DE102019208540B3 - Evaporative cooling for the coolant circuit of a motor vehicle - Google Patents
Evaporative cooling for the coolant circuit of a motor vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- DE102019208540B3 DE102019208540B3 DE102019208540.7A DE102019208540A DE102019208540B3 DE 102019208540 B3 DE102019208540 B3 DE 102019208540B3 DE 102019208540 A DE102019208540 A DE 102019208540A DE 102019208540 B3 DE102019208540 B3 DE 102019208540B3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- coolant
- suction pump
- engine
- evaporative cooling
- coolant circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002826 coolant Substances 0.000 title claims abstract description 178
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 82
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 30
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 17
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 20
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 9
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 241001559547 Hippocampus comes Species 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P3/00—Liquid cooling
- F01P3/22—Liquid cooling characterised by evaporation and condensation of coolant in closed cycles; characterised by the coolant reaching higher temperatures than normal atmospheric boiling-point
- F01P3/2285—Closed cycles with condenser and feed pump
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
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
Weiterhin bekannt ist die gattungsbildende
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.
-
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
Die Verdampfungskühlung
Eingangsseitig des Druckregelventils
Auf diese Art und Weise in dem thermisch mit dem Motor
Der Mischer
Der Mischer
Da der Mischer
Der Auslass
In einer Start- oder Aufwärmphase des Motors
Des Weiteren weist der Kühlmittelkreislauf
In
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
Alsdann wird erneut der Schritt
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 (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019208540.7A DE102019208540B3 (en) | 2019-06-12 | 2019-06-12 | Evaporative cooling for the coolant circuit of a motor vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019208540.7A DE102019208540B3 (en) | 2019-06-12 | 2019-06-12 | Evaporative cooling for the coolant circuit of a motor vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019208540B3 true DE102019208540B3 (en) | 2020-07-30 |
Family
ID=71524355
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019208540.7A Active DE102019208540B3 (en) | 2019-06-12 | 2019-06-12 | Evaporative cooling for the coolant circuit of a motor vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019208540B3 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021200549A1 (en) | 2021-01-21 | 2022-07-21 | Psa Automobiles Sa | Method for controlling a cooling system for cooling at least one component to be cooled and device for carrying out the method |
DE102021126261B3 (en) | 2021-10-11 | 2023-03-30 | Audi Aktiengesellschaft | Method for operating a drive device and corresponding drive device |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0059423A1 (en) | 1981-02-27 | 1982-09-08 | Nissan Motor Co., Ltd. | A cooling system of an internal combustion engine |
DE102014001974B3 (en) | 2014-02-12 | 2015-04-09 | Audi Ag | Method for cooling a component of a motor vehicle, cooling device and motor vehicle |
-
2019
- 2019-06-12 DE DE102019208540.7A patent/DE102019208540B3/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0059423A1 (en) | 1981-02-27 | 1982-09-08 | Nissan Motor Co., Ltd. | A cooling system of an internal combustion engine |
DE102014001974B3 (en) | 2014-02-12 | 2015-04-09 | Audi Ag | Method for cooling a component of a motor vehicle, cooling device and motor vehicle |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021200549A1 (en) | 2021-01-21 | 2022-07-21 | Psa Automobiles Sa | Method for controlling a cooling system for cooling at least one component to be cooled and device for carrying out the method |
DE102021126261B3 (en) | 2021-10-11 | 2023-03-30 | Audi Aktiengesellschaft | Method for operating a drive device and corresponding drive device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1264715B2 (en) | Vehicle cooling system for a temperature increasing device as well as method for the cooling of the temperature increasing device | |
DE602004003710T2 (en) | CLIMATE CONTROL SYSTEM WITH A STEAM COMPRESSION CIRCUIT IN COMBINATION WITH AN ABSORPTION CIRCUIT | |
DE102006026359B4 (en) | Air conditioning for vehicles | |
DE60112279T2 (en) | VEHICLE TEMPERATURE REGULATION SYSTEM WITH HEAT PUMP | |
DE102013211700B3 (en) | A vehicle heating system and method of heating the interior of a vehicle with a vehicle heating system | |
DE102010051976B4 (en) | Air conditioning for a motor vehicle | |
EP2903076A1 (en) | Vehicle cooling circuit | |
DE4324510A1 (en) | Method and device for operating a cooling system | |
DE102012222594B4 (en) | Method for operating a refrigerant circuit as a heat pump and as a heat pump operable refrigerant circuit | |
DE102006016230A1 (en) | Refrigerant collector for an automotive air conditioning system | |
EP3444542A1 (en) | Circulation system for a vehicle and method for same | |
DE102006038061A1 (en) | Cooling circuit formation with ejector | |
EP0054792A2 (en) | Cooling device for cooling a combustion engine and the charge | |
DE102019208540B3 (en) | Evaporative cooling for the coolant circuit of a motor vehicle | |
EP2640585A1 (en) | Vehicle having an air conditioning system | |
DE102014019684A1 (en) | Arrangement for converting thermal energy from heat loss of an internal combustion engine | |
DE102019206448B4 (en) | Engine system | |
DE60118588T2 (en) | VEHICLE AIR CONDITIONING USING AN OVERCRITICAL CIRCULATION | |
DE102011085961A1 (en) | Cooling circuit | |
EP3530899A1 (en) | Cooling system and combustion engine | |
DE102010039810A1 (en) | Cooling system and cooling method for a vehicle | |
DE102007038242A1 (en) | Method for recirculating exhaust gas from outlet line into inlet line of internal combustion engine, involves arranging compressor in inlet line and exhaust gas turbocharger in outlet line | |
WO2006094636A1 (en) | Internal combustion engine cooling circuit | |
DE102019003062A1 (en) | Cooling device for cooling charge air for an internal combustion engine | |
DE102008005076A1 (en) | Refrigerant circuit and method for operating a refrigerant circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R086 | Non-binding declaration of licensing interest | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R084 | Declaration of willingness to licence | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: STELLANTIS AUTO SAS, FR Free format text: FORMER OWNER: PSA AUTOMOBILES SA, POISSY, FR |