaufs 10 ist an den Pumpenausgang 11.3 angeschlossen und führt zum Motorblock 3.
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Stromabwärts des Motorblocks 3 schließt sich ein Thermostat 13 an, von dem eine erste Rücklaufleitung 14 sowie eine Bypassleitung 15 ausgehen. Die erste Rücklaufleitung 14 führt zu einem Hauptkühler 16, der im vorderen Teil des Kraftfahrzeugs hinter einem Kühlergrill angeordnet ist. Die Bypassleitung 15 umgeht den Hauptkühler 16, wobei der Thermostat 13 das Verhältnis der Kühlmittelströme durch die erste Rücklaufleitung 14 sowie die Bypassleitung 15 in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur einstellt. Bei einer hohen Kühlmitteltemperatur wird ein größerer Anteil des Kühlmittels durch den Hauptkühler 16 geleitet. An den Hauptkühler 16 schließt sich eine zweite Rücklaufleitung 17 an, in die auch die Bypassleitung 15 einmündet. Während das Kühlmittel beim Durchlaufen des Motorblocks 3 Wärme aufnehmen kann, kann es diese wenigstens teilweise am Hauptkühler 16 wieder abgeben. Somit wird die zweite Rücklaufleitung 17 von vergleichsweise kühlem Kühlmittel durchströmt. Die zweite Rücklaufleitung 17 führt zu einem Sammelpunkt 18, von dem aus sich der erste Kühlkreislauf 10 in Form einer Anschlussleitung 19 zum ersten Pumpeneingang 11.1 erstreckt. Die Anschlussleitung 19 durchläuft einen Abzweigpunkt 39. Sofern die Primärpumpe 11 in Betrieb ist, wird Kühlflüssigkeit durch die hier beschriebenen Teile des ersten Kühlkreislaufs 10 gepumpt, wobei sie im Motorblock 3 Wärme aufnimmt und diese ganz oder teilweise im Hauptkühler 16 wieder abgeben kann.
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Ein Nebenkühlzweig 20 zweigt unmittelbar eingangsseitig des Motorblocks 3 vom ersten Kühlkreislauf 10 ab und mündet in die Bypassleitung 17. Der Nebenkühlzweig 20 weist einen Getriebeölkühler 21 sowie einen Ölfilterkühler 22 auf, die entlang des Kühlmittelstroms hintereinander angeordnet sind. Außerdem ist ein Ventil 23 vorgesehen, durch das der Kühlmittelfluss im Nebenkühlzweig 20 beeinflusst und ggf. auch gesperrt werden kann. Alternativ zu der hier gezeigten Umgehung des Thermostaten 13 könnte der Nebenkühlzweig 20 auch im Bereich des Motorblocks 3 (z.B. eingangsseitig desselben) vom ersten Kühlkreislauf 10 abzweigen und in den Thermostaten 13 einmünden. In diesem Fall kann Kühlmittel, das im Nebenkühlzweig 20 Wärme aufgenommen hat, unmittelbar am Hauptkühler 16 gekühlt werden.
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Der Zylinderkopf 4 ist in dem zweiten Kühlkreislauf 30 eingebunden, wobei Kühlmittel, dessen Zusammensetzung mit demjenigen im ersten Kühlkreislauf 10 identisch ist, im Zylinderkopf 4 Wärme aufnimmt. Stromabwärts des Zylinderkopfes 4 ist ein Abgasrückführventil-Kühler 36 angeordnet. An diesen schließt sich eine dritte Rücklaufleitung 31 an, die zu einer Innenraumheizung 38 führt. In der dritten Rücklaufleitung 31 ist ein Abgasrückführungskühler 37 angeordnet, der zum Kühlen von Abgas in einer (nicht dargestellten) Abgasrückführleitung dient. Stromabwärts schließt sich an den Abgasrückführkühler 37 nicht nur ein Teil der dritten Rücklaufleitung 31 an, sondern auch ein Verbindungsabschnitt 40 des Kühlsystems 1, der nachfolgend noch näher besprochen wird. Insgesamt nimmt das Kühlmittel im Zylinderkopf 4, im Abgasrückführventil-Kühler 36 sowie im Abgasrückführungskühler 37 Wärme auf, die anschließend wenigstens teilweise in der Innenraumheizung 38 an die Umgebungsluft abgegeben werden kann, um den Innenraum des Kraftfahrzeugs zu heizen. An die Innenraumheizung 38 schließt sich eine vierte Rücklaufleitung 32 an, die im Sammelpunkt 18 in die Anschlussleitung 19 des ersten Heizkreislaufs 10 mündet. Der zweite Kühlkreislauf 30 zweigt in einem Abzweigpunkt 39 wieder von der Anschlussleitung 19 ab, und zwar mit einer Pumpenleitung 33, die sich bis zum Zylinderkopf 4 erstreckt. Die Vorlaufleitung 12 ist mit der Pumpenleitung 33 durch eine Verbindungsleitung 25 verbunden, die ein erstes Rückschlagventil 26 aufweist. Das erste Rückschlagventil 26 ist dazu ausgebildet, in Richtung der Pumpenleitung 33 zu öffnen. In der Pumpenleitung 33 sind in Stromrichtung aufeinanderfolgend eine elektrisch betreibbare Sekundärpumpe 34 sowie ein zweites Rückschlagventil 35 angeordnet. Das zweite Rückschlagventil 35 ist dazu ausgebildet, in Richtung des Zylinderkopfes 4 zu öffnen.
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Der am Abgasrückführungskühler 37 vom zweiten Kühlkreislauf 30 abzweigende Verbindungsabschnitt 40 weist einen ersten Verbindungzweigabschnitt 41 mit einem Harnstoff-Injektorkühler 42 sowie einen zweiten Verbindungzweigabschnitt 43 mit einem Lagerkühler 44 eines Turboladers auf. Die beiden Verbindungsabschnittabschnitte 41, 43 sind bezüglich des Kühlmittelstroms parallel zueinander angeordnet, so dass der Harnstoff-Injektorkühler 42 einerseits und der Lagerkühler 44 andererseits von Kühlmittelströmen unterschiedlicher Größe durchflossen werden können. Darüber hinaus ist der gesamte Kühlmittelstrom durch den Verbindungsabschnitt 40 weitgehend unabhängig vom Kühlmittelstrom durch die Innenraumheizung 38. Dadurch, dass sich der Kühlmittelstrom am Abgasrückführungskühler 37 aufteilt, ist der Kühlmittelstrom durch die Innenraumheizung 38 entsprechend kleiner als durch den Abgasrückführungskühler 37, was allerdings in der Regel angemessen ist, da zur Kühlung der rückgeführten Abgase normalerweise ein größerer Kühlmittelstrom notwendig ist als zur Beheizung des Innenraums. Im Harnstoff-Injektorkühler 42 sowie im Lagerkühler 44 kann das Kühlmittel weitere Wärme aufnehmen, bevor es im Verbindungsabschnitt 40 weiter zum zweiten Pumpeneingang 11.2 gefördert wird.
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Der erste Kühlkreislauf 10 ist über eine erste Ausgleichsleitung 51, die in diesem Beispiel vom Hauptkühler 16 ausgeht, mit einem Ausgleichsbehälter 25 verbunden. Entsprechend ist der zweite Kühlkreislauf 30 durch eine zweite Ausgleichsleitung 52, die vom Zylinderkopf 4 ausgeht, mit dem Ausgleichsbehälter 25 verbunden, von dem eine Anschlussleitung 53 zurück zur zweiten Rücklaufleitung 32 des ersten Kühlkreislaufs 30 führt.
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1 zeigt das Kühlsystem 1 in einem Zustand, in dem der Verbrennungsmotor 2 warm gelaufen ist und insofern eine Kühlung sowohl des Zylinderkopfes 4 als auch des Motorblocks 3 sinnvoll und notwendig ist. In diesem Zustand ist die Sekundärpumpe 34 abgeschaltet, um einen unnötigen Stromverbrauch zu vermeiden. Es fließt daher kein Kühlmittel durch die Pumpenleitung 33, was anhand deren gestrichelter Darstellung in 1 hervorgehoben ist. Die Kühlung des Zylinderkopfes 4 erfolgt über Kühlmittel, das aus dem ersten Kühlkreislauf 10 durch die Verbindungsleitung 25 zugeführt wird. Das zweite Rückschlagventil 35 verhindert dabei einen vom Zylinderkopf 4 fort gerichteten Kühlmittelstrom innerhalb der Pumpenleitung 33. Im weiteren Verlauf durchströmt das Kühlmittel die beschriebenen Teile des zweiten Kühlkreislaufs 30 und wird entweder über die zweite Rücklaufleitung 32 und den Sammelpunkt 18 wieder in den Anschlussleitung 19 des ersten Kühlkreislaufs 10 eingespeist oder es durchläuft den Verbindungsabschnitt 40 und wird über den zweiten Pumpeneingang 11.2 wieder dem ersten Kühlkreislauf 10 zugeführt.
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2 zeigt demgegenüber einen Zustand, in dem der Verbrennungsmotor 2 und insbesondere der Motorblock 3 unzureichend erwärmt sind. Eine Kühlung des Motorblocks 3 wäre daher nicht sinnvoll, wobei die nicht mit Kühlmittel durchströmten Leitungen in 2 gestrichelt dargestellt sind. Die Primärpumpe 11 wird daher in diesem Zustand durch das Pumpenventil 11.4 derart gesperrt, dass ein Kühlmittelstrom durch den Pumpenausgang 11.3 gesperrt ist. Allerdings ist weiterhin ein Kühlmittelstrom innerhalb der Primärpumpe 11 vom zweiten Pumpeneingang 11.2 zum ersten Pumpeneingang 11.1 freigegeben. Um einen Betrieb des zweiten Kühlkreislaufs 30 aufrecht zu erhalten, ist die Sekundärpumpe 34 eingeschaltet, wodurch Kühlmittel durch den Pumpenleitung 33 gefördert wird, entsprechend der Öffnungsrichtung des zweiten Rückschlagventils 35. Das Kühlmittel wird weiter durch den Zylinderkopf 4 gefördert, wobei das erste Rückschlagventil 26 verhindert, dass Kühlmittel durch die Verbindungsleitung 25 in den ersten Kühlkreislauf 10 gelangt. Das Kühlmittel durchläuft im Weiteren die dritte Rücklaufleitung 31 bis zum Abgasrückführungskühler 37 und von dort entweder weiter die dritte Rücklaufleitung 31, die Innenraumheizung 38 und die vierte Rücklaufleitung 32 oder aber es durchläuft den Verbindungsabschnitt 40. Nach Durchlaufen der vierten Rücklaufleitung 32 gelangt das Kühlmittel am Sammelpunkt 18 in die Anschlussleitung 19 des ersten Kühlkreislaufs 10 und von dort wiederum über den Abzweigpunkt 39 in die Pumpenleitung 33 des zweiten Kühlkreislaufs 30. Kühlmittel, das den Verbindungsabschnitt 40 durchläuft, gelangt durch den zweiten Pumpeneingang 11.2 in die Primärpumpe 11 und von dort über den ersten Pumpeneingang 11.1 in die Anschlussleitung 19, welche es in umgekehrter Richtung gegenüber 1 durchströmt. Es vereint sich schließlich am Abzweigpunkt 39 mit dem vom Sammelpunkt 18 kommenden Kühlmittel und strömt weiter durch die Pumpenleitung 33.
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3 zeigt einen Zustand, in welchem der Verbrennungsmotor 2 ausgeschaltet ist, womit auch die Primärpumpe 11 inaktiv ist. Die deaktivierte Primärpumpe 11 ist in 3 gestrichelt dargestellt. In diesem Fall kann das Pumpenventil 11.4 geöffnet sein. Da die Primärpumpe 11 allerdings nicht angetrieben werden kann, wird auch in der Regel kein Kühlmittelstrom im ersten Kühlkreislauf 10 erzeugt, was in 3 anhand der gestrichelt dargestellten Leitungen hervorgehoben ist. Eventuell kann sich ein geringer Kühlmittelstrom durch das offene Pumpenventil 11.4 ergeben, der allerdings vernachlässigbar ist. Obwohl der Verbrennungsmotor 2 abgeschaltet ist, ist in diesem Zustand oftmals noch für einen gewissen Zeitraum eine Kühlung des Harnstoff-Injektorkühlers 42 und des Lagerkühlers 44 notwendig. Um dies zu gewährleisten, wird das Kühlmittel in gleicher Weise wie mit Bezug auf 2 erläutert, durch die Sekundärpumpe 34 gefördert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kühlsystem
- 2
- Verbrennungsmotor
- 3
- Motorblock
- 10
- erster Kühlkreislauf
- 11
- Primärpumpe
- 11.1, 11.2
- Pumpeneingang
- 11.3
- Pumpenausgang
- 11.4
- Pumpenventil
- 12
- Vorlaufleitung
- 13
- Thermostat
- 14, 17, 31, 32
- Rücklaufleitung
- 15
- Bypassleitung
- 16
- Hauptkühler
- 18
- Sammelpunkt
- 19
- Anschlussleitung
- 20
- Nebenkühlzweig
- 21
- Getriebeölkühler
- 22
- Ölfilterkühler
- 23
- Ventil
- 25
- Verbindungsleitung
- 26
- Rückschlagventil
- 30
- zweiter Kühlkreislauf
- 33
- Pumpenleitung
- 34
- Sekundärpumpe
- 35
- Rückschlagventil
- 36
- Abgasrückführventil-Kühler
- 37
- Abgasrückführungskühler
- 38
- Innenraumheizung
- 39
- Abzweigpunkt
- 40
- Verbindungsabschnitt
- 41,43
- Verbindungsabschnittzweig
- 42
- Harnstoff-Injektorkühler
- 44
- Lagerkühler eines Turboladers
- 50
- Ausgleichsgefäß
- 51, 52
- Ausgleichsleitung
- 53
- Anschlussleitung
