DE102019208540B3

DE102019208540B3 - Evaporative cooling for the coolant circuit of a motor vehicle

Info

Publication number: DE102019208540B3
Application number: DE102019208540.7A
Authority: DE
Inventors: Marcel Lukas Bossema; Steffen Christof Meister
Original assignee: PSA Automobiles SA
Current assignee: STELLANTIS AUTO SAS, FR
Priority date: 2019-06-12
Filing date: 2019-06-12
Publication date: 2020-07-30
Anticipated expiration: 2039-06-13

Abstract

Die vorliegende Entwicklung betrifft eine Verdampfungskühlung (10) für einen Motor (12) eines Kraftfahrzeugs (1) sowie ein Verfahren zur Kühlung eines solchen Motors. Die Verdampfungskühlung umfasst dabei folgendes:- einen Kühlmittelkreislauf (15), welcher den Motor (12) und einen Kühler (14) strömungstechnisch miteinander verbindet,- ein stromaufwärts des Motors (12) im Kühlmittelkreislauf (15) angeordnetes Druckregelventil (20) und- eine stromabwärts des Motors (12) im Kühlmittelkreislauf (15) angeordnete Saugpumpe (30).The present development relates to evaporative cooling (10) for an engine (12) of a motor vehicle (1) and a method for cooling such an engine. The evaporative cooling comprises the following: - a coolant circuit (15), which connects the engine (12) and a radiator (14) in terms of flow, - a pressure control valve (20) arranged upstream of the engine (12) in the coolant circuit (15) and - one Suction pump (30) arranged downstream of the engine (12) in the coolant circuit (15).

Description

Technisches GebietTechnical field

Die vorliegende Entwicklung betrifft eine Verdampfungskühlung für einen Motor eines Kraftfahrzeugs. In einem weiteren Aspekt betrifft die Entwicklung ein mit einer solchen Verdampfungskühlung ausgestattetes Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Kühlung eines Motors eines Kraftfahrzeugs unter Verwendung einer Verdampfungskühlung.The present development relates to evaporative cooling for an engine of a motor vehicle. In a further aspect, the development relates to a motor vehicle equipped with such an evaporative cooling system and to a method for cooling an engine of a motor vehicle using an evaporative cooling system.

Hintergrundbackground

Das Verfahren zur Kühlung eines Motors, insbesondere eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs mit einer sogenannten Verdampfungskühlung ist gemeinhin bekannt. Systeme, welche auf Verdampfungskühlung oder Phasenwechselkühlung basieren sind in der Lage, mit im Vergleich zu konventioneller Kühlung deutlich geringeren Volumenströmen, Verbrennungsmotoren effektiv zu kühlen und vergleichsweise schnell eine konstante Betriebstemperatur des Motors einzuregeln.The method for cooling an engine, in particular an internal combustion engine of a motor vehicle with so-called evaporative cooling, is generally known. Systems based on evaporative cooling or phase change cooling are able to effectively cool internal combustion engines with significantly lower volume flows compared to conventional cooling and to regulate a constant operating temperature of the engine relatively quickly.

Eine Verdampfungskühlung Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise aus der EP 0 059 423 A1 bekannt. Dort ist vorgesehen, den im Zuge der Kühlung erzeugten Dampf zu komprimieren und den komprimierten Dampf mittels eines Kondensators zu kondensieren. Derartige, in einem Überdruckbereich arbeitende Kühlsysteme sind vergleichsweise schwierig zu regeln. In einem Kühlmittelkreislauf liegt dabei im Pfad vom Ende des zu kühlenden Bereichs, d. h. dem Motor, bis zu einem Kondensator hauptsächlich oder überwiegend die Gasphase des Kühlmediums vor. Nach dem Kondensator sollte jedoch die Flüssigphase vorliegen. Dies ist jedoch maßgeblich davon abhängig, ob die durch den Kondensator entzogene Wärmemenge ausreicht, um das Kühlmedium oder Kühlmittel vollständig in die flüssige Phase zu überführen. Wird zu wenig Wärme entzogen, bleibt zumindest ein Teil des Mediums gasförmig. Wird zu viel Wärme entzogen, ist das kühle Medium zu kalt beim Eintritt in den zu kühlenden Bereich. In beiden Fällen kann dies dazu führen, dass die Verdampfungskühlung nicht optimal arbeitet oder sogar vollständig zusammenbricht.Evaporative cooling internal combustion engine is for example from the EP 0 059 423 A1 known. There it is provided to compress the steam generated in the course of cooling and to condense the compressed steam by means of a condenser. Such cooling systems operating in an overpressure range are comparatively difficult to regulate. In a coolant circuit, the path from the end of the area to be cooled, ie the engine, to a condenser is mainly or predominantly the gas phase of the cooling medium. However, the liquid phase should be present after the condenser. However, this depends to a large extent on whether the amount of heat extracted by the condenser is sufficient to convert the cooling medium or coolant completely into the liquid phase. If too little heat is removed, at least part of the medium remains gaseous. If too much heat is removed, the cool medium is too cold when entering the area to be cooled. In both cases, this can lead to the evaporative cooling not working optimally or even breaking down completely.

Weiterhin bekannt ist die gattungsbildende DE 10 2014 001 974 B3 . Demgegenüber liegt der vorliegenden Entwicklung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Verdampfungskühlung und ein verbessertes Verfahren zur Kühlung des Motors eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, welches besonders einfach und stabil einstellbar bzw. regelbar ist. Die Verdampfungskühlung und das betreffende Verfahren sollen einen stabilen Langzeitbetrieb der Verdampfungskühlung ermöglichen. Die Verdampfungskühlung und das Verfahren sollen ferner möglichst schnell und einfach an sich verändernde Betriebsparameter oder Umgebungsbedingungen des Motors des Kraftfahrzeugs anpassbar sein. Insbesondere soll die Verdampfungskühlung möglichst einfach und universell auf unterschiedliche Temperaturniveaus einstellbar sein.The generic is also known DE 10 2014 001 974 B3 . In contrast, the present development is based on the object of providing improved evaporative cooling and an improved method for cooling the engine of a motor vehicle, which is particularly simple and stable to adjust or regulate. Evaporative cooling and the process in question are intended to enable stable long-term operation of evaporative cooling. The evaporative cooling and the method should also be adaptable as quickly and easily as possible to changing operating parameters or ambient conditions of the engine of the motor vehicle. In particular, the evaporative cooling should be as simple and universal as possible to be set to different temperature levels.

Vorteilhafte AusgestaltungenAdvantageous configurations

Insoweit ist eine Verdampfungskühlung für einen Motor eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Die Verdampfungskühlung umfasst einen Kühlmittelkreislauf. Der Kühlmittelkreislauf verbindet einen Motor des Kraftfahrzeugs und einen Kühler strömungstechnisch miteinander. Mittels des Kühlmittelkreislaufs ist eine Abwärme des Motors zum Kühler beförderbar. Am Kühler kann die vom Motor erzeugte Wärmemenge an die Umgebung abgegeben werden.In this regard, evaporative cooling is provided for an engine of a motor vehicle. Evaporative cooling includes a coolant circuit. The coolant circuit fluidly connects an engine of the motor vehicle and a radiator to one another. Waste heat from the engine can be conveyed to the radiator by means of the coolant circuit. The amount of heat generated by the engine can be released to the environment at the radiator.

Die Verdampfungskühlung weist ferner ein stromaufwärts des Motors im Kühlkreislauf angeordnetes Druckregelventil und eine stromabwärts des Motors im Kühlmittelkreislauf angeordnete Saugpumpe auf. Das Druckregelventil und die Saugpumpe ermöglichen insbesondere einen Unterdruckbetrieb der Verdampfungskühlung in dem zu kühlenden Bereich, insbesondere im Bereich des Kühlmittelkreislaufs, welcher mit dem Motor thermisch gekoppelt ist. Insbesondere kann mittels des Druckregelventils und der Saugpumpe erreicht werden, dass in denjenigem Bereich des Kühlmittelkreislaufs, welcher zwischen dem Druckregelventil und der Saugpumpe liegt, ein Unterdruck einstellbar ist.The evaporative cooling also has a pressure control valve arranged upstream of the engine in the cooling circuit and a suction pump arranged downstream of the engine in the coolant circuit. The pressure control valve and the suction pump in particular enable vacuum operation of the evaporative cooling in the area to be cooled, in particular in the area of the coolant circuit which is thermally coupled to the engine. In particular, by means of the pressure control valve and the suction pump, a vacuum can be set in that area of the coolant circuit which lies between the pressure control valve and the suction pump.

Mittels des Druckregelventils und/oder mittels der Saugpumpe können insbesondere unterschiedliche Druckniveaus bedarfsgerecht im Bereich des Kühlmittelkreislaufs eingestellt oder eingeregelt werden, welcher stromabwärts des Druckregelventils und stromaufwärts der Saugpumpe liegt. Die Sättigungstemperatur im Phasenübergang des Kühlmittels hängt vom jeweils vorhandenen Druck ab. Durch Änderung des Druckniveaus stromabwärts des Druckregelventils und stromaufwärts der Saugpumpe kann die Kühlmitteltemperatur bzw. die Sättigungstemperatur bei welcher der Phasenübergang des Kühlmittels stattfindet bedarfsgerecht geändert bzw. eingestellt werden. Im Zweiphasenzustand des Kühlmittels, d. h. wenn das Kühlmittel verdampft, ist die Kühlmitteltemperatur relativ konstant, da die dem Kühlmittel zugeführt Wärme für den Phasenübergang von flüssig nach gasförmig benötigt wird.By means of the pressure control valve and / or by means of the suction pump, different pressure levels in particular can be set or regulated as required in the area of the coolant circuit, which is located downstream of the pressure control valve and upstream of the suction pump. The saturation temperature in the phase transition of the coolant depends on the respective pressure. By changing the pressure level downstream of the pressure control valve and upstream of the suction pump, the coolant temperature or the saturation temperature at which the phase transition of the coolant takes place can be changed or set as required. In the two-phase state of the coolant, i.e. H. when the coolant evaporates, the coolant temperature is relatively constant because the heat supplied to the coolant is required for the phase transition from liquid to gaseous.

Bei der Phasenwechselkühlung bzw. Verdampfungskühlung kann pro Volumeneinheit des Kühlmittels eine vergleichsweise große Wärmemenge aufgenommen werden. Dadurch dass mittels des Druckregelventils und der Saugpumpe bedarfsgerecht nahezu beliebige Druckniveaus und hiermit einhergehend auch nahezu beliebige Temperaturniveaus für die Sättigungstemperatur im Phasenübergang eingestellt werden können, kann der Motor auch bei niedriger Motorlast in einem vergleichsweise hohen Temperaturbereich betrieben werden.With phase change cooling or evaporative cooling, a comparatively large amount of heat can be absorbed per unit volume of the coolant. Characterized in that, by means of the pressure regulating valve and the suction pump, almost any pressure level and, as a result, almost any pressure level Temperature levels can be set for the saturation temperature in the phase transition, the motor can be operated in a comparatively high temperature range even with low motor load.

Die Betriebstemperatur des Motors bei niedriger Motorlast kann insbesondere höher sein als bei Volllast. Hierdurch können Emissionsvorteile entstehen. Insbesondere kann beispielsweise der Verbrennungsmotor mit einem erhöhten Verdichtungsverhältnis betrieben werden, wodurch weniger Emissionen oder weniger CO₂ erzeugt werden können. Die hier vorgesehene Anordnung sowie wechselseitige Kombination von Druckregelventil und Saugpumpe hat ferner den Vorteil, dass im Bereich stromabwärts des Druckregelventils und stromaufwärts der Saugpumpe der Kühlmittelkreislauf in einem Unterdruckniveau betrieben werden kann. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass außerhalb des gekühlten Bereichs, d. h. stromabwärts der Saugpumpe und/oder stromaufwärts des Druckregelventils das Kühlmittel überwiegend oder hauptsächlich in der Flüssigphase vorliegt.The operating temperature of the engine with a low engine load can in particular be higher than with a full load. This can result in emission advantages. In particular, for example, the internal combustion engine can be operated with an increased compression ratio, as a result of which less emissions or less CO ₂ can be generated. The arrangement provided here and the reciprocal combination of pressure control valve and suction pump also has the advantage that the coolant circuit can be operated at a negative pressure level in the region downstream of the pressure control valve and upstream of the suction pump. This has the advantage that outside of the cooled area, ie downstream of the suction pump and / or upstream of the pressure control valve, the coolant is predominantly or mainly in the liquid phase.

Die Empfindlichkeit der Regelung der Verdampfungskühlung gegen äußere Einflüsse wird hierdurch geringer. Ferner kann die Verdampfungskühlung gegebenenfalls auch ohne Kondensator verwirklicht oder implementiert werden. Insbesondere kann der Kühlmittelkreislauf kondensatorfrei ausgestaltet sein. Er kann beispielsweise lediglich über einen Kühler bzw. Wasserkühler und über einen Mischer verfügen, mittels welchem das gasförmige bzw. ein Gas enthaltende Kühlmittel mit einem flüssigen Kühlmittelstrom gemischt wird.This reduces the sensitivity of the evaporative cooling control to external influences. Evaporative cooling can also be implemented or implemented without a condenser, if necessary. In particular, the coolant circuit can be designed without a condenser. For example, it can only have a cooler or water cooler and a mixer, by means of which the gaseous or a gas-containing coolant is mixed with a liquid coolant stream.

Weil außerhalb des zu kühlenden Bereichs hauptsächlich die Flüssigphase des Kühlmittels vorliegt ist die hier vorgesehene Verdampfungskühlung weitaus weniger empfindlich gegenüber äußeren Einflüssen, wie zum Beispiel dem Fahrtwind des Kraftfahrzeugs oder gegenüber einer Wärmeentnahme aus dem Kühlmittelkreislauf durch eine Innenraumheizung des Kraftfahrzeugs. Des Weiteren kann mittels der im Unterdruck betriebenen Verdampfungskühlung eine deutlich bessere und schnellere Temperaturregelung im Vergleich zu einer konventionellen Flüssigkühlung bei gleichzeitiger Verringerung des Kühlmittelstroms erzielt werden.Because the liquid phase of the coolant is mainly present outside the area to be cooled, the evaporative cooling provided here is far less sensitive to external influences, such as the wind of the motor vehicle or to heat being drawn from the coolant circuit by an interior heater of the motor vehicle. Furthermore, by means of the evaporative cooling operated in negative pressure, a significantly better and faster temperature control can be achieved in comparison to conventional liquid cooling with a simultaneous reduction in the coolant flow.

Erfindungsgemäß weist der Kühlmittelkreislauf eine erste Bypassleitung auf. Diese verläuft parallel zur Anordnung von Druckregelventil, Motor und Saugpumpe. Mittels der ersten Bypassleitung kann von der Kühlmittelpumpe gefördertes und quasi überschüssiges Kühlmittel an dem zu kühlendem Bereich der Verdampfungskühlung, insbesondere am Motor vorbei geleitet werden. Insoweit kann mittels der ersten Bypassleitung ein Teil des von der Kühlmittelpumpe bereitgestellten Kühlmittels im Kühlmittelkreislauf zirkulierenden ohne dass das Kühlmittel mit dem zu kühlenden Bereich, d. h. mit dem Motor unmittelbar in thermischen Kontakt gelangt. Das über die Bypassleitung strömende Kühlmittel kann insbesondere zur Kühlung und zur Kondensation des im Zuge der Phasenwechselkühlung erzeugten gasförmigen Kühlmittels verwendet werden, welches stromabwärts der Saugpumpe wieder in den flüssigen Kühlmittelstrom eingespeist wird. Das Vorsehen der ersten Bypassleitung kann die Implementierung eines Kondensators entbehrlich bzw. überflüssig machen.According to the invention, the coolant circuit has a first bypass line. This runs parallel to the arrangement of the pressure control valve, motor and suction pump. By means of the first bypass line, coolant pump which is delivered and quasi-excess coolant can be directed past the area of the evaporative cooling to be cooled, in particular past the engine. In this respect, part of the coolant provided by the coolant pump can circulate in the coolant circuit by means of the first bypass line without the coolant having to be cooled with the area to be cooled, ie. H. comes into direct thermal contact with the motor. The coolant flowing via the bypass line can in particular be used for cooling and for condensing the gaseous coolant generated in the course of the phase change cooling, which is fed back into the liquid coolant flow downstream of the suction pump. The provision of the first bypass line can make the implementation of a capacitor unnecessary or unnecessary.

Erfindungsgemäß weist die erste Bypassleitung ferner einen Auslass auf, welcher stromabwärts der Saugpumpe in den Kühlmittelkreislauf mündet. Mit anderen Worten kann auch die Saugpumpe einen Auslass aufweisen, welche in die erste Bypassleitung mündet. Mithin können ein Auslass der ersten Bypassleitung und ein Auslass der Saugpumpe wechselseitig ineinander münden und den Kühlmittelkreislauf in Strömungsrichtung fortsetzen.According to the invention, the first bypass line also has an outlet which opens into the coolant circuit downstream of the suction pump. In other words, the suction pump can also have an outlet which opens into the first bypass line. An outlet of the first bypass line and an outlet of the suction pump can thus mutually open into one another and continue the coolant circuit in the direction of flow.

Erfindungsgemäß weist die Verdampfungskühlung stromabwärts der Saugpumpe einen Mischer im Kühlmittelkreislauf auf. Der Mischer ist stromabwärts der Saugpumpe im Kühlmittelkreislauf angeordnet. Der Mischer kann ferner auch stromabwärts der Bypassleitung im Kühlmittelkreislauf angeordnet sein. Im Mischer kann insbesondere das von der Saugpumpe aus dem Niederdruckbereich abgesaugte und zumindest zum Teil gasförmig vorliegende Kühlmittel in das über die Bypassleitung strömende flüssige Kühlmittel eingespeist oder eingeleitet werden. Dies ermöglicht ein Kondensieren des gasförmigen Kühlmittels im Kühlmittelstrom des flüssigen Kühlmittels.According to the invention, the evaporative cooling downstream of the suction pump has a mixer in the coolant circuit. The mixer is arranged downstream of the suction pump in the coolant circuit. The mixer can also be arranged downstream of the bypass line in the coolant circuit. In the mixer, in particular, the coolant which is sucked out of the low-pressure region by the suction pump and is at least partly gaseous can be fed or introduced into the liquid coolant flowing via the bypass line. This enables the gaseous coolant to condense in the coolant flow of the liquid coolant.

Insoweit ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Auslass der ersten Bypassleitung in den Mischer mündet. Ferner kann ein Auslass der Saugpumpe in den Mischer münden. Indem beide, der Auslass der Bypassleitung und der Auslass der Saugpumpe in ein und denselben Mischer münden können die jeweils über den Auslass der erste Bypassleitung und über den Auslass der Saugpumpe bereitgestellten flüssigen und gasförmigen Kühlmittelströme miteinander rekombiniert und vereint werden.To this extent, it is provided according to the invention that the outlet of the first bypass line opens into the mixer. Furthermore, an outlet of the suction pump can open into the mixer. In that both the outlet of the bypass line and the outlet of the suction pump open into one and the same mixer, the liquid and gaseous coolant flows provided in each case via the outlet of the first bypass line and via the outlet of the suction pump can be recombined and combined with one another.

Nach einer weiteren Ausgestaltung weist die Verdampfungskühlung eine Steuerung auf, welche dazu ausgebildet ist, das Druckregelventil und die Saugpumpe derart zu steuern oder zu regeln, dass im Betrieb der Verdampfungskühlung und/oder im Betrieb des Motors zwischen dem Druckregelventil und der Saugpumpe im Kühlmittelkreislauf ein vorgegebenes Druckniveau und/oder ein vorgegebenes Temperaturniveau herrscht. Zur Einstellung eines vorgegebenen Temperaturniveau kann bei konstantem Betrieb der Saugpumpe beispielsweise das Druckregelventil angesteuert oder aktiv geregelt werden. Bei einem konstanten Betrieb oder bei einer konstant bleibenden Einstellung des Druckregelventils kann ferner oder alternativ hierzu auch auf die Förderleistung der Saugpumpe eingestellt oder geregelt werden. Ferner ist denkbar, dass die Steuerung auch beide, d. h. das Druckregelventil und die Saugpumpe gleichzeitig ansteuert oder regelt, um im Bereich zwischen dem Druckregelventil und der Saugpumpe im Kühlmittelkreislauf das geforderte Druckniveau bzw. Temperaturniveau einzustellen. Mit einer Veränderung des Druckniveaus, insbesondere mit einer Verringerung des Druckniveaus geht eine Reduzierung des Temperaturniveaus einher. Das Temperaturniveau ist ferner durch die Sättigungstemperatur des verdampfenden Kühlmittels vorgegeben.According to a further embodiment, the evaporative cooling has a control which is designed to control or regulate the pressure regulating valve and the suction pump in such a way that a predetermined one is present in the coolant circuit between the pressure regulating valve and the suction pump during operation of the evaporative cooling and / or during operation of the engine Pressure level and / or a predetermined temperature level prevails. To set a predetermined temperature level, the pressure control valve can be controlled or actively controlled, for example, when the suction pump is in constant operation. At a constant operation or with a constant setting of the pressure control valve can also or alternatively be adjusted or regulated to the delivery rate of the suction pump. It is also conceivable that the controller also controls or regulates both, ie the pressure control valve and the suction pump, in order to set the required pressure level or temperature level in the area between the pressure control valve and the suction pump in the coolant circuit. A change in the pressure level, in particular a decrease in the pressure level, is accompanied by a reduction in the temperature level. The temperature level is also predetermined by the saturation temperature of the evaporating coolant.

Mittels der Saugpumpe und des Druckregelventils kann der untere Bereich des Kühlmittelkreislaufs stromabwärts des Druckregelventils und stromaufwärts der Saugpumpe bei einem Unterdruck betrieben werden.By means of the suction pump and the pressure control valve, the lower area of the coolant circuit can be operated at a negative pressure downstream of the pressure control valve and upstream of the suction pump.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Verdampfungskühlung ist die Saugpumpe als Unterdruckpumpe ausgestaltet. Im Betrieb der Verdampfungskühlung herrscht zwischen dem Druckregelventil und der Saugpumpe ein Druckniveau im Kühlmittelkreislauf, welches kleiner oder gleich 1 bar ist. Auf diese Art und Weise wird in einem Unterdruckbereich des Kühlmittelkreislaufs, welcher stromabwärts des Druckregelventils und stromaufwärts der Saugpumpe liegt, ein Unterdruck eingestellt werden, welcher ein besonders einfaches und zügiges Einstellen einer geforderten Betriebstemperatur des mit dem Kühlmittelkreislauf thermisch gekoppelten Motors ermöglicht.According to a further embodiment of the evaporative cooling, the suction pump is designed as a vacuum pump. During the operation of the evaporative cooling, there is a pressure level in the coolant circuit between the pressure control valve and the suction pump which is less than or equal to 1 bar. In this way, a negative pressure is set in a negative pressure area of the coolant circuit, which is located downstream of the pressure control valve and upstream of the suction pump, which enables a particularly simple and rapid setting of a required operating temperature of the engine thermally coupled to the coolant circuit.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Verdampfungskühlung weist diese ferner eine Kühlmittelpumpe auf. Die Kühlmittelpumpe ist in den Kühlmittelkreislauf integriert. Die Kühlmittelpumpe ist insbesondere stromaufwärts des Motors angeordnet. Mittels der Kühlmittelpumpe wird eine Zirkulation des flüssigen Kühlmittels erzeugt und aufrecht gehalten. Das mittels der Kühlmittelpumpe zirkulierende Kühlmittel wird an den Eingang des Druckregelventils befördert. Durch entsprechende Einstellung des Druckregelventil kann insbesondere durch die ausgangsseitige Kopplung an den Unterdruckbereich des Kühlmittelkreislaufs nur ein Teil des von der Kühlmittelpumpe bereitgestellten Kühlmittels in den Unterdruckbereich einströmen, sodass ein geforderter Unterdruck im Unterdruckbereich erzeugt und aufrechterhalten werden kann.According to a further embodiment of the evaporative cooling, this also has a coolant pump. The coolant pump is integrated in the coolant circuit. The coolant pump is arranged in particular upstream of the engine. A circulation of the liquid coolant is generated and maintained by means of the coolant pump. The coolant circulating by means of the coolant pump is conveyed to the inlet of the pressure control valve. By setting the pressure control valve accordingly, only a part of the coolant provided by the coolant pump can flow into the vacuum area, in particular through the coupling on the output side to the vacuum area of the coolant circuit, so that a required vacuum can be generated and maintained in the vacuum area.

Nach einer weiteren Ausgestaltung weist die erste Bypassleitung einen Einlass auf, welcher stromabwärts der Kühlmittelpumpe mit dem Kühlmittelkreislauf verbunden ist. Der Einlass der ersten Bypassleitung befindet sich stromaufwärts des Druckregelventils. Insoweit kann ein Teil des flüssigen Kühlmittels, welches von der Kühlmittelpumpe gefördert wird in die Bypassleitung eingespeist werden. Ein anderer Teil kann über das Druckregelventil in den Unterdruckbereich des Kühlmittelkreislaufs eingespeist werden. Am Ausgang des Unterdruckbereichs, insbesondere am Ausgang der Saugpumpe können die beiden Teilbereiche des Kühlmittelkreislaufs wieder vereinigt werden. Insbesondere kann auslassseitig der Saugpumpe das von der Saugpumpe aus dem Unterdruckbereich abgesaugte und überwiegend oder zumindest teilweise in gasförmiger Form vorliegende Kühlmittel in den flüssigen Kühlmittelstrom eingespeist oder eingeleitet werden.According to a further embodiment, the first bypass line has an inlet which is connected to the coolant circuit downstream of the coolant pump. The inlet of the first bypass line is upstream of the pressure control valve. To this extent, part of the liquid coolant that is conveyed by the coolant pump can be fed into the bypass line. Another part can be fed into the vacuum area of the coolant circuit via the pressure control valve. At the outlet of the vacuum area, in particular at the outlet of the suction pump, the two sections of the coolant circuit can be combined again. In particular, on the outlet side of the suction pump, the coolant which is sucked out of the vacuum region by the suction pump and is present predominantly or at least partially in gaseous form can be fed into or introduced into the liquid coolant flow.

Nach einer weiteren Ausgestaltung weist der Mischer eine Mischstrecke für ein über die erste Bypassleitung zuführbares flüssiges Kühlmittel und für ein über die Saugpumpe zuführbares und ein Gas enthaltendes Kühlmittel auf. Die Mischstrecke kann eine längserstreckte Mischstrecke sein. Der Mischer kann insbesondere eine längserstreckte Kontur oder Geometrie aufweisen.According to a further embodiment, the mixer has a mixing section for a liquid coolant that can be supplied via the first bypass line and for a coolant that can be supplied via the suction pump and contains a gas. The mixing section can be an elongated mixing section. The mixer can in particular have an elongated contour or geometry.

Über die Mischstrecke können das flüssige Kühlmittel und das Gas enthaltende Kühlmittel gemeinsam in dieselbe Richtung strömen. Mithin kann das gasförmige oder Gas enthaltende Kühlmittel in Strömungsrichtung des flüssigen Kühlmittels in den flüssigen Kühlmittelstrom eingeleitet werden. Entlang oder über die Mischstrecke können das flüssige Kühlmittel und das Gas enthaltende Kühlmittel quasi kopropagieren, sodass am Ende der Mischstrecke das Gas enthaltende Kühlmittel überwiegend kondensiert ist und dass somit am Ende der Mischstrecke, mithin am Ausgang oder Auslass des Mischers, das Kühlmittel überwiegend oder nahezu ausschließlich in flüssiger Form vorliegt. Auf diese Art und Weise kann gewährleistet werden, dass die Verdampfungskühlung aufrechterhalten bleibt und dass am Kühler, an der Kühlmittelpumpe, insbesondere am Einlass des Druckregelventils ausschließlich oder nahezu ausschließlich flüssiges Kühlmittel vorliegt.The liquid coolant and the gas-containing coolant can flow together in the same direction via the mixing section. The gaseous or gas-containing coolant can therefore be introduced into the liquid coolant flow in the direction of flow of the liquid coolant. The liquid coolant and the gas-containing coolant can co-propagate along or across the mixing section, so that at the end of the mixing section the gas-containing coolant is predominantly condensed and that at the end of the mixing section, i.e. at the outlet or outlet of the mixer, the coolant is predominantly or almost is only available in liquid form. In this way it can be ensured that the evaporative cooling is maintained and that only coolant or liquid coolant is present on the cooler, on the coolant pump, in particular at the inlet of the pressure control valve.

Nach einer weiteren Ausgestaltung weist der Mischer einen ersten Einlass auf, welcher strömungstechnisch mit dem Auslass der ersten Bypassleitung verbunden ist. Insoweit kann sämtliches über die Bypassleitung strömendes flüssiges Kühlmittel in den Mischer eingeleitet werden.According to a further embodiment, the mixer has a first inlet, which is connected to the outlet of the first bypass line in terms of flow. In this respect, all liquid coolant flowing through the bypass line can be introduced into the mixer.

Nach einer weiteren Ausgestaltung weist der Mischer einen zweiten Einlass auf, welcher strömungstechnisch mit dem Auslass der Saugpumpe verbunden ist. Auf diese Art und Weise kann sämtliches von der Saugpumpe abgesaugte oder über die Saugpumpe geförderte und ein Gas enthaltendes Kühlmittel ebenfalls in den Mischer eingeleitet werden. Der Mischer weist ferner einen Auslass auf, welcher wiederum in den Kühlmittelkreislauf mündet. Der Auslass des Mischers ist stromaufwärts eines Einlasses der Kühlmittelpumpe angeordnet und dementsprechend strömungstechnisch mit dem Einlass der Kühlmittelpumpe gekoppelt.According to a further embodiment, the mixer has a second inlet, which is connected in terms of flow technology to the outlet of the suction pump. In this way, all the coolant drawn off by the suction pump or conveyed via the suction pump and containing a gas can also be introduced into the mixer. The mixer also has an outlet, which in turn opens into the coolant circuit. The outlet of the mixer is one upstream Arranged inlet of the coolant pump and accordingly fluidly coupled to the inlet of the coolant pump.

Nach einer weiteren Ausgestaltung weist der Mischer eine längserstreckte Mischstrecke auf. Der erste Einlass und der zweite Einlass des Mischers können an einem Längsende, beispielsweise an einem ersten Längsende der Mischstrecke angeordnet sein. Der Auslass des Mischers ist typischerweise an einem anderen, an einem gegenüberliegenden oder zweiten Längsende der Mischstrecke, bzw. des Mischers angeordnet. Auf diese Art und Weise kann eine vergleichsweise lange Mischstrecke im Bereich des Mischers verwirklicht werden, entlang welcher das in gasförmiger Form vorliegende oder zumindest ein Gas enthaltende Kühlmittel unter Kondensation des Gases seine überschüssige Wärme an das vergleichsweise kalte und über die Bypassleitung strömende flüssige Kühlmittel abgibt.According to a further embodiment, the mixer has an elongated mixing section. The first inlet and the second inlet of the mixer can be arranged at a longitudinal end, for example at a first longitudinal end of the mixing section. The outlet of the mixer is typically arranged at another, at an opposite or second longitudinal end of the mixing section, or the mixer. In this way, a comparatively long mixing section can be realized in the area of the mixer, along which the coolant, which is in gaseous form or contains at least one gas, condenses the gas and releases its excess heat to the comparatively cold liquid coolant flowing through the bypass line.

Das Vorsehen des Mischers, insbesondere aber der Unterdruckbetrieb der Verdampfungskühlung im Bereich stromabwärts des Druckregelventils und stromaufwärts der Saugpumpe ermöglicht die Verwirklichung vergleichsweise geringer Temperaturen des Gas enthaltenden und über die Saugpumpe bereitgestellten Kühlmittels. Dieses kann besonders einfach und effizient im Kühlmittelstrom des über die erste Bypassleitung strömenden flüssigen Kühlmittels gekühlt bzw. kondensiert werden. Des Weiteren herrscht stromabwärts der Saugpumpe ein höherer Druck als aufwärts der Saugpumpe. Das höhere Druckniveau im Mischer im Vergleich zum Bereich stromaufwärts der Saugpumpe begünstigt eine Kondensation des Gas enthaltende Kühlmittels im Strom des über die erste Bypassleitung bereitgestellten flüssigen Kühlmittels. Somit kann auf die Implementierung eines gesonderten Kondensators verzichtet werden. Herstellungs- und Montagekosten sowie das Gewicht für die Implementierung der Verdampfungskühlung können hierdurch reduziert werden.The provision of the mixer, but in particular the vacuum operation of the evaporative cooling in the region downstream of the pressure control valve and upstream of the suction pump, makes it possible to achieve comparatively low temperatures of the coolant containing gas and made available via the suction pump. This can be cooled or condensed particularly simply and efficiently in the coolant flow of the liquid coolant flowing via the first bypass line. Furthermore, there is a higher pressure downstream of the suction pump than upwards of the suction pump. The higher pressure level in the mixer compared to the area upstream of the suction pump favors condensation of the gas-containing coolant in the flow of the liquid coolant provided via the first bypass line. It is therefore not necessary to implement a separate capacitor. Manufacturing and assembly costs as well as the weight for the implementation of the evaporative cooling can thereby be reduced.

In einem weiteren Aspekt ist schließlich ein Kraftfahrzeug mit einem Motor, insbesondere mit einem Verbrennungsmotor und mit einer zuvor beschriebenen Verdampfungskühlung vorgesehen. Die Verdampfungskühlung ist hierbei thermisch mit dem Motor gekoppelt. Insbesondere ist derjenige Bereich des Kühlmittelkreislaufs der Verdampfungskühlung, welcher stromabwärts des Druckregelventils und stromaufwärts der Saugpumpe liegt, thermisch mit dem Motor gekoppelt. In diesem Unterdruckbereich ist der Kühlmittelkreislauf dazu ausgebildet, überschüssige Wärme des Motors aufzunehmen, sodass das stromabwärts des Druckregelventils in den Unterdruckbereich einströmende Kühlmittel im Unterdruckbereich verdampft und dass zumindest ein Gas enthaltendes Flüssigkeits-Gasgemisch von der Saugpumpe aus dem Unterdruckbereich abgesaugt wird.Finally, in a further aspect, a motor vehicle with an engine, in particular with an internal combustion engine and with a previously described evaporative cooling, is provided. The evaporative cooling is thermally coupled to the engine. In particular, that area of the coolant circuit of the evaporative cooling which is downstream of the pressure control valve and upstream of the suction pump is thermally coupled to the engine. In this vacuum region, the coolant circuit is designed to absorb excess heat from the engine, so that the coolant flowing into the vacuum region downstream of the pressure control valve evaporates in the vacuum region and that at least one liquid-gas mixture containing gas is sucked out of the vacuum region by the suction pump.

Nach einem weiteren Aspekt ist schließlich ein Verfahren zur Kühlung eines Motors eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Das Verfahren beruht auf der Verwendung einer zuvor beschriebenen Verdampfungskühlung.According to a further aspect, a method for cooling an engine of a motor vehicle is finally provided. The method is based on the use of evaporative cooling described above.

Nach einer weiteren Ausführungsform werden das stromaufwärts des Motors im Kühlmittelkreislauf angeordnete Druckregelventil und die stromabwärts des Motors im Kühlmittelkreislauf angeordnete Saugpumpe derart mittels einer Steuerung angesteuert oder geregelt, dass im Betrieb der Verdampfungskühlung und/oder das im Betrieb des Motors zwischen dem Druckregelventil und der Saugpumpe ein vorgegebenes Druckniveau und/oder ein vorgegebenes Temperaturniveau herrscht. Es ist insbesondere vorgesehen, ein vorgegebenes Druckniveau und/oder ein vorgegebenes Temperaturniveau im sogenannten Unterdruckbereich des Kühlmittelkreislaufs bedarfsgerecht einzustellen und/oder bedarfsgerecht zu verändern. Der Unterdruckbereich des Kühlmittelkreislaufs befindet sich stromabwärts des Druckregelventils und stromaufwärts der Saugpumpe.According to a further embodiment, the pressure control valve arranged upstream of the engine in the coolant circuit and the suction pump arranged downstream of the engine in the coolant circuit are controlled or regulated in such a way that during operation of the evaporative cooling and / or during operation of the engine between the pressure control valve and the suction pump there is a predetermined pressure level and / or a predetermined temperature level. In particular, it is provided to set and / or change a predetermined pressure level and / or a predetermined temperature level in the so-called negative pressure region of the coolant circuit as required. The vacuum area of the coolant circuit is located downstream of the pressure control valve and upstream of the suction pump.

Mit einer bei Unterdruck arbeitenden Verdampfungskühlung kann ein besonders einfaches, stabiles und zügiges Einstellen einer vorgegebenen Sättigungstemperatur des Unterdruckbereichs des Kühlmittelkreislaufs sowie ein entsprechend zügiges, präzises und bedarfsgerecht veränderbar Einstellen einer hiermit einhergehenden Betriebstemperatur des Motors erreicht werden.Evaporative cooling working at negative pressure enables particularly simple, stable and rapid setting of a predetermined saturation temperature of the negative pressure region of the coolant circuit, as well as a correspondingly rapid, precise and variable adjustment of an associated operating temperature of the engine.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist die Steuerung dazu ausgestaltet, die Saugpumpe und/oder das Druckregelventil derart zu steuern oder zu regeln, dass zwischen dem Druckregelventil und der Saugpumpe ein Druckniveau im Kühlmittelkreislauf herrscht, welches kleiner oder gleich 1 bar ist. Auf diese Art und Weise kann gegenüber dem Umgebungsdruck stromabwärts des Druckregelventils und stromaufwärts der Saugpumpe ein Unterdruckniveau eingestellt werden.According to a further embodiment of the method, the control is designed to control or regulate the suction pump and / or the pressure control valve in such a way that there is a pressure level in the coolant circuit which is less than or equal to 1 bar between the pressure control valve and the suction pump. In this way, a vacuum level can be set relative to the ambient pressure downstream of the pressure control valve and upstream of the suction pump.

FigurenlisteFigure list

Weitere Ziele, Merkmale sowie Vorteile der Batterieeinheit und des Wärmeleitelements werden in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen erläutert. Hierbei zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs,
2 ein Blockschaltbild der Verdampfungskühlung,
3 eine schematische Darstellung des Mischers der Verdampfungskühlung und
4 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens zur Kühlung des Motors.

Further objectives, features and advantages of the battery unit and the heat-conducting element are explained in the following description of exemplary embodiments with reference to the drawings. Here show:

1 a schematic side view of a motor vehicle,
2nd a block diagram of the evaporative cooling,
3rd a schematic representation of the mixer of the evaporative cooling and
4th a flow diagram of an embodiment of the method for cooling the engine.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

Das in 1 gezeigte Kraftfahrzeug 1 weist eine selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie 2 und einen Kraftfahrzeuginnenraum 3 auf. Dem Kraftfahrzeuginnenraum 3 ist in Fahrtrichtung vorgelagert ein Motorraum 5 vorgesehen. Im Bereich des Motorraums ist ein Motor 12 angeordnet. Bei dem Motor 12 handelt es sich beispielsweise um einen Verbrennungsmotor und/oder um einen Elektromotor. Der Betrieb des Motors 12 zum Antreiben des Kraftfahrzeugs 1 erzeugt Abwärme, die mittels der in 2 schematisch dargestellten Verdampfungskühlung 10 an die Umgebung abzuführen ist.This in 1 shown motor vehicle 1 has a self-supporting motor vehicle body 2nd and a motor vehicle interior 3rd on. The motor vehicle interior 3rd there is an engine compartment upstream in the direction of travel 5 intended. There is an engine in the area of the engine compartment 12th arranged. With the engine 12th it is, for example, an internal combustion engine and / or an electric motor. Operation of the engine 12th for driving the motor vehicle 1 generates waste heat by means of the 2nd schematically shown evaporative cooling 10th is to be dissipated to the environment.

Die Verdampfungskühlung 10 weist einen Kühlmittelkreislauf 15 auf. Der Kühlmittelkreislauf 15 weist ein Leitungssystem mit einer bzw. mit mehreren ineinander verzweigende Pfaden oder Leitungen auf. Die Verdampfungskühlung 10 weist einen in den Kühlmittelkreislauf 15 integrierten Kühler 14 auf. Der Kühler 14 ist über den Kühlmittelkreislauf 15 thermisch mit dem Motor 12 gekoppelt. Stromaufwärts des Motors 12 ist im Kühlmittelkreislauf 15 ein Druckregelventil 20 angeordnet. Stromabwärts des Motors 12 ist im Kühlmittelkreislauf 15 eine Saugpumpe 30 angeordnet. Das Druckregelventil 20 und die Saugpumpe 30 sind mittels einer Steuerung 50 regelbar bzw. ansteuerbar.Evaporative cooling 10th has a coolant circuit 15 on. The coolant circuit 15 has a line system with one or with several paths or lines branching into one another. Evaporative cooling 10th has one in the coolant circuit 15 integrated cooler 14 on. The cooler 14 is about the coolant circuit 15 thermally with the engine 12th coupled. Upstream of the engine 12th is in the coolant circuit 15 a pressure control valve 20 arranged. Downstream of the engine 12th is in the coolant circuit 15 a suction pump 30th arranged. The pressure control valve 20 and the suction pump 30th are by means of a controller 50 controllable or controllable.

Eingangsseitig des Druckregelventils 20 weist der Kühlmittelkreislauf 15 eine Rohrleitung auf, welche ein flüssiges Kühlmittel 42 bereitstellt. Das flüssige Kühlmittel 42 wird mittels einer Kühlmittelpumpe 40 im oder durch den Kühlmittelkreislauf 15 gefördert. Mittels der Kühlmittelpumpe 40 zirkuliert das flüssige Kühlmittel 42 durch den Kühlmittelkreislauf 15. Im Bereich zwischen dem Druckregelventil 20 und der Saugpumpe 30 weist der Kühlmittelkreislauf 15 einen Unterdruckbereich 21 auf. Die Saugpumpe 30 und das Druckregelventil 20 werden mittels der Steuerung 50 derart geregelt oder angesteuert, dass das Druckniveau im Unterdruckbereich 21 des Kühlmittelkreislaufs 15, mithin stromabwärts des Druckregelventils 20 und stromaufwärts der Saugpumpe 30 unterhalb des Druckniveaus von 1 bar liegt.Input side of the pressure control valve 20 has the coolant circuit 15 a pipeline on which is a liquid coolant 42 provides. The liquid coolant 42 is by means of a coolant pump 40 in or through the coolant circuit 15 promoted. Using the coolant pump 40 circulates the liquid coolant 42 through the coolant circuit 15 . In the area between the pressure control valve 20 and the suction pump 30th has the coolant circuit 15 a negative pressure area 21 on. The suction pump 30th and the pressure control valve 20 are by means of the control 50 regulated or controlled in such a way that the pressure level in the negative pressure range 21 of the coolant circuit 15 , hence downstream of the pressure control valve 20 and upstream of the suction pump 30th is below the pressure level of 1 bar.

Auf diese Art und Weise in dem thermisch mit dem Motor 12 gekoppelten Bereich des Kühlmittelkreislaufs 15 das über das Druckregelventil 20 in den Unterdruckbereich 21 einströmende und überwiegend in flüssiger Form vorliegende Kühlmittel 42 zumindest teilweise oder sogar vollständig verdampft werden. Die hierzu notwendige Verdampfungsenthalpie wird der Abwärme des Motors 12 entnommen. Der Motor 12 wird hierdurch gekühlt. Das im Unterdruckbereich 21 entstehende Gas des Kühlmittels 44 wird zusammen mit der Flüssigphase des Kühlmittels 44 über die Saugpumpe 30 abgesaugt. Ein Auslass 32 der Saugpumpe 30 steht mit einem zweiten Einlass 62 eines Mischers 60 in Strömungsverbindung.This way, thermally with the engine 12th coupled area of the coolant circuit 15 that via the pressure control valve 20 in the vacuum area 21 coolant flowing in and predominantly in liquid form 42 are evaporated at least partially or even completely. The enthalpy of vaporization required for this becomes the waste heat of the engine 12th taken. The motor 12th is thereby cooled. That in the vacuum area 21 emerging gas of the coolant 44 together with the liquid phase of the coolant 44 via the suction pump 30th aspirated. An outlet 32 the suction pump 30th stands with a second inlet 62 a mixer 60 in flow connection.

Der Mischer 60 ist in den Kühlmittelkreislauf 15 integriert. Der Mischer 60 weist ferner einen ersten Einlass 61 auf, welcher mit einer ersten Bypassleitung 16 in Strömungsverbindung steht. Die erste Bypassleitung 16 weist einen Einlass 17 auf, welcher stromabwärts der Kühlmittelpumpe 40 aber stromaufwärts eines Einsatzes des Druckregelventils 20 in den Kühlmittelkreislauf 15 mündet. Die erste Bypassleitung 16 weist ferner einen Auslass 18 auf, welche in den ersten Einlass 61 des Mischers 60 mündet. Die erste Bypassleitung 16 überbrückt den Unterdruckbereich 21 des Kühlmittelkreislaufs 15. Auf diese Art und Weise wird stets ein gewisser Teil des von der Kühlmittelpumpe 40 geförderten flüssigen Kühlmittels 42 am Motor 12 vorbei direkt in den Mischer 60 gefördert.The mixer 60 is in the coolant circuit 15 integrated. The mixer 60 also has a first inlet 61 on which with a first bypass line 16 is in flow connection. The first bypass line 16 has an inlet 17th on which is downstream of the coolant pump 40 but upstream of an insert of the pressure control valve 20 into the coolant circuit 15 flows out. The first bypass line 16 also has an outlet 18th on which in the first inlet 61 the mixer 60 flows out. The first bypass line 16 bridges the vacuum area 21 of the coolant circuit 15 . In this way, a certain part of the coolant pump 40 promoted liquid coolant 42 on the engine 12th over directly into the mixer 60 promoted.

Der Mischer 60, insbesondere seine zum Beispiel längserstreckte Mischstrecke 65 wird folglich von einem konstanten oder veränderlichen Strom flüssigen Kühlmittels 42 beaufschlagt. Das von der Saugpumpe 30 aus dem Unterdruckbereich 21 abgesaugte und ein Gas enthaltene Kühlmittel 44 wird in die Mischstrecke 65 eingeschleust oder eingespeist. Wie insbesondere in 3 verdeutlicht weist der Mischer 60 ein längserstrecktes Gehäuse 66 auf, wobei ein Längsende den ersten Einlass 61 und wobei ein gegenüberliegendes Längsende einen bzw. den einzigen Auslass 63 des Mischers 60 aufweist. Der zweite Einlass 62 kann einen Auslassstutzen 64 aufweisen, welcher in Längsrichtung des Gehäuses 66 bzw. in Längsrichtung der Mischstrecke 65 ausgerichtet ist. Auf diese Art und Weise kann das ein Gas enthaltende und von der Saugpumpe 30 bereitgestellte Kühlmittel 44 koaxial und in gleicher Richtung wie das flüssige Kühlmittel 42 in die Mischstrecke 65 eingeleitet werden.The mixer 60 , especially its longitudinal mixing section, for example 65 is consequently from a constant or changing flow of liquid coolant 42 acted upon. That from the suction pump 30th from the vacuum area 21 extracted coolant and a gas 44 is in the mixing section 65 introduced or fed. As especially in 3rd the mixer shows clearly 60 an elongated housing 66 on, with one longitudinal end the first inlet 61 and wherein an opposite longitudinal end has one or the only outlet 63 the mixer 60 having. The second entry 62 can have an outlet port 64 have, which in the longitudinal direction of the housing 66 or in the longitudinal direction of the mixing section 65 is aligned. In this way, the gas containing and from the suction pump 30th provided coolant 44 coaxial and in the same direction as the liquid coolant 42 in the mixing section 65 be initiated.

Da der Mischer 60 unmittelbar stromabwärts der Saugpumpe 30 angeordnet ist herrscht in dem zweiten Einlass 62, mithin im Auslass 32 ein höheres Druckniveau als in einem Einlass 31 der Saugpumpe 30. Das aus dem Unterdruckbereich 21 abgesaugte und ein Gas enthaltene Kühlmittel 44 wird insoweit mittels der Saugpumpe 30 komprimiert und im Bereich des Mischers 60 einem höheren Druckniveau ausgesetzt. Die Erhöhung des Druckniveaus begünstigt eine Kondensation des Gases des Gas enthaltenden Kühlmittels 44. Insoweit kann am Auslass 63 des Mischers 60 das durch den Auslass 63 ausströmende Kühlmittel nahezu, zumindest aber überwiegend in flüssiger Form vorliegen.Because the mixer 60 immediately downstream of the suction pump 30th is located in the second inlet 62 , therefore in the outlet 32 a higher pressure level than in an inlet 31 the suction pump 30th . That from the vacuum area 21 extracted coolant and a gas 44 is so far by means of the suction pump 30th compressed and in the area of the mixer 60 exposed to a higher pressure level. The increase in the pressure level favors condensation of the gas of the gas-containing coolant 44 . In this respect, the outlet 63 the mixer 60 through the outlet 63 outflowing coolants are almost, but at least predominantly in liquid form.

Der Auslass 63 des Mischers 60 ist ferner mit einem Einlass des Kühlers 14 strömungstechnisch gekoppelt. Ein Auslass des Kühlers 14 ist mit einem Einlass der Kühlmittelpumpe 40 strömungstechnisch gekoppelt. Ferner kann der Kühlmittelkreislauf 15 eine zweite Bypassleitung 26 aufweisen. Mittels der zweiten Bypassleitung 26 kann der Kühler 14 umgangen werden, hierzu weist der Kühlmittelkreislauf 15 ein weiteres Ventil 24, etwa ein Dreiwegeventil auf, mittels welchem der aus dem Mischer 60 ausströmende Kühlmittelstrom bedarfsgerecht in den Kühler 14 und/oder in die zweite Bypassleitung 26 strömen oder in die entsprechende Leitungen aufgeteilt werden kann. The outlet 63 the mixer 60 is also with an inlet of the cooler 14 fluidically coupled. An outlet of the cooler 14 is with an inlet of the coolant pump 40 fluidically coupled. Furthermore, the coolant circuit 15 a second bypass line 26 exhibit. Using the second bypass line 26 can the cooler 14 bypassed, the coolant circuit points to this 15 another valve 24th , about a three-way valve, by means of which the from the mixer 60 outflowing coolant flow into the radiator as required 14 and / or in the second bypass line 26 flow or can be divided into the corresponding lines.

In einer Start- oder Aufwärmphase des Motors 12 kann der Kühler 14 durch entsprechende Ansteuerung des Ventils 24 vom Kühlmittelkreislauf 50 weitreichend entkoppelt sein. Sobald eine Betriebstemperatur des Motors 12 erreicht ist und sobald ein erhöhter Kühlungsbedarf besteht kann der Kühler 14 durch entsprechende Ansteuerung des zum Beispiel als Thermostat ausgestalteten Ventils 24 in den Kühlmittelkreislauf 15 zugeschaltet werden. Der aus dem Mischer ausströmende Kühlmittelstrom kann sodann zumindest teilweise oder vollständig durch den Kühler 14 strömen.When the engine is starting or warming up 12th can the cooler 14 by appropriate control of the valve 24th from the coolant circuit 50 be largely decoupled. Once an engine operating temperature 12th is reached and as soon as there is an increased need for cooling, the cooler can 14 by appropriate control of the valve, which is designed, for example, as a thermostat 24th into the coolant circuit 15 be switched on. The coolant flow flowing out of the mixer can then at least partially or completely through the cooler 14 stream.

Des Weiteren weist der Kühlmittelkreislauf 15 einen Ausgleichsbehälter 22 auf. Dieser kann beispielsweise stromaufwärts des Druckregelventils 20 und stromabwärts der Kühlmittelpumpe 40 in den Kühlmittelkreislauf 15 integriert sein.Furthermore, the coolant circuit has 15 an expansion tank 22 on. This can, for example, upstream of the pressure control valve 20 and downstream of the coolant pump 40 into the coolant circuit 15 be integrated.

In 4 ist schließlich ein Flussdiagramm des Verfahrens zur Kühlung des Motors 12 schematisch dargestellt. In einem ersten Schritt 100 wird die Temperatur des Kühlmittels im Bereich des Unterdruckbereich 21 und/oder im Bereich des Motors 12 gemessen. Alternativ kann auch ein Druckniveau im Unterdruckbereich 21 gemessen werden. Im nachfolgenden Schritt 102 wird die gemessene Temperatur oder der gemessene Druck mit einem entsprechenden Sollwert, d. h. mit einer SollTemperatur oder mit einem Soll-Druck verglichen.In 4th Finally, is a flow diagram of the method for cooling the engine 12th shown schematically. In a first step 100 becomes the temperature of the coolant in the area of the vacuum 21 and / or in the area of the engine 12th measured. Alternatively, a pressure level in the negative pressure range can also be used 21 be measured. In the next step 102 the measured temperature or the measured pressure is compared with a corresponding target value, ie with a target temperature or with a target pressure.

Befindet sich die gemessene Temperatur innerhalb eines vorgegebenen Temperaturintervalls oder befindet sich der gemessene Druck innerhalb eines vorgegebenen Druckintervalls fährt das Verfahren erneut mit Schritt 100 fort. Befindet sich die gemessene Temperatur im Schritt 102 außerhalb eines vorgegebenen Temperaturintervalls oder befindet sich der gemessene Druck im Schritt 102 außerhalb eines vorgegebenen Druckintervalls wird im nachfolgenden Schritt 104 das Druckregelventil 20 und/oder die Saugpumpe 30 derart angesteuert, dass die Temperatur und/oder der Druck im Unterdruckbereich in Richtung zum vorgesehene Temperaturintervall oder Druckintervall verändert wird.If the measured temperature is within a predefined temperature interval or if the measured pressure is within a predefined pressure interval, the method proceeds again with step 100 away. The measured temperature is in the step 102 outside of a predetermined temperature interval or the measured pressure is in the step 102 outside of a predetermined printing interval is in the next step 104 the pressure control valve 20 and / or the suction pump 30th controlled in such a way that the temperature and / or the pressure in the vacuum region is changed in the direction of the intended temperature interval or pressure interval.

Alsdann wird erneut der Schritt 100 durchgeführt und es werden die Temperatur und/oder der Druck im Unterdruckbereich oder im Bereich des Motors 12 erneut gemessen. Die mit den einzelnen Schritten 100, 102, 104 dargestellte Regelschleife wird während des Betriebs der Verdampfungskühlung fortwährend bzw. ununterbrochen von der Steuerung 50 der Verdampfungskühlung 10 durchgeführt. Auf diese Art und Weise kann die Betriebstemperatur oder der Betriebsdruck der Verdampfungskühlung bzw. des Motors auf ein vorgegebenes Niveau eingestellt und/oder auf dem vorgegebenen Niveau gehalten werden.Then the step again 100 carried out and the temperature and / or pressure in the vacuum area or in the area of the motor 12th measured again. The one with the individual steps 100 , 102 , 104 Control loop shown is continuously or continuously by the controller during the operation of the evaporative cooling 50 evaporative cooling 10th carried out. In this way, the operating temperature or the operating pressure of the evaporative cooling or the engine can be set to a predetermined level and / or kept at the predetermined level.

Die dargestellten Ausführungsformen zeigen lediglich mögliche Ausgestaltung der Entwicklung zu welcher weitere zahlreiche Varianten denkbar und im Rahmen der Entwicklung sind. Die exemplarisch gezeigten Ausführungsbeispiele sind in keiner Weise hinsichtlich des Umfangs, der Anwendbarkeit oder der Konfigurationsmöglichkeiten der Entwicklung als einschränkend auszulegen. Die vorliegende Beschreibung zeigt dem Fachmann lediglich eine mögliche Implementierung eines Ausführungsbeispiels auf. So können an der Funktion und Anordnung von beschriebenen Elementen vielfältigste Modifikationen vorgenommen werden, ohne hierbei den durch die nachfolgenden Ansprüche definierten Schutzbereich oder dessen Äquivalente zu verlassen.The illustrated embodiments only show the possible configuration of the development for which further numerous variants are conceivable and within the scope of the development. The exemplary embodiments shown as examples are in no way to be interpreted as restricting in terms of the scope, applicability or configuration options of the development. The present description only shows the person skilled in the art one possible implementation of an exemplary embodiment. In this way, a wide variety of modifications can be made to the function and arrangement of the elements described, without leaving the scope of protection defined by the following claims or their equivalents.

BezugszeichenlisteReference list

11: KraftfahrzeugMotor vehicle
22nd: KraftfahrzeugkarosserieMotor vehicle body
33rd: KraftfahrzeuginnenraumMotor vehicle interior
55: MotorraumEngine compartment
1010th: VerdampfungskühlungEvaporative cooling
1212th: Motorengine
1414: Kühlercooler
1515: KühlmittelkreislaufCoolant circuit
1616: BypassleitungBypass line
1717th: Einlassinlet
1818th: AuslassOutlet
2020: DruckregelventilPressure control valve
2121: UnterdruckbereichVacuum range
2222: Ausgleichsbehältersurge tank
2424th: VentilValve
2626: BypassleitungBypass line
3030th: SaugpumpeSuction pump
3131: Einlassinlet
3232: AuslassOutlet
4040: KühlmittelpumpeCoolant pump
4242: KühlmittelCoolant
4444: KühlmittelCoolant
5050: Steuerungcontrol
6060: Mischermixer
6161: Einlassinlet
6262: Einlassinlet
6363: AuslassOutlet
6464: StutzenSupport
6565: MischstreckeMixing section
6666: Gehäusecasing

Claims

Evaporative cooling (10) for an engine (12) of a motor vehicle (1), the evaporative cooling (10) comprising the following: - a coolant circuit (15) which connects the engine (12) and a radiator (14) to one another in terms of flow technology, - a A pressure control valve (20) arranged upstream of the engine (12) in the coolant circuit (15) and - a suction pump (30) arranged downstream of the engine (12) in the coolant circuit (15), characterized in that the coolant circuit (15) has a first bypass line (16 ) which runs parallel to the arrangement of the pressure control valve (20), motor (12) and suction pump (30), - that the first bypass line (16) has an outlet (18) which flows downstream of the suction pump (30) into the coolant circuit ( 15) flows out. - That a mixer (60) is arranged downstream of the suction pump (30) in the coolant circuit (15) - and that the outlet (18) of the first bypass line (16) opens into the mixer (60) - and that an outlet (32) the suction pump (30) opens into the mixer (60) ..

Evaporative cooling after Claim 1 which further comprises a controller (50) which is designed to control the pressure control valve (20) and the suction pump (30) in such a way that during operation of the evaporative cooling and / or operation of the engine (12) between the pressure control valve (20 ) and the suction pump (30) in the coolant circuit (15) there is a predetermined pressure level and / or a predetermined temperature level.

Evaporative cooling according to one of the preceding claims, wherein the suction pump is designed as a vacuum pump and wherein during operation of the evaporative cooling between the pressure control valve (20) and the suction pump (30) there is a pressure level in the coolant circuit (15) which is less than or equal to 1 bar.

Evaporative cooling according to one of the preceding claims, wherein the coolant circuit (15) has a coolant pump (40) which is arranged upstream of the engine (12).

Evaporative cooling after Claim 4 and 1 The first bypass line (16) has an inlet (17) which is connected downstream of the coolant pump (40) to the coolant circuit (15).

Evaporative cooling according to one of the preceding claims, wherein the mixer (60) has a mixing section (65) for a liquid coolant (42) which can be supplied via the first bypass line (16) and for a coolant (44) which can be supplied via the suction pump (30) and contains a gas ) having.

Evaporative cooling according to one of the preceding claims, wherein the mixer (60) has a first inlet (61) which is connected in terms of flow technology to the outlet (18) of the first bypass line (16).

Evaporative cooling according to one of the preceding claims, wherein the mixer (60) has a second inlet (62) which is connected in terms of flow technology to the outlet (32) of the suction pump (30).

Motor vehicle with an engine (12) and with an evaporative cooling (10) according to any one of the preceding claims, wherein the evaporative cooling (10) is thermally coupled to the engine (12).

Method for cooling an engine (12) of a motor vehicle (1) using evaporative cooling according to one of the preceding Claims 1 to 8th , The pressure control valve (20) arranged upstream of the engine (12) in the coolant circuit (15) and the suction pump (30) arranged downstream of the engine (10) in the coolant circuit (15) are controlled or regulated in such a way that a in the operation of the evaporative cooling (10) and / or in the operation of the engine (12) between the pressure control valve (20) and the suction pump (30) there is a predetermined pressure level and / or a predetermined temperature level.

Procedure according to Claim 10 , wherein the controller (50) is designed to control or regulate the suction pump (30) and the pressure control valve (20) in such a way that a pressure level in the pressure control valve (20) and the suction pump (30) There is a coolant circuit (15) which is less than or equal to 1 bar.