DE3643050A1

DE3643050A1 - RADIATOR ARRANGEMENT IN A MOTOR VEHICLE

Info

Publication number: DE3643050A1
Application number: DE19863643050
Authority: DE
Inventors: Max Ruf
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1986-12-17
Filing date: 1986-12-17
Publication date: 1988-06-30
Also published as: GB2200741A; GB8728541D0; JPS63162328A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühleranordnung bei einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a cooler arrangement a motor vehicle according to the preamble of claim 1.

Bei Fahrzeugen, die von einer wassergekühlten, aufge ladenen Brennkraftmaschine angetrieben werden und eine Klimaanlage enthalten, bereitet die Unterbringung der drei von Kühlluft durchströmten Kühler (der Kondensator kann auch als Kühler angesehen werden) im Motorraum des Fahrzeuges infolge der dort herrschenden, sehr beengten Platzverhältnisse, erhebliche Schwierigkeiten, wenn die Kühler in ausreichendem Maße von dem Fahrtwind durch strömt werden sollen. Man behilft sich daher häufig dadurch, daß mindestens einem der Kühler ein elektrisch angetriebenes Kühlgebläse zugeordnet wird, da die Luftein trittsöffnung in der Front jedes Kraftfahrzeuges im all gemeinen nicht so groß werden kann, daß hinter ihr drei Kühler nebeneinander angeordnet werden können. Selbst wenn dies möglich wäre, würde durch die dann sehr große Lufteintrittsöffnung der CW-Wert des Fahrzeuges in un erwünschter Weise vergrößert.For vehicles powered by a water-cooled charged internal combustion engine and a Air conditioning included, prepares the accommodation for the three coolers through which cooling air flows (the condenser can also be viewed as a cooler) in the engine compartment of the Vehicle due to the very cramped conditions Space constraints, significant difficulty if the Sufficiently cooler from the wind to be streamed. You often help yourself in that at least one of the coolers is an electrical driven cooling fan is assigned because of the air inlet opening in the front of each motor vehicle in space common cannot grow so big that three behind it Coolers can be arranged side by side. Self if this were possible, the would then be very large Air inlet opening the CW value of the vehicle in un desirably enlarged.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühler anordnung zu schaffen, bei der alle drei Kühler in aus reichendem Maße von dem Fahrtwind durchströmt werden, die Kühler jedoch nur so wenig Raum beanspruchen, daß die Lufteintrittsöffnung gegenüber einem Fahrzeug mit nur einem Kühler nicht oder jedenfalls nicht nennens wert vergrößert werden muß.The invention has for its object a cooler to create an arrangement with all three coolers in out sufficient flow through the airstream, however, the coolers take up so little space that the air inlet opening opposite a vehicle just not a cooler or at least not named value must be increased.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rückkühler, der Kondensator und der Motorwasser kühler in dieser Reihenfolge unmittelbar hintereinander liegend hinter der Lufteintrittsöffnung in der Front partie des Kraftfahrzeuges angeordnet sind. This object is achieved in that the recooler, the condenser and the engine water cooler in that order immediately one after the other lying behind the air inlet opening in the front part of the motor vehicle are arranged.

Da bei dieser Kühleranordnung die Stirnfläche der drei zusammengefaßten Kühler nicht größer oder jedenfalls nicht nennenswert größer sein muß als die Stirnfläche des Motorwasserkühlers bei einem Fahrzeug ohne Klima anlage und ohne Ladeluftkühler, braucht auch die Luft eintrittsöffnung nicht größer zu sein als bei solchen Fahrzeugen. Durch die Hintereinanderanordnung der drei Kühler kann der Kühlluftdurchsatz durch alle drei Kühler im Bedarfsfall durch einen einzigen Ventilator erzeugt werden, der in üblicher Weise von der Brennkraftmaschine, gegebenenfalls jedoch auch von einem Elektromotor ange trieben werden kann.Since the end face of the three summarized cooler not bigger or anyway need not be significantly larger than the face of the engine water cooler in a vehicle without air conditioning system and without charge air cooler, also needs the air inlet opening should not be larger than those Vehicles. By arranging the three in a row Cooler air flow through all three coolers generated by a single fan if necessary that are in the usual way from the internal combustion engine, but possibly also by an electric motor can be driven.

Durch die vorgeschlagene Reihenfolge der drei Kühler wird trotz der Hintereinanderanordnung eine ausreichende Kühlung aller drei Kühler durch den Fahrtluftstrom und/oder durch den von einem Ventilator erzeugten Luftstrom erreicht. Die Erfindung macht sich dabei den Umstand zunutze, daß der maximale Kühlluftbedarf der einzelnen Kühler bei unterschiedlichen Betriebs zuständen auftritt. Im Leerlauf und langsamer Fahrt findet keine Aufladung der Brennkraftmaschine statt, so daß die Flüssigkeit im zweiten Kühlkreislauf und damit auch der Rückkühler nicht erwärmt wird. Dagegen wird in diesen Betriebszuständen die Klimaanlage an heißen Tagen am stärksten belastet, da kein das Fahrzeug kühlender Fahrtwind vorhanden ist. Durch die Anordnung des Kondensators der Klimaanlage hinter dem Rückkühler wird der Kondensator als erster von kalter Kühlluft durchströmt, da der Rückkühler, wie erwähnt, in diesen Betriebszuständen keine Wärme abgibt. Der an letzter Stelle angeordnete Motorwasserkühler hat zwar auch bei langsamer Fahrt, beispielsweise bei Bergfahrten oder bei Fahrten mit Anhänger, sowie im Leerlauf nach hoher Belastung der Brennkraftmaschine einen hohen Kühlbedarf jedoch kann dieser Kühlbedarf trotz des Umstandes, daß die den Motorwasserkühler durchströmende Luft vorher durch den Kondensator der Klimaanlage er wärmt wurde, gedeckt werden, da die Kühlleistung des Kondensators nur einen Bruchteil, beispielsweise 1/6 der Kühlleistung des Motorwasserkühlers beträgt. Die Aufladung der Brennkraftmaschine erfolgt erst bei einem größeren Leistungsbedarf und höheren Fahrgeschwindig keiten. Hierbei erfolgt eine optimale Kühlung der Lade luft, da der Rückkühler an erster Stelle angeordnet ist, also als erster von dem Fahrtwind durchströmt wird. Die Wärmeabgabe des Kondensators ist bei hohen Fahrgeschwin digkeiten gering, da das Fahrzeug durch den Fahrtwind ausreichend gekühlt wird.Due to the suggested order of the three coolers is sufficient despite the arrangement in series Cooling of all three coolers by the air flow and / or by that generated by a fan Airflow reached. The invention makes itself take advantage of the fact that the maximum cooling air requirement of the individual coolers with different operations conditions occurs. At idle and slow speed the internal combustion engine is not charged, so that the liquid in the second cooling circuit and so that the recooler is not heated. On the other hand the air conditioning is switched on in these operating states hot days most heavily burdened, since none of the vehicle cooling wind is present. By the arrangement the condenser of the air conditioning system behind the recooler the condenser becomes the first of cold cooling air flows through, as the recooler, as mentioned, in this Operating states do not give off any heat. The last one Engine water cooler arranged also has when driving slowly, for example when driving uphill or when traveling with a trailer, as well as when idling high load on the internal combustion engine Cooling requirement, however, this cooling requirement despite the Circumstance that the flowing through the engine water cooler Air beforehand through the air conditioning condenser was warmed, because the cooling capacity of the Capacitor only a fraction, for example 1/6 the cooling capacity of the engine water cooler. The The engine is only charged at one greater power consumption and higher driving speed keiten. The drawer is optimally cooled air, since the recooler is placed first, that is, the first time the air stream flows through it. The The condenser emits heat at high speeds due to the wind from the air is sufficiently cooled.

Es ist daher nicht schädlich, daß der Kondensator von bereits durch den Rückkühler erwärmter Luft durchströmt wird. Der Motorwasserkühler hat zwar bei Vollast eben falls einen großen Kühlbedarf, der jedoch durch den starken Fahrtwind gedeckt werden kann, auch wenn die den Motorwasserkühler durchströmende Luft durch den Rückkühler bereits vorgewärmt wurde. Diese Vorwärmung macht sich deswegen kaum bemerkbar, weil auch in diesem Fall die Kühlleistung des Rückkühlers nur einen Bruch teil, beispielsweise nur 1/5 der Kühlleistung des Motorwasserkühlers beträgt.It is therefore not harmful that the capacitor from already heated air flows through the recooler becomes. The engine cooler has just at full load if there is a large cooling requirement, but this is due to the strong wind can be covered, even if the Air flowing through the engine water cooler through the Recooler has already been preheated. This preheating is hardly noticeable because in this too If the cooling capacity of the recooler is only a fraction part, for example, only 1/5 of the cooling capacity of the Engine water cooler.

Da, wie vorher erwähnt, im Leerlauf und bei langsamer Fahrt keine Ladeluftkühlung stattfindet, der Motor wasserkühler jedoch unter Umständen einen hohen Kühl bedarf hat, kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung der Rückkühler in diesen Betriebszuständen parallel zu dem Motorwasserkühler an den ersten Kühl kreislauf angeschaltet werden, so daß eine zusätz liche Kühlfläche für das Motorkühlwasser zur Verfügung steht.There, as mentioned before, at idle and at slower speeds Driving no charge air cooling takes place, the engine water cooler may have a high cooling has a need, can, according to a further proposal Invention of the recooler in these operating conditions parallel to the engine water cooler at the first cooling circuit can be switched on, so that an additional cooling surface for the engine cooling water stands.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:An embodiment of the invention is as follows described with reference to the drawings. It shows:

Fig. 1 eine Draufsicht des offenen Motorraumes eines Kraftfahrzeuges, Fig. 1 is a plan view of the open engine compartment of a motor vehicle,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Kühlkreis läufe, und Fig. 2 is a schematic representation of the cooling circuit runs, and

Fig. 3 ein Diagramm, aus dem der Kühlluftbedarf für die einzelnen Kühlkreisläufe hervorgeht. Fig. 3 is a diagram showing the cooling air requirement for the individual cooling circuits.

Es sei zunächst auf Fig. 1 bezug genommen, in welcher der Motorraum 1 eines Kraftfahrzeuges 2 dargestellt ist, dessen Frontpartie 3 eine Lufteintrittsöffnung 4 ent hält. Im Motorraum 1 ist eine wassergekühlte Brenn kraftmaschine 5 angeordnet, deren Kühlkreislauf einen Wasserkühler 6 und eine Umwälzpumpe 6 a enthält. Die Ansaugleitung 7 der Brennkraftmaschine 5 enthält einen mechanisch oder durch eine Abgasturbine angetriebenen Lader 8 und einen flüssigkeitsdurchströmten Ladeluft kühler 9, in dessen Kühlkreislauf ein von Kühlluft durch strömter Flüssigkeitsrückkühler 10 angeordnet ist. Das Fahrzeug ist mit einer Klimaanlage ausgestattet, die einen Kühlkreislauf enthält, von dem lediglich der Kompressor 11, der Kondensator 12 und der Verdampfer 13 dargestellt sind.Referring first to FIG. 1, is shown in which the engine compartment 1 of a motor vehicle 2 whose front section 3 holds an air inlet opening 4 ent. In the engine compartment 1 , a water-cooled internal combustion engine 5 is arranged, the cooling circuit of which contains a water cooler 6 and a circulation pump 6 a . The intake line 7 of the internal combustion engine 5 contains a mechanically or by an exhaust gas turbine supercharger 8 and a liquid-flow charge air cooler 9 , in the cooling circuit of which cooling air is flowed through liquid recooler 10 . The vehicle is equipped with an air conditioning system that contains a cooling circuit, of which only the compressor 11 , the condenser 12 and the evaporator 13 are shown.

Der Rückkühler 10, der Kondensator 12 und der Motor wasserkühler 6 sind, wie ersichtlich, in dieser Reihenfolge unmittelbar hintereinanderliegend hinter der Lufteintrittsöffnung 4 angeordnet. Sie werden somit nacheinander von dem Fahrtluftstrom und/oder von dem Luftstrom durchströmt, der von einem vor zugsweise direkt von der Brennkraftmaschine 5 ange triebenen Ventilator 14 erzeugt wird. Da der Kühlbe darf des Kühlers 12, des Kondensators 10 und des Motor wasserkühlers 6 sehr unterschiedlich ist - die maximale Kühlleistung beträgt für den Rückkühler 10 nur etwa 1/5 und für den Kondensator 12 nur etwa 1/6 der maxiamalen Kühlleistung des Motorwasserkühlers 6 - ist die Höhe des Rückkühlers 10 und des Kondensators 12 erheblich geringer als die Höhe des Motorwasserkühlers 6, wenn man für alle drei Bauteile 6, 10 und 12 gleich große Stirnflächen wählt, was im Hinblick auf den geringst möglichen Platzbedarf dieser drei Bauteile von Vorteil ist. Es wäre jedoch grundsätzlich auch möglich, die Stirnflächen des Rückkühlers 10 und des Kondensators 12 schmäler oder kürzer auszuführen als die Stirn fläche des Motorwasserkühlers 6, so daß ein Teil des letzteren direkt von Kühlluft durchströmt wird, aller dings unter Inkaufnahme einer entsprechenden Ver größerung der Höhe des Rückkühlers 10 und des Konden sators 12.The recooler 10 , the condenser 12 and the engine water cooler 6 are, as can be seen, arranged in this order immediately behind the air inlet opening 4 . They are thus flowed through in succession by the travel air flow and / or by the air flow which is generated by a fan 14, which is preferably driven directly by the internal combustion engine 5 . Since the cooling may of the cooler 12 , the condenser 10 and the engine water cooler 6 is very different - the maximum cooling capacity for the recooler 10 is only about 1/5 and for the condenser 12 only about 1/6 of the maximum cooling capacity of the engine water cooler 6 - the height of the recooler 10 and the condenser 12 is considerably less than the height of the engine water cooler 6 if one chooses the same size end faces for all three components 6 , 10 and 12 , which is advantageous in view of the smallest possible space requirement of these three components. However, it would in principle also be possible to make the end faces of the recooler 10 and the condenser 12 narrower or shorter than the end face of the engine water cooler 6 , so that part of the latter is directly flowed through by cooling air, all while accepting a corresponding increase in height the recooler 10 and the condenser 12 .

Durch die Hintereinanderanordnung der drei Bauteile 10, 12 und 6 wird erreicht, daß die Lufteintritts öffnung 4 nicht größer zu sein braucht als dies durch die Größe des Motorwasserkühlers 6 bedingt ist. Da durch, daß zuerst der Rückkühler 10, dann der Konden sator 12 und schließlich der Motorwasserkühler 6 von der Kühlluft durchströmt werden, ergibt sich kein nachteiliger Einfluß dieser Hintereinanderschaltung auf die Wärmeabgabe in den einzelnen Bauteilen 10, 12 und 6, da der maximale Kühlbedarf für diese Bau teile bei unterschiedlichen Betriebsarten bzw. Fahrt geschwindigkeiten auftritt.By arranging the three components 10 , 12 and 6 in series , it is achieved that the air inlet opening 4 need not be larger than is caused by the size of the engine water cooler 6 . Since through that first the recooler 10 , then the condenser 12 and finally the engine water cooler 6 are flowed through by the cooling air, there is no adverse influence of this series connection on the heat output in the individual components 10 , 12 and 6 , since the maximum cooling requirement for this construction parts occurs at different operating modes or speeds.

Hierzu sei auf das Diagramm in Fig. 3 Bezug genommen, in dem auf der Abzisse die Fahrgeschwindigkeit V und auf der Ordinate die Kühlleistung N aufgetragen ist. Der Linienzug A veranschaulicht den Kühlbedarf des Motor wasserkühlers 6, der Linienzug B den Kühlbedarf des Kondensators 12 und der Linienzug C den Kühlbedarf des Rückkühlers 10. Es ist ersichtlich, daß der Rückkühler 12 erst ab einer bestimmten Geschwindigkeit V 1 gekühlt werden muß, da erst dann die Aufladung einsetzt. Im Bereich von V 0-V 1 findet somit keine Kühlung der den Rückkühler 12 durchströmenden Flüssigkeit und da mit auch keine oder nur geringe Erwärmung der diesen durchströmenden Luft statt. Demzufolge durchströmt in diesem Bereich nicht vorgewärmte Luft den Kondensator 12 und den Motorwasserkühler 6, wodurch eine aus reichende Wärmeabführung aus dem Motorkühlwasser und aus dem Kältemittel der Klimaanlage erreicht wird. Die Erwärmung der Luft beim Durchströmen des Kondensators 12 wirkt sich nicht wesentlich auf die Wärmeabführung in dem Motorwasserkühler 6 aus, da dessen Kühlleistung ein Mehrfaches der Kühlleistung des Kondensators 12 beträgt. Im Punkt V 1, bei dem die Erwärmung der Kühl luft durch den Rückkühler 10 einsetzt, ist der Kühl bedarf des Kondensators 12 bereits stark abgesunken, da bei dieser Geschwindigkeit schon eine starke Kühlung des Fahrzeuges durch den Fahrtwind stattfindet. Mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit und entsprechend zu nehmender Belastung der Brennkraftmaschine steigt der Kühlbedarf des Rückkühlers 10 bis zur Höchstgeschwindig keit V 2 an und ebenso auch der Kühlbedarf des Motor wasserkühlers 6. Da der Rückkühler 12 an erster Stelle angeordnet ist, also direkt von dem Fahrtluftstrom be aufschlagt wird, findet eine sehr intensive Kühlung der Ladeluft statt. Die dadurch erfolgte Erwärmung der Kühl luft wirkt sich wiederum auf die Kühlung des Motorwasser kühlers 6 nicht wesentlich aus, da dessen Kühlleistung ein Vielfaches der Kühlleistung des Rückkühlers 10 be trägt. Somit kann trotz Hintereinanderanordnung der drei Kühlelemente 10, 12 und 6 durch die gewählte Reihenfolge eine ausreichende Kühlung sowohl der Ladeluft als auch des Motorkühlwassers und des Kältemittels der Klima anlage erreicht werden.For this purpose, reference is made to the diagram in FIG. 3, in which the vehicle speed V is plotted on the abscissa and the cooling power N is plotted on the ordinate. The line A illustrates the cooling requirement of the engine water cooler 6 , the line B the cooling requirement of the condenser 12 and the line C the cooling requirement of the recooler 10 . It can be seen that the recooler 12 only has to be cooled above a certain speed V 1 , since only then does charging start. In the range of V 0 -V 1, there is therefore no cooling of the liquid flowing through the recooler 12 and therefore no or only a slight heating of the air flowing through it. As a result, air that is not preheated flows through the condenser 12 and the engine water cooler 6 in this region, as a result of which sufficient heat dissipation from the engine cooling water and from the refrigerant of the air conditioning system is achieved. The heating of the air when flowing through the condenser 12 does not have any significant effect on the heat dissipation in the engine water cooler 6 , since its cooling capacity is a multiple of the cooling capacity of the condenser 12 . In point V 1 , in which the heating of the cooling air begins by the recooler 10 , the cooling requirement of the condenser 12 has already dropped considerably, since at this speed there is already a strong cooling of the vehicle by the wind. With increasing driving speed and correspondingly increasing load on the internal combustion engine, the cooling requirement of the recooler 10 increases to the maximum speed V 2 and also the cooling requirement of the engine water cooler 6 . Since the recooler 12 is arranged in the first place, that is, it is directly impacted by the travel air flow, very intensive cooling of the charge air takes place. The resulting heating of the cooling air in turn has no significant effect on the cooling of the engine water cooler 6 , since its cooling capacity bears a multiple of the cooling capacity of the recooler 10 . Thus, despite the arrangement of the three cooling elements 10 , 12 and 6 in series, adequate cooling of both the charge air and the engine cooling water and the refrigerant of the air conditioning system can be achieved by the selected sequence.

In Fig. 2 sind schematisch die Kühlkreisläufe der Brennkraftmaschine 5, des Ladeluftkühlers 9 und der Klimaanlage dargestellt. Da beim Stillstand und im unteren Fahrbereich des Fahrzeuges sowie im Leerlauf der Brennkraftmaschine keine Ladeluftkühlung erfolgt, kann der Rückkühler in diesen Betriebsbereichen zur zusätzlichen Kühlung des Motorkühlwassers herangezogen werden. Zu diesem Zweck ist der Rückkühler 10 parallel zum Kühler 6 in den Kühlwasserkreislauf der Brennkraft maschine 5 eingeschaltet. Die Förderung der Kühlflüssig keit für die Ladeluft erfolgt durch die Pumpe 6 a, von deren Förderseite eine Abzweigung 16 zum Rückkühler 10 ausgeht. Nach Durchströmen des Rückkühlers 10 und des Ladeluftkühlers 9 gelangt die Kühlflüssigkeit durch die Leitung 17 wieder in die Ansaugleitung 18 der Pumpe 6 a. Mit 19 ist die übliche Bypaßleitung be zeichnet, die von einem Thermostatventil 20 beherrscht wird, welches den Motorwasserkühler 6 umgeht, wenn die Betriebstemperatur noch nicht erreicht ist. In FIG. 2, the cooling circuits of internal combustion engine 5, the charge air cooler 9 and the air conditioning system are shown schematically. Since there is no charge air cooling when the vehicle is at a standstill and in the lower driving range and when the internal combustion engine is idling, the recooler can be used in these operating areas for additional cooling of the engine cooling water. For this purpose, the recooler 10 is switched on parallel to the cooler 6 in the cooling water circuit of the internal combustion engine 5 . The promotion of the cooling liquid speed for the charge air is carried out by the pump 6 a , from the delivery side of a branch 16 to the recooler 10 . After flowing through the recooler 10 and the charge air cooler 9 , the coolant passes through the line 17 back into the suction line 18 of the pump 6 a . At 19 , the usual bypass line is characterized, which is controlled by a thermostatic valve 20 which bypasses the engine water cooler 6 when the operating temperature has not yet been reached.

Sei dieser Ausführung ist der Rückkühler 10 zum Motorwasserkühler 6 ständig parallel geschaltet und er unterstützt somit die Wärmeabführung aus dem Motorkühlwasser, wenn keine Kühlung der Lade luft im Ladeluftkühler 9 erfolgt.Be this version, the recooler 10 is always connected in parallel to the engine water cooler 6 and thus supports the heat dissipation from the engine cooling water when the charge air in the charge air cooler 9 is not cooled.

Claims

1.Cooler arrangement in a motor vehicle with a liquid-cooled, charged internal combustion engine, which has a first cooling circuit with a pump and a motor air cooler through which cooling air flows, and a second cooling circuit with a charge air cooler through which liquid flows and a liquid return cooler through which cooling air flows, and with one Air conditioning system which contains a condenser through which cooling air flows, characterized in that the recooler ( 10 ), the condenser ( 12 ) and the engine water cooler ( 6 ) are arranged in this order directly behind one another behind an air inlet opening ( 4 ) in the front part ( 3 ) of the motor vehicle ( 1 ) are arranged.

2. Radiator arrangement according to claim 1, characterized in that the recooler ( 12 ) is connected in parallel to the engine water cooler ( 6 ) to the first cooling circuit.