DE19849619A1 - Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Ein Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor beinhaltet einen Kühlmittelkreislauf, mit einem Kühlmittelkühler, mit einem Ladeluftkühler, mit einem Kühllüfter, der hinter dem Kühlmittelkühler angeordnet und mit einem Zusatzkühler versehen ist. Der Zusatzkühler ist getrennt von dem Hauptsystem, das den Ladeluftkühler und den Kühlmittelkühler beinhaltet, im Frontbereich des Fahrzeuges angeordnet. Die Kühlluftführung vom Zusatzkühler wird an dem Hauptkühlsystem vorbei direkt dem Kühllüfter auf der Saugseite zugeführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für ein Kraft­ fahrzeug nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Ein gattungsgemäßes Kühlsystem ist in der DE 42 20 672 C2 beschrieben. Dabei sind zwei Kühler in Strömungs­ richtung hintereinander angeordnet. Nachteilig dabei ist jedoch, daß bei dieser sogenannten "Doppel- Sandwich"-Kühlanlage durch die Luftaufwärmung im er­ sten Kühler vor Durchgang durch den zweiten Kühler das System beeinflußt wird. Gleichzeitig entstehen dabei auch Druckverluste, aus denen ein negatives Kühllei­ stungsprofil resultiert.

Zum weiteren Stand der Technik wird auch auf die DE 41 04 093 A1, die US 41 56 408 und die DE-PS 10 22 105 verwiesen, die ebenfalls Zusatzkühler und Gebläse bzw. Kühllüfter aufweisen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, das einen hohen Wirkungsgrad bei einfachem Aufbau und be­ grenzten Bauraumverhältnissen besitzt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß liegt nun der Zusatzkühler parallel zu dem Kühlluftstrom des Hauptsystems. Da jeder Kühler mit Frischluft versorgt wird, kann auch jeder Kühler seine maximale Wirkung entfalten. Durch die gemeinsame Verwendung des Kühllüfters wird jedoch Sekundärenergie eingespart, da kein Zusatzgebläse erforderlich ist. Gleichzeitig wird dabei auch eine raumsparende Lösung geschaffen. Insbesondere ist dies der Fall, wenn der Zusatz kühler nicht im Bereich des Hauptkühlers ange­ ordnet ist und bei einem Nutzfahrzeug mit der Vorbau­ klappe des Kraftfahrzeuges verbunden ist.

Durch eine Anordnung des Zusatzkühlers im Fahrzeug- Frontgitter erfolgt eine kühlluftseitige Beaufschla­ gung durch Staudruck (Fahrgeschwindigkeit), z. B. auch bei abgeschaltetem Kühllüfter (Leerlaufdrehzahl bzw. Schleppdrehzahl) oder alternativ additiv, insbesondere bei niedriger Fahrgeschwindigkeit, wie z. B. Betriebs­ zustand unter Vollast, unter Einbeziehung des Kühllüf­ ters und dessen betriebszustandabhängigen, über die Motortemperatur gesteuertem Regel- bzw. Zuschalt- und Abschaltverhalten.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird eine deutliche Steigerung der Kühlkapazität, insbesondere für Motoren mit erhöhten Immissionsanforderungen, erreicht.

Erfindungsgemäß erfolgt nunmehr eine kühlluftseitige zusätzliche Zwangsbeaufschlagung über den Kühllüfter bei einer kühlmittelseitigen Parallelschaltung mit einer Hauptkühlanlage bzw. eines Hauptkühlsystem oder auch über eine kühlmitteltemperaturabhängige thermo­ statische Zusteuerung.

In einer alternativen Lösung kann der Zusatzkühler auch zur Kühlung der Ladeluft durch einen entsprechen­ den Wärmetauscher verwendet werden. Vorzugsweise wird dabei eine Niedertemperaturkreislaufkühlung erreicht. Für diesen Zweck kann der Zusatzkühler mit entspre­ chend reduzierter Kühlmediummenge beaufschlagt für die Abgasrückführung bzw. für eine Ladeluft/Kühlmittel­ kühlung eingesetzt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen und aus den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzip­ mäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausgestaltung der Erfindung, wobei der Zusatz­ kühler parallel zu einem Hauptkühlsystem mit einem Hauptkühler betrieben wird;

Fig. 2 eine schematische Frontansicht der Ausfüh­ rungsform nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Ausgestaltung der Erfindung, wobei der Zusatzkühler für einen integrierten Niedertem­ peratur-Kühlmedium-Kreislauf zur Kühlung der Ladeluft vorgesehen ist;

Fig. 4 einen Kühlmittelkreislauf, wobei der Zusatz­ kühler in den Heizungskreislauf integriert ist;

Fig. 5 einen Kühlmittelkreislauf, wobei der Zusatz­ kühler einen separaten Rücklauf in eine Auf­ fülleitung besitzt, und

Fig. 6 einen Kühlmittelkreislauf gem. Ausgestaltung der Erfindung nach Fig. 3.

Vor einem Kühlmittelkühler 1 ist ein Ladeluftkühler 2 und gegebenenfalls ein Kondensator 3 einer Klimaanlage angeordnet. Durch ein Frontgitter 4 eines Kraftfahr­ zeuges tritt Kühlluft in Pfeilrichtung A ein und durchströmt nacheinander den Kondensator 3, den Lade­ luftkühler 2 und den Kühlmittelkühler 1.

In Strömungsrichtung hinter dem Kühlmittelkühler 1 ist ein von einem Luftleitblech 5 umgebener Kühllüfter 6 angeordnet, der bekannterweise zu- und abschaltbar ist.

In einer Aussparung eines oberen Wasserkastens 7 oder auch über dem Wasserkasten 7 ist eine Luftführungslei­ tung 8 angeordnet, die eingangsseitig über einen Fal­ tenbalg 9 mit einem Zusatzkühler 10 und ausgangsseitig über einen weiteren Faltenbalg 11 mit einem Luftfüh­ rungskanal 12 verbunden ist. Der Luftführungskanal 12 ist als Luftleitblech an das Luftleitblech 5 des Kühl­ lüfters 6 angeformt. Der Zusatzkühler 10 ist an dem Frontgitter 4 bzw. im Falle eines Nutzfahrzeuges an einer Vorbauklappe 13 befestigt, welche in bekannter Weise nach oben bzw. unten geschwenkt werden kann.

Wie ersichtlich, wird der Zusatzkühler 10 ebenfalls aus Pfeilrichtung B mit Frischluft versorgt, wobei die Luft nach einem Wärmeaustausch in den Zusatzkühler 10 unter Umgehung des Kühlluftkühlers 1 über den Luftfüh­ rungskanal 12 direkt dem Kühllüfter 6 zugeführt wird.

Aus der Fig. 2 ist die raumsparende Anordnung der Luftführung zum Zusatzkühler 10 ersichtlich. Diese befindet sich an einer Stelle, die als freier Bauraum vorhanden ist, wenn die Verbrennungsluft für einen nicht dargestellten Verbrennungsmotor vom rückwärtigen Bereich des Fahrzeuges aus zugeführt wird.

Aus der Fig. 2 ist mit "14" auch die Fahrerhauskontur bezeichnet. Ein Ausgleichsbehälter 15, der jedoch für die erfindungsgemäße Funktion nicht von Bedeutung ist, wird darin ebenfalls dargestellt.

Fig. 3 zeigt eine Ausgestaltung, wobei der Zusatzküh­ ler 10 für einen Niedertemperatur-Kühlmedium-Kreislauf zur Kühlung der Ladeluft für einen Verbrennungsmotor 21 vorgesehen ist. Zu diesem Zweck ist ein Wärmetau­ scher 16 an der Stelle vorgesehen, an der sich bei­ spielsweise ein Plattenfilter für die Verbrennungsluft befindet. Im Bauraum des Plattenfilters kann dann der Wärmetauscher 16 untergebracht werden, der über eine Kühlmittelkreislaufleitung mit dem Zusatzkühler 10 in Verbindung steht. Der Luftfilter, der für den Verbren­ nungsmotor erforderlich ist, wird in diesem Falle an einer anderen Stelle, vorzugsweise bei einem Nutzfahr­ zeug hinter dem Fahrerhaus, in bekannter Weise ange­ ordnet, wobei z. B. eine Ansaugung von oben her über das Dach erfolgen kann.

Der Zusatzkühler 10 kann dabei alternativ zu einer Ladeluftkühlung oder auch additiv hierfür verwendet werden. Auf diese Weise läßt sich eine stufenweise Abkühlung der Ladeluft für den Verbrennungsmotor er­ reichen. Die Zuleitung von Kühlmedium zu dem Wärmetau­ scher 16 kann über eine Zulaufleitung 17 und der Rück­ lauf über eine Leitung 18 erfolgen. Die zu kühlende Ladeluft tritt über einen mit einer dargestellten Ab­ gasturbine 19 verbundenen Eintrittsstutzen ein und ge­ langt über eine Prozeßluftleitung 20 in den Wärmetau­ scher 16. Nach Kühlung der Ladeluft, d. h. nach Durch­ gang durch den Wärmetauscher 16 wird die Ladeluft in einer zweiten Stufe über den Ladeluftkühler 2 geführt.

In vorteilhafter Weise kann man mit dem Zusatzkühler 10 weitere Verbesserungen des Gesamtwirkungsgrades erreichen. Anstelle des für die Kabinenheizung bzw. Innenraumheizung zur Verfügung gestellten Kühlmittel­ stromes kann dieser als zusätzliche Energie einem Wär­ metauscher, z. B. dem Wärmetauscher 16, zugeführt wer­ den. Dies bedeutet, das Kühlmedium, im allgemeinen Wasser, welches für die Heizung benötigt wird, kann nunmehr zur Beaufschlagung des Zusatzkühlers verwendet werden. Zu diesem Zweck kann der gleiche Kreislauf verwendet werden.

In den Fig. 4 und 5 sind beispielsweise zwei Alter­ nativen für die Integration des Zusatzkühlers 10 in einen Kühlkreislauf, der im allgemeinen ein Wasser­ kreislauf ist, eines Kraftfahrzeuges dargestellt. Ge­ mäß Fig. 4 ist der Zusatzkühler 10 in einen Heizungs­ rücklauf 22 integriert. Der Heizungsrücklauf 22 ist über ein Taktventil 23 mit der Ausgangsseite eines Heizungswärmetauschers 24 verbunden. In den Heizungs­ wärmetauscher 24 mündet ein Heizungsvorlauf 25. Der Heizungsrücklauf 22 mündet in eine Kühlwassermotorein­ trittsleitung 26, in der eine Wasserpumpe 27 mit einem Kühlwasserregler angeordnet ist. Von dem Verbrennungs­ motor 21 aus führt eine Kühlwassermotoraustrittslei­ tung 28 zu dem Kühlmittelkühler 1. Über eine von der Kühlwassermotoraustrittsleitung 28 abzweigende Zusatz­ kühlerzweigleitung 29 ist der Zusatzkühler 10 in den Kühlkreislauf integriert.

Eine Motordauerentlüftungsleitung 30 führt zusammen mit einer Kühlerentlüftungsleitung 31 zu dem Aus­ gleichsbehälter 15. Die beiden Leitungen 30 und 31 sind über einen Einlaufstutzen in den Ausgleichsbehäl­ ter 15 auch mit dem Heizungsvorlauf verbunden.

Von dem Ausgleichsbehälter 15 aus führt eine Auf­ fülleitung 32 zur Kühlwassermotoreintrittsleitung 26.

Der Kühlkreislauf nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ist grundsätzlich von gleicher Art, weshalb auch die gleichen Bezugszeichen beibehalten worden sind wie in der Fig. 4. Der einzige wesentliche Unter­ schied besteht darin, daß die Ausgangsleitung des Zu­ satzkühlers 10 nicht wie beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 direkt in die Heizungsrücklaufleitung 22 mündet, sondern als separate Rücklaufleitung 33 in die Auffülleitung 32 und damit vor der Wasserpumpe 27 in den Kühlkreislauf einmündet.

In beiden Ausführungsbeispielen nach den Fig. 4 und 5 ist jeweils durch Pfeile die Strömungsrichtung des Kühlmittels, im allgemeinen Wasser, eingezeichnet.

In der Fig. 6 ist der Kühlmittelkreislauf gemäß Ausge­ staltung nach der Fig. 3 dargestellt. Dabei dient der Zusatzkühler 10 zur Kühlung der Ladeluft. Hierzu ist als wassergekühlter Ladeluftkühler der Wärmertauscher 16 auf dem Verbrennungsmotor 21 angeordnet. Die Turbi­ ne des Turboladers fördert über den Eintrittsstutzen 19 die Ladeluft in den Wärmetauscher 16 und wird an­ schließend entsprechend vorgekühlt über eine Leitung 34 dem luftgekühlten Ladeluftkühler 2 zugeführt, von wo aus über eine Leitung 35 eine Einleitung in den Verbrennungsmotor 21 erfolgt. Auf diese Weise wird die stufenweise bzw. additive Kühlung der Ladeluft er­ reicht.

Claims (8)

1. Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Ver­ brennungsmotor mit einem Kühlmittelkreislauf, mit einem Kühlmittelkühler, mit einem Ladeluftkühler, mit einem Kühllüfter, der hinter dem Kühlmittel­ kühler angeordnet ist, und mit einem Zusatzkühler, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzkühler (10) getrennt von dem Hauptsy­ stem, das den Ladeluftkühler (2) und den Kühlmit­ telkühler (1) beinhaltet, im Frontbereich des Fahrzeuges angeordnet ist, wobei die Kühlluftfüh­ rung vom Zusatzkühler (10) an dem Hauptkühlsystem vorbei direkt dem Kühllüfter (6) auf der Saugseite zugeführt wird.

2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzkühler (10) an einer Vorbauklappe (13) des Kraftfahrzeuges befestigt ist.

3. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zusatzluftleitblech (12) für die Zusatzkühl­ luft an einem Luftleitblech (5) des Kühllüfters (6) angeformt ist.

4. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzkühler (10) für einen Wärmetauscher (16) zur Ladeluftkühlung des Verbrennungsmotores (21) vorgesehen ist.

5. Kühlsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher als Niedertemperaturladeluftküh­ ler (16) ausgebildet ist.

6. Kühlsystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (16) anstelle eines Plattenfil­ ters über dem Verbrennungsmotor (21) angeordnet ist.

7. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelausgangsleitung des Zusatzkühlers (10) in eine Heizungsrücklaufleitung (22) mündet.

8. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelausgangsleitung (33) in eine Auf­ fülleitung (32) des Kühlmittelkreislaufs mündet.