DE19506935C1 - Kühlmittelkreislauf für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlmittelkreislauf für einen Ver­ brennungsmotor eines Kraftfahrzeugs mit einem Motorkühlkreis und einem Heizkreis, in dem ein einer Heizungsanlage für einen In­ nenraum des Kraftfahrzeugs zugeordneter Heizkörper angeordnet ist, sowie mit Mitteln zur Regelung oder Steuerung des Heiz­ kreislaufes.

Aus der DE 90 13 459 U1 ist ein Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine bekannt, deren Abwärme zur Beheizung des In­ nenraums des Kraftfahrzeugs verwendet wird. Ein solcher Heiz­ kreis des Kühlmittelkreislaufes ist aus dem Motorkühlkreis abge­ zweigt, wobei die Förderung des Kühlmittels durch eine motorsei­ tige Kühlmittelpumpe sowie je nach Bedarf durch eine elektrische Zusatzpumpe erfolgt. Die Regelung oder Steuerung des Kühlmittel­ stroms zur Erzielung einer gewünschten Heizleistung erfolgt durch Öffnen und Schließen eines Taktventils. Dadurch ergeben sich relativ hohe Drücke an den Heizungsbauteilen sowie relativ harte Druckstöße beim Öffnen und Schließen des Taktventils.

Die DE 41 23 678 A1 offenbart eine Standheizung für ein Kraft­ fahrzeug, die in einen Heizkreislauf für einen Fahrzeuginnenraum eingebunden ist. In dem Heizkreislauf ist eine elektronisch re­ gelbare elektrische Pumpe integriert. Der Heizkreislauf weist außerdem ein motorunabhängiges, mit Brennstoff betreibbares Heizgerät auf, das für eine Erwärmung des Motorkühlmittels sowie für eine Entfrostung des Fahrzeuginnenraumes bei sehr tiefen Au­ ßentemperaturen vorgesehen ist.

Es ist auch bekannt (DE 41 20 390 A1), in einem Heizkreislauf einer Heizungsanlage für ein Kraftfahrzeug eine elektrische Strömungspumpe vorzusehen. Die Steuerung des Heizkreislaufes er­ folgt durch ein in den Heizkreislauf eingebundenes Steuerglied in Form einer Dichtmembran, die abhängig von den durch die Strö­ mungspumpe erzeugten Druckunterschieden den Zulauf und Ablauf in verschiedene Kammern eines Steuergehäuses, in dem die Membran untergebracht ist, steuert.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kühlmittelkreislauf der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, der einfach aufgebaut ist und die Erzielung eines von der Motordrehzahl unabhängigen Heizkrei­ ses ohne den Aufbau größerer Druckstöße gestattet.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Heizkreis als vom Mo­ torkühlkreis unabhängiger Kreislauf ausgebildet und mit einer elektrischen Pumpeinrichtung versehen ist, die durch eine elek­ tronische Steuer- oder Regeleinrichtung für eine Steuerung oder Regelung der Heizleistung des Heizkreises drehzahlgeregelt und/oder getaktet an- und abschaltbar ist, und daß ein Zulauf und ein Rücklauf des Heizkreises in einem gemeinsamen, direkt an einem Motorblock des Verbrennungsmotors angeordneten Anschluß­ stutzen integriert sind. Durch das Vorsehen eines separaten, von dem Motorkühlkreis unabhängigen Kreislaufs ist die Förderung des Kühlmittels im Heizkreis unabhängig von der Motordrehzahl. Durch den Einsatz einer elektrischen Pumpeinrichtung wird ein Taktven­ til vermieden, wodurch auch der Aufbau von größeren Druckstößen des Kühlmittels verhindert wird. Durch das einfache Takten der elektrischen Pumpeinrichtung wird analog der Taktventilregelung beim Stand der Technik eine entsprechende Regelung oder Steue­ rung der Heizleistung erreicht. Der erfindungsgemäße Heizkreis benötigt wesentlich weniger Rauteile. Wird keine Beheizung des Innenraums des Kraftfahrzeugs vorgenommen, so muß die elektri­ sche Pumpeinrichtung auch keinen Kühlmittelstrom durch den Heiz­ kreis pumpen, so daß kein Bedarf an elektrischem Strom besteht, Durch die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich außerdem ein "Rohr-in-Rohr"-Anschlußstück, das eine sehr einfache Montage des Heizkreises ermöglicht und die Verwendung relativ kurzer Rohr- oder Schlauchlängen für den Aufbau des Heizkreislaufes zuläßt.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung anhand der Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Schema einer Ausführungsform eines erfindungs­ gemäßen Kühlmittelkreislaufs für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, der mit einem separaten Heizkreis­ lauf zur Beheizung des Kraftfahrzeuginnenraums versehen ist und

Fig. 2a bis 2c drei verschiedene Stellungen eines Kühlmittelreglers des Kühlmittelkreislaufes.

Ein Verbrennungsmotor (1) eines Kraftfahrzeugs weist einen Zylinderkopf (1a) und ein Zylinderkurbelgehäuse (1b) auf, die zusammen einen Motorblock bilden. Zur Kühlung des Verbrennungsmotors (1) ist ein Motorkühlkreis (4, 5; 2, 6, 7) vorgesehen, der Teil eines Kühlmittelkreislaufs ist. Der Motorkühlkreis weist einen Kühlmittelregler (4), eine obere Kühlmittelleitung (5), einen von Fahrtwind durchströmten Querstromkühler (2), eine untere Kühlmittelleitung (6) und eine Kühlmittelpumpe (7) auf. Die Kühlmittelpumpe (7) fördert einen durch die Abwärme des Verbrennungsmotors (1) erwärmten Kühlmittelstrom abhängig von einer Stellung eines Taktventils (18) des Kühlmittelreglers (4) durch den Querstromkühler (2), in dem das heiße Kühlmittel durch die hindurchströmende Luft abgekühlt wird. Dem an sich bekannten Motorkühlkreis ist im Bereich des Zylinderkurbelgehäuses (1b) ein Kühlmittel/Motorölwärmetauscher (8) zugeordnet. In ebenfalls an sich bekannter Weise weist der Motorkühlkreis zusätzlich einen Ausgleichskreislauf auf, der mit einer Entlüftungsleitung (14), einem Ausgleichsbehälter (15), einer Fülleitung (17) und einem Überlaufbehälter (16) versehen ist. In dem Ausgleichsbehälter (15) ist ein Silikatvorrat vorgesehen, der Aluminiumkorrosion verhindert.

In den Fig. 2a bis 2c sind verschiedene Positionen des Taktventils (18) im Kühlmittelregler (4) zur Regelung des Motorkühlkreises dargestellt, wobei an dem Kühlmittelregler (4) jeweils nach oben die obere Kühlmittelleitung (5) anschließt. In der Stellung des Taktventils (18) nach Fig. 2a läuft das Kühlmittel im Motor um. Diese Stellung wird als Kurzschlußbetrieb bezeichnet, bei dem die Kühlmitteltemperatur geringer als 87°C ist. In der in Fig. 2b dargestellten Position des Taktventils (18) ist ein Mischbetrieb eingestellt, der zwischen einer Kühlmitteltemperatur von 87°C und einer Kühlmitteltemperatur von 102°C vorgesehen ist. In Fig. 2c schließlich ist durch die dargestellte Position des Taktventils (18) der Kühlbetrieb des Motorkühlkreises eingestellt, der ab einer Kühlmitteltemperatur von 102°C vorgenommen wird. In dieser Position wird der Querstromkühler (2) von dem Kühlmittelstrom durchströmt.

Der Kühlmittelkreislauf weist neben dem Motorkühlkreis einen separaten Heizkreis (9, 10, 3, 11a, 11b, 12) auf, der mittels eines einzelnen Anschlußstutzens (13) im Bereich des Zylinderkopfes (1a) an den Motorblock und damit an den Kühlmittelkreislauf angeschlossen ist. Dieser Anschlußstutzen (13) stellt ein Rohr-in-Rohr-Anschlußstück dar, d. h. sowohl ein Zufluß (9) als auch ein Abfluß (12) sind in dem Anschlußstutzen integriert. Beim Ausführungsbeispiel ist dabei der Zulauf (9) koaxial innerhalb des Rücklaufs (12) angeordnet und ragt axial weiter in den Kühlmittelkreislauf im Bereich des Zylinderkopfes (1a) hinein als der Rücklauf (12). Durch diese axiale Beabstandung von Zulauf und Rücklauf wird eine Thermo-Syphon- Wirkung vermieden. In der Zulaufleitung (9) ist eine elektrische Pumpeinrichtung (10) angeordnet, die in nicht dargestellter Weise durch eine elektronische Steuer- oder Regeleinheit an- und abschaltbar ist. Durch die elektronische Steuer- oder Regeleinheit ist durch Drehzahlregelung und/oder ein entsprechendes An- und Abschalten der Pumpeinrichtung (10) eine Taktung der elektrischen Pumpeinrichtung (10) erzielbar, durch die eine gewünschte Steuerung oder Regelung der Heizleistung des Heizkreises ermöglicht wird. Die elektrische Pumpeinrichtung (10) fördert den Kühlmittelstrom in der Zulaufleitung (9) in einen Heizkörper (3), der einen an sich bekannten Wärmetauscher darstellt. Der Heizkörper (3) wird von Luft durchströmt, die in den Innenraum des Kraftfahrzeugs geführt wird. Der Heizkörper (3) weist beim dargestellten Ausführungsbeispiel für seine linke und für seine rechte Seite ausgangsseitig jeweils eine getrennte Rücklaufleitung (11a und 11b) auf, die jedoch in einen gemeinsamen Rücklauf (12) zusammengeführt werden. Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist lediglich eine einzelne Rücklaufleitung für den Heizkörper (3) vorgesehen. Eine Trennung in eine linke und eine rechte Hälfte des Heizkörpers (3) ist in erster Linie dann sinnvoll, wenn durch eine unabhängige Regelung der beiden Rücklaufleitungen unterschiedliche Heizleistungen für die linke und die rechte Hälfte des Heizkörpers (3) und damit für die Fahrerseite und die Beifahrerseite des Innenraums des Kraftfahrzeugs erzielbar sind. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist dies nicht möglich. Die beiden Rücklaufleitungen (11a und 11b) dienen lediglich zur Erzielung eines verbesserten Umlaufes des Kühlmittels. Durch den Anschlußstutzen (13), in dem sowohl der Zulauf (9) als auch der Rücklauf (12) integriert ist, ist der separate Heizkreis relativ einfach montierbar und kommt mit relativ geringen Rohr- oder Schlauchlängen aus. Die Regelung oder Steuerung des durch den Anschlußstutzen (13) vom Motorblock abgezweigten Heizkreislaufes erfolgt vollkommen unabhängig von der Regelung des Motorkühlkreises.

Bei einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ebenfalls ein separater Heizkreislauf mit einer eigenen getakteten elektrischen Pumpeinrichtung vorgesehen. Dort sind zusätzlich, jedoch noch für die Rechts- und Linkstrennung der Beheizung des Innenraums des Kraftfahrzeugs durch den Heizkörper, zusätzliche Regeleinrichtungen in den beiden Rücklaufleitungen vorgesehen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel werden die beiden Rücklaufleitungen in Strömungsrichtung hinter den Regeleinrichtungen zusammengeführt und münden in einem gemeinsamen Rücklauf in den Kühlmittelkreislauf im Motorblock.

Claims (1)

1. Kühlmittelkreislauf für einen Verbrennungsmotor eines Kraft­ fahrzeugs mit einem Motorkühlkreis und einem Heizkreis, in dem ein einer Heizungsanlage für einen Innenraum des Kraft­ fahrzeugs zugeordneter Heizkörper angeordnet ist, sowie mit Mitteln zur Regelung oder Steuerung des Heizkreises, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkreis als vom Motorkühlkreis unabhängiger Kreislauf ausgebildet und mit einer elektrischen Pumpeinrichtung (10) versehen ist, die durch eine elektronische Steuer- oder Re­ geleinrichtung für eine Steuerung oder Regelung der Heizlei­ stung des Heizkreises drehzahlgeregelt und/oder getaktet an- und abschaltbar ist, und daß ein Zulauf (9) und ein Rücklauf (12) des Heizkreises in einem gemeinsamen, direkt an einem Motorblock des Verbrennungsmotors (1) angeordneten Anschluß stutzen (13) integriert sind.