DE19849619A1 - Cooling system for motor vehicle with internal combustion engine has additional cooler in front section of vehicle and separate from main system containing charge air cooler and cooling medium cooler - Google Patents
Cooling system for motor vehicle with internal combustion engine has additional cooler in front section of vehicle and separate from main system containing charge air cooler and cooling medium coolerInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für ein Kraft fahrzeug nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to a cooling system for a power Vehicle according to the preamble of claim 1 closer defined 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.A generic cooling system is in DE 42 20 672 C2 described. There are two coolers in flow Direction arranged one behind the other. A disadvantage here is, however, that with this so-called "double Sandwich "cooling system by heating the air in the most cooler before passing through the second cooler System is affected. At the same time arise also pressure drops that make up a negative cooling line performance profile results.
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.The state of the art is also based on DE 41 04 093 A1, US 41 56 408 and DE-PS 10 22 105 referenced, the additional cooler and blower or Have cooling fans.
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.The present invention is based on the object to provide a cooling system for a motor vehicle, the a high efficiency with a simple structure and be has limited space.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention, this task is characterized by the drawing part of claim 1 mentioned features solved.
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.According to the invention, the additional cooler is now parallel the cooling air flow of the main system. Because every cooler Any cooler can also be supplied with fresh air unfold its maximum effect. Through the common Use of the cooling fan, however, becomes secondary energy saved because no additional fan is required. At the same time, it also becomes a space-saving solution created. This is particularly the case if the Additional cooler not in the area of the main cooler is arranged and in the case of a commercial vehicle with the stem flap of the motor vehicle is connected.
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.By arranging the auxiliary cooler in the vehicle A grille on the cooling air side is used for the front grille supply by dynamic pressure (driving speed), e.g. Belly with cooling fan switched off (idle speed or Drag speed) or alternatively additive, in particular at low driving speed, such as B. Operating condition under full load, including the cooling air ters and its operating state-dependent, via the Motor temperature controlled regulating or switching and Switch-off behavior.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird eine deutliche Steigerung der Kühlkapazität, insbesondere für Motoren mit erhöhten Immissionsanforderungen, erreicht.With the solution according to the invention, a clear Increase in cooling capacity, especially for engines with increased immission requirements.
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.According to the invention, there is now a cooling air side additional forced action via the cooling fan with a parallel connection on the coolant side a main cooling system or a main cooling system or also via a coolant temperature-dependent thermo static control.
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.In an alternative solution, the additional cooler can also for cooling the charge air by a correspond the heat exchanger can be used. Preferably low-temperature circuit cooling is achieved. For this purpose, the additional cooler can also be used accordingly reduced amount of cooling medium is applied to the Exhaust gas recirculation or for a charge air / coolant cooling can be used.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen und aus den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzip mäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen.Advantageous refinements and developments of Invention result from the remaining subclaims and from the principle below based on the drawing moderately described embodiments.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausgestaltung der Erfindung, wobei der Zusatz kühler parallel zu einem Hauptkühlsystem mit einem Hauptkühler betrieben wird; Figure 1 is a schematic side view of a first embodiment of the invention, wherein the additional cooler is operated in parallel with a main cooling system with a main cooler.
Fig. 2 eine schematische Frontansicht der Ausfüh rungsform nach Fig. 1; Fig. 2 is a schematic front view of the embodiment shown in Fig. 1;
Fig. 3 eine Ausgestaltung der Erfindung, wobei der Zusatzkühler für einen integrierten Niedertem peratur-Kühlmedium-Kreislauf zur Kühlung der Ladeluft vorgesehen ist;An embodiment of the invention, with the additional cooler for an integrated Niedertem temperature cooling medium circuit provided for cooling the charge air Fig. 3;
Fig. 4 einen Kühlmittelkreislauf, wobei der Zusatz kühler in den Heizungskreislauf integriert ist; Fig. 4 is a refrigerant circuit, wherein the auxiliary cooler is integrated into the heating circuit;
Fig. 5 einen Kühlmittelkreislauf, wobei der Zusatz kühler einen separaten Rücklauf in eine Auf fülleitung besitzt, und Fig. 5 shows a coolant circuit, the additional cooler has a separate return in a filling line, and
Fig. 6 einen Kühlmittelkreislauf gem. Ausgestaltung der Erfindung nach Fig. 3. Fig. 6 shows a coolant circuit acc. Embodiment of the invention according to 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.A charge air cooler 2 and optionally a condenser 3 of an air conditioning system are arranged in front of a coolant cooler 1 . Through a front grille 4 of a motor vehicle, cooling air enters in the direction of arrow A and successively flows through the condenser 3 , the charge air cooler 2 and the coolant cooler 1 .
In Strömungsrichtung hinter dem Kühlmittelkühler 1 ist ein von einem Luftleitblech 5 umgebener Kühllüfter 6 angeordnet, der bekannterweise zu- und abschaltbar ist.Arranged in the flow direction behind the coolant cooler 1 is a cooling fan 6 which is surrounded by an air baffle 5 and which, as is known, can be switched on and off.
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.In a recess in an upper water tank 7 or above the water tank 7 , a Luftführungslei device 8 is arranged, the input side via a Fal tenbalg 9 with an additional cooler 10 and the output side via a further bellows 11 with an air guide duct 12 is connected. The air duct 12 is formed as an air baffle on the air baffle 5 of the cooling fan 6 . The additional cooler 10 is attached to the front grille 4 or, in the case of a commercial vehicle, to a front flap 13 which can be pivoted up or down in a known manner.
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.As can be seen, the additional cooler 10 is also supplied with fresh air from the direction of arrow B, the air being supplied directly to the cooling fan 6 via a duct 12 after a heat exchange in the additional cooler 10 bypassing the cooling air cooler 1 via the air guide.
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.The space-saving arrangement of the air duct to the additional cooler 10 can be seen from FIG . This is located at a location that is available as free space when the combustion air for an internal combustion engine, not shown, is supplied from the rear area of the vehicle.
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.From Fig. 2, the cab contour is indicated by "14". An expansion tank 15 , which is however not important for the function according to the invention, is also shown therein.
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. Fig. 3 shows an embodiment, wherein the Zusatzküh ler 10 is provided for a low-temperature cooling medium circuit for cooling the charge air for an internal combustion engine 21 . For this purpose, a Wärmetau shear 16 is provided at the point where there is a plate filter for the combustion air in example. The heat exchanger 16 can then be accommodated in the installation space of the plate filter and is connected to the additional cooler 10 via a coolant circuit line. The air filter, which is required for the combustion engine, is in this case at a different location, preferably in a utility vehicle behind the cab, arranged in a known manner, z. B. suction can take place from above via the roof.
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.The additional cooler 10 can be used as an alternative to a charge air cooling or also additively for this. In this way, it is possible to gradually cool the charge air for the internal combustion engine. The supply of cooling medium to the Wärmetau shear 16 can be done via an inlet line 17 and the return via a line 18 . The charge air to be cooled occurs via an inlet connection connected to a gas turbine 19 shown and reaches ge via a process air line 20 in the heat exchanger shear 16th After cooling the charge air, ie after passing through the heat exchanger 16 , the charge air is guided in a second stage via the charge air cooler 2 .
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.Advantageously, additional cooler 10 can be used to achieve further improvements in overall efficiency. Instead of the coolant current provided for the cabin heating or interior heating, this can be used as additional energy for a heat exchanger, e.g. B. the heat exchanger 16 , who supplied the. This means that the cooling medium, generally water, which is required for the heating, can now be used to act on the additional cooler. The same circuit can be used for this purpose.
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.In Figs. 4 and 5, for example two age are native for the integration of the additional cooler 10 in a cooling circuit, which is generally a water circuit, shown a motor vehicle. Accelerator as Fig. 4 is the additional cooler 10 in a heating return 22 integrated. The heating return 22 is connected to the output side of a heating heat exchanger 24 via a clock valve 23 . In the heating heat exchanger 24, a heating flow 25 empties. The heating return 22 opens into a Kühlwassermotorein entry line 26 , in which a water pump 27 is arranged with a cooling water regulator. From the internal combustion engine 21 , a cooling water engine outlet line 28 leads to the coolant cooler 1 . Via an additional cooler branch line 29 branching off from the cooling water motor outlet line 28 , the additional cooler 10 is integrated into the cooling circuit.
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.An engine duration ventilation line 30 leads together with a radiator ventilation line 31 to the expansion tank 15 . The two lines 30 and 31 are also connected to the heating flow via an inlet connection in the expansion tank 15 .
Von dem Ausgleichsbehälter 15 aus führt eine Auf fülleitung 32 zur Kühlwassermotoreintrittsleitung 26.From the expansion tank 15 leads to a filling line 32 to the cooling water motor inlet line 26th
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. The cooling circuit according to the embodiment of Fig. 5 is basically of the same type, which is why the same reference numerals have been retained as shown in Fig. 4. The only essential difference is that the output line of Theorem cooler 10 is not as in the embodiment according to of FIG. 4 opens directly into the heating return line 22, but opens as a separate return pipe 33 into the filling pipe 32 and thus in front of the water pump 27 in the cooling circuit.
In beiden Ausführungsbeispielen nach den Fig. 4 und 5 ist jeweils durch Pfeile die Strömungsrichtung des Kühlmittels, im allgemeinen Wasser, eingezeichnet.In both embodiments according to FIGS. 4 and 5, the direction of flow of the coolant, generally water, is shown by arrows.
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.In Fig. 6, the coolant circuit according to the design according to FIG. 3 is shown. The additional cooler 10 serves to cool the charge air. For this purpose, the heat exchanger 16 is arranged on the internal combustion engine 21 as a water-cooled charge air cooler. The Turbi ne of the turbocharger promotes the charge air into the heat exchanger 16 via the inlet connection 19 and is then precooled accordingly via a line 34 to the air-cooled charge air cooler 2 , from where an introduction into the internal combustion engine 21 takes place via a line 35 . In this way, the gradual or additive cooling of the charge air is sufficient.
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