DE4104093A1 - Kuehlanlage fuer ein fahrzeug mit verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlanlage für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Aus der EP-PS 01 56 078 ist eine Kühlanlage mit mehre­ ren Kühlkreisläufen bekannt, die jeweils für das Kühl­ mittel des Motors, für das Motoröl und für die Ladeluft einen Wärmetauscher besitzt. Diese Wärmetauscher sind so angeordnet, daß ein gemeinsamer Kühler-Lüfter für eine ausreichende luftseitige Beaufschlagung der Kühler sorgt. Es ist außerdem eine Schalteinrichtung vorgese­ hen, die in Abhängigkeit verschiedener Meßsignale von Temperaturfühlern Stellmittel aktiviert, die auf einen hydrostatischen Antrieb des Kühler-Lüfters einwirken.

Die bekannte Anordnung ist jedoch mit dem Nachteil be­ haftet, daß die Wärmetauscherleistung für alle Kühl­ kreisläufe stets nach dem höchsten Bedarf eines der Kühlkreisläufe ausgerichtet wird, was in den übrigen Kühlkreisläufen wiederum zu ungünstigen Temperaturen bzw. Betriebszuständen führen kann.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühlanlage für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung zu schaffen, bei der in Abhängigkeit von einer Vielzahl gemessener Zustandsgrößen, insbesondere der Betriebs­ temperaturen, eine individuelle Leistungsregelung jedes Kühlkreislaufs, jedoch unter Berücksichtigung des Ge­ samtsystems, möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Kühlanlage der bezeichne­ ten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst. Eine bevorzugte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß als Betäti­ gungsmittel für flüssige Medien drehzahlgesteuerte Pum­ pen und für die Kühlluft drehzahlgeregelte Lüfter vor­ gesehen sind. Durch drehzahlgesteuerte Pumpen kann der jeweilige Durchsatz des Wärmetauscherfluids durch den Wärmetauscher gesteuert werden, jedoch ist nicht an allen Stellen eines Fluidkreislaufs die Anordnung einer Pumpe sinnvoll. Es ist daher ebenso möglich, als Betä­ tigungsmittel ein elektrisch ansteuerbares Ventil vor­ zusehen.

Solange ein Betriebsmittel eine bestimmte Temperatur nicht überschreitet, ist es in den meisten Fällen nicht sinnvoll, mit der Kühlung zu beginnen, im Gegenteil, es ist u. U. sogar zweckmäßig in der Anlaufphase aufzuhei­ zen. Es ist daher vorteilhaft, daß neben dem Kühler für das Motorkühlmittel auch mindestes ein weiterer Wärme­ tauscher einen ventilgesteuerten Bypass besitzt. Zur optimalen Regelung eines Kühlkreislaufs wird vorge­ schlagen, daß der Kühlkreislauf mit einer drehzahlge­ steuerten Pumpe und einem ventilgesteuerten Bypass aus­ gestattet ist.

Die Unterdrückung der Kühlung in der Warmlaufphase kann auch dadurch erreicht werden, daß der Fluiddurchsatz durch Abschalten der Pumpe oder Schließung der Ventile in der betreffenden Leitung unterbunden wird.

Bekanntlich ist das Temperaturprofil innerhalb eines Motors sehr unterschiedlich, denn die Temperaturspitze tritt im Zylinderkopf auf, wohingegen der Motorblock einer erheblich niedrigeren Temperatur ausgesetzt ist. Es wird daher vorgeschlagen, daß für den Motorblock und den Zylinderkopf jeweils ein separater Kühlmittelzulauf und Kühlmittelablauf vorgesehen sind, und mindestens einer dieser Kühlmittelanschlüsse mittels eines Ventils drossel- oder absperrbar ist.

Die Wärmetauscher für das Motoröl, die Ladeluft oder das Getriebeöl, können luftbeaufschlagt sein, was den geringsten Aufwand für diese Kühlkreisläufe bedeutet. Günstigere Temperaturverläufe und eine differenziertere Regelung der jeweiligen Kühlkreisläufe, insbesondere im Hinlick auf die verschiedenen Stoffströme; können je­ doch dadurch erreicht werden, daß in die Kühlkreisläufe für das Motoröl, und/oder die Ladeluft, und/oder das Getriebeöl ein Zwischenwärmetauscher eingesetzt ist, der von einem Zwischenwärmeträgermedium, beaufschlagt ist. Durch entsprechende Verbindungsleitungen und Ven­ tile kann während der Warmlaufphase des Verbrennungsmo­ tors der Zwischenwärmeträgerkreislauf dem Kühlmittel­ kreislauf zugeschaltet werden, damit ein bereits höhe­ res Temperaturniveau im Hauptkühlkreislauf zur schnel­ leren Erwärmung der weiteren Fluide genutzt werden kann, was insbesondere der Fall ist, wenn ein Abgaswär­ metauscher und/oder Wärmespeicher in der Gesamtanlage enthalten ist. Um die Kreisläufe der Zwischenwärmetau­ scher unabhängig vom Hauptkühlkreislauf betreiben zu können, ist es vorteilhaft, daß in den Kühlmittelan­ schlußleitungen der Zwischenwärmetauscher zusätzliche Pumpen mit Ventilen oder drehzahlgesteuerten Pumpen vorgesehen sind.

Beim Betrieb des Verbrennungsmotors unterhalb seiner Betriebstemperatur kann zum schnelleren Aufheizen und somit beschleunigten Erreichen der Betriebstemperatur, die im Abgas enthaltene Wärme zurückgewonnen werden. Dies geschieht dadurch, daß in der Abgasleitung des Verbrennungsmotors ein Abgaswärmetauscher angeordnet ist, der indirekt die dem Abgas entzogene Wärme dem Kühlmittelkreislauf des Verbrennungsmotors zuführt. Bei einer indirekten Wärmeübertragung wird der Abgaswärme­ tauscher sekundärseitig von einem mittels eines Geblä­ ses erzeugten Luftstrom beaufschlagt, der wiederum über einen vom Kühlmittel des Motorkühlkreislaufs durch­ strömten Wärmetauschers zugeführt wird.

In an sich bekannter Weise wird die im Kühlmittel ent­ haltene Wärmeenergie zur Fahrzeugheizung benutzt. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegen­ standes, wird an den Motorkühlkreislauf nicht nur ein leistungsgeregelter Heizkörper, sondern außerdem ein Wärmespeicher angeschlossen, wobei dieser Wärmespeicher in Serie mit dem Heizkörper oder parallel zu diesem schaltbar oder vollständig absperrbar ist. Auf diese Weise kann Wärmeenergie, die sonst als Verlustenergie im Kühler abgebaut wird, zumindest im Rahmen einer vor­ bestimmten Menge, gespeichert werden, die dann bei Be­ darf auf Abruf zur Verfügung steht und zu einer be­ schleunigten Aufheizung des Innenraums oder des Ver­ brennungsmotors dient.

An den Kühlmittelkreislauf können außerdem zusätzliche Heizeinrichtungen für Nebenaggregate, beispielsweise Heizungen für das Wischwasser einer Scheibenwaschanla­ ge, angeschlossen sein. Ebenso ist es möglich, zur Küh­ lung von Nebenaggregaten, beispielsweise wassergekühl­ ten Lichtmaschinen, absperrbare Kühlmittelleitungen, vorzusehen. Zur Steuerung des Luftdurchsatzes, durch die kühlluftbeaufschlagten Wärmetauscher, ist es zweck­ mäßig, mindestens einen drehzahlgesteuerten Lüfter die­ sen Wärmetauschern zuzuordnen. Der Antrieb dieses Lüf­ ters kann beispielsweise mittels eines Elektromotors, einer Flüssigkeitsreibungskupplung oder eines hydrosta­ tischen Antriebs erfolgen.

Bei sehr niedrigen Außentemperaturen kann unter Umstän­ den die aufgrund des Staudrucks den Wärmetauscher durchsetzende Luftmenge zu groß sein, weshalb es zweck­ mäßig ist, im Luftströmungsweg eine Jalousie anzuord­ nen, die in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der zen­ tralen Steuereinheit steuerbar ist. Um die Stärke der Luftbeaufschlagung der dem Luftstrom ausgesetzten Wär­ metauscher zu entkoppeln ist es vorteilhaft, daß minde­ stens ein Wärmetauscher mit einer steuerbaren Luftweg­ weiche versehen ist. Insbesondere bei gekapselten Ver­ brennungsmotoren kann bei niedrigen Luftdurchsatzraten durch die Wärmetauscher die Luftbeaufschlagung mancher Aggregate, beispielsweise Turbolader, Lichtmaschine oder Zylinderkopf, unzureichend sein. Bei solchen An­ ordnungen von Verbrennungsmotoren ist es zweckmäßig, daß ein separater Luftführungskanal zur gezielten Be­ aufschlagung bestimmter Aggregate im Motorraum mit Kühlluft vorgesehen ist.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kühlanlage werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläu­ tert: In der Zeichung zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Kühlan­ lage mit vier separaten Kühlkreisläu­ fen;

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform mit Zwi­ schenwärmetauschern;

Fig. 3 eine Ausführungsvariante zu Fig. 2;

Fig. 4 die Darstellung einer Kühlanlage mit Luftführungs- und Steuermitteln;

Fig. 5 eine Kühlanlage mit erweitertem Kühl­ mittelkreis;

Fig. 6 eine Ausführungsvariante, bei der alle Kühlkreisläufe in Verbindung mit dem Kühlmittel des Verbrennungsmotors ste­ hen;

Fig. 7 eine Anordnung zur Luftführung im Mo­ torraum und

Fig. 8 eine elektronische Steuereinheit mit Beispielen der Belegung von Eingangs- und Ausgangsanschlüssen.

In Fig. 1 ist ein Verbrennungsmotor 1 mit einem daran angebauten Getriebe 2 gezeigt. Von dem Verbrennungsmo­ tor 1 führt eine Kühlmittelleitung 11 zu einem Wärme­ tauscher 3, der als Kühlmittel/Luft-Wärmetauscher aus­ geführt ist. Der Ausgangsanschluß des Wärmetauschers 3 ist durch eine Kühlmittelleitung 12 mit dem Verbren­ nungsmotor 1 verbunden, wobei in diese Kühlmittellei­ tung eine drehzahlgesteuerte Wasserpumpe 13 geschaltet ist. Vor dem Eingangsanschluß des Wärmetauschers 3 ist in die Kühlmittelleitung 11 ein Ventil 14 geschal­ tet, vor dem - in Strömungsrichtung des Kühlmittels ge­ sehen - eine Bypassleitung, in die ebenfalls ein Ventil 16 geschaltet ist, abzweigt. Mit Hilfe der Ventile 14 und 16 kann der Kühlmittelstrom durch den Wärmetauscher 3 bzw. die Bypassleitung 15 beeinflußt werden.

An die Kühlmittelleitungen 11 und 12 ist außerdem ein Heizkörper 8 für eine Fahrzeugheizung angeschlossen, der mit einem Ventil 17 zur Steuerung der, den Heizkör­ per beaufschlagenden, Kühlmittelmenge versehen ist. In unmittelbarer Nähe des Ausgangsanschlusses für das Kühlmittel am Verbrennungsmotor 1 ist ein Temperatur­ fühler 18 angeordnet; ein weiterer Temperaturfühler 19 befindet sich am Eingangsanschluß des Wärmetauschers 3 und ein weiterer Temperaturfühler 20 ist am Ausgangsan­ schluß des Wärmetauschers 3 vorgesehen. Gemäß der Dar­ stellung in Fig. 1 ist auch dem Heizkörper 8 ein Tempe­ raturfühler 21 zugeordnet, der ebenso wie die Tempera­ turfühler 18 bis 20 über elektrische Anschlußleitungen mit den Eingangsklemmen E einer zentralen Steuereinheit 10 verbunden sind. Die Ventile 14, 16 und 17 sind bei­ spielsweise mit einem elektromechanischen Antrieb aus­ gerüstet und werden von der zentralen Steuereinheit 10, mit dessen Ausgangsklemmen A sie durch elektrische Lei­ tungen verbunden sind, angesteuert. Ebenso ist an die Ausgangsklemmen A der zentralen Steuereinheit 10 ein Betätigungselement zur Einstellung der Drehzahl der Wasserpumpe 13 angeschlossen. Dieses Betätigungselement kann beispielsweise ein elektrischer Antriebsmotor 22 sein.

Das Öl zur Schmierung des Verbrennungsmotors 1 wird durch eine Ölleitung 23 zum Eingangsanschluß eines Öl­ kühlers 4, der als Öl/Luft-Kühler ausgeführt ist, ge­ leitet, von dessen Ausgangsanschluß eine Ölleitung 24 zurück zum Verbrennungsmotor 1 führt. Zur Erzeugung einer entsprechenden Ölströmung ist in der Ölleitung 24 eine Ölpumpe 25 vorgesehen, die von einem Elektromotor 26 angetrieben wird. Der Ölkühler 4 ist mit einem By­ pass 27 und mit Ventilen 28 und 29 versehen, so daß bedarfsweise die Ölmenge, die durch den Ölkühler 4 oder den Bypass 27 fließt, gesteuert werden kann. Dies ge­ schieht im wesentlichen in Abhängigkeit eines Tempera­ turfühlers 42, der am Eingangsanschluß des Ölkühlers 4 angeordnet ist. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die Ventile 28 und 29 mit den Eingangsklemmen E und der Elektromotor 26 mit den Ausgangsklemmen A der zentralen Steuereinheit 10 verbunden.

Ein Abgasturbolader 9 ist über eine Abgasleitung 30 mit dem Verbrennungsmotor 1 verbunden. Die dem Verbren­ nungsmotor 1 zugeführte Luft wird im Abgasturbolader komprimiert und über eine Ladeluftleitung 31 einem La­ deluftkühler 6 zugeführt. Vom Ladeluftkühler 6, der als Ladeluft-Luft-Wärmetauscher ausgeführt ist, führt eine Leitung 32 zum Verbrennungsmotor 1. Es ist ferner ein den Ladeluftkühler 6 überbrückender Bypass mit entspre­ chenden Ventilen 34 und 35 zur jeweiligen Steuerung der Luft durch den Ladeluftkühler 6 und den Bypass 33 vor­ gesehen. Ein Temperaturfühler 36 ist in unmittelbarer Nähe des Ladeluftkühlers 6 angeordnet und mit den Ein­ gangsklemmen E der zentralen Steuereinheit 10 verbun­ den. Die Ventile 34 und 35 sind mit solchen Betäti­ gungsmitteln versehen, wie sie bereits zu den Ventilen 16 und 17 beschrieben wurden, und sind an die Ausgangs­ klemmen A der zentralen Steuereinheit 10 geschaltet.

Von dem Getriebe 2 führt eine Getriebeölleitung 37 zu einem Wärmetauscher 5, der als Öl/Luft-Kühler ausgebil­ det ist. In unmittelbarer Nähe des Wärmetauschers 5 ist an der Getriebeölleitung 37 ein Temperaturfühler 38 angeordnet, der an die Eingangsklemmen E der zentralen Steuereinheit 10 angeschlossen ist. Von dem Wärmetau­ scher 5 führt eine zweite Getriebeölleitung 39 zurück zum Getriebe 2.

Fig. 1 zeigt außerdem einen Kondensator 7 eines Kälte­ mittelkreislaufs für eine Kraftfahrzeugklimaanlage, wo­ bei ein solcher Kondensator 7 üblicherweise eine Bau­ einheit mit dem Wärmetauscher 3 für das Kühlmittel des Verbrennungsmotors 1 bildet. Ebenso sind die Wärmetau­ scher 4, 5 und 6 in unmittelbarer Nähe des Wärmetau­ schers 3 angeordnet, was häufig aus Gründen der Kühl­ luftführung zweckmäßig erscheint. Eine solche räumliche Zuordnung ist jedoch nicht zwingend und kann je nach Konzeption des Fahrzeugs variiert werden.

In Fig. 2 ist eine Kühlanlage dargestellt, die teilwei­ se mit der in Fig. 1 beschriebenen übereinstimmt. Für gleiche Teile der Kühlanlage sind die Bezugszeichen ebenfalls gleich, so daß nachfolgend nur auf die unter­ schiedlichen Ausführungen der bereits beschriebenen Kühlanlage eingegangen wird. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist an die Ölleitungen 23 und 24 des Kühlkreis­ laufs für das Motoröl ein Zwischenwärmetauscher 43 an­ geschlossen, der andererseits von einem Kühlmittel be­ aufschlagt ist. Der Zwischenwärmetauscher 43 steht über Kühlmittelleitungen 47 und 48 mit einem Zusatzwärmetau­ scher 44 in Verbindung, wobei dem Zusatzwärmetauscher 44 benachbart ein Temperaturfühler 49 zugeordnet ist und und in der Kühlmittelleitung 48 ein Ventil 50 und eine von einem Motor 51 angetriebene Pumpe 52 vorgese­ hen sind. Die Kühlmittelleitungen 47 und 48 stehen über Verbindungsleitungen 53, die mittels Ventilen 54 ab­ sperrbar sind, mit den Kühlmittelleitungen 11 und 12 des Hauptkühlkreislaufs in Verbindung.

An die Ladeluft 31 und die Verbindungsleitung 32 ist ein Zwischenwärmetauscher 45 angeschlossen, der ande­ rerseits wiederum vom Kühlmittel beaufschlagt ist. Dieser Zwischenwärmetauscher 45 ist auf die gleiche Weise an einen Zusatzwärmetauscher 46 angeschlossen, wie der bereits beschriebene Zwischenwärmetauscher 43 an den diesem zugeordneten Zusatzwärmetauscher 44, d. h. auch zwischen dem Zwischenwärmetauscher 45 und dem Zu­ satzwärmetauscher 46 befinden sich Kühlmittelleitungen 47 und 48, ein Temperaturfühler 49, ein Ventil 50 und eine mit einem Motor 51 versehene Pumpe 52. Außerdem sind Verbindungsleitungen 53 mit Absperrventilen 54 vorgesehen. Aufgrund der Anordnung der Ventile 50 und 54 kann wahlweise der Kühlmittelkreislauf zwischen den Wärmetauschern 43 und 44 bzw. 45 und 46 separat betrieben oder an den Hauptkühlkreislauf des Verbren­ nungsmotors 1 angeschlossen werden. Die Steuerung der jeweiligen Ventile 50 und 54 und die Einstellung der Leistung der Pumpen 52 wird daher in Abhängigkeit der von den Temperaturfühlern 19, 36, 42 und 49 erfaßten aktuellen Temperaturwerten erfolgen.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsvariante zur Fig. 2 ge­ zeigt, bei der die Zwischenwärmetauscher 43 und 45 je­ weils eine Kühlmittelleitung 55 besitzen, durch die sie ständig mit dem Hauptkühlkreislauf des Verbrennungsmo­ tors verbunden sind. Mittels der Ventile 50 und 54 kann der Durchfluß von Kühlmittel durch die Zusatzwärmetau­ scher 44 und 46 und die Zwischenwärmetauscher 43 und 45 gesteuert werden. Sofern die Wasserpumpe 13 des Kühl­ mittelkreislaufs den Kühlleistungsbedarf für die Zwi­ schenwärmetauscher 43 und 45 nicht in allen Betriebszu­ ständen zu decken vermag, können die Verbindungsleitun­ gen 48 mit Kühlmittelpumpen 52 ausgestattet sein. Al­ ternativ zu den bereits beschriebenen elektromotori­ schen Antrieben der Wasserpumpe 13 ist in Fig. 3 ge­ zeigt, daß der Pumpenantrieb auch vom Verbrennungsmotor 1 erfolgen kann, wobei zwischen die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors 1 und die Wasserpumpe 13 eine dreh­ zahlgesteuerte Kupplung 56 geschaltet ist, die von einem Leistungsverstärker 57 in Abhängigkeit der Aus­ gangssignale der Steuereinheit 10 betrieben wird.

Fig. 4 zeigt eine Kühlanlage gemäß Fig. 1 mit den zuge­ hörigen Luftführungs- und Steuermitteln. Für gleiche Komponenten stimmen die Bezugszeichen jeweils mit den­ jenigen der Fig. 1 überein. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß eine den Kondensator 7 und die Wärmetauscher 3, 4 und 6 umgebende erste Zarge 58 vorgesehen ist, an der eingangsseitig eine von einem Stellglied 59 betätigbare Jalousie 60 angeordnet ist. In Luftströmungsrichtung, hinter der Wärmetauscheranordnung 3, 4 und 6, gesehen, befindet sich eine zweite Zarge 61, die einen drehzahl­ geregelten Lüfter 62 mit Antriebsmotor 63 umgibt. In einem Übergangsbereich zwischen der Wärmetauscheranord­ nung 3, 4, 6 und der zweiten Zarge 61 sind zwei ver­ schwenkbare Klappen 64 und 65 vorgesehen, die jeweils von einem Stellglied 66 betätigbar sind und als ver­ stellbares Luftführungselement dienen. Es kann damit erreicht werden, daß die bereitgestellte Lüfterleistung ausschließlich dem Kondensator 7 und dem Wärmetauscher 3 zugute kommt, wenn beispielsweise für die Kühlung des Motoröls oder der Ladeluft keine Leistung benötigt wird oder der Staudruck hierfür ausreicht.

Stromab des Lüfters 62 können bei Bedarf noch Luftfüh­ rungskanäle zu Zusatzkühleinrichtungen angeschlossen sein. Außerdem ist es möglich, den Kühlluftstrom aus­ gangsseitig zu steuern oder abzusperren, wofür eine von einem Stellglied 68 betätigbare Klappe 67 vorgesehen ist. Die Stellglieder 59, 66 und 68 sind vorzugsweise elektrische Schrittmotoren oder Regelmagnete, die unter Zwischenschaltung von Leistungsverstärkern an die Aus­ gänge der zentralen Steuereinheit 10 angeschlossen sind.

In Fig. 5 ist eine Kühlanlage dargestellt, bei der der Verbrennungsmotor 1 bzgl. seiner Kühlmitteldurchströ­ mung in zwei separate Teilströme unterteilt ist, näm­ lich einerseits in einen Strom für den Motorblock 70 und andererseits in einen Teilstrom für den Zylinder­ kopf 71. Die Verzweigung dieser beiden Teilströme kann unmittelbar vor dem Anschluß der Kühlmittelleitung 12 am Verbrennungsmotor 1 erfolgen, wobei in den Anschlüs­ sen für die Teilströme Ventilmittel 72 vorgesehen sind. Die Ausgangstemperaturen des Kühlmittels beider Teils­ tröme werden separat von Temperaturfühlern 73 und 74 erfaßt.

In Fig. 5 sind außerdem noch Kühlmittelzweige für Zu­ satzheizungen 75 und Zusatzkühleinrichtungen 76 vorge­ sehen. Diese Zusatzheizungen 75 und Zusatzküleinrich­ tungen 76 sind strömungsmäßig parallel zum Wärmetau­ scher 3 oder dem Heizkörper 8 angeordnet und jeweils über Ventile 77 bzw. 78 steuerbar.

Der den Turbolader 9 verlassende Abgasstrom wird durch einen Wärmetauscher 79 geleitet, der sekundärseitig von einem Zwischenwärmeträgerfluid beaufschlagt ist, wel­ ches durch Verbindungsleitungen 128 und 129 sowie einen Wärmetauscher 130 zirkuliert. Zum Anschluß des Wärme­ tauschers 79 an den Hauptkühlkreislauf dienen Verbin­ dungsleitungen 80 und 81, wobei in die Verbindungslei­ tung 81 ein Ventil 82 eingesetzt ist um die Wärmeübe­ tragungsleistung im Wärmetauscher 79 zu steuern. Mit Hilfe des im Abgasstrom angeordneten Wärmetauschers 79 ist es möglich, die Zeitspanne bis zum Erreichen der Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors 1 zu verkür­ zen.

In Fig. 6 ist der Verbrennungsmotor 1 mit parallel ge­ schalteten Kühlmittelkanälen für den Zylinderkopf 71 und den Motorblock 70 versehen. In der Zuleitung für den Motorblock 70 ist das Ventilmittel 72 angeordnet und an den Austritten der jeweiligen Kanäle sind die Temperaturfühler 73 und 74 vorgesehen. Der Hauptkühl­ kreislauf umfaßt den Wärmetauscher 3, den Bypass 15 sowie zusätzliche Heizeinrichtungen 75 und zusätzliche Kühleinrichtungen 76 für Nebenaggregate. Die Beauf­ schlagung der einzelnen Zweige bzw. die Durchflußmenge des Kühlmittels wird durch Ventile 14, 72, 77 und 78 gesteuert. Zur Erfassung der Kühlmittel- und Lufttempe­ raturen sind an verschiedenen Stellen des Kühlkreis­ laufs bzw. des Wärmetauschers 3 und des Verbrennungsmo­ tors 1, mehrere Temperaturfühler 19, 73, 74 und 85 bis 87 sowie zur Erfassung weiterer Parameter ein Drucksen­ sor 83, ein Füllstandssensor 84 bzw. 98 und ein Dreh­ zahlsensor 88 vorgesehen, die alle mit den Eingangsan­ schlüssen der zentralen Steuereinheit 10 verbunden sind.

Ein zweiter Kühlmittelkreislauf, der einen als Kühlmit­ tel/Luft-Kühler ausgebildeten Zusatzwärmetauscher 89 und drei Zwischenwärmetauscher 43, 45 und 90 umfaßt, ist über Anschlußleitungen 53 mit dem Hauptkühlkreis­ lauf verbunden. Im Leitungssystem 41 des zweiten Kühl­ mittelkreislaufs ist eine von einem Elektromotor 40 angetriebene Pumpe 52 vorgesehen, die bezüglich ihrer Förderleitung ein konstantes oder aber auch variables Volumen und/oder Drehzahl haben kann. Die drei Zwi­ schenwärmetauscher 43, 45 und 90 sind strömungsmäßig jeweils parallel geschaltet und durch separate Ventile 91, 92 und 93 bzgl. ihrer Wärmetauscherleistung einzeln steuerbar.

Der Zwischenwärmetauscher 43 dient zur Kühlung des Mo­ toröls und er ist durch Ölleitungen 23 und 25 mit dem Motorblock 70 verbunden. Die im Verbrennungsmotor 1 integrierte Ölpumpe reicht zur Umwälzung des Öls durch die Ölleitungen 23 und 24 sowie den Zwischenwärmetau­ scher 43 völlig aus, so daß eine zusätzliche Pumpe ent­ behrlich ist. Mit dem Bezugszeichen 94 ist der Tempera­ turfühler für die Öleintrittstemperatur am Zwischenwär­ metauscher 43 bezeichnet. Vom Verbrennungsmotor 1 führt eine Abgasleitung 30 zum Turbolader 9, der andererseits Frischluft durch die Ladeluftleitung 31 zu dem Zwi­ schenwärmetauscher 45 fördert. Am Eingang des Zwischen­ wärmetauschers 45 ist ein Temperaturfühler 95 vorgese­ hen, der die Eintrittstemperatur der Ladeluft in den Zwischenwärmetauscher 45 erfaßt. An diesen Zwischenwär­ metauscher 45 schließt sich eine Verbindungsleitung 32 an, die zu dem Verbrennungsmotor 1 führt. Der Zwischen­ wärmetauscher 90 dient zur Kühlung des Getriebeöls und er steht zu diesem Zweck mit dem Getriebe 2 über Ge­ triebeölleitungen 37 und 39 in Verbindung. Zur Erfas­ sung der Temperatur des Getriebeöls ist eingangsseitig des Zwischenwärmetauschers 90 ein Temperaturfühler 96 vorgesehen.

Ein weiterer Temperaturfühler 97 ist vor der Abzweigung der Verbindungsleitung 53 vorgesehen. In die Verbin­ dungsleitung 53 ist ein Ventil 54 geschaltet, welches bei bestimmten Kriterien die Verbindung zwischen dem Hauptkühlmittelkreislauf und dem zweiten Kühlmittel­ kreislauf freigibt. Das Ventil 54 wirkt im Abstimmung mit einem Ventil 54*, so daß eine Kommunikation beider Kühlmittelkreisläufe bei besonderen Betriebsbedingungen gegeben ist. Solche Betriebsbedingungen liegen insbe­ sondere bei kaltem Verbrennungsmotor 1 vor, d. h. in der Anlaufphase der Maschine. Es soll durch die Verbin­ dungsleitungen 53 erreicht werden, daß ein rascher Temperaturanstieg im Kühlmittelkreislauf, beispielswei­ se wenn dieser mit einem Abgaswärmetauscher 105 oder mit einem Wärmespeicher 99 ausgerüstet ist, auch für den zweiten Kühlmittelkreislauf nutzbar gemacht werden kann. Bei überschreiten bestimmter Temperaturen oder Temperaturdifferenzen werden die Ventile 54 und 54* wieder geschlossen. Der Zusatzwärmetauscher 89 ist mit einem Füllstandssensor 98 ausgestattet.

An den Hauptkühlkreislauf ist ein Heizungskreislauf einer Kraftfahrzeug-Heizungsanlage angeschlossen, die außer dem Heizkörper 8 auch einen Wärmespeicher 99 um­ faßt. Der Wärmespeicher 99 ist derart angeschlossen und mit Ventilmitteln versehen, daß dieser in Serie mit dem Heizkörper 8 oder auch parallel zu diesem betreibbar ist. Selbstverständlich gestatten es die Ventilmittel 100, 101 und 102 auch, den Durchfluß des Kühlmittels durch die Heizungsanlage vollständig zu sperren.

Außerdem ist an den Heizungskreislauf ein weiterer Wär­ metauscher 103 angeschlossen, der gemeinsam mit einem Abgaswärmetauscher 105 in einem Luftführungskanal 104 angeordnet ist. Ein Gebläse 106 erzeugt einen Luftstrom durch den Abgaswärmetauscher 105, der dem Abgas die Wärme entzieht um anschließend die Wärme an das durch den Wärmetauscher 103 strömende Kühlmittel abzugeben. Mit den Bezugszeichen 107 und 108 sind Temperaturfüh­ ler im Heizungskreislauf bezeichnet. Um eine ausrei­ chende Zirkulation des Kühlmittels im Heizungskreislauf sicherzustellen, wird eine Pumpe 109 vorgesehen.

Wie Fig. 6 zeigt, sind alle Betätigungsmittel, nämlich Pumpen, Lüfter und dergleichen, mit elektrischen Stell­ mitteln oder Antrieben versehen, die alle nach den je­ weils erfaßten Temperaturwerten und dem daraus berech­ neten Leistungsbedarf von der zentralen Steuereinheit 10 angesteuert werden.

Fig. 7 zeigt eine Anordnung zur Kühlluftführung unter Einbeziehung des Motorraums, wobei die Kühlluft durch die geöffnete Jalousie 60 zu dem Kondensator 7, dem Zusatzwärmetauscher 89 und dem Wärmetauscher 3, für das Kühlmittel des Verbrennungsmotors 1 gelangt. Stromab des Lüfters 62 tritt die Kühlluft durch den Motorraum und kann an einer mittels einer Jalousie 69 steuerbaren Öffnung 110 zur Umgebungsluft austreten. Die Öffnung 110 wird je nach Bedarf teilweise oder vollständig durch die Jalousie 69 verschlossen. Fig. 7 zeigt dar­ überhinaus die Anordnung eines separaten Frischluftka­ nals, durch den, unabhängig von der Wärmetauscheranord­ nung, Frischluft in den Motorraum einströmen kann, wo­ bei diese Frischluft gezielt dem Zylinderkopf, dem Tur­ bolader oder der Lichtmaschine zugeführt werden kann. In diesem zusätzlichen Luftführungskanal 111 ist eine von einem Stellmagnet angetriebene Klappe 113 angeord­ net.

In Fig. 8 ist ein Blockschaltbild der zentralen Steuer­ einheit 10 mit Beispielen möglicher Eingangsparameter und ansteuerbarer Betätigungs- oder Stellmittel darge­ stellt. Die zentrale Steuereinheit 10 umfaßt einen Mi­ kroprozessor 14 sowie einen Analog/Digital-Umsetzer 115, vor dessen Eingang ein Multiplexer 116 geschaltet ist. Dieser Multiplexer hat eine Vielzahl von Eingän­ gen, die mit den in den Fig. 1 bis 6 angegebenen Tempe­ raturfühlern verbunden sind. Es sind dies die Tempera­ turfühler für das den Motorblock verlassende Kühlmit­ tel, für das den Zylinderkopf verlassende Kühlmittel, das Kühlmittel bei Eintritt in den Wärmetauscher 3, die Temperatur des Kühlmittels im Zweig der Zusatzheizun­ gen, die Temperatur des Kühlmittels im Zweig der Küh­ leinrichtungen von Nebenaggregaten, die Temperatur im Wärmespeicher, die Temperatur des Motoröls, der Lade­ luft und des Getriebeöls sowie gegebenenfalls der Tem­ peratur des Zwischenwärmeträgermediums. Darüber hinaus werden dem Multiplexer 116 der Druck des Kühlmittels am Eingang des Wärmetauschers 3 und der Wert von Füll­ standssensoren zugeführt.

Die Drehzahl der Lüfter, die Drehzahl der Wasserpumpe 13 und die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1, werden über Komparatoren 117, 118 und 119, die bei Überschrei­ ten eines bestimmten Schwellwertes ihr Ausgangssignal ändern, der zentralen Steuereinheit 10 zugeführt. In einem Eingang 120 wird festgestellt, ob die Zündung oder ein bestimmter Zustand der Zentralverriegelung ein­ geschaltet ist, was zur Aktivierung des Wärmespeichers im Hinblick auf die Abgabe des Wärmeinhalts führt. Die Batteriespannung ist über das Schaltglied 121 an die zentrale Steuereinheit 10 gelegt. Für eine Testfunktion ist ein Eingangsverstärker 122 des Testsignals vorgese­ hen. Für das entsprechende Diagnosesignal ist ein Aus­ gangsverstärker 123 vorhanden.

Die Ausgänge der zentralen Steuereinheit 10 sind mit Treiberstufen (Leistungsverstärkern) beschaltet, die jeweils mit einer Rückführleitung zur Meldung der ord­ nungsgemäßen Funktion der jeweiligen Treiberstufe ver­ sehen sind. Sämtliche Treiberstufen in Fig. 8 haben das Bezugszeichen 124; sie dienen jedoch zu unterschiedli­ chen Betätigungen, beispielsweise zum Einstellen der Jalousien, zum Einstellen der Ventile der verschiedenen Kühlkreisläufe, beispielsweise Kühlmittelkühler, Hei­ zung, Ladeluft, Motoröl, Getriebeöl und zum Einstellen der jeweiligen Antriebsdrehzahlen für die Fluidpumpen und Gebläse.

Claims (25)

1. Kühlanlage für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor, die mehrere Kühlkreisläufe mit diesen zugeordneten Wär­ metauschern umfaßt, von denen ein erster zur Küh­ lung des Motorkühlmittels, ein zweiter zur Kühlung des Motoröls und ein dritter zur Kühlung der Lade­ luft bestimmt ist, und mit in den jeweiligen Kühl­ kreisläufen angeordneten Temperaturfühlern, die mit einer elektrischen Schalteinrichtung verbunden sind und die Schalteinrichtung mit Betätigungselementen in Verbindung steht, die die Leistung der Wärmetau­ scher in Abhängigkeit der Signale der Temperatur­ fühler steuert, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine zentrale Steuereinheit (19), die mindestens einen Mikroprozessor (114) umfaßt, vorgesehen ist, durch die der Kühllei­ stungsbedarf der einzelnen Kühlkreisläufe in Abhän­ gigkeit der Signale der Temperaturfühler (18 bis 21, 36, 38, 42, 49, 73, 74, 85 bis 87, 94 bis 97) bestimmbar ist, und jedem Kühlkreislauf Betäti­ gungsmittel (13, 14, 16, 28, 29, 34, 35, 91 bis 93, 100 bis 102, 108) zur individuellen Beeinflussung der Leistung des betreffenden Wärmetauschers (3, 4, 5, 6, 43 bis 46, 90, 103, 105) zugeordnet sind.

2. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Betätigungsmit­ tel eine drehzahlgesteuerte Pumpe (13, 25, 109) vorgesehen ist.

3. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Betätigungsmit­ tel ein elektrisch ansteuerbares Ventil (14, 16, 17, 28, 29, 34, 35, 50, 54, 72, 77, 78, 82, 91 bis 93, 100 bis 102, 108) vorgesehen ist.

4. Kühlanlage nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß neben dem Kühler (3) für das Motorkühlmittel mindestens einem wei­ teren Wärmetauscher (4, 6) ein ventilgesteuerter Bypass (27, 33) zugeordnet ist.

5. Kühlanlage nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kühlkreislauf mit einer drehzahlgesteuerten Pumpe (13, 25) und einem ventilgesteuerten Bypass (15, 27) ausgestattet ist.

6. Kühlanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für den Motorblock (70) und den Zylinderkopf (71) jeweils ein separater Kühlmittelzulauf und Kühlmit­ telablauf vorgesehen sind und mindestens einer die­ ser Kühlmittelanschlüsse mittels eines Ventils (72) drossel- oder absperrbar ist.

7. Kühlanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kühlkreislauf (5, 37, 39) für das Getriebeöl vorgesehen ist.

8. Kühlanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kühlkreisläufe für das Motoröl und/oder die Ladeluft und/oder das Getriebeöl ein Zwischenwärme­ tauscher (43, 45, 90) eingesetzt ist, der von einem Zwischenträgermedium beaufschlagt ist.

9. Kühlanlage nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Zwischenwärme­ trägermedium ein Kühlmittel benutzt wird, das hin­ sichtlich seiner Konsistenz demjenigen des Motor­ kühlkreislaufs dient.

10. Kühlanlage nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß für das Motorkühl­ mittel mindestens zwei strömungsmäßig parallel ge­ schaltete Wärmetauscher (3, 44, 46) vorgesehen und in die Verbindungsleitungen (53) dieser Wärmetau­ scher (3, 44, 46) und/oder der Zwischenwärmetau­ scher (43, 45) Ventilmittel (54) geschaltet sind.

11. Kühlanlage nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in den Kühlmittel­ anschlußleitungen (48) der Zwischenwärmetauscher (43, 45) drehzahlgesteuerte Pumpen (52) vorgesehen sind.

12. Kühlanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abgasleitung des Verbrennungsmotors (1) ein Abgaswärmetauscher (79, 105) angeordnet ist, der strömungsmäßig einem Turbolader (9) nachgeordnet ist.

13. Kühlanlage nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Abgaswärmetau­ scher (105) sekundärseitig von einem mittels eines Gebläses erzeugten Luftstroms beaufschlagt ist.

14. Kühlanlage nach Anspruch 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Luftstrom einem vom Kühlmittel des Motorkühlkreislaufs durchström­ ten Wärmetauscher (103) zugeführt wird.

15. Kühlanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Motorkühlkreislauf ein leistungsgeregelter Heizkörper (8) einer Fahrzeugheizungsanlage und ein Wärmespeicher (99) angeschlossen sind, wobei der Wärmespeicher (99) in Serie mit dem Heizkörper (8) oder parallel zu diesem schaltbar oder vollständig absperrbar ist.

16. Kühlanlage nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zusätzlich Heizein­ richtungen (75) für Nebenaggregate an den Kühlmit­ telkreislauf angeschlossen sind.

17. Kühlanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine absperrbare Kühlmittelleitung des Motorkühlkreislaufs zur Kühlung von Nebenaggregaten (76) vorgesehen ist.

18. Kühlanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den kühlluftbeaufschlagten Wärmetauschern (3, 4, 6, 7, 44, 46) mindestens ein drehzahlgesteuerter Lüf­ ter (62) zugeordnet ist.

19. Kühlanlage nach Anspruch 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zum Antrieb des Lüfters (62) ein Elektromotor (63), eine Flüssig­ keitsreibungskupplung oder ein hydrostatischer An­ trieb dient.

20. Kühlanlage nach Anspruch 19, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Drehzahl des Lüfters (62) in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der zentralen Steuereinheit (10) regelbar ist.

21. Kühlanlage nach Anspruch 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Luftströmungsweg eine Jalousie (60) angeordnet ist, die in Abhängig­ keit von Ausgangssignalen der zentralen Steuerein­ heit (10) steuerbar ist.

22. Kühlanlage nach Anspruch 21, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mindestens ein Wär­ metauscher (4, 6) mit einer steuerbaren Luftwegwei­ che (64, 65) versehen ist.

23. Kühlanlage nach Anspruch 21, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Luftströmungs­ weg abströmseitig der Wärmetauscheranordnung ab­ sperrbar ist.

24. Kühlanlage nach Anspruch 23, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein separater Luft­ führungskanal (111) zur gezielten Beaufschlagung bestimmter Aggregate im Motorraum mit Kühlluft vor­ gesehen ist.

25. Kühlanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß außer mehreren Temperaturfühlern mindestens ein Druckfühler (83), ein Füllstandssensor (84, 98) und/oder ein Drehzahlsensor (88) für die Drehzahl der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors (1) vorgese­ hen sind.