DE202016005768U1

DE202016005768U1 - Cooling device for a motor vehicle

Info

Publication number: DE202016005768U1
Application number: DE202016005768.6U
Authority: DE
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2016-09-21
Filing date: 2016-09-21
Publication date: 2016-10-07
Anticipated expiration: 2026-09-22

Abstract

Kühleinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem von Kühlmittel durchströmbaren Hochtemperatur-Kreislauf (12), und mit einem von Kühlmittel durchströmbaren Niedertemperatur-Kreislauf (14), gekennzeichnet durch eine Ventileinrichtung (20), welche ein Ventilelement (22) und ein aus einer Formgedächtnislegierung gebildetes Betätigungselement (24) umfasst, welches sich infolge eines Wärmeaustauschs mit dem den Hochtemperatur-Kreislauf (12) durchströmenden Kühlmittel verformt und dadurch das Ventilelement (22) zwischen einer den Niedertemperatur-Kreislauf (14) mit dem Hochtemperatur-Kreislauf (12) an wenigstens einer Verbindungsstelle (V) fluidisch verbindenden Offenstellung und einer den Niedertemperatur-Kreislauf (14) von dem Hochtemperatur-Kreislauf (12) an der Verbindungsstelle (V) fluidisch trennenden Schließstellung bewegt.Cooling device (10) for a motor vehicle, with a high-temperature circuit (12) through which coolant can flow, and with a low-temperature circuit (14) through which coolant can pass, characterized by a valve device (20) which has a valve element (22) and an outlet comprising a shape memory alloy formed actuating element (24) which deforms due to a heat exchange with the coolant flowing through the high-temperature circuit (12) and thereby the valve element (22) between a low-temperature circuit (14) with the high-temperature circuit (12) at least one connection point (V) fluidly connected open position and a low-temperature circuit (14) of the high-temperature circuit (12) at the connection point (V) fluidly moving closed position moves.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Schutzanspruch 1.The invention relates to a cooling device for a motor vehicle, in particular a motor vehicle, according to the preamble of protection claim 1.

Derartige Kühleinrichtungen für Kraftfahrzeuge, insbesondere Kraftwagen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Die Kühleinrichtung umfasst einen von Kühlmittel durchströmbaren Hochtemperatur-Kreislauf, sowie einen von Kühlmittel durchströmbaren Niedertemperatur-Kreislauf. Üblicherweise ist das Kühlmittel als Kühlfluid, insbesondere als Kühlflüssigkeit, ausgebildet, wobei es üblicherweise vorgesehen ist, dass – zumindest in einem Betriebszustand der Kühleinrichtung – Kühlmittel mit einer ersten Temperatur den Hochtemperatur-Kreislauf und Kühlmittel mit einer gegenüber der ersten Temperatur geringeren, zweiten Temperatur den Niedertemperatur-Kreislauf durchströmt. Üblicherweise wird die Kühleinrichtung genutzt, um wenigstens eine Komponente, insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, mittels des Kühlmittels zu kühlen.Such cooling devices for motor vehicles, in particular motor vehicles, are already well known from the general state of the art and in particular from production vehicle production. The cooling device comprises a high-temperature circuit through which coolant can flow, as well as a low-temperature circuit through which coolant can flow. Usually, the coolant is designed as a cooling fluid, in particular as a coolant, wherein it is usually provided that - at least in an operating state of the cooling device - coolant with a first temperature the high-temperature circuit and coolant with a relation to the first temperature lower, the second temperature Low-temperature circuit flows through. Usually, the cooling device is used to cool at least one component, in particular an internal combustion engine for driving the motor vehicle, by means of the coolant.

Des Weiteren offenbart die DE 10 2005 045 432 A1 eine Anordnung zum Verstellen eines Ventils, das einen unter der Wirkung einer Rückstellfeder stehenden Stößel aufweist. Ferner offenbart die EP 0 274 726 A2 eine Temperatur-Regelvorrichtung für den Kühlkreis einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine.Furthermore, the DE 10 2005 045 432 A1 an arrangement for adjusting a valve having a ram under the action of a return spring. Further, the EP 0 274 726 A2 a temperature control device for the cooling circuit of a liquid-cooled internal combustion engine.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kühleinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders effektive und effiziente Kühlung realisierbar ist.Object of the present invention is to develop a cooling device of the type mentioned in such a way that a particularly effective and efficient cooling is feasible.

Diese Aufgabe wird durch eine Kühleinrichtung mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a cooling device having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um eine Kühleinrichtung der im Schutzanspruch 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders effiziente und effektive Kühlung realisierbar ist, ist erfindungsgemäß eine Ventileinrichtung vorgesehen, welche ein Ventilelement und ein aus einer Formgedächtnislegierung gebildetes Betätigungselement umfasst, welches sich infolge eines Wärmeaustauschs mit dem den Hochtemperatur-Kreislauf durchströmenden Kühlmittel verformt und dadurch das Ventilelement zwischen einer den Niedertemperatur-Kreislauf mit dem Hochtemperatur-Kreislauf an wenigstens einer Verbindungsstelle fluidisch verbindenden Offenstellung und einer den Niedertemperatur-Kreislauf von dem Hochtemperatur-Kreislauf an der wenigstens einen Verbindungsstelle fluidisch trennenden Schließstellung bewegt beziehungsweise verstellt.In order to develop a cooling device of the kind specified in the protection claim 1 such that a particularly efficient and effective cooling can be realized, according to the invention a valve device is provided, which comprises a valve element and an actuator formed from a shape memory alloy, which as a result of heat exchange with the high-temperature Circular coolant flowing through deformed and thereby moves the valve element between a low-temperature circuit with the high-temperature circuit at least one connection point fluidly connected open position and the low-temperature circuit of the high-temperature circuit at the at least one connection point fluidly closed closed position or adjusted.

Mit anderen Worten ist der Hochtemperatur-Kreislauf beispielsweise von einem ersten Kühlmittelstrom und der Niedertemperatur-Kreislauf von einem zweiten Kühlmittelstrom durchströmbar. Der jeweilige Kühlmittelstrom umfasst ein Kühlmittel beziehungsweise ein Kühlmedium, wobei das Kühlmittel vorzugsweise als ein Kühlfluid, insbesondere eine Kühlflüssigkeit, ausgebildet ist. In der Offenstellung des Ventilelements sind der Hochtemperatur-Kreislauf und der Niedertemperatur-Kreislauf fluidisch miteinander verbunden, sodass beispielsweise das den Hochtemperatur-Kreislauf durchströmende Kühlmittel das den Niedertemperatur-Kreislauf durchströmende Kühlmittel ist beziehungsweise sodass die Kühlmittelströme das gleiche oder dasselbe Kühlmittel umfassen.In other words, the high-temperature circuit can be flowed through by a first coolant flow, for example, and the low-temperature circuit by a second coolant flow. The respective coolant stream comprises a coolant or a cooling medium, wherein the coolant is preferably designed as a cooling fluid, in particular a coolant. In the open position of the valve element, the high-temperature circuit and the low-temperature circuit are fluidically interconnected, so that, for example, the coolant flowing through the high-temperature circuit is the coolant flowing through the low-temperature circuit or so that the coolant streams comprise the same or the same coolant.

In der Schließstellung des Ventilelements jedoch sind der Hochtemperatur-Kreislauf und der Niedertemperatur-Kreislauf, insbesondere an der wenigstens einen Verbindungsstelle, fluidisch voneinander getrennt, sodass sich beispielsweise die Kühlmittelströme in der Schließstellung des Ventilelements nicht vermischen können.In the closed position of the valve element, however, the high-temperature circuit and the low-temperature circuit, in particular at the at least one connection point, fluidly separated from each other, so that, for example, the coolant flows can not mix in the closed position of the valve element.

Durch die Nutzung des aus einer Formgedächtnislegierung (FGL) ausgebildeten Betätigungselements zum Bewegen beziehungsweise Verstellen des Ventilelements kann im ersten Kühlmittelstrom enthaltene Wärme beziehungsweise kann eine Temperatur des ersten Kühlmittelstroms genutzt werden, um die Bewegung des Ventilelements zu bewirken. Dadurch können der Einsatz eines Stellglieds zum Bewegen des Ventilelements und eine direkte Ansteuerung des Stellglieds vermieden werden, sodass die Teileanzahl, das Gewicht und der Bauraumbedarf der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung besonders gering gehalten werden können. Ferner ist es durch die Erfindung möglich, eine thermische Trennung des Niedertemperatur-Kreislaufs und des Hochtemperatur-Kreislaufs, welche zusammenfassend auch als Kreisläufe bezeichnet werden, zu realisieren, ohne ein zusätzliches Stellglied und eine direkte Ansteuerung des Stellglieds einsetzen zu müssen. Die Ventileinrichtung reagiert beziehungsweise verstellt sich selbständig beziehungsweise selbsttätig in Abhängigkeit von der Temperatur des ersten Kühlmittelstroms.By using the formed of a shape memory alloy (FGL) actuator for moving or adjusting the valve element contained in the first coolant flow heat or a temperature of the first coolant flow can be used to effect the movement of the valve element. Thereby, the use of an actuator for moving the valve element and a direct control of the actuator can be avoided, so that the number of parts, the weight and the space requirement of the cooling device according to the invention can be kept particularly low. Furthermore, it is possible by the invention to realize a thermal separation of the low-temperature circuit and the high-temperature circuit, which are collectively referred to as circuits, without having to use an additional actuator and a direct control of the actuator. The valve device responds or adjusts itself or automatically depending on the temperature of the first coolant flow.

Die Verwendung der Formgedächtnislegierung für das Betätigungselement hat gegenüber der Verwendung eines Dehnstoffes den Vorteil, dass eine hohe Lebensdauer des Betätigungselements und somit der Ventileinrichtung realisiert werden kann, wobei gleichzeitig eine hohe Funktionserfüllungssicherheit der Ventileinrichtung über eine hohe Lebensdauer realisiert werden kann. Somit ist es möglich, eine hohe Anzahl an Bewegungszyklen des Ventilelements mittels des Betätigungselements zu bewirken, ohne dass es zu einer übermäßigen Alterung und somit zu einer Funktionsbeeinträchtigung des Betätigungselements kommt. Ferner liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass Bimetalle, insbesondere Thermobimetalle, Nachteile in Bezug auf Hublänge und damit verbundenem Öffnungsquerschnitt und Partikelanfälligkeit im jeweiligen Kühlkreislauf aufweisen. Diese Probleme und Nachteile können durch den Einsatz der Formgedächtnislegierung vermieden werden, sodass eine besonders große Hublänge und somit ein großer Öffnungsquerschnitt, über welchen die Kreisläufe miteinander verbunden werden können, realisiert werden können. Unter einer großen Hublänge ist ein besonders großer Weg zu verstehen, um welchen das Ventilelement mittels des Betätigungselements, das heißt durch Verformen des Betätigungselements bewegt werden kann. Das Ventilelement kann als beispielsweise Absperrventil fungieren, welches über das Betätigungselement in Abhängigkeit von der Temperatur des ersten Kühlmittelstroms bewegt werden kann.The use of the shape memory alloy for the actuating element has the advantage over the use of an expansion material that a long service life of the actuating element and thus the valve device can be realized, at the same time a high functional reliability of the valve device over a high Lifespan can be realized. Thus, it is possible to effect a high number of movement cycles of the valve element by means of the actuating element, without resulting in excessive aging and thus to a functional impairment of the actuating element. Furthermore, the invention is based on the finding that bimetals, in particular thermostatic bimetals, have disadvantages in terms of stroke length and associated opening cross-section and particle susceptibility in the respective cooling circuit. These problems and disadvantages can be avoided by the use of the shape memory alloy, so that a particularly large stroke length and thus a large opening cross-section through which the circuits can be connected to each other, can be realized. Under a large stroke length is a particularly large way to understand, by which the valve element by means of the actuating element, that can be moved by deforming the actuating element. The valve element can act as a shut-off valve, for example, which can be moved via the actuating element as a function of the temperature of the first coolant flow.

In dem Hochtemperatur-Kreislauf ist beispielsweise zumindest eine erste Komponente des Kraftfahrzeugs angeordnet, wobei die erste Komponente beispielsweise ein Antriebsmotor, insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine, zum Antreiben des Kraftfahrzeugs ist. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass in dem Niedertemperatur-Kreislauf wenigstens eine von der ersten Komponente unterschiedliche, zusätzlich zu der ersten Komponente vorgesehene zweite Komponente angeordnet ist. Die jeweilige Komponente kann mittels des jeweiligen Kühlmittelstroms gekühlt werden, indem beispielsweise ein Wärmeübergang von der jeweiligen Komponente an das die jeweilige Komponente durchströmende Kühlmittel erfolgen kann. Die zweite Komponente ist beispielsweise ein Ladeluftkühler zum Kühlen von verdichteter und dadurch erwärmter Luft, welche beispielsweise mittels wenigstens eines Verdichters verdichtet und wenigstens einem beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum der Verbrennungskraftmaschine zugeführt wird. Die Kühlung der verdichteten Luft wird auch als Ladeluftkühlung bezeichnet, da die verdichtete Luft auch als Ladeluft bezeichnet wird. Durch die thermische Trennung der Kreisläufe kann ein besonders hoher Wirkungsgrad der Ladeluftkühlung sowie eine besonders hohe Motorleistung der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden. Darüber hinaus kann der Verschleiß des Betätigungselements und somit der Ventileinrichtung besonders gering gehalten werden, sodass eine besonders Lebensdauer der Ventileinrichtung realisierbar ist. Ferner können gegenüber konventionellen Thermostattechniken, bei welchen beispielsweise Dehnstoffe oder Bimetalle zum Einsatz kommen, Kostenvorteile erzielt werden.In the high-temperature circuit, for example, at least a first component of the motor vehicle is arranged, wherein the first component is, for example, a drive motor, in particular an internal combustion engine, for driving the motor vehicle. Alternatively or additionally, it is conceivable that at least one second component, which is different from the first component and is provided in addition to the first component, is arranged in the low-temperature circuit. The respective component can be cooled by means of the respective coolant flow, for example by heat transfer from the respective component to the coolant flowing through the respective component. The second component is, for example, an intercooler for cooling compressed and thus heated air, which is compressed, for example by means of at least one compressor and at least one, for example, designed as a cylinder combustion chamber of the internal combustion engine is supplied. The cooling of the compressed air is also referred to as charge air cooling, since the compressed air is also referred to as charge air. Due to the thermal separation of the circuits, a particularly high efficiency of the intercooler and a particularly high engine power of the internal combustion engine can be realized. In addition, the wear of the actuating element and thus of the valve device can be kept particularly low, so that a particularly long life of the valve device can be realized. Furthermore, cost advantages can be achieved over conventional thermostat techniques in which, for example, expanders or bimetals are used.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 eine schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Kühleinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Ventileinrichtung, welche ein Ventilelement und ein aus einer Formgedächtnislegierung gebildetes Betätigungselement umfasst, mittels welchem das Ventilelement zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung bewegbar ist; und 1 a schematic perspective view of a cooling device according to the invention for a motor vehicle, comprising a valve device which comprises a valve element and an actuator formed from a shape memory alloy, by means of which the valve element between a closed position and an open position is movable; and

2 eine schematische Perspektivansicht der Ventileinrichtung. 2 a schematic perspective view of the valve device.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Kühleinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen. Die Kühleinrichtung 10 umfasst einen von Kühlmittel durchströmbaren, insbesondere aus 2 ausschnittsweise erkennbaren Hochtemperatur-Kreislauf 12 sowie einen von Kühlmittel durchströmbaren, insbesondere aus 2 ausschnittsweise erkennbaren Niedertemperatur-Kreislauf 14. Der Hochtemperatur-Kreislauf 12 und der Niedertemperatur-Kreislauf 14 werden zusammenfassend auch als Kreisläufe bezeichnet. Mit anderen Worten ist der Hochtemperatur-Kreislauf 12 von einem ersten Kühlmittelstrom durchströmbar, wobei der Niedertemperatur-Kreislauf 14 von einem zweiten Kühlmittelstrom durchströmbar ist. Der jeweilige Kühlmittelstrom umfasst Kühlmittel beziehungsweise ist durch Kühlmittel gebildet, wobei das Kühlmittel vorzugsweise ein Kühlfluid, insbesondere eine Kühlflüssigkeit, ist. Die Kühlflüssigkeit wird auch als Kühlwasser bezeichnet. 1 shows in a schematic perspective view of a whole 10 designated cooling device for a motor vehicle, in particular a motor vehicle such as a passenger car. The cooling device 10 comprises a flow-through by coolant, in particular from 2 partially recognizable high-temperature circuit 12 as well as a flow-through by coolant, in particular from 2 partial recognizable low-temperature circuit 14 , The high temperature circuit 12 and the low-temperature circuit 14 are collectively referred to as cycles. In other words, the high-temperature cycle 12 flowed through by a first coolant flow, wherein the low-temperature circuit 14 can be flowed through by a second coolant flow. The respective coolant stream comprises coolant or is formed by coolant, the coolant preferably being a cooling fluid, in particular a coolant. The cooling liquid is also referred to as cooling water.

Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, ist in zumindest einem Betriebszustand der Kühleinrichtung 10 vorgesehen, dass der erste Kühlmittelstrom mit einer ersten Temperatur durch den Hochtemperatur-Kreislauf 12 und der zweite Kühlmittelstrom mit einer gegenüber der ersten Temperatur geringeren, zweiten Temperatur durch den Niedertemperatur-Kreislauf 14 strömt. Somit strömt das jeweilige Kühlmittel zumindest in dem genannten Betriebszustand mit unterschiedlichen Temperaturen beziehungsweise auf unterschiedlichen Temperaturniveaus durch die Kühlkreisläufe.As will be explained in more detail below, in at least one operating state of the cooling device 10 provided that the first coolant flow at a first temperature through the high-temperature circuit 12 and the second coolant flow at a second temperature lower than the first temperature through the low temperature circuit 14 flows. Thus flows the respective coolant at least in said operating state with different temperatures or at different temperature levels through the cooling circuits.

Beispielsweise ist in dem Hochtemperatur-Kreislauf 12 wenigstens eine erste Komponente des Kraftfahrzeugs angeordnet, wobei die erste Komponente beispielsweise ein Antriebsmotor, insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine, zum Antreiben des Kraftfahrzeugs ist. Ferner ist in dem Niedertemperatur-Kreislauf 14 wenigstens eine von der ersten Komponente unterschiedliche, zusätzlich zu der ersten Komponente vorgesehene zweite Komponente angeordnet, welche beispielsweise als in 1 besonders schematisch dargestellter Ladeluftkühler 16 ausgebildet ist. Ferner ist in dem Hochtemperatur-Kreislauf 12 beispielsweise eine als Kühler 18 ausgebildete dritte Komponente angeordnet. Die jeweilige Komponente ist von dem jeweiligen Kühlmittel beziehungsweise Kühlmittelstrom durchströmbar.For example, in the high-temperature cycle 12 arranged at least a first component of the motor vehicle, wherein the first component, for example, a drive motor, in particular an internal combustion engine, for driving the motor vehicle. Furthermore, in the low-temperature circuit 14 at least one of the first component different, provided in addition to the first component second component arranged, for example, as in 1 particularly schematically illustrated intercooler 16 is trained. Further, in the high-temperature cycle 12 for example, a cooler 18 trained third component arranged. The respective component can be flowed through by the respective coolant or coolant stream.

Die Verbrennungskraftmaschine kann beispielsweise infolge eines Wärmeübergangs von der Verbrennungskraftmaschine an den die Verbrennungskraftmaschine durchströmenden ersten Kühlmittelstrom gekühlt werden, wodurch der erste Kühlmittelstrom erwärmt wird. Danach kann der erste Kühlmittelstrom beispielsweise den Kühler 18 durchströmen. Der Kühler 18 ist ein Wärmetauscher, welcher von dem ersten Kühlmittelstrom durchströmbar und von einem weiteren Medium, insbesondere Luft, umströmbar ist. Durch einen Wärmeübergang von dem den Kühler 18 durchströmenden ersten Kühlmittelstrom über den Kühler 18 an die den Kühler 18 umströmende Luft wird der erste Kühlmittelstrom gekühlt.The internal combustion engine can be cooled, for example as a result of heat transfer from the internal combustion engine to the internal combustion engine flowing through the first coolant flow, whereby the first coolant flow is heated. Thereafter, the first coolant flow, for example, the radiator 18 flow through. The cooler 18 is a heat exchanger, which can be flowed through by the first coolant flow and by another medium, in particular air, can flow around. By a heat transfer from the cooler 18 flowing through the first coolant flow through the radiator 18 to the radiator 18 air flowing around the first coolant flow is cooled.

Der Ladeluftkühler 16 ist beispielsweise ein Wärmetauscher, welcher von dem zweiten Kühlmittelstrom und von verdichteter Luft durchströmbar ist. Dabei umfasst die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise einen von Luft durchströmbaren Ansaugtrakt, mittels welchem die den Ansaugtrakt durchströmende Luft zu wenigstens einem beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum geführt wird. In dem Ansaugtrakt ist beispielsweise wenigstens ein Verdichter angeordnet, mittels welchem die die den Ansaugtrakt durchströmende Luft verdichtet wird. Durch das Verdichten der Luft wird die Luft erwärmt. Um dennoch einen besonders hohen Aufladegrad zu realisieren, wird die verdichtete und dadurch erwärmte Luft mittels des Ladeluftkühlers 16 gekühlt. Die verdichtete Luft wird auch als Ladeluft bezeichnet, wobei das Kühlen der verdichteten Luft auch als Ladeluftkühlung bezeichnet wird. Die Ladeluft wird beispielsweise infolge eines Wärmeübergangs von der Ladeluft über den Ladeluftkühler 16 an den den Ladeluftkühler durchströmenden zweiten Kühlmittelstrom gekühlt. Hierdurch wird der zweite Kühlmittelstrom erwärmt. Um den zweiten Kühlmittelstrom zu kühlen, ist beispielsweise in dem Niedertemperatur-Kreislauf 14 ein in den Fig. nicht dargestellter, weiterer Kühler angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann zum Kühlen des zweiten Kühlmittelstroms der Kühler 18 verwendet werden.The intercooler 16 is, for example, a heat exchanger, which can be flowed through by the second coolant flow and by compressed air. The internal combustion engine comprises, for example, an air intake through which the air flowing through the intake tract is led to at least one combustion chamber designed, for example, as a cylinder. In the intake tract, for example, at least one compressor is arranged, by means of which the air flowing through the intake tract is compressed. By compressing the air, the air is heated. Nevertheless, to realize a particularly high degree of supercharging, the compressed and thus heated air by means of the intercooler 16 cooled. The compressed air is also referred to as charge air, wherein the cooling of the compressed air is also referred to as charge air cooling. The charge air is, for example, due to a heat transfer from the charge air via the intercooler 16 cooled to the charge air cooler flowing through the second coolant flow. As a result, the second coolant flow is heated. To cool the second coolant stream is, for example, in the low-temperature circuit 14 a not shown in the figures, arranged further cooler. Alternatively or additionally, for cooling the second coolant flow, the radiator 18 be used.

Um nun eine besonders effiziente und effektive Kühlung mittels der Kühleinrichtung 10 realisieren zu können, ist eine aus 2 erkennbare Ventileinrichtung 20 vorgesehen, welche ein Ventilelement 22 und ein aus einer Formgedächtnislegierung gebildetes Betätigungselement 24 umfasst. Aus 2 ist erkennbar, dass das Betätigungselement 24 bei dem in den Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel als Feder, das heißt als Formgedächtnislegierungsfeder (FGL-Feder) ausgebildet ist. Dabei ist das Betätigungselement 24 beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Nickel, Titan, Chrom und/oder Kupfer gebildet. Insbesondere ist es denkbar, dass das Betätigungselement 24 aus einer zumindest Nickel und Titan umfassenden Legierung gebildet ist.To now a particularly efficient and effective cooling means of the cooling device 10 Being able to realize something is one thing 2 recognizable valve device 20 provided, which is a valve element 22 and an actuator formed of a shape memory alloy 24 includes. Out 2 it can be seen that the actuating element 24 in the embodiment illustrated in the figures as a spring, that is designed as a shape memory alloy spring (FGL spring) is formed. In this case, the actuating element 24 for example, formed from a metallic material, in particular nickel, titanium, chromium and / or copper. In particular, it is conceivable that the actuating element 24 is formed of an alloy comprising at least nickel and titanium.

Das Betätigungselement 24 verformt sich infolge eines Wärmeaustauschs mit dem ersten Kühlmittelstrom, wodurch das Betätigungselement 24 das Ventilelement 22 zwischen einer den Niedertemperatur-Kreislauf 14 mit dem Hochtemperatur-Kreislauf 12 an wenigstens einer Verbindungsstelle V fluidisch verbindenden Offenstellung und einer den Niedertemperatur-Kreislauf 14 von dem Hochtemperatur-Kreislauf 12 an der Verbindungsstelle V fluidisch trennenden Schließstellung, insbesondere translatorisch, bewegt.The actuator 24 deforms due to a heat exchange with the first coolant flow, whereby the actuator 24 the valve element 22 between a low-temperature circuit 14 with the high temperature circuit 12 at least one connection point V fluidly connecting open position and one the low-temperature circuit 14 from the high temperature circuit 12 at the connection point V fluidly closed closing position, in particular translationally moves.

Dies bedeutet, dass das Ventilelement 22 zumindest mittelbar mit dem Betätigungselement 24 gekoppelt ist. Im Zuge des beschriebenen Wärmeaustausches zwischen dem Betätigungselement 24 und dem ersten Kühlmittelstrom kommt es zu Temperaturveränderungen des Betätigungselementes 24. Infolge dieser Temperaturveränderungen des Betätigungselementes 24 kommt es zu Formänderungen, das heißt Verformungen des Betätigungselementes 24. Mit anderen Worten verformt sich das Betätigungselement 24 infolge seiner Temperaturveränderungen. Da das Ventilelement 22 zumindest mittelbar mit dem Betätigungselement 24 verbunden beziehungsweise gekoppelt ist, bewirken die Verformungen des Betätigungselements 24 Bewegungen des Ventilelements 22, sodass das Ventilelement 22 beispielsweise durch eine erste Verformung des Betätigungselements 24 aus der Offenstellung in die Schließstellung und durch eine von der ersten Verformung unterschiedliche, zweite Verformung des Betätigungselementes 24 aus der Schließstellung in die Offenstellung bewegbar ist beziehungsweise bewegt wird. Bei der ersten Verformung handelt es sich beispielsweise um eine erste Verformungsart, wobei es sich beispielsweise um eine Vergrößerung beziehungsweise Längenzunahme des Betätigungselementes 24 handelt. Bei der zweiten Verformung handelt es sich beispielsweise um eine zweite Verformungsart, wobei es sich beispielsweise um eine Verkleinerung beziehungsweise Längenreduzierung des Betätigungselementes 24 handelt.This means that the valve element 22 at least indirectly with the actuating element 24 is coupled. In the course of the described heat exchange between the actuator 24 and the first coolant flow, there are temperature changes of the actuating element 24 , As a result of these temperature changes of the actuating element 24 it comes to changes in shape, that is, deformations of the actuator 24 , In other words, deforms the actuator 24 due to its temperature changes. As the valve element 22 at least indirectly with the actuating element 24 is connected or coupled, cause the deformation of the actuating element 24 Movements of the valve element 22 so that the valve element 22 for example, by a first deformation of the actuating element 24 from the open position to the closed position and by a different from the first deformation, the second deformation of the actuating element 24 is moved from the closed position to the open position or is moved. The first deformation is, for example, a first type of deformation, which is, for example, an increase or increase in length of the actuating element 24 is. The second deformation is, for example, a second type of deformation, which is, for example, a reduction or a reduction in the length of the actuating element 24 is.

Durch die erste Verformung wird das Ventilelement 22 beispielsweise bezogen auf die Bildebene von 2 nach unten in die Schließstellung bewegt. Durch die zweite Verformung wir das Ventilelement 22 beispielsweise bezogen auf die Bildebene von 2 nach oben in die Offenstellung bewegt.The first deformation becomes the valve element 22 for example, based on the image plane of 2 moved down to the closed position. The second deformation causes the valve element 22 for example, based on the image plane of 2 moved up to the open position.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Ventilelement infolge einer durch den Wärmeaustausch bewirkten Erwärmung des Betätigungselementes 24 mittels dieses aus der Offenstellung in die Schließstellung bewegbar ist. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass das Betätigungselement 24 die Bewegung des Ventilelements aus der Offenstellung in die Schließstellung in einem Temperaturbereich von 50 Grad Celsius bis 70 Grad Celsius bewirkt, wobei es vorzugsweise vorgesehen ist, dass das Betätigungselement 24 bei einer Temperatur von 50 Grad Celsius und weniger die Offenstellung und bei einer Temperatur von 70 Grad Celsius und mehr die Schließstellung des Ventilelements 22 bewirkt.Preferably, it is provided that the valve element as a result of heating caused by the heat exchange of the actuating element 24 can be moved by means of this from the open position to the closed position. It is particularly provided that the actuating element 24 causes the movement of the valve element from the open position to the closed position in a temperature range of 50 degrees Celsius to 70 degrees Celsius, wherein it is preferably provided that the actuating element 24 at a temperature of 50 degrees Celsius and less the open position and at a temperature of 70 degrees Celsius and more, the closed position of the valve element 22 causes.

Beispielsweise weist der erste Kühlmittelstrom beziehungsweise das Betätigungselement 44 zunächst eine Temperatur auf, welche geringer als 55 Grad Celsius, insbesondere geringer als 50 Grad Celsius, ist. Bei einer solchen Temperatur von weniger 55 Grad Celsius, insbesondere von weniger als 50 Grad Celsius, wird mittels des Betätigungselements 24 die Offenstellung eingestellt. Mit zunehmender Betriebsdauer der Kühleinrichtung 10 und insbesondere der Verbrennungskraftmaschine erwärmt sich der erste Kühlmittelstrom, wodurch das Betätigungselement 24 infolge eines Wärmeübergangs von dem ersten Kühlmittelstrom an das Betätigungselement 24 erwärmt wird. Beispielsweise bei 50 Grad Celsius, insbesondere bei 55 Grad Celsius, beginnt eine Phasenumwandlung des Betätigungselements 24, wobei sich im Rahmen der Phasenumwandlung Martensit in Austenit umwandelt.For example, the first coolant flow or the actuating element 44 First, a temperature which is less than 55 degrees Celsius, especially less than 50 degrees Celsius. At a temperature of less than 55 degrees Celsius, in particular less than 50 degrees Celsius, by means of the actuating element 24 set the open position. With increasing operating time of the cooling device 10 and in particular the internal combustion engine heats the first coolant flow, whereby the actuating element 24 due to a heat transfer from the first coolant flow to the actuator 24 is heated. For example, at 50 degrees Celsius, especially at 55 degrees Celsius, begins a phase transformation of the actuator 24 , where martensite is transformed into austenite during phase transformation.

Durch diese Erwärmung des Betätigungselementes 24 strebt das Betätigungselement 24 seine eingelernte Form an, wodurch sich beispielsweise das Betätigungselement 24 beziehungsweise ein Draht, aus welchem das Betätigungselement 24 gebildet ist, längt. Diese Längung ist eine Verformung, insbesondere die erste Verformung, des Betätigungselementes 24, wobei durch die Längung des Betätigungselementes 24 eine Kraft auf das Ventilelement 22 ausgeübt wird. Mittels der Kraft wird das Ventilelement 22 aus der Offenstellung in die Schließstellung bewegt, wodurch die Kreisläufe voneinander getrennt werden. Die erste Verformung beziehungsweise die Längung des Betätigungselements 24 ist beispielsweise, insbesondere spätestens, bei 70 Grad Celsius abgeschlossen, sodass beispielsweise dann, wenn der erste Kühlmittelstrom beziehungsweise das Betätigungselement 24 eine Temperatur von 70 Grad Celsius aufweist, mittels des Betätigungselementes 24 die Schließstellung des Ventilelements 22 eingestellt wird beziehungsweise ist.By this heating of the actuating element 24 aspires the actuator 24 his trained form, which, for example, the actuator 24 or a wire from which the actuating element 24 is formed, lengthens. This elongation is a deformation, in particular the first deformation, of the actuating element 24 , wherein by the elongation of the actuating element 24 a force on the valve element 22 is exercised. By means of the force, the valve element 22 moved from the open position to the closed position, whereby the circuits are separated from each other. The first deformation or the elongation of the actuating element 24 is completed, for example, in particular at the latest, at 70 degrees Celsius, so that, for example, when the first coolant flow or the actuator 24 has a temperature of 70 degrees Celsius, by means of the actuating element 24 the closed position of the valve element 22 is set or is.

Um eine besonders effektive Abdichtung mittels des Ventilelements 22 zu realisieren, ist das Ventilelement 22 beispielsweise als Kegel und somit als Dichtkegel ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Ventilelement 22 aus einem elastisch verformbaren Werkstoff, insbesondere aus Gummi beziehungsweise einem Elastomer, gebildet ist. In der Schließstellung sitzt das Ventilelement 22 beispielsweise auf einem korrespondierenden Ventilsitz, wodurch die Kreisläufe voneinander getrennt sind.To a particularly effective seal by means of the valve element 22 to realize, is the valve element 22 For example, designed as a cone and thus as a sealing cone. Alternatively or additionally, it may be provided that the valve element 22 is formed from an elastically deformable material, in particular rubber or an elastomer. In the closed position, the valve element sits 22 for example, on a corresponding valve seat, whereby the circuits are separated from each other.

Durch den Einsatz des aus einer Formgedächtnislegierung gebildeten Betätigungselements 24 zum Verstellen des Ventilelements 22 können der Bauraumbedarf, das Gewicht und die Kosten der Ventileinrichtung 20 und somit der Kühleinrichtung 10 insgesamt besonders gering gehalten werden. Darüber hinaus kann die Siedegefahr des Niedertemperatur-Kreislaufs 14 besonders gering gehalten werden, da beispielsweise eine Druckerhöhung durch den Hochtemperatur-Kreislauf 12 realisierbar ist. Ferner kann mittels der Ventileinrichtung 20 eine thermische Trennung der Kreisläufe realisiert werden, sodass beispielsweise ab einem Temperaturbereich etwa 60 Grad Celsius kein Wärmeaustausch zwischen den Kreisläufen stattfindet, da dann die Kreisläufe beispielsweise getrennt sind.Through the use of the actuating element formed from a shape memory alloy 24 for adjusting the valve element 22 can the space requirements, the weight and the cost of the valve device 20 and thus the cooling device 10 overall be kept very low. In addition, the boiling risk of the low-temperature cycle 14 be kept particularly low because, for example, an increase in pressure through the high-temperature circuit 12 is feasible. Furthermore, by means of the valve device 20 a thermal separation of the circuits can be realized so that, for example, from a temperature range about 60 degrees Celsius no heat exchange between the circuits takes place, because then the circuits are separated, for example.

Aus 1 ist erkennbar, dass den Kreisläufen ein den Kreisläufen gemeinsamer Ausgleichsbehälter 26 zugeordnet ist, mittels welchem Volumenschwankungen des Kühlmittels in den Kreisläufen ausgeglichen werden kann. Die Ventileinrichtung 20 fungiert dabei als thermisches Absperrventil, welches beispielsweise in Entlüftungsleitungen 28 der Kreisläufe integriert ist. Über die Entlüftungsleitungen 28 können beispielsweise die Kreisläufe entlüftet werden, indem etwaig in den Kreisläufen vorhandene Luft über die Entlüftungsleitungen 28 zu dem Ausgleichsbehälter 26 geführt werden können.Out 1 It can be seen that the circuits a common reservoirs common to the circuits 26 is assigned, by means of which volume fluctuations of the coolant in the circuits can be compensated. The valve device 20 acts as a thermal shut-off valve, which, for example, in vent lines 28 the circuits is integrated. About the vent lines 28 For example, the circuits can be vented by any air present in the circuits via the vent lines 28 to the expansion tank 26 can be performed.

Bei der Kühleinrichtung 10 ist es insbesondere vorgesehen, dass in der Schließstellung des Ventilelements 22 der erste Kühlmittelstrom mit einer ersten Temperatur durch den Hochtemperatur-Kreislauf 12 und der zweite Kühlmittelstrom mit einer gegenüber der ersten Temperatur geringeren zweiten Temperatur durch den Niedertemperatur-Kreislauf 14 zirkulieren. Der zuvor genannte Betriebszustand ist somit beispielsweise zumindest in der Schließstellung des Ventilelements 22 eingestellt. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass beide Kühlmittelströme durch die Kreisläufe zirkulieren und somit nicht stillstehen.At the cooling device 10 it is particularly provided that in the closed position of the valve element 22 the first coolant flow at a first temperature through the high temperature circuit 12 and the second coolant flow at a second temperature lower than the first temperature through the low temperature circuit 14 circulate. The aforementioned operating state is thus, for example, at least in the closed position of the valve element 22 set. Furthermore, it is preferably provided that both coolant flows circulate through the circuits and thus do not stop.

Aus 2 ist beispielsweise erkennbar, dass das den Hochtemperatur-Kreislauf 12 durchströmende Kühlmittel, das heißt der erste Kühlmittelstrom das Betätigungselement 24 beispielsweise direkt umströmen und dadurch direkt berührt beziehungsweise kontaktiert. Dadurch kann ein besonders effektiver und effizienter Wärmeaustausch zwischen dem Betätigungselement 24 und dem ersten Kühlmittelstrom realisiert werden.Out 2 For example, it can be seen that this is the high-temperature cycle 12 flowing coolant, that is, the first coolant flow, the actuator 24 for example, directly flow around and thus touched directly or contacted. This allows a particularly effective and efficient heat exchange between the actuator 24 and the first coolant flow can be realized.

Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass in dem Hochtemperatur-Kreislauf 12 eine erste Pumpe und in dem Niedertemperatur-Kreislauf 14 eine zweite Pumpe angeordnet ist. Mittels der ersten Pumpe kann der erste Kühlmittelstrom durch den Hochtemperatur-Kreislauf 12 gefördert werden, wobei mittels der zweiten Pumpe der zweite Kühlmittelstrom durch den Niedertemperatur-Kreislauf 14 gefördert werden kann, insbesondere in der Schließstellung des Ventilelements 22.Furthermore, it is preferably provided that in the high-temperature circuit 12 a first pump and in the low temperature circuit 14 a second pump is arranged. By means of the first pump, the first coolant flow through the high-temperature circuit 12 be promoted, wherein by means of the second pump, the second coolant flow through the low-temperature circuit 14 can be promoted, especially in the closed position of the valve element 22 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Kühleinrichtungcooling device
1212: Hochtemperatur-KreislaufHigh-temperature circuit
1414: Niedertemperatur-KreislaufLow temperature circuit
1616: LadeluftkühlerIntercooler
1818: Kühlercooler
2020: Ventileinrichtungvalve means
2222: Ventilelementvalve element
2424: Betätigungselementactuator
2626: Ausgleichsbehältersurge tank
2828: Entlüftungsleitungenvent lines
VV: Verbindungsstellejunction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102005045432 A1 [0003]
EP 0274726 A2 [0003]

Claims

Cooling device ( 10 ) for a motor vehicle, with a high-temperature circuit through which coolant can pass ( 12 ), and with a traversable by coolant low-temperature circuit ( 14 ), characterized by a valve device ( 20 ), which a valve element ( 22 ) and an actuator formed from a shape memory alloy ( 24 ), which is due to a heat exchange with the high-temperature circuit ( 12 ) flowing through coolant and thereby the valve element ( 22 ) between a low-temperature circuit ( 14 ) with the high temperature circuit ( 12 ) at at least one connection point (V) fluidly connecting open position and one of the low-temperature circuit ( 14 ) from the high temperature circuit ( 12 ) at the connection point (V) fluidly closed closing position moves.

Cooling device ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the valve element ( 22 ) as a result of heating caused by the heat exchange of the actuating element ( 24 ) is movable by means of this from the open position to the closed position.

Cooling device ( 10 ) according to 2, characterized in that the actuating element ( 24 ) the movement of the valve element ( 22 ) causes from the open position to the closed position in a temperature range of 50 degrees Celsius to 70 degrees Celsius.

Cooling device ( 10 ) according to claim 2 or 3, characterized in that the actuating element ( 24 ) at a temperature of 50 degrees Celsius and less the open position and at a temperature of 70 degrees Celsius and more, the closed position of the valve element ( 22 ) causes.

Cooling device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the high-temperature circuit ( 12 ) flowing coolant the actuator ( 24 ) flows around directly and thereby touched directly.

Cooling device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in the closed position of the valve element ( 22 ) Coolant at a first temperature through the high temperature circuit ( 12 ) and coolant having a second temperature lower than the first temperature by the low-temperature circuit ( 14 ) circulates.

Cooling device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in the low-temperature circuit ( 14 ) a first pump for conveying the coolant through the low-temperature circuit ( 14 ) and in the high-temperature circuit ( 12 ) a second pump for conveying the coolant through the high-temperature circuit ( 12 ) is arranged.