DE19942727A1

DE19942727A1 - Kühlkreislauf

Info

Publication number: DE19942727A1
Application number: DE1999142727
Authority: DE
Inventors: Roland Altvater; Walter Marte
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-09-08
Filing date: 1999-09-08
Publication date: 2001-03-15

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kühlkreislauf für einen Kraftfahrzeugantrieb, wobei ein Motor (1) mit mindestens einem Radiator (6) verbunden ist und in dem Kreislauf ein Wärmetauscher (17) sowie ein Thermostat (4) und eine Umwälzpumpe (2) angeordnet sind. Der Wärmetauscher (17) ist in Strömungsrichtung des Kühlmittels gesehen direkt hinter dem Radiator (6) in den Kühlkreislauf eingesetzt, sodass ihm das Kühlmittel mit der niedrigsten Temperatur im Kühlkreislauf zugeführt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kühlkreislauf für einen Kraftfahrzeugantrieb, wobei ein Kraftfahrzeugmo tor mit mindestens einem Radiator über eine Zufuhr- und eine Abfuhrleitung verbunden ist und in die Leitungen ein Wärmetauscher eingesetzt ist sowie ein Thermostat und eine Umwälzpumpe.

Bei Kraftfahrzeugantrieben mit Getrieben oder anderen Komponenten mit Verlustleistungen, die als Wärme über den Kühlkreislauf für den Kraftfahrzeugantrieb abgeführt wer den, wird üblicherweise ein Wärmetauscher vor oder nach dem Motor in den Kühlkreislauf eingefügt. Die Kühlmitteltempe ratur des Motors wird durch den Thermostat, der den Kühl mittelstrom durch den als Kühler ausgebildeten Radiator regelt, stabilisiert. Bei dieser Regelung wird die über schüssige Verlustleistung dem Radiator zugeführt.

Häufig ist dabei der Thermostat nur teilweise geöff net, wodurch die Wirkung des Radiators verringert wird. Die Anordnung des Wärmetauschers vor oder nach dem Motor be rücksichtigt die Belange des Kraftfahrzeugantriebs, d. h. des Motors, in sehr guter Weise, kann jedoch die Belange des Getriebes nur unzulänglich erfüllen, wobei die Situati on dann besonders schwierig wird, wenn im Getriebesystem ein hydrodynamischer Wandler oder ein Retarder vorgesehen ist, welche beträchtliche Verlustleistungen in den Kühl kreislauf einbringen. Die Getriebeöltemperaturen sind bei Getrieben mit Retardern oft erst oberhalb zulässiger Öltem peraturen dauerstabil.

In der DE 195 25 357 der Anmelderin ist ein Fahrzeug getriebe mit einem Getriebegehäuse und mit einer Kühlein richtung beschrieben, die einen Wärmetauscher umfaßt, der als Bestandteil des Getriebegehäuses vorgesehen ist. Hier bei ist also der Wärmetauscher nicht als eigenständige Kom ponente am Getriebe oder im Kühlkreislauf des Fahrzeugs montiert, sondern als ein Bestandteil des Getriebegehäuses vorgesehen, beispielsweise dadurch, dass Kanäle zur Öl-/ Wasser- oder Öl-/Luftführung direkt in das Getriebegehäuse gegossen oder eingearbeitet sind. Dieser integrierte Wärme tauscher eignet sich insbesondere für Getriebe, die mit sogenannten Intardern (integrierten Hochtreiber-Retardern) versehen sind.

Ferner ist aus der DE 195 03 184 der Anmelderin ein Kühlkreislauf für ein Kraftfahrzeug bekannt, das einen hy drodynamischen Retarder aufweist, wobei das Kühlmittel des Verbrennungsmotors gleichzeitig das Arbeitsmittel des Re tarders ist; im Kühlkreislauf ist hierbei ein Rückschlag ventil zwischen Retarder und Fahrzeugradiator vorgesehen, um unter bestimmten Betriebsbedingungen des Fahrzeugs einen Kühlteilkreislauf zu bilden und Betriebsdruckvariationen im Kühlkreislauf auszugleichen. Bei nicht betätigtem Retarder durchfließt das Kühlmittel, das gleichzeitig Kühlmittel für den Verbrennungsmotor, Kühlmittel für den Retarder und Ar beitsmittel für den Retarder ist, letzteren unbehindert. Die Rotorwelle des Retarders kann sich aufgrund der Abtren nung durch eine Trennkupplung von der Abtriebswelle des Getriebes frei drehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kühl kreislauf zu schaffen, bei dem die Belange des Getriebes und/oder des Retarders in optimaler Weise bei einfachem Aufbau berücksichtigt werden.

Ausgehend von einem Kühlkreislauf der eingangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im Hauptanspruch angegebenen Merkmalen.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass der Wärme tauscher, welcher mit dem Kraftfahrzeuggetriebe und/oder einem Retarder verbunden ist, in Strömungsrichtung des Kühlmittels gesehen direkt hinter dem Radiator in den Kühl kreislauf eingesetzt ist, sodass ihm das Kühlmittel mit der niedrigsten Temperatur im Kühlkreislauf zugeführt wird. Ferner ist der Thermostat mit einem Bypass-Ventil über brückt; das Bypass-Ventil ist vorteilhafterweise derart ausgelegt, dass bei tiefen Temperaturen die Getriebetempe ratur auf einem ausreichend hohen Wert gehalten wird. Die ses Auslegung wird mit einem instationären Wärmemodell be stimmt und dann noch über einen Abnahmeversuch bestätigt.

Zusammen mit einer aktiven Ansteuerung des dem Radia tor zugeordneten Lüfters bzw. des Thermostats kann die Ge triebetemperatur in einem weiten Bereich reguliert werden. Dadurch wird vorteilhafterweise die Einstellung von zwei unterschiedlichen Temperaturniveaus in dem Kühlkreislauf ermöglicht; ein Temperaturniveau stellt sich in dem "Motor kreislauf" ein, wobei der Rücklauf des aus dem Motor abge führten Kühlmittels unmittelbar am Thermostat über eine Bypass-Leitung erfolgt, ohne daß das Kühlmittel den Kühler durchfließt. Ein zweites Temperaturniveau ist in dem "Küh lerkreislauf" einstellbar, wobei das Kühlmittel vom Kühler durch den Wärmetauscher und das Thermostat sowie die By passLeitung geführt wird, ohne den "Motorkreislauf" zu passieren. Somit kann über den Wärmetauscher im Getriebe bzw. im Retarder ein anderes Temperaturniveau eingestellt werden als im Motor.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kühlkreislaufes bietet folgende Vorteile:

- die Getriebeölsumpftemperatur kann weitgehend unabhän gig von der Motorkühlmitteltemperatur eingestellt wer den, d. h. dass eine Verringerung des Kraftstoffver brauches durch erhöhte Motorkühlmitteltemperatur und dadurch eine Verringerung von Schadstoffen durch kon stantere Motorkühlmitteltemperatur erzielt wird;
- eine Verkleinerung des Radiators ist durch eine höhere Motorkühlmitteltempertur möglich und damit eine Ko steneinsparung bei der Herstellung;
- die Getriebeöltemperatur kann erniedrigt werden;
- es ist der Einsatz eines kleineren Getriebewärmetau schers möglich;
- es sind keine zusätzlichen Bauteile erforderlich;
- auf eine zusätzliche Kühlmittelpumpe kann verzichtet werden bzw. die Kühlmittelpumpe des Kühlkreislaufs für den Kraftfahrzeugantrieb kann kleiner ausgelegt wer den, wodurch die Pumpenleistung verringert und der Kraftstoffverbrauch reduziert werden kann;
- bei entsprechenden Kühlmittelströmen und ausreichenden Temperaturdifferenzen kann der Wärmetauscher auch in das Getriebegehäuse integriert werden, um dadurch die Herstellungskosten zu senken;
- die zyklisch oder azyklisch zur Motordrehzahl auftre tende Getriebe-, Wandler- und Retarderverlustleistung kann auch bei Leerlaufdrehzahlen des Motors abgeführt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der schematisch der erfindungsgemäße Kühlkreislauf dargestellt ist.

Mit 1 ist in dem Kühlkreislauf der Antriebsmotor eines Kraftfahrzeugs bezeichnet, dessen Verlustleistung mit Pvmot markiert ist. Die Abfuhrleitung des Motors ist mit 3 be zeichnet und ein Thermostat mit 4, der das auf eine ent sprechende Temperatur erhitzte Kühlmittel, im allgemeinen ein Wasser-Gefrierschutzmittel-Gemisch, einem ersten als Kühler ausgebildeten Radiator 6 zuführt, von dem es über die Zufuhrleitung 8 mit Hilfe einer Umwälzpumpe 2 dem Mo tor 1 im geschlossenen Kreislauf wieder zugeführt wird. Bis der Motor 1 seine Betriebstemperatur erreicht hat, sorgt der Thermostat 4 dafür, dass das noch nicht ausreichend erwärmte Kühlmittel dem Motor über die Leitung 7 wieder zugeführt wird ohne dass es den Radiator 6 durchsetzt.

Mit 9 ist ein zweiter Radiator bezeichnet, der für den Fall vorgesehen ist, dass die Kühlleistung des ersten Ra diators 6 nicht ausreicht und der beispielsweise über ein Rückschlagventil 10 zuschaltbar ist. Mit 11 ist die übliche Heizung für das Kraftfahrzeug bezeichnet, die von einer parallel zur Abfuhrleitung verlaufenden Heizleitung und einer zugehörigen Umwälzpumpe 12 gespeist wird.

Das dem Motor 1 zugeordnete Getriebe mit dem dazugehö rigen hydrodynamischen Wandler ist mit 14 bezeichnet, wobei seine Verlustleistung mit Pvget + Pvwand bezeichnet ist. Mit 15 ist der dem Getriebe zugeordnete Retarder bezeich net, der eine Verlustleistung Pvretar aufweist. Getriebe 14 und Retarder 15 werden ebenfalls durch ein Kühlmittel ge kühlt, wobei das erwärmte Kühlmittel, vorzugsweise Öl, in einer Leitung 16 einem Wärmetauscher 17 zugeführt wird, der in Strömungsrichtung des Kühlmittels gesehen in den Kühl kreislauf direkt hinter dem Radiator 6 eingesetzt ist, so dass ihm das Kühlmittel mit der niedrigsten Temperatur im Kühlkreislauf zugeführt wird. Mit 18 ist eine in die Lei tung 16' zur Rückführung des gekühlten Ölstromes zum Ge triebe und Retarder eingesetzte Umwälzpumpe bezeichnet.

Um auch bei geschlossenem Thermostat 4 einen Durchfluß des Kühlmittels durch den Wärmetauscher 17 zu erhalten, ist der Thermostat 4 mit einem Bypass-Ventil 5 überbrückt. Die ses Bypass-Ventil 5 ist derart ausgelegt, dass bei tiefen Temperaturen die Temperatur des Getriebes auf einem ausrei chend hohen Wert gehalten wird. Um diesen Wert zu ermit teln, erfolgt die Auslegung des Bypass-Ventils 5 in einem instationären Wärmemodell und wird anschließend durch einen Abnahmeversuch bestätigt.

Zusammen mit einer aktiven Ansteuerung eines dem Küh ler 6 bzw. dem Kühler 9 zugeordneten nicht näher darge stellten Lüfters, dessen Wirkung durch die mit Luft be zeichneten Pfeile angedeutet ist, kann die Temperatur des Getriebes 14 mit dem zugeordneten hydrodynamischen Wandler und/oder des Retarders 15 in einem weiten Bereich einge stellt werden.

Bezugszeichen

1

Motor

2

Umwälzpumpe

3

Abfuhrleitung

4

Thermostat

5

Bypass-Ventil

6

Radiator

7

Bypass-Leitung

8

Zufuhrleitung

9

Zusatzradiator

10

Rückschlagventil

11

Heizung

12

Pumpe

13

Leitung

14

Getriebe

15

Retarder

16

Leitung

17

Wärmetauscher

18

Pumpe

Claims

1. Kühlkreislauf für einen Kraftfahrzeugantrieb, wobei ein Kraftfahrzeugmotor (1) mit mindestens einem Radia tor (6) über eine Motor-Zufuhr- (8) und eine Motor-Abfuhr leitung (3) verbunden ist, und wobei in die Abfuhrlei tung (3) ein Thermostat (4) und ein Bypass-Ventil (5) und in die Zufuhrleitung (8) ein Wärmetauscher (17) und eine Umwälzpumpe (2) eingesetzt sind und eine mit dem Thermo stat (4) gekoppelte Bypass-Leitung (7) zur Umgehung des Radiators (5??) vorgesehen ist, dadurch gekenn zeichnet, daß der Wärmetauscher (17), in Strö mungsrichtung des Kühlmittels gesehen, direkt nach dem Ra diator (6) in den Kühlkreislauf eingesetzt ist, so daß dem Wärmetauscher (17) das Kühlmittel mit der niedrigsten Tem peratur im Kühlkreislauf zugeführt wird.

2. Kühlkreislauf nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Wärmetauscher (17) über eine Zufuhr- und eine Abfuhrleitung (16, 16') mit einem Kraftfahrzeuggetriebe (14) und/oder mit einem Retarder (15) verbunden ist.

3. Kühlkreislauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für einen dem Radia tor (6) zugeordneten Lüfter eine aktive Ansteuerung vorge sehen ist.

4. Kühlkreislauf nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß für den Thermostat (4) eine aktive Ansteuerung vorgesehen ist.