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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlbaugruppe und insbesondere
ein Gesamt-Kühlsystem,
welches verschiedene Pumpen- und Ventilkonfigurationen enthält, um eine
effiziente Fluidzirkulation und Wärmeabfuhr in einem Motorraum
eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs zu gewährleisten.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Ein
Verbrennungsmotor erfordert eine Wärmeabfuhr, die im Allgemeinen
entweder durch Luft oder durch eine Flüssigkeit erfolgt. In herkömmlichen
Fahrzeugen sind flüssigkeitsgekühlte Motoren
am gebräuchlichsten.
Eine Flüssigkeitskühlung von
Motoren wird mittels einer motorgetriebenen Kühlmittelpumpe (gewöhnlich als
Wasserpumpe bezeichnet) durchgeführt,
die am Motorblock angebracht ist und direkt vom Motor angetrieben
wird. Die Pumpe pumpt Kühlmittel
durch Durchgangsbohrungen im Motor hindurch, wo das Kühlmittel
Motorwärme
aufnimmt; anschließend
strömt
das Kühlmittel
durch einen Kühler,
wo Wärme
abgeführt
wird, und schließlich
wird das Kühlmittel
zum Pumpeneinlass zurückgeführt, wodurch
sich der Flüssigkeitskreislauf schließt. In vielen
Fällen
wird ein Gebläse,
das entweder direkt vom Fahrzeugmotor oder von einem Elektromotor
angetrieben wird, verwendet, um Umgebungsluft durch den Kühler hindurch
anzusaugen, so dass am Kühler
Wärme abgeführt wird,
indem Wärme
vom Kühlmittel
auf die Umgebungsluft übertragen
wird und folglich der Motor gekühlt
wird.
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Ein
herkömmlicher
Thermostat steuert den Durchfluss des gepumpten Kühlmittels
durch den Kühler im
Hinblick auf die Kühlmitteltemperatur.
Der Thermostat begrenzt den Durchfluss durch den Kühler, bis
das Kühlmittel
eine ausreichend hohe Temperatur erreicht, die bewirkt, dass der
Thermostat den Durchfluss durch den Kühler ermöglicht, so dass der Kühler die
Motortemperatur wirksam begrenzen kann. Auf diese Weise führt der
Thermostat eine Art der Regelung der Kühlmitteltemperatur durch, durch
die eine gewünschte
Betriebstemperatur des Motors hergestellt wird, sobald sich der
Motor vollständig
erwärmt
hat, während
er von Natur aus ermöglicht,
dass sich das Kühlmittel
schneller erwärmt,
wenn der Motor in einem kälteren
Ausgangszustand gestartet wird.
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Obwohl
das oben beschriebene Kühlsystem
einen effizienten Betrieb ermöglicht,
durch den der Kraftstoffverbrauch gesenkt wird, ist es vorzuziehen,
den Motor des Kühlgebläses und
der Wasserpumpe auf der Basis des Kühlungsbedarfs zu betreiben,
anstatt in Abhängigkeit
von der Drehzahl des Motors.
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In
den japanischen Patenten
JP
58.162.716 und
JP 7.180.554 wird
eine Kühlvorrichtung
für einen
Motor beschrieben, die einen Kurzschlusskreislauf aufweist und ein
durch einen Thermostat betätigtes
Dreiwegeventil enthält.
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In
US-A-5.660.145 wird eine Kühlbaugruppe
für einen
Motor beschrieben.
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Es
besteht Bedarf an der Bereitstellung eines Gesamt-Kühlsystems, das wenigstens einen
elektrischen Kühlmittelpumpenmotor
und einen elektrischen Gebläsemotor
enthält,
welche unabhängig
von der Motordrehzahl funktionieren und bei denen die Kühlung auf
der Basis der Stromentnahme des Kühlmittelpumpenmotors optimiert
wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung umfasst eine Gesamt-Kühlbaugruppe,
die für
den Einbau in den Motorraum eines Kraftfahrzeugs geeignet ist und
einen Luftdurchflussweg definiert, wobei das Fahrzeug einen Verbrennungsmotor aufweist
und wobei die Baugruppe umfasst: eine Wärmeaustauschereinheit, die
so konstruiert und angeordnet ist, dass sie Wärme vom Kühlmittel auf die in den Luftdurchflussweg
einströmende
Luft überträgt, und
die eine Vorderseite und eine Rückseite
umfasst, so dass Luft durch die besagte Wärmeaustauschereinheit strömen und
dabei mit ihr in eine Beziehung des Wärmeaustausches eintreten kann,
um Wärme
von dem durch die besagte Wärmeaustauschereinheit
strömenden
Kühlmittel
zu absorbieren, wobei die besagte Wärmeaustauschereinheit einen
Einlass und einen Auslass umfasst; eine Kühlgebläseeinheit, welche die besagte
Wärmeaustauschereinheit
trägt und
ein Gebläse
und einen elektrischen Gebläsemotor
zum Ansaugen von Luft durch die besagte Wärmeaustauschereinheit von der
besagten Vorderseite zu der besagten Rückseite der besagten Wärmeaustauschereinheit
umfasst; eine Pumpenkonstruktion, die von der besagten Kühlgebläseeinheit
getragen wird, um die Zirkulation des Kühlmittels zu bewirken, wobei
die besagte Pumpenkonstruktion wenigstens eine Pumpe und einen die
besagte Pumpe antreibenden Elektromotor aufweist; einen Kühlkreislauf,
in welchem durch die Funktion der besagten Pumpenkonstruktion eine
Zirkulation von Kühlmittel
bewirkt wird, wobei der besagte Kühlkreislauf eine Bewegung des
Kühlmittels
von der besagten Pumpenkonstruktion zum Motor ermöglicht,
wobei ein Auslass des besagten Motors so konstruiert und angeordnet
ist, dass von ihm Kühlmittel zum
Einlass der besagten Wärmeaustauschereinheit
strömen
kann, wobei der Auslass der besagten Wärmeaustauschereinheit auf eine
den Durchfluss eines Fluids ermöglichende
Weise mit einem Einlass der besagten Pumpenkonstruktion verbunden
ist, damit das Kühlmittel
zu der besagten Pumpenkonstruktion zurückströmen kann, wobei der besagte
Kühlkreislauf
eine Kurzschlusskonstruktion umfasst, die so konstruiert und angeordnet
ist, dass sie auf eine den Durchfluss eines Fluids ermöglichende
Weise einen Auslass des Motors mit einem Einlass der besagten Pumpenkonstruktion
verbindet; eine Ventilkonstruktion in dem besagten Kühlkreislauf,
um den Durchfluss durch diesen hindurch auf eine solche Weise zu
regeln, dass während
eines Warmlauf-Betriebszustandes des Motors die besagte Ventilkonstruktion
so gesteuert wird, dass sie ein Fließen des Kühlmittels vom Auslass des Motors
durch die besagte Kurzschlusskonstruktion zum Einlass der Pumpenkonstruktion
ermöglicht,
während
sie ein Fließen
von Kühlmittel
durch die besagte Wärmeaustauschereinheit
im Wesentlichen verhindert; und ein Steuergerät zum Steuern der Funktion
des besagten wenigstens einen Elektromotors der besagten Pumpenkonstruktion,
des besagten elektrischen Gebläsemotors
und der besagten Ventilkonstruktion; und durch die Merkmale gemäß Anspruch
1, zweiter Teil, gekennzeichnet ist.
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Weitere
Aufgaben der vorliegenden Erfindung sowie die Arbeitsweisen und
die Funktionen der zugehörigen
Elemente der Konstruktion, die Kombination der Teile und wirtschaftliche
Aspekte der Herstellung werden beim Studium der ausführlichen
Beschreibung und der beigefügten
Ansprüche
unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung, wobei alle diese Elemente Bestandteile der vorliegenden
Patentbeschreibung sind, noch klarer ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische
Explosionsdarstellung einer ersten, als Beispiel dienenden Ausführungsform
einer Gesamt-Kühlbaugruppe,
die gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird;
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2 ist eine schematische
Darstellung des Fluidkreislaufs der Gesamt-Kühlbaugruppe von 1 gemäß der Erfindung;
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3 ist eine schematische
Darstellung des Fluidkreislaufs einer zweiten Ausführungsform
einer Gesamt-Kühlbaugruppe,
welche nicht der Erfindung entspricht; und
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4 zeigt eine weitere Ausführungsform
eines Fluidkreislaufs einer Gesamt-Kühlbaugruppe, welche nicht der
Erfindung entspricht.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es
wird auf 1 Bezug genommen;
sie zeigt eine allgemein mit 10 bezeichnete Gesamt-Motorkühlbaugruppe
für einen
Verbrennungsmotor, der entsprechend den Prinzipien der vorliegenden
Erfindung bereitgestellt wird. Der Verbrennungsmotor ist schematisch
dargestellt und mit dem Buchstaben E bezeichnet. In einer oben links
hinten beginnenden perspektivischen Explosionsdarstellung umfasst
die Kühlbaugruppe 10 eine
allgemein mit 12 bezeichnete Kühlgebläseeinheit, eine allgemein mit 14 bezeichnete
Kühlmittelpumpenkonstruktion,
eine elektronische Systemsteuereinheit 16 und eine allgemein
mit 18 bezeichnete Wärmeaustauschereinheit.
Wie in 1 dargestellt,
werden die Pumpenkonstruktion 14 und die elektronische
Systemsteuereinheit 16 von der Kühlgebläseeinheit 12 getragen.
Außerdem
wird die Wärmeaustauschereinheit 18,
wenn sie zwecks Verwendung in einem Frontmotorraum eines von dem
Motor E angetriebenen Kraftfahrzeugs montiert wird, mit Hilfe geeigneter
Verbindungsmittel wie etwa mit Hilfe von Befestigungselementen mit
der Kühlgebläseeinheit 12 verbunden,
so dass die Gesamt-Kühlbaugruppe 10 gebildet
wird.
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Die
Wärmeaustauschereinheit 18 umfasst
einen Kühler 20,
und wenn eine Klimaanlage vorgesehen ist, ist neben dem Kühler 20 ein
Klimaanlagen-Kondensator 22 angeordnet. Der Kühler 20 ist
von herkömmlicher
Bauart, wobei er einen rechten und einen linken Einlauf-Oberkasten 24R und 24L und
einen zwischen den zwei Oberkästen 24R, 24L angeordneten
Kühlerblock 25 umfasst.
Der rechte Oberkasten 24R ist ein Einlaufbehälter und
umfasst an einem oberen Ende ein Einlassrohr 26. Das Einlassrohr 26 ist
auf eine den Durchfluss eines Fluids ermöglichende Weise mit einem T-Anschlussstück 28 der
Pumpenkonstruktion 14 verbunden, dessen Funktion weiter
unten offensichtlich wird. Der linke Oberkasten 24L ist
ein Auslaufbehälter
und umfasst in der Nähe
seines unteren Endes ein Auslassrohr 30, welches auf eine
den Durchfluss eines Fluids ermöglichende
Weise mit einem Einlass (nicht dargestellt) der Pumpenkonstruktion 14 verbunden
ist.
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Bei
der Ausführungsform
von 1 umfasst die Pumpenkonstruktion 14 eine
erste und eine zweite Pumpen-Motor-Einheit P1 bzw. P2, die jeweils eine
Pumpe umfassen, die von einem zugehörigen Elektromotor angetrieben
wird. Die Pumpen-Motor-Einheit P2 weist einen Einlass 29 (2) auf, der auf eine den Durchfluss
ermöglichende
Weise mit dem Auslassrohr 30 der Wärmeaustauschereinheit 18 verbunden
ist. Die Pumpen-Motor-Einheit P2 ist auf eine den Durchfluss ermöglichende
Weise mit der Pumpen-Motor-Einheit
P1 verbunden, und die Pumpen-Motor-Einheit P1 weist einen Auslass 40 auf,
der auf eine den Durchfluss ermöglichende
Weise mit dem Verbrennungsmotor E am Einlass 62 verbunden
ist und auf einen ebensolche Weise mit einem Heizungswärmetauscher 44 verbunden.
Entsprechend den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ist eine
allgemein mit 43 bezeichnete Kurzschlusskonstruktion vorgesehen,
welche einen Schlauch 45 umfasst, der an einen Rücklaufeinlass 47 der
Pumpen-Motor-Einheit P1 und das T-Anschlusstück 28 angeschlossenen
ist. In der Kurzschlusskonstruktion ist eine Ventilkonstruktion 74 zur
Steuerung des Durchflusses durch sie vorgesehen. Wie oben erwähnt, ist
der Einlass 26 des Kühlers 20 auf
eine den Durchfluss ermöglichende Weise
mit einem Ende des T-Anschlusstückes 28 verbunden.
Das andere Ende des T-Anschlusstückes 28 ist auf
einen ebensolche Weise mit dem Motor E verbunden, dessen Funktion
weiter unten erläutert
wird.
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Die
Kühlgebläseeinheit 12 umfasst
eine Plattenkonstruktion 32, die eine Größe aufweist,
welche im Wesentlichen der Größe der Wärmeaustauschereinheit 18 entspricht.
Die Pumpenkonstruktion 14 und die elektronische Systemsteuereinheit 16 sind
mit der Plattenkonstruktion 32 verbunden. Bei der dargestellten Ausführungsform
ist eine Axialgebläsekonstruktion
vorgesehen, die ein Gebläse 46 und
einen mit dem Gebläse 46 gekoppelten
Elektromotor 48 für
den Antrieb des Gebläses 46 umfasst.
Das Gebläse 46 ist
konzentrisch bezüglich
einer umgebenden Durchgangsöffnung 50 in
der Plattenkonstruktion 32 angeordnet. An der Kühlgebläseeinheit 12 ist
ein Ausdehnungsbehälter 52 angebracht,
der unter bestimmten Betriebsbedingungen vom Anschlussstück 33 des
rechten Oberkastens her und über
ein Rohr 35 zugeführtes
Kühlmittel
aufnimmt.
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Der
Kühler 20 und
der Kondensator 22 definieren jeweils einen Wärmeaustauscher,
der dazu dient, Wärme
an die Umgebungsluft abzuführen.
Motorkühlmittel
im Falle des Motorkühlsystems
und Kältemittel
im Falle der Klimaanlage strömt
durch Durchflusskanäle
und den jeweiligen Wärmeaustauscher,
während
Umgebungsluft quer zu den Durchflusskanälen von der Vorderseite zur
Rückseite
der Wärmeaustauschereinheit 18 strömt, in Richtung
der Pfeile A in 1. Die
Luft strömt
nacheinander durch den Kondensator 22 und den Kühler 20.
Jeder Wärmeaustauscher
(der Kondensator 22 und der Kühler 20) ist normalerweise
mit Lamellen, Wellrippen oder anderen Mitteln ausgestattet, um die
effektive Wärmeaustauschfläche der
Durchflusskanäle zu
vergrößern und
dadurch die Wirksamkeit der Wärmeübertragung
zu erhöhen.
Der Strom der Umgebungsluft quer durch die Wärmeaustauschereinheit 18 erzeugt
einen ausströmenden
Luftstrom, wobei dieser Strom entweder durch den Betrieb des Gebläses 46 mittels
des Motors 48 verursacht wird, der bewirkt, dass Luft durch
die Wärmeaustauschereinheit 18 hindurch
angesaugt wird, oder durch einen Staudruck-Luft-Effekt, wenn sich
das Fahrzeug vorwärts
bewegt, oder durch eine Kombination von beidem.
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Die
elektronische Systemsteuereinheit 16 erhält Strom
aus der elektrischen Anlage des Fahrzeugs sowie verschiedene Signale
von unterschiedlichen Quellen. Die Einheit 16 umfasst Schaltungsanordnungen
zur elektronischen Steuerung, welche die Signale so verarbeiten,
dass der Betrieb der Elektromotoren der Pumpen-Motor-Einheiten P1
und P2 und der Gebläsemotor 48 gesteuert
werden und der Betrieb der Ventilkonstruktion 74 und des
Heizungsventils 68 gesteuert wird. Da die Steuereinheit 16 das
Gebläse 46 und
die Pumpenkonstruktion 14 mit Drehzahlen betreibt, die
auf dem Kühlungsbedarf
und nicht auf der Motordrehzahl beruhen, wird die Motorleistung
effizienter genutzt, und folglich wird der Kraftstoffverbrauch gesenkt.
Zu den Beispielen weiterer Signalquellen, die von der Steuereinheit 16 gesteuert
werden, gehören
Temperatur- und/oder Drucksensoren, die an vorgegebenen Stellen
in dem jeweiligen Kühlsystem
bzw. in der Klimaanlage angeordnet sind, und/oder Daten von einem
Motormanagement-Computer, und/oder Daten von einem elektronischen Datenbus
der elektrischen Anlage des Fahrzeugs. Die Steuereinheit 16 umfasst
ein Steuergerät
oder einen Mikroprozessor, welcher die Signale und/oder Daten von
den verschiedenen Quellen verarbeitet, um die Pumpen-Motor-Einheiten
und das Gebläse
so anzusteuern, dass die Temperatur des Kühlmittels im Falle des Motorkühlsystems
und der Druck des Kältemittels
im Falle der Klimaanlage auf die gewünschten Temperatur- bzw. Druckwerte
eingeregelt werden.
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2 ist eine schematische
Darstellung des Gesamt-Kühlsystems 10 von 1. Wie dargestellt umfasst
die Pumpenkonstruktion 14 die zwei Pumpen-Motor-Einheiten
P1 und P2. Ein Auslass 40 der Pumpe der Pumpen-Motor-Einheit
P1 ist auf eine den Durchfluss ermöglichende Weise mit einem Einlass 62 des
Motors E verbunden. Außerdem
kommuniziert ein Auslass 40 der Pumpe der Pumpen-Motor-Einheit
P1 mit einem Einlass 64 des Heizungswärmetauschers 44. Ein
Auslass 66 des Heizungswärmetauschers 44 steht
mit einem Heizungsventil 68 in Verbindung, welches über eine
Verbindungsleitung 70 mit Fluid kommuniziert, das den Motor über einen
Durchflussweg 72 verlässt.
Die Verbindungsleitung 70 ist auf eine den Durchfluss ermöglichende
Weise mit der Kurzschlusskonstruktion 43 verbunden. Das
T-Anschlusstück 28 ermöglicht den
Durchfluss des Kühlmittels
zum Einlass 26 des Kühlers
sowie zum in der Kurzschlusskonstruktion 43 angeordneten Ventil 74 und
den Rückfluss
zur Pumpen-Motor-Einheit P1. Das Ventil 74 ist vorzugsweise
ein Zweiwege-Mengenregelventil, das zwischen einer offenen und einer
geschlossenen Position zu einem beliebigen dazwischenliegenden Punkt
bewegt werden kann, so dass es die Kurzschlusskonstruktion 43 öffnet oder
schließt. Der
Auslass 30 des Kühlers 20 ist
zur zweiten Pumpen-Motor-Einheit P2 hin gerichtet, und die zweite
Pumpen-Motor-Einheit P2 ist auf eine den Durchfluss ermöglichende
Weise mit der Pumpe der Pumpen-Motor-Einheit P1 verbunden. Die Pumpen-Motor-Einheiten
P1 und P2 sind von herkömmlicher
Bauart und werden eingesetzt, damit es nicht erforderlich ist, eine
einzige Hochleistungs-Pumpen-Motor-Einheit vorzusehen, die im Allgemeinen
teurer ist. Ferner kann der Durchfluss des Kühlmittels bei zwei kleineren
Pumpen-Motor-Einheiten leichter gesteuert werden als bei einer großen Pumpen-Motor-Einheit.
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Ein
weiterer Vorteil der Verwendung der zwei Pumpen-Motor-Einheiten P1 und
P2 der Ausführungsform
von 2 besteht darin,
dass die Gesamt-Kühlbaugruppe
ein eingebautes "Notlaufbetriebs"-Merkmal zur Gewährleistung der Sicherheit im
Falle eines Ausfalls umfassen kann. Denn falls bei der Konstruktion
mit zwei Pumpen-Motor-Einheiten
eine Pumpen-Motor-Einheit ausfällt,
gewährleistet
die andere Pumpen-Motor-Einheit, dass das Fluid die ausgefallene
Pumpen-Motor-Einheit über
einen Pumpen-Umgehungskreis, der mit einem Druckbegrenzungsventil
ausgestattet ist, umgeht. Das Druckbegrenzungsventil sorgt dann
dafür, dass
das Kühlmittel
zum Motor strömt,
um den Motor zu schützen.
Das Steuergerät
der Steuereinheit 16 weist eingebaute Logik auf, um dieses
Merkmal zu steuern und den Fahrer des Fahrzeugs zu alarmieren, damit
er das Fahrzeug in ein Kundendienstzentrum bringt.
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Falls
des mit der Kurzschlusskonstruktion verbundene Ventil ausfällt, wird
ein Standardzustand "Ventil geschlossen" hergestellt, so
dass das gesamte Kühlmittel
durch den Kühler-Kreislauf
fließt.
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Bei
einer ersten Option der Ausführungsform
von 2 sind die Pumpen-Motor-Einheiten
P1 und P2 jeweils mit einem Bürstenmotor
mit zwei Drehzahlstufen ausgestattet. Die Pumpen-Motor-Einheit P1
läuft vorzugsweise
mit 300 W und 120 W, während
die Pumpen-Motor-Einheit P2 vorzugsweise mit 450 W und 150 W läuft. Bei
einer zweiten Option sind die Pumpen-Motor-Einheiten P1 und P2 jeweils
mit einem bürstenlosen
Motor ausgestattet, wobei die Pumpen-Motor-Einheit P1 mit 300 W
läuft,
während
die Pumpen-Motor-Einheit P2 mit 450 W läuft. Bei einer dritten Option
schließlich
ist die Pumpen-Motor-Einheit P1 mit einem Bürstenmotor mit zwei Drehzahlstufen
ausgestattet, der mit 300 W und 120 W läuft, während die Pumpen-Motor-Einheit
P2 mit einem bürstenlosen
Motor ausgestattet ist, der mit 450 W läuft.
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In
TABELLE 1 sind die Durchflussmengen durch den Kühler 20, den Heizungswärmetauscher 44 und die
Kurzschlusskonstruktion 46 unter den Betriebsbedingungen
für die
Option 1 angegeben, bei der die Pumpen-Motor-Einheiten P1 und P2 jeweils mit
einem Bürstenmotor
mit zwei Drehzahlstufen ausgestattet sind. Wie angegeben ist beim
Warmlauf das Ventil 74 in der Kurzschlusskonstruktion 43 geöffnet, und
im Allgemeinen wird kein Durchfluss durch den Kühler 20 ermöglicht,
da der Durchfluss an der Pumpen-Motor-Einheit P2, welche nicht in
Betrieb ist, gesperrt ist. Unter anderen, nicht dem Warmlauf entsprechenden
Betriebsbedingungen sind beide Pumpen-Motor-Einheiten P1 und P2
in Betrieb. In der Tabelle ist die Stromentnahme für die verschiedenen
Betriebsbedingungen angegeben. Es ist anzumerken, dass bei Leerlauf
und bei 70 km/h nur eine Durchflussmenge durch den Kühler von
0,3 l/s für
die Wärmebilanz
erforderlich ist, die niedrige Drehzahl der Pumpen-Motor-Einheiten
jedoch 2,0 l/s erfordert.
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In
TABELLE 2 sind die Durchflussmengen durch den Kühler 20, den Heizungswärmetauscher 44 und die
Kurzschlusskonstruktion 46 unter den Betriebsbedingungen
für die
Option 2 angegeben, bei der die Pumpen-Motor-Einheiten P1 und P2 jeweils mit
einem bürstenlosen
Motor ausgestattet sind. Auch in diesem Falle ist beim Warmlauf
das Ventil 74 in der Kurzschlusskonstruktion 43 geöffnet, und
im Allgemeinen wird kein Durchfluss durch den Kühler 20 ermöglicht,
da der Durchfluss an der Pumpen-Motor-Einheit P2, welche nicht in
Betrieb ist, gesperrt ist. Unter anderen, nicht dem Warmlauf entsprechenden
Betriebsbedingungen sind beide Pumpen-Motor-Einheiten P1 und P2
in Betrieb. In der Tabelle ist die Stromentnahme für die verschiedenen Betriebsbedingungen
angegeben.
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In
TABELLE 3 sind die Durchflussmengen durch den Kühler 20, den Heizungswärmetauscher 44 und die
Kurzschlusskonstruktion 46 unter den Betriebsbedingungen
für die
Option 3 angegeben, bei der die Pumpen-Motor-Einheit P1 mit einem Bürstenmotor
mit zwei Drehzahlstufen ausgestattet ist und die Pumpen-Motor-Einheit
P2 mit einem bürstenlosen
Motor ausgestattet ist. Beim Warmlauf ist das Ventil 74 in
der Kurzschlusskonstruktion 43 geöffnet, und im Allgemeinen wird
kein Durchfluss durch den Kühler 20 ermöglicht,
da der Durchfluss an der Pumpen-Motor-Einheit P2, welche nicht in
Betrieb ist, gesperrt ist. Unter anderen, nicht dem Warmlauf entsprechenden
Betriebsbedingungen sind beide Pumpen-Motor-Einheiten P1 und P2
in Betrieb.
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3 ist eine schematische
Darstellung eines Gesamt-Kühlsystems 10', welches nicht
der Erfindung entspricht. Wie dargestellt ist der Pumpen-Auslass 40 auf
eine den Durchfluss ermöglichende
Weise mit einem Einlass des Motors E verbunden, und der Auslass 78 des
Motors kommuniziert über
eine Leitung 80 mit dem Einlass 25 des Kühlers 20.
Der Auslass 78 kommuniziert außerdem mit der Kurzschlusskonstruktion 43.
Der Durchfluss des Kühlmittels
durch die Kurzschlusskonstruktion 43 wird durch ein Dreiwege-Durchflussregelventil 82 geregelt.
Ein Auslass 30 des Kühlers 20 kommuniziert
mit dem Dreiwegeventil 82, welches wiederum mit dem Einlass
der Pumpen-Motor-Einheit P1 kommuniziert. Ein Heizungswärmetauscher 44 kommuniziert über eine
Leitung 86 mit einem Einlass 84 der Pumpen-Motor-Einheit
P1, und ein Heizungsventil 68 ist zwischen dem Heizungswärmetauscher
und dem Motor E angeordnet. Bei dieser Ausführungsform weist die Pumpen-Motor-Einheit
P1 vorzugsweise einen bürstenlosen
Motor auf, welcher im Allgemeinen mit 760 W betrieben wird. 3 zeigt eine 36-Volt-Anlage.
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In
TABELLE 4 sind die Durchflussmengen durch den Kühler 20, den Heizungswärmetauscher 44 und die
Kurzschlusskonstruktion 46 unter den Betriebsbedingungen
für die
Ausführungsform
von 3 angegeben, bei
der die Pumpen-Motor-Einheit P1 mit einem bürstenlosen Motor ausgestattet
ist und ein Dreiwegeventil 82 im Fluidkreislauf verwendet
wird. Wie angegeben ermöglicht
beim Warmlauf das Dreiwegeventil 82 den Durchfluss von
der Kurzschlusskonstruktion zur Pumpen-Motor-Einheit P1, verhindert
jedoch den Durchfluss durch den Kühler 20. Es ist anzumerken,
dass die Stromaufnahme wesentlich geringer ist als bei den zwei Pumpen-Motor-Einheiten
in den TABELLEN 1–3,
da nur ein Motor benötigt
wird.
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4 ist eine schematische
Darstellung eines Gesamt-Kühlsystems 10'', welches nicht der Erfindung entspricht.
Wie dargestellt ist ein Auslass 40 der Pumpen-Motor-Einheit
P1 auf eine den Durchfluss ermöglichende
Weise mit einem Einlass des Motors E verbunden. Außerdem ist
ein Auslass der Pumpe der Pumpen-Motor-Einheit P1 auf eine ebensolche Weise
mit dem Einlass 26 des Kühlers 20 verbunden.
Zwischen der Pumpen-Motor-Einheit P1 und dem Kühler 20 ist ein Zweiwege-Durchflussregelventil 88 angeordnet.
Ein Auslass des Motors E ist auf eine den Durchfluss ermöglichende
Weise mit der Kurzschlusskonstruktion 43 über eine
Leitung 90 verbunden, welche auch mit dem Auslass 30 des
Kühlers 20 verbunden
ist. Wie dargestellt kommuniziert die Kurzschlusskonstruktion 43 mit
der Pumpen-Motor-Einheit
P1. Ferner ist ein Auslass der Pumpen-Motor-Einheit P1 auf eine
den Durchfluss ermöglichende
Weise mit einem Einlass des Heizungswärmetauschers 44 verbunden.
Ein Heizungsventil 68 ist in Durchflussrichtung gesehen
nach dem Heizungswärmetauscher 44 angeordnet,
und der Auslass des Heizungswärmetauschers 44 kommuniziert
mit der Pumpen-Motor-Einheit P1. Die Pumpen-Motor-Einheit P1 ist vorzugsweise
mit einem bürstenlosen
Motor ausgestattet, welcher mit 640 W betrieben wird. 4 zeigt eine 36-Volt-Anlage.
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In
TABELLE 5 sind die Durchflussmengen durch den Kühler 20, den Heizungswärmetauscher 44 und die
Kurzschlusskonstruktion 46 unter den Betriebsbedingungen
für die
Ausführungsform
von 4 angegeben, bei
der die Pumpen-Motor-Einheit P1 mit einem bürstenlosen Motor ausgestattet
ist und ein Zweiwegeventil 88 im Fluidkreislauf verwendet
wird. Auch in diesem Falle ist beim Warmlauf das Ventil 88 geschlossen, so
dass kein Durchfluss durch den Kühler
ermöglicht
wird.
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Für alle Ausführungsformen,
die durch die TABELLEN 1–5
beschrieben werden, wird angenommen, dass die Pumpe der Pumpenkonstruktion 14 einen
Wirkungsgrad von ca. 60% aufweist und der Motor, welcher die Pumpe
der Pumpenkonstruktion 14 antreibt, einen Wirkungsgrad
von ca. 68% aufweist.
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Es
ist leicht einzusehen, dass bei der Konstruktion mit einer Pumpen-Motor-Einheit
im Falle eines Ausfalls der Pumpe oder des Motors kein Kühlmittel
zirkuliert und kein "Notlaufbetriebs"-Merkmal vorhanden
ist. Um den Motor zu schützen,
alarmiert das Steuergerät
der Steuereinheit 16 jedoch den Fahrer, damit dieser umgehend
den Motor abstellt, um eine dauerhafte Beschädigung des Motors zu verhindern.
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Die
Motoren der Pumpen-Motor-Einheiten P1 und P2 und der Motor 48 für den Antrieb
des Gebläses 46 sind
normalerweise Gleichstrommotoren, die mit der typischen Gleichstromanlage
von Fahrzeugen kompatibel sind. Der elektrische Strom, der zu den
einzelnen Motoren fließt,
wird durch jeweilige Festkörperschalter oder
elektromechanische Schalter gesteuert, welche von der Steuereinheit 16 betätigt werden
und in diese Steuereinheit eingebaut sein können. 1 zeigt die elektrischen Leitungen 51,
die von der Steuereinheit 16 zu den jeweiligen Elektromotoren
führen.
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Das
Gesamt-Kühlsystem 10 wird
in das Fahrzeug eingebaut, indem man es in den Motorraum des Fahrzeugs
absenkt und in der erforderlichen Position befestigt. Danach werden
verschiedene Verbindungen hergestellt, wozu etwa das Anschließen der
Flüssigkeitsschläuche und
das Verbinden der Steuereinheit 16 mit der elektrischen
Anlage des Fahrzeugs und mit den verschiedenen oben erwähnten Signalquellen
gehören.
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Es
ist erkennbar, dass das erfindungsgemäße Gesamt-Kühlsystem eine Kühlung auf
der Basis des Kühlungsbedarfs
und nicht auf der Basis der Motordrehzahl gewährleistet. Die Kühlung wird
auf der Basis der Stromentnahme der gewählten Kühlmittelpumpen-Motor-Einheit
optimiert.
