EP1846644A1 - Ausgleichsbeh[lter f]r ein k]hlmittel f]r einen k]hlkreislauf - Google Patents

Ausgleichsbeh[lter f]r ein k]hlmittel f]r einen k]hlkreislauf

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Publication number
EP1846644A1
EP1846644A1 EP06703883A EP06703883A EP1846644A1 EP 1846644 A1 EP1846644 A1 EP 1846644A1 EP 06703883 A EP06703883 A EP 06703883A EP 06703883 A EP06703883 A EP 06703883A EP 1846644 A1 EP1846644 A1 EP 1846644A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coolant
expansion tank
flow
expansion
cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06703883A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Boris Bangert
Reinhard Heine
Eberhard Pantow
Brigitte Taxis-Reischl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Behr GmbH and Co KG filed Critical Behr GmbH and Co KG
Publication of EP1846644A1 publication Critical patent/EP1846644A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/02—Liquid-coolant filling, overflow, venting, or draining devices
    • F01P11/029—Expansion reservoirs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/02—Liquid-coolant filling, overflow, venting, or draining devices
    • F01P11/028—Deaeration devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/02—Intercooler
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit

Definitions

  • the invention generally relates to cooling a hot component, such as an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, and in particular a reservoir for a coolant for a cooling circuit, in particular for a low-temperature circuit for indirect charge air cooling for an internal combustion engine, a cooling circuit, in particular a low-temperature circuit for indirect Intercooling for one
  • a hot component such as an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle
  • a reservoir for a coolant for a cooling circuit in particular for a low-temperature circuit for indirect charge air cooling for an internal combustion engine
  • a cooling circuit in particular a low-temperature circuit for indirect Intercooling for one
  • Internal combustion engine and a method for cooling a hot component, in particular an internal combustion engine.
  • cooling systems are used, in which a coolant that the cooling water spaces, which at least cylinder and
  • a cooler Surrounding the cylinder head, flows through it, then the heat via a cooler at least partially deliver to the environment or to use a heat exchanger for heating, for example, a vehicle interior.
  • the coolant is to be understood as a collective term for heat transfer means in different coolers for dissipating heat, e.g. Cooling of motor vehicle engines, but also cooling of nuclear reactors, chemical reactors, cooling during drilling and cutting of metals (drilling oils, cutting oils).
  • Coolants can be gases, liquids or solids.
  • a commonly used coolant is water, which is often mixed with antifreeze, hardness stabilizers, corrosion inhibitors (corrosion), etc.
  • Fig. 6 shows such a cooling system known from the prior art, i. a cooling circuit 60 for cooling a motor vehicle combustion engine 5.
  • this cooling circuit 60 has a main circuit or main flow 61 and a secondary circuit or secondary flow 62, through which coolant flows (in coolant flow direction 8 indicated in coolant lines 67).
  • a cooling module 2 used for cooling the coolant in this case a coolant / air cooler (KM / LK) 2, with a functionally indicated fan 3 and a for promoting the coolant in the Cooling circuit used coolant pump 6 is arranged, whereby in the main circuit 61, a direct connection between the engine 5 and the cooling module 2 is made.
  • Cooling modules are, as known from the prior art, for example from DE 100 18 0001 A1 and DE 197 31 999 A1, aggregates of a plurality of heat exchangers such as coolant radiator, intercooler, condenser or oil cooler, to a unit or to the module , for example, as here to the coolant / air cooler (KM / LK) 2, summarized and arranged in a cooling circuit.
  • a plurality of heat exchangers such as coolant radiator, intercooler, condenser or oil cooler
  • a large circuit 61 b in which the coolant flows through both the internal combustion engine 5 and the cooling module 2 in a warning phase of the internal combustion engine 5, as well as a small circuit, in which the
  • Coolant in a cold phase of the internal combustion engine 5 only the internal combustion engine 5 flows through, formed.
  • Dehnstoffthermostats 63 By means of a - in coolant flow direction - between the engine 5 and KM / L-K 2 arranged Dehnstoffthermostats 63 is changed or switched on reaching a coolant temperature limit between the small circuit 61a and the large circuit 61b.
  • the secondary tank 62 and the secondary circuit 62 is via additional lines, a degassing KM / LK 64, through which a coolant side flow from the KM / LK 2 is passed to the AGB 70, and a degassing line combustion engine 65, through which a secondary coolant flow from the engine 5 to the AGB 70 is passed, as well as via a suction line 66 through which a (bypassed in the AGB 70) side coolant flow is passed from the AGB 70 back into the main circuit or main stream 61, connected to the main circuit 61.
  • such a AGB 70 fulfills the following functions: a) It compensates for coolant expansion and pressure build-up when the coolant is heated. b) The cooling system is filled via the AGB. c) It serves as a reservoir or storage volume for the coolant. d) About the AGB the gas separation (degassing) of the cooling system takes place.
  • AGB 70 consists of a two-part AGB housing 71, which can be assembled from a first, front housing shell 71 a and a second, rear housing shell 71 b along a vertical parting plane.
  • Horizontal and vertical ribs 80 are formed in the AGB housing 71 or on the inner sides of the first 71a and the second 71b (not visible) housing shells, whereby a plurality of cuboidal chambers 81 are formed within the AGB housing 71. Via openings 82 in the ribs 80, the coolant flow takes place in the AGB 70.
  • a filler neck 72 is further formed at the upper left corner of the AGB 70, via which the cooling system 60 can be filled (see function b)).
  • an outlet nozzle 74 Arranged diagonally opposite the filler neck 72, ie at the bottom right corner of the AGB 70, is an outlet nozzle 74 to which the suction line 66 is connected and via which the degassed coolant flows out of the AGB 70.
  • an overpressure / vacuum valve 73 is arranged on the AGB 70, approximately in the middle of the upper side of the AGB 70, by means of which the compensation of the coolant expansion and the pressure in the Heating of the coolant takes place (see function a)).
  • venting sockets 78, 79 are arranged, a first 78 for the connection of the degassing line KM / L-K 64 and a second 79 for the degassing line of the internal combustion engine 65.
  • a silicate gel container 76 for admixing or adding corrosion inhibitors (corrosion) into the coolant ,
  • the AGB 70 on the cooling module 2 has, as shown in Figures 7a to c, the AGB 70 two mounting flanges or bolts 70, by means of which the AGB 70 on a fan cowl or fan cowl of the cooling module 2 (not shown) is attached.
  • a general terms and conditions is usually an extra component of a cooling circuit, which, however, usually integrated into the cooling module and included in the scope of delivery
  • a disadvantage of this known cooling circuit with arranged in Nebehstrom reservoir is a high variety of parts, for example by the multiple connecting lines or degassing, which increases manufacturing costs in terms of material usage and thus manufacturing costs and can be a hindrance for a compact design.
  • the invention is therefore based on the object, a cooling, in particular for a hot component, such as for an internal combustion engine, or a cooling circuit, in particular a low-temperature circuit for indirect charge air cooling for an internal combustion engine to create, which can be realized in a simpler and more cost-effective.
  • an expansion tank for a coolant for a cooling circuit in particular for a low-temperature circuit for indirect charge air cooling for an internal combustion engine is proposed, which has a surge tank housing, at least onedeffeneinström adopted, which is flowed through coolant in the surge tank, and adeffenausström adopted , through which coolant from the surge tank can be flowed out, are arranged.
  • a compensation chamber is formed with a compensation chamber coolant inlet device and a compensation chamber coolant outlet device, through which coolant can flow into and out of the expansion chamber into the compensation chamber.
  • a coolant directing means is arranged on the expansion tank housing, by which the coolant inflow device and the coolant outflow device are connected such that at least one coolant partial flow of a coolant flow flowing through the coolant inflow device can be flowed directly from the coolant inflow device to the coolant outflow device without inflow into the compensation chamber.
  • this coolant directing means it is possible to integrate the expansion tank according to the invention in a main circuit of a cooling circuit, in which case the usual secondary circuit, in which usually a conventional expansion tank is arranged, can be dispensed with corresponding diverse lines and connections.
  • arranged or “arranged means / devices” is to be understood here as meaning that such means / devices are separate components or, for example, in the expansion tank housing, integrated components.
  • the coolant inflow device is designed as an inlet connection or as a plurality of inlet connections, for example a double connection.
  • the coolant outflow device is designed as an outlet nozzle or as a plurality of outlet nozzles.
  • the coolant directing means is preferably formed as a tubular flow channel. Particularly preferably, this is arranged below the expansion chamber.
  • the compensation chamber coolant inlet device can be designed as a coolant inlet opening, for example a hole or a gap or the like, arranged in particular in a lower region of the compensation chamber.
  • the compensation chamber coolant outlet device may also be a coolant outlet opening, in particular arranged in the lower region of the compensation chamber.
  • the coolant inflow device above the coolant outflow device and / or the compensation chamber coolant inlet device above the equalization chamber coolant outlet device.
  • the coolant direct guiding means is a substantially tubular flow channel or a plurality of substantially tubular flow channels between an inlet nozzle or a plurality of inlet nozzles and an outlet nozzle or a plurality of outlet nozzles.
  • coolant inlet opening and / or the coolant outlet opening may be arranged on an upper side of the coolant direct guide means, in particular of the tubular flow channel.
  • the tubular flow channel is straight or particularly preferably has a slight bend and / or a slight bend, in particular less than 90 °.
  • the coolant inflow device is arranged to thedeffenausström observed such that a spread angle between thedestoffeinström recognized and thedeffenausström listening is greater than 90 °, in particular greater than 90 ° and less than 180 °.
  • the expansion tank housing is expediently a two-part, in particular substantially made of polypropylene or polyamide, housing, in particular with an upper and lower housing part.
  • a coolant filling device in particular a filler neck, which can be closed by a screw cap, can be arranged on the expansion tank housing, via which coolant can be introduced into the expansion tank, in particular into the expansion chamber.
  • the expansion tank in particular the compensation chamber, have an overpressure / vacuum valve. It is particularly preferred here for the overpressure / vacuum valve to be integrated in the coolant filling device, in particular in the screw cap.
  • the MIN / MAX display device is preferably designed such that at a displayed MIN coolant level of located in the surge tank, in particular in the compensation dream, coolant, a coolant level of the coolant is above the Ausretesraum- coolant inlet device.
  • At least one partition means in particular a vertical partition wall, is arranged in the expansion tank, in particular in the compensation space, through which the expansion tank, in particular the compensation space, can be divided into zones, in particular two zones.
  • a partitioning means in particular the vertical partition wall, can act as splash water protection and for reinforcing the housing.
  • a plurality of partition means for example, vertical and / or horizontal partitions, in the expansion tank, in particular in the expansion chamber, are arranged, through which the expansion tank, in particular the compensation space, is subdivided into several zones.
  • the partitioning means or the partitioning means are particularly preferably arranged or configured in the expansion tank, in particular in the expansion space, in such a way that a first zone, in particular an inlet zone, is formed in a region of coolant flowing into the expansion chamber and / or a second zone, in particular, a calming zone is formed in a region of coolant flowing out of the compensation chamber.
  • the partitioning means or the partitioning means can be arranged or designed in the expansion tank, in particular in the expansion space, such that a coolant exchange and / or a gas exchange is possible between the zones, in particular between the entry zone and the settling zone.
  • At least one opening, in particular two or more openings, for the coolant and / or gas exchange between the zones can be arranged or formed in the partitioning means.
  • the opening is preferably a hole, arranged in particular in an upper region of the partitioning means, or a slot, in particular arranged in an upper region of the partitioning means.
  • the partitioning means in particular a two-part and / or vertical partitioning means, corresponding to a two-part expansion tank housing, may be arranged in the expansion tank housing such that between an upper edge of the partitioning means and an expansion tank housing wall and / or between a lower edge of the partitioning means a surge tank housing wall, a replacement opening or replacement openings for the coolant and / or gas exchange between the zones is / are formed.
  • the compensation chamber coolant inlet device is arranged downstream of the coolant inlet device in the coolant flow direction; the expansion chamber coolant outlet device is particularly preferably arranged in the coolant flow direction in front of the coolant outlet device.
  • the coolant inflow device is designed in the region of the equalization chamber coolant inlet device, in particular in the coolant flow direction in front of the equalization chamber coolant inlet device, such that a coolant flowing there is expandable.
  • the coolant inflow device can be designed as a diffuser in the area of the compensation chamber coolant inlet device, in particular in the coolant flow direction in front of the expansion chamber coolant inlet device.
  • This can be realized, for example, by broadening a (flow) cross-section of the coolant inflow device in the area of the compensating chamber coolant inlet device, in particular in the coolant flow direction in front of the compensating chamber coolant inlet device.
  • the inventive or further developed surge tank can be used in a main circuit, in particular in a low-temperature circuit for indirect charge air cooling for an internal combustion engine, in which a main coolant stream flows.
  • the main coolant stream in particular with a coolant / gas mixture, flows into the expansion tank through the coolant inflow device, and at least a partial flow of the inflowed main coolant stream is degassed in the expansion tank, in particular in the compensation chamber, through the coolant outflow device the coolant main stream, in particular with the degassed coolant partial flow, flows out of the expansion tank.
  • the inventive or further developed expansion tank can be used in particular for degassing a coolant.
  • a first coolant main flow in particular with a coolant / gas mixture
  • a coolant partial flow of the first coolant main flow through the coolant direct flow means flows directly from thedeffeneinström recognized to thedeffenausström
  • another coolant partial flow of the first main coolant flow in particular with a coolant / gas mixture, through the expansion chamberdeffeneinritts
  • a second main coolant flow in particular with a degassed coolant, which is at least partially formed from the coolant flow and the other partial flow of coolant flows.
  • a low-temperature circuit in which coolant, in particular a main coolant stream, for cooling a hot component, in particular an internal combustion engine of a motor vehicle flows is in addition to the arranged in the cooling circuit for cooling by the main coolant flow hot component, in particular a Combustion engine, arranged for a heat exchange with the main coolant flow cooling module, in particular a coolant / air kuhier arranged.
  • an expansion tank provided for degassing the coolant main stream in particular, which is particularly preferred, the expansion tank according to the invention or further developed, is provided.
  • the surge tank is so arranged in the cooling circuit according to the invention, in particular in a direction of coolant flow after the hot component and / or before the cooling module, that the expansion tank is flowed through by the main coolant stream. Furthermore, in the cooling circuit may be provided in the cooling circuit for conveying the main coolant flow in the cooling circuit arranged coolant pump.
  • the hot component, the expansion tank, the cooling module and the coolant pump are arranged in the cooling circuit, that the main coolant flow through the coolant pump, further through the cooling module, then through the hot component and then through the surge tank is flowable.
  • a coolant main stream of the cooling circuit flows through a cooling module arranged in the cooling circuit, heat being exchanged between the main coolant flow and the cooling module the coolant main stream is cooled.
  • the coolant main stream flows through an expansion tank arranged in the cooling circuit, in particular - which is particularly preferred - the expansion tank according to the invention or further developed, wherein the coolant main stream is degassed by a gas separation.
  • the coolant main stream also flows through the hot component arranged in the cooling circuit, wherein the hot component is cooled by a heat exchange between the main coolant flow and the hot component.
  • a first coolant main flow in particular with a coolant / gas mixture
  • a coolant partial flow of the first coolant main flow through the coolant direct flow means flows directly from the coolant inlet device to the coolant outflow device
  • a further coolant partial flow of the first coolant main flow in particular with a coolant / gas mixture
  • flows through the Ausretesraum-deschunritts in particular with a coolant / gas mixture
  • flows through the Austiciansraum-deschunritts in particular with a coolant / gas mixture
  • Figure 1 is a schematic sectional view through an inventive expansion tank for a main circuit of a low-temperature circuit for an indirect intercooler for an automotive internal combustion engine.
  • 2a, b show two views of the compensation circuit according to the invention for a main circuit of a low-temperature circuit for an indirect charge air cooling for an automotive internal combustion engine.
  • FIG. 3a, b are views of the housing parts of the expansion tank according to the invention for a main circuit of a low-temperature circuit for an indirect charge air cooling for an automotive internal combustion engine.
  • FIG. 5 shows a low temperature circuit according to the invention for an indirect charge air cooling for a motor vehicle internal combustion engine with a reservoir according to the invention in the main circuit.
  • Fig. 6 shows a conventional cooling circuit for an automotive internal combustion engine with a conventional surge tank in the sidestream according to the prior art
  • FIG. 7a-c views of a conventional surge tank according to the prior art, for example, for the cooling circuit of Figure 6.
  • FIG. 5 shows a cooling system 1, a low-temperature circuit 1 for an indirect intercooling for an automotive internal combustion engine. 5 As shown in FIG. 5, this cooling circuit 1 has only one main circuit 1 or main flow 1, which main circuit 1 flows through coolant, ie the main flow (in coolant line 7 indicated in the direction of coolant flow 8).
  • a cooling module 2 used for cooling the coolant in this case a coolant / air cooler (KM / LK) 2, with functionally indicated fan 3 and air flow 4, as well as one for promotion of the coolant in the cooling circuit used coolant pump 6 is arranged.
  • Cooling modules are, as known from the prior art, for example from DE 100 18 0001 A1 and DE 197 31 999 A1, aggregates of a plurality of heat exchangers such as coolant radiator, intercooler, condenser or oil cooler, to a unit or to the module , for example, as here to the coolant / air cooler (KM / LK) 2, summarized and arranged in a cooling circuit.
  • a plurality of heat exchangers such as coolant radiator, intercooler, condenser or oil cooler
  • a u.a. for the gas excretion (degassing) of the cooling system inserted compensating tank (AGB) 10 (Fig.1 to 4) arranged.
  • This AGB 10 here is an extra component of the cooling circuit 1, which, however, integrated by attachment to the fan frame 9 in the cooling module 2 and mitenthalten in the scope of delivery
  • FIG. 5 shows, the components mentioned are arranged in the main circuit 1 in such a way that the coolant flows through them in the following order of the named components: Internal combustion engine 5, AGB 10, coolant pump 6, KM / LK 2.
  • the AGB 10 is arranged after the coolant pump 6.
  • such a AGB 10 fulfills the following functions: a) It ensures a compensation of a coolant expansion and a pressure build-up in a heating of the coolant. b) The cooling system is filled via the AGB. c) It serves as a reservoir or storage volume for the coolant. d) About the AGB the gas separation (degassing) of the cooling system takes place.
  • Fig.1 to 4 this is, via an inlet nozzle 23 through which the main coolant stream 28 enters the AGB 10, and an outlet nozzle 26 through which the main coolant stream 29 flows out of the AGB 10, integrated into the main circuit 1, expansion tank 10 and its structure, flow and degassing as well as its attachment to the KM / LK 2 separately shown and clarified.
  • the AGB 10 consists of a two-part polypropylene AGB housing 11, which consists of a first, lower housing shell 11a and a second, upper housing shell 11b.
  • the two housing shells 11a, b are along an inclined, horizontal parting plane to corresponding, arranged on the housing shells Trennungsflanschen 12 composable.
  • this AGB housing 11 forms an inner chamber 30, a compensation chamber 30, which is provided on its Bottom two openings 25, 27 for the entry and exit of coolant and in which the degassing of coolant or coolant / gas mixture is effected (see function d)).
  • the opening 25 is a coolant inlet opening 25, through which coolant or the coolant / gas mixture can flow into the compensation chamber 30 (opening for gas separation).
  • the opening 27 is a coolant outlet opening 27, through which degassed coolant can flow out of the compensation chamber 30 (AGB suction).
  • a slightly kinked pipe 31 is arranged, which a direct flow connection 31, 32 between the inlet port 23 and outlet nozzle 26 - and thus the integration of the AGB 10 in the Main circuit 1 - manufactures.
  • This tube 31 or this direct flow channel 31 and the inlet 23 and the outlet nozzle 26 are integrated according to the embodiment in the AGB housing 11. However, they can also be configured as separate components fastened to the AGB housing 11.
  • the spread angle of the tube 31 caused by the buckling is approximately 160 ° in this case according to the embodiment.
  • This direct flow connection 31 between the inlet 23 and the outlet nozzle 26 allows coolant to flow from the inlet nozzle 23 to the outlet nozzle 26 without entering the compensation chamber 30 or without flow through the compensation chamber 30 32. This makes it possible to integrate the AGB 10 into the main stream 1.
  • the main flow 1 (coolant / gas mixture) -described in FIG. 1 as incoming coolant flow 28-then flows through the inlet connection 23 into the AGB 10, where it expands in the inlet region to the compensation chamber 30.
  • the other part 32 of the incoming coolant flow 28 flows through the direct channel 31 to the outlet nozzle 26, where it connects to the effluent through the outlet opening 27 from the expansion chamber 30, degassed partial flow and flows as leaving coolant flow 29 further in the main circuit.
  • the line cross-section or the flow cross-section of the direct channel 31 is broadened in one area - in the flow direction - in front of the inlet opening 25 (inlet area to the AGB10) 24.
  • a diffuser 24 is formed in this area. which causes the coolant or the coolant / gas mixture to expand at the entry region to AGB 10 and thus in particular the part to be degassed (gas mixture) of the main stream 1 to flow into the AGB 10 and can be deposited in the AGB 10 (optimized gas separation) ,
  • a filler neck 13 via which the cooling system 1 can be filled, is formed on the upper side of the AGB 10 or the AGB housing 11 (see function b)).
  • This filler neck 13 can be closed by means of a screw cap in which an overpressure / vacuum valve is integrated (see function a)).
  • a vertical partition 14 is u.a. designed for splash protection and flow calming.
  • This partition wall 14 has, according to the two-part AGB housing 11, 11 a, 11 b, an upper partition wall part 14 a and a lower partition wall part 14 b, which are integrally connected to the corresponding housing parts 11 a, 11 b, on.
  • This partition 14 divides the compensation chamber 30 into a left zone 19, an entry zone 19, and into a right zone 20, a calmed zone or calming zone 20.
  • the entry zone 19 is arranged and formed such that there directly through the inlet opening 25th in the expansion chamber 30 entering coolant flows.
  • the calming zone 20 lies opposite the inlet zone 19 and is arranged so that from there the cooled and degassed coolant flows out of the balancing chamber 30 through the outlet opening 27.
  • the MIN / MAX display device 15 is arranged in such a way that the coolant level of the coolant is above the coolant inlet opening 25 at a displayed MIN coolant level of coolant located in the compensation chamber 30. This ensures that gas separation is possible even at minimum filling level.
  • FIGS. 1 to 4 what is not visible in FIGS. 1 to 4 is arranged in AGB 10 a silicate gel container 16 for admixing or adding corrosion inhibitors (corrosion) into the coolant.
  • the AGB 10 For the attachment of the AGB 10 on the cooling module 2, there in particular on the fan frame 9, has, as shown in particular in Fig.2b and 4a to d, the AGB 10 Fixing hooks 17 and mounting clips 18 or Befest Trentsschnapper 18 for appropriate connections with the Fan frame 9 on.

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Abstract

Die Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Kühlen eines Verbrennungsmotors, insbesondere bei einem Kraftfahrzeug, sowie im Besonderen einen Aus- gleichsbehälter für ein Kühlmittel für einen Kühlkreislauf, insbesondere für einen Niedertemperaturkreislauf für indirekte Ladeluftkühlung für einen Verbrennungsmotor, einen Kühlkreislauf, insbesondere einen Niedertemperaturkreislauf für indirekte Ladeluftkühlung für einen Verbrennungsmotor, sowie ein Verfahren zur Kühlung einer Heißkomponente, insbesondere eines Verbrennungsmotors. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, den Ausgleichsbehälter in den Hauptkühlkreislauf zu integrieren, wobei dazu an dem Ausgleichsbehälter ein Kühlmitteldirektführungsmittel zwischen einem Eintritts- und Austrittsstutzen angeordnet ist, durch welches eine Kühlmittelteilströmung einer in den Ausgleichsbehälter einströmenden Kühlmittelströmung direkt von dem Eintritts- zu dem Austrittsstutzen strömt.

Description

BEHR GmbH & Co. KG Mauserstraße 3, 70469 Stuttgart
AUSGLΞICHSBEHÄLTER FÜR EIN KÜHLMITTEL FÜR EINEN KUHLKRΞISLAUF
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Kühlen einer Heißkomponente, wie eines Verbrennungsmotors, insbesondere bei einem Kraftfahrzeug, sowie im Besonderen einen Ausgleichsbehälter für ein Kühlmittel für einen Kühlkreislauf, insbesondere für einen Niedertemperaturkreislauf für indirekte Ladeluftkühlung für einen Verbrennungsmotor, einen Kühlkreislauf, insbesondere einen Niedertemperaturkreislauf für indirekte Ladeluftkühlung für einen
Verbrennungsmotor, sowie ein Verfahren zur Kühlung einer Heißkomponente, insbesondere eines Verbrennungsmotors.
Die Notwendigkeit des Kühlens von Verbrennungsmotoren ergibt sich aus der Tatsache, dass die von heißen Gasen berührten Flächen und deren Schmierung im Zylinderinneren den auftretenden Temperaturen nur in gewissen Grenzen ohne Beschädigung standhalten können. Einzelne Teile wie beispielsweise Zündkerzen, Einspritzdüsen, Abgasventile, Vorkammern oder auch Kolbenböden müssen besonders hohen Durchschnittstemperaturen standhalten, weshalb derartige Teile aus Werkstoffen mit hoher Wärmefes- tigkeit hergestellt bzw. mit einer guten Wärmeableitung und besonderen Kühlmaßnahmen ausgestattet sein müssen.
Zu dieser Wärmeableitung werden daher Kühlsysteme eingesetzt, bei denen ein Kühlmittel, das die Kühlwasserräume, welche zumindest Zylinder und
Zylinderkopf umgeben, durchströmt, um anschließend die Wärme über einen Kühler zumindest teilweise an die Umgebung abzugeben oder über einen Wärmetauscher für die Heizung beispielsweise eines Fahrzeuginnenraums zu nutzen.
Das Kühlmittel ist dabei als Sammelbezeichnung für Wärmeübertragungsmittel in unterschiedlichen Kühlern zum Abführen von Wärme zu verstehen, z.B. Kühlung von Kraftfahrzeugmotoren, aber auch Kühlung von Kernreaktoren, chemischen Reaktionsapparaten, Kühlung bei Bohren und Schneiden von Metallen (Bohröle, Schneideöle).
Kühlmittel können Gase, Flüssigkeiten oder Festkörper sein.
Ein häufig verwendetes Kühlmittel ist Wasser, welchem oft Frostschutzmittel, Härtestabilisatoren, Korrosionsinhibitoren (Korrosion) etc. beigemischt werden.
Fig.6 zeigt ein derartiges, aus dem Stand der Technik bekanntes Kühlsystem, d.h. einen Kühlkreislauf 60 zur Kühlung eines Kraftfahrzeugverbren- nungsmotors 5.
Wie Fig.6 zeigt, weist dieser Kühlkreislauf 60 einen Hauptkreislauf bzw. Hauptstrom 61 sowie einen Nebenkreislauf bzw. Nebenstrom 62 auf, welche von Kühlmittel (in angedeuteter Kühlmittelflussrichtung 8 in Kühlmittelleitun- gen 67) durchströmt werden. In dem Hauptkreislauf 61 sind der zu kühlende Verbrennungsmotor 5, ein zur Kühlung des Kühlmittels eingesetztes Kühlmodul 2, in diesem Fall ein Kühlmittel-/Luft-Kühler (KM/L-K) 2, mit funktionell angedeutetem Gebläse 3 sowie eine zur Förderung des Kühlmittels in dem Kühlkreislauf eingesetzte Kühlmittelpumpe 6 angeordnet, wodurch in dem Hauptkreislauf 61 eine direkte Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor 5 und dem Kühlmodul 2 hergestellt ist.
Kühlmodule sind, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, beispielsweise aus der DE 100 18 0001 A1 und der DE 197 31 999 A1 , Aggregate von mehreren Wärmeübertragern wie Kühlmittelkühler, Ladeluftkühler, Kondensator oder Ölkühler, die zu einer Baueinheit bzw. zu dem Modul, beispielsweise wie hier zu dem Kühlmittel-/Luft-Kühler (KM/L-K) 2, zusammengefasst und in einem Kühlkreislauf angeordnet sind.
Innerhalb des Hauptkreislaufs 61 sind, wie weiter Fig.6 zeigt, ein großer Kreislauf 61 b, bei welchem das Kühlmittel in einer WarnWHeißphase des Verbrennungsmotors 5 sowohl den Verbrennungsmotor 5 als auch das Kühlmodul 2 durchströmt, sowie ein kleiner Kreislauf, bei welchem das
Kühlmittel in einer Kaltphase des Verbrennungsmotors 5 nur den Verbrennungsmotor 5 durchströmt, ausgebildet.
Mittels eines - in Kühlmittelflussrichtung - zwischen dem Verbrennungsmo- tor 5 und dem KM/L-K 2 angeordneten Dehnstoffthermostats 63 wird bei Erreichen einer Kühlmittel-Grenztemperatur zwischen dem kleinen Kreislauf 61a und dem großen Kreislauf 61b gewechselt bzw. umgeschaltet.
In dem Nebenkreislauf 62 ist ein u.a. zur Gasausscheidung (Entgasung) des Kühlsystems eingesetzter Ausgleichsbehälter (AGB) 70 angeordnet. Der - A -
Ausgleichsbehälter 63 bzw. der Nebenkreislauf 62 ist über Zusatzleitungen, eine Entgasungsleitung KM/L-K 64, durch welche ein Kühlmittelnebenstrom von dem KM/L-K 2 zu dem AGB 70 geleitet wird, und eine Entgasungsleitung Verbrennungsmotor 65, durch welche ein Kühlmittelnebenstrom von dem Verbrennungsmotor 5 zu dem AGB 70 geleitet wird, sowie über eine Saugleitung 66, durch welche ein (in dem AGB 70 entgaster) Kühlmittelnebenstrom von dem AGB 70 wieder zurück in den Hauptkreislauf bzw. Hauptstrom 61 geleitet wird, mit dem Hauptkreislauf 61 verbunden.
Wie bekannt ist, erfüllt ein solcher AGB 70 die folgenden Funktionen: a) Er sorgt für einen Ausgleich einer Kühlmittelausdehnung und eines Druckaufbaus bei einer Erwärmung des Kühlmittels. b) Über den AGB wird das Kühlsystem befüllt. c) Er dient als Vorratsbehälter bzw. Vorratsvolumen für das Kühlmittel. d) Über den AGB erfolgt die Gasabscheidung (Entgasung) des Kühlsystems.
In Fig.7a bis c ist dieser bekannte Ausgleichsbehälter 70 gesondert dargestellt.
Wie den Fig.7 a bis c zu entnehmen ist, besteht der AGB 70 aus einem zweiteiligem AGB-Gehäuse 71 , welches aus einer ersten, vorderen Gehäuseschale 71 a und einer zweiten, hinteren Gehäuseschale 71b längs einer vertikalen Trennebene zusammensetzbar ist.
In dem AGB-Gehäuse 71 bzw. an den Innenseiten der ersten 71a und der zweiten 71b (nicht sichtbar) Gehäuseschalen sind horizontale und vertikale Rippen 80 ausgebildet, wodurch innerhalb des AGB-Gehäuses 71 mehrere, quaderförmige Kammern 81 ausgebildet werden. Über Öffnungen 82 in den Rippen 80 erfolgt der Kühlmittelfluss in dem AGB 70. Wiθ den Fig.7a bis c entnehmbar ist, ist weiter an der linken, oberen Ecke des AGB 70 ein Einfüllstutzen 72 ausgebildet, über den das Kühlsystem 60 befülltbar ist (vgl. Funtkion b)). Dem Einfüllstutzen 72 diagonal gegenüberliegend angeordnet, d.h. an der rechten unteren Ecke des AGB 70, ist ein Aus- lassstutzen 74 ausgebildet, an welchem die Saugleitung 66 angeschlossen ist und über welchen das entgaste Kühlmittel aus dem AGB 70 ausströmt.
Weiter ist, wie in den Fig.7a bis c sichtbar ist, an dem AGB 70 - etwa in der Mitte der Oberseite des AGB 70 - ein Überdruck-/Unterdruckventil 73 ange- ordnet, durch welches der Ausgleich der Kühlmittelausdehnung und des Drucks bei der Erwärmung des Kühlmittels erfolgt (vgl. Funktion a)).
Im oberen Bereich der rechten Seite des AGBs 70 sind zwei Entlüftungsstutzen 78, 79 angeordnet, ein erster 78 für die bzw. zum Anschluss der Entga- sungsleitung KM/L-K 64 sowie ein zweiter 79 für die Entgasungsleitung Verbrennungsmotor 65.
Unterhalb der beiden Entlüftungsstutzen 78, 79 befindet sich eine Füllstandsanzeige mit entsprechender Sensorik 75.
Weiterhin ist Fig.7c zu entnehmen, dass im AGB, im Speziellen an der Innenseite der ersten Gehäuseschale 71a - dort etwa in der Mitte - , ein Silikat-Gel Behälter 76 zur Beimischung bzw. Beigabe von Korrosionsinhibitoren (Korrosion) in das Kühlmittel angeordnet ist.
Zur Befestigung des AGB 70 am Kühlmodul 2 weist, wie in den Fig.7a bis c dargestellt ist, der AGB 70 zwei Befestigungsflansche bzw. -bolzen 70 auf, mittels welchen der AGB 70 an einer Lüfterhaube oder Lüfterzarge des Kühlmoduls 2 (nicht dargestellt) befestigt wird. Hier sei angemerkt, dass ein AGB in der Regel eine extra Komponente eines Kühlkreislaufs ist, welche allerdings meist ins Kühlmodul integriert und in dessen Lieferumfang mitenthalten ist
Nachteilig an diesem bekannten Kühlkreislauf mit im Nebehstrom angeordneten Ausgleichsbehälter ist eine hohe Teilevielfalt, beispielsweise durch die mehreren Anschlussleitungen bzw. Entgasungsleitungen, welche einen Herstellungsaufwand in Bezug auf Materialeinsatz und damit Herstellungskosten erhöht sowie für eine kompakte Bauweise hinderlich sein kann.
Darüber hinaus birgt eine erhöhte Teilevielfalt in der Regel ein erhöhtes Ausfallrisiko von Komponenten.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Kühlung, insbesondere für eine Heißkomponente, wie für einen Verbrennungsmotor, bzw. einen Kühlkreislauf, insbesondere einen Niedertemperaturkreislauf für indirekte Ladeluftkühlung für einen Verbrennungsmotor, zu schaffen, welche einfacher und kostengünstiger realisiert werden können.
Diese Aufgabe wird durch einen Ausgleichsbehälter für ein Kühlmittel für einen Kühlkreislauf, insbesondere für einen Niedertemperaturkreislauf für indirekte Ladeluftkühlung für einen Verbrennungsmotor, einen Kühlkreislauf, insbesondere Niedertemperaturkreislauf für indirekte Ladeluftkühlung für einen Verbrennungsmotor, sowie ein Verfahren zur Kühlung einer Heißkom- ponente, insbesondere eines Verbrennungsmotors, mit den Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Anspruchs gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Gegenstände der Unteransprüche beziehen sich so- wohl auf den erfindungsgemäßen Ausgleichsbehälter als auch auf den erfin- dungsgemäßen Kühlkreislauf und das erfindungsgemäße Verfahren zur Kühlung.
Erfindungsgemäß wird insbesondere ein Ausgleichsbehälter für ein Kühlmit- tel für einen Kühlkreislauf, insbesondere für einen Niedertemperaturkreislauf für indirekte Ladeluftkühlung für einen Verbrennungsmotor, vorgeschlagen, welcher ein Ausgleichsbehältergehäuse aufweist, an dem mindestens eine Kühlmitteleinströmeinrichtung, durch welche Kühlmittel in den Ausgleichsbehälter einströmbar ist, und eine Kühlmittelausströmeinrichtung, durch welche Kühlmittel aus dem Ausgleichsbehälter ausströmbar ist, angeordnet sind.
In dem Ausgleichsbehältergehäuse ist ein Ausgleichsraum mit einer Ausgleichsraum-Kühlmitteleintrittseinrichtung und einer Ausgleichsraum- Kühlmittelaustrittseinrichtung ausgebildet, durch welche Kühlmittel in den Ausgleichsraum ein- und aus dem Ausgleichsraum ausströmbar ist.
Weiter ist an dem Ausgleichsbehältergehäuse ein Kühlmitteldirektführungs- mittel angeordnet, durch welches die Kühlmitteleinströmeinrichtung und die Kühlmittelausströmeinrichtung derart miteinander verbunden sind, dass zu- mindest eine Kühlmittelteilströmung einer durch die Kühlmitteleinströmeinrichtung einströmenden Kühlmittelströmung direkt von der Kühlmitteleinströmeinrichtung zu der Kühlmittelausströmeinrichtung ohne Einströmung in den Ausgleichsraum strömbar ist.
Dabei ist hier unter „direkt" bzw. unter der mittels des Kühlmitteldirektfüh- rungsmittels direkt von der Kühlmitteleinströmeinrichtung zu der Kühlmittelausströmeinrichtung strömenden Kühlmittelteilströmung zu verstehen, dass zumindest eine Teilströmung der Kühlmittelströmung ohne Durchströmung der Ausgleichsraum-Kühlmitteleintrittseinrichtung und ohne Eintritt in den Ausgleichraum bzw. ohne Durchströmung des Ausgleichsraums von der Kühlmitteleinströmeinrichtung zu der Kühlmittelausströmeinrichtung strömt bzw. geführt wird.
Insbesondere durch dieses Kühlmitteldirektführungsmittel ist es möglich den erfindungsgemäßen Ausgleichsbehälter in einen Hauptkreislauf eines Kühlkreislaufs zu integrieren, wobei dann auf den sonst üblichen Nebenkreislauf, in dem üblicherweise ein herkömmlicher Ausgleichsbehälter angeordnet ist, mit entsprechenden vielfältigen Leitungen und Anschlüssen verzichtet werden kann.
Ferner ist hier unter „angeordnet" bzw. unter „angeordnete Mittel/Einrichtungen" zu verstehen, dass derartige Mittel/Einrichtungen separate Bauteile oder, beispielsweise in das Ausgleichsbehältergehäuse, integrierte Bauteile sind.
Des Weiteren erweist sich bei der Erfindung als besonders vorteilhaft, dass durch den erfindungsgemäßen Ausgleichbehälter bei der Gasabscheidung auf Zusatzteile, wie beispielsweise Zyklone bei herkömmlichen Systemen zur Optimierung der Gasabscheidung, verzichtet werden kann.
Besonders bevorzugt ist die Kühlmitteleinströmeinrichtung als ein Eintrittsstutzen oder als mehrere Eintrittsstutzen, beispielsweise ein Doppelstutzen, ausgebildet. Ebenfalls besonders bevorzugt ist die Kühlmittelausströmeinrichtung als ein Austrittsstutzen oder als mehrere Austrittsstutzen ausgebil- det.
Das Kühlmitteldirektführungsmittel ist bevorzugt als ein rohrförmiger Strömungskanal ausgebildet. Besonders bevorzugt ist dieser unterhalb des Ausgleichsraums angeordnet. Die Ausgleichsraum-Kühlmitteleintrittseinrichtung kann als eine, insbesondere in einem unteren Bereich des Ausgleichsraums angeordnete, Kühlmitteleintrittsöffnung, beispielsweise ein Loch oder ein Spalt oder ähnliches, ausgebildet sein. Entsprechend kann auch die Ausgleichsraum- Kühlmittelaustrittseinrichtung eine, insbesondere in dem unteren Bereich des Ausgleichsraums angeordnete, Kühlmittelaustrittsöffnung sein.
Weiterhin kann vorgesehen werden, die Kühlmitteleinströmeinrichtung oberhalb der Kühlmittelausströmeinrichtung und/oder die Ausgleichsraum- Kühlmitteleintrittseinrichtung oberhalb der Ausgleichsraum- Kühlmittelaustrittseinrichtung anzuordnen.
Besonders bevorzugt ist das Kühlmitteldirektführungsmittel ein im wesentlichen rohrförmiger Strömungskanal oder mehrere im wesentlichen rohrförmi- ge Strömungskanäle zwischen einem Eintrittsstutzen oder mehreren Eintrittsstutzen und einem Austrittsstutzen oder mehreren Austrittstutzen.
Ferner kann die Kühlmitteleintrittsöffnung und/oder die Kühlmittelaustrittsöffnung an einer Oberseite des Kühlmitteldirektführungsmittels, insbesondere des rohrförmigen Strömungskanals, angeordnet sein.
Der rohrförmige Strömungskanal ist gerade oder weist besonders bevorzugt einen leichten Knick und/oder eine leichte Biegung, insbesondere um weniger als 90°, auf.
Weiterhin kann auch vorgesehen sein, dass die Kühlmitteleinströmeinrichtung derart zu der Kühlmittelausströmeinrichtung angeordnet ist, dass ein Spreizungswinkel zwischen der Kühlmitteleinströmeinrichtung und der Kühlmittelausströmeinrichtung größer als 90°, insbesondere größer als 90° und kleiner als 180° ist. Das Ausgleichsbehältergehäuse ist zweckmäßigerweise ein zweiteiliges, insbesondere im wesentlichen aus Polypropylen oder Polyamid gefertigtes, Gehäuse, insbesondere mit einem oberen und unteren Gehäuseteil.
An dem Ausgleichsbehältergehäuse kann eine Kühlmitteleinfüllvorrichtung, insbesondere ein Einfüllstutzen, welcher mit einem Schraubverschluss verschließbar ist, angeordnet sein, über welche Kühlmittel in den Ausgleichsbehälter, insbesondere in den Ausgleichsraum, einfüllbar ist.
Weiterhin kann der Ausgleichsbehälter, insbesondere der Ausgleichsraum, ein Überdruck-/Unterdruckventil aufweisen. Hier ist es besonders bevorzugt, wenn das Überdruck-/Unterdruckventil in die Kühlmitteleinfüllvorrichtung, insbesondere in den Schraubverschluss, integriert ist.
Ebenfalls ist es zweckmäßig, in dem Ausgleichsbehälter, insbesondere in dem Ausgleichsraum, eine Füllstandsanzeigevorrichtung, insbesondere mit einer MIN-/Max-Anzeigevorrichtung anzuordnen.
Die MIN-/MAX-Anzeigevorrichtung ist bevorzugt derart ausgebildet, dass sich bei einem angezeigten MIN-Kühlmittelstand von in dem Ausgleichsbehälter, insbesondere in dem Ausgleichstraum, befindlichen Kühlmittel ein Kühlmittelspiegel des Kühlmittels oberhalb der Ausgleichsraum- Kühlmitteleintrittseinrichtung befindet.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass in dem Ausgleichsbehälter, insbesondere in dem Ausgleichsraum, mindestens ein Partitionsmittel, insbesondere eine vertikale Trennwand, angeordnet ist, durch welches der Ausgleichsbehälter, insbesondere der Ausgleichsraum, in Zonen, insbesondere zwei Zo- nen, unterteilbar ist. Zusätzlich zu dieser Trennungsfunktion kann ein solches Partitionsmittel, insbesondere die vertikale Trennwand, als Spritzwasserschutz und zur Verstärkung des Gehäuses wirken.
Auch können mehrere Partitionsmittel, beispielsweise vertikale und/oder horizontale Trennwände, in dem Ausgleichsbehälter, insbesondere in dem Ausgleichsraum, angeordnet werden, durch welche der Ausgleichsbehälter, insbesondere der Ausgleichsraum, in mehrere Zonen unterteilbar ist.
Das Partitionsmittel oder die Partitionsmittel sind dabei besonders bevorzugt derart in dem Ausgleichsbehälter, insbesondere in dem Ausgleichsraum, angeordnet oder ausgebildet, dass eine erste Zone, insbesondere eine Eintrittszone, in einem Bereich von in den Ausgleichsraum einströmendem Kühlmittel ausgebildet ist und/oder eine zweite Zone, insbesondere eine Beruhigungszone, in einem Bereich von aus dem Ausgleichsraum ausströmendem Kühlmittel ausgebildet ist.
Weiterhin kann das Partitionsmittel oder können die Partitionsmittel derart in dem Ausgleichsbehälter, insbesondere in dem Ausgleichsraum, angeordnet oder ausgebildet sein, dass zwischen den Zonen, insbesondere zwischen der Eintrittszone und der Beruhigungszone, ein Kühlmittelaustausch und/oder ein Gasaustausch möglich ist.
Dazu kann in dem Partitionsmittel oder können in den Partitionsmittel zumindest eine Öffnung, insbesondere zwei oder mehrere Öffnungen, für den Kühlmittel- und/oder Gasaustausch zwischen den Zonen angeordnet oder ausgebildet sein. Die Öffnung ist bevorzugt ein, insbesondere in einem oberen Bereich des Partitionsmittel angeordnetes, Loch oder ein, insbesondere in einem oberen Bereich des Partitionsmittel angeordneter, Schlitz.
Weiter kann das Partitionsmittel, insbesondere ein - entsprechend einem zweiteiligem Ausgleichsbehältergehäuse - zweiteiliges und/oder vertikales Partitionsmittel, derart im Ausgleichsbehältergehäuse angeordnet sein, dass zwischen einem oberen Rand des Partitionsmittel und einer Ausgleichsbe- hältergehäusewand und/oder zwischen einem unteren Rand des Partitions- mittel und einer Ausgleichsbehältergehäusewand eine Austauschöffnung bzw. Austauschöffnungen für den Kühlmittel- und/oder Gasaustausch zwischen den Zonen ausgebildet ist/sind.
Besonders bevorzugt ist die Ausgleichsraum-Kühlmitteleintrittseinrichtung in Kühlmittelströmungsrichtung nach der Kühlmitteleinströmeinrichtung angeordnet; die Ausgleichsraum-Kühlmittelaustrittseinrichtung ist besonders bevorzugt in Kühlmittelströmungsrichtung vor der Kühlmittelausströmeinrichtung angeordnet.
Weiterhin kann vorgesehen werden, dass die Kühlmitteleinströmeinrichtung im Bereich der Ausgleichsraum-Kühlmitteleintrittseinrichtung, insbesondere in Kühlmittelströmungsrichtung vor der Ausgleichsraum- Kühlmitteleintrittseinrichtung, derart ausgebildet ist, dass ein dort strömendes Kühlmittel expandierbar ist.
Dazu kann die Kühlmitteleinströmeinrichtung im Bereich der Ausgleichsraum-Kühlmitteleintrittseinrichtung, insbesondere in Kühlmittelströmungsrichtung vor der Ausgleichsraum-Kühlmitteleintrittseinrichtung, als Diffusor ausgebildet sein. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass ein (Strömungs- )Querschnitt der Kühlmitteleinströmeinrichtung im Bereich der Ausgleichsraum-Kühlmitteleintrittseinrichtung, insbesondere in Kühlmittelströmungsrichtung vor der Ausgleichsraum-Kühlmitteleintrittseinrichtung, verbreitert ist.
Besonders bevorzugt kann der erfindungsgemäße oder weitergebildete Ausgleichsbehälter in einem Hauptkreislauf, insbesondere in einem Niedertemperaturkreislauf für indirekte Ladeluftkühlung für einen Verbrennungsmotor, in welchem ein Kühlmittelhauptstrom strömt, eingesetzt werden. Derart ein- gesetzt kann vorgesehen werden, dass durch die Kühlmitteleinströmeinrichtung der Kühlmittelhauptstrom, insbesondere mit einem Kühlmittel/Gasgemisch, in den Ausgleichsbehälter einströmt, in dem Ausgleichsbehälter, insbesondere in dem Ausgleichsraum, zu- mindest ein Teiistrom des eingeströmten Kühlmittelhauptstrom entgast wird, durch die Kühlmittelausströmeinrichtung der Kühlmittelhauptstrom, insbesondere mit dem entgasten Kühlmittelteilstrom, aus dem Ausgleichsbehälter ausströmt.
Weiterhin kann der erfindungsgemäße oder weitergebildete Ausgleichsbehälter insbesondere zu einer Entgasung eines Kühlmittels eingesetzt werden. Dazu kann vorgesehen werden, dass durch die Kühlmitteleinströmeinrichtung ein erster Kühlmittelhauptstrom, insbesondere mit einem Kühlmittel/Gasgemisch, in den Ausgleichsbehälter einströmt, eine Kühlmittelteilströmung des ersten Kühlmittelhauptstroms durch das Kühlmitteldirektführungsmittel direkt von der Kühlmitteleinsströmeinrichtung zu der Kühlmittelausströmeinrichtung strömt, eine weitere Kühlmittelteilströmung des ersten Kühlmittelhauptstroms, insbesondere mit einem Kühlmittel/Gasgemisch, durch die Ausgleichsraum- Kühlmitteleinrittseinrichtung in den Ausgleichsraum einströmt, wo insbesondere eine Kühlmittelentgasung stattfindet, und durch die Ausgleichsraum- Kühlmittelaustrittseinrichtung aus dem Ausgleichsraum ausströmt, durch die Kühlmittelausströmeinrichtung ein zweiter Kühlmittelhauptstrom, insbesondere mit einem entgasten Kühlmittel, welcher zumindest zum Teil aus der Kühlmittelteilströmung und der weiteren Kühlmittelteilströmung gebildet wird, ausströmt.
Bei dem erfindungsgemäße Kühlkreislauf, insbesondere einem Niedertem- peraturkreislauf, in welchem Kühlmittel, insbesondere ein Kühlmittelhauptstrom, zur Kühlung einer Heißkomponente, insbesondere eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, strömt, ist neben der in dem Kühlkreislauf zur Kühlung durch den Kühlmittelhauptstrom angeordneten Heißkompo- nente, insbesondere einem Verbrennungsmotor, ein zu einem Wärmeaustausch mit dem Kühlmittelhauptstrom vorgesehenes Kühlmodul, insbesondere einem Kühlmittel-/Luft-Kühier, angeordnet.
Weiterhin ist in dem erfindungsgemäßen Kühlkreislauf ein zu einer Entga- sung des Kühlmittelhauptstroms vorgesehener Ausgleichsbehälter, insbesondere - was besonders bevorzugt ist - der erfindungsgemäße oder weitergebildete Ausgleichsbehälter, vorgesehen.
Der Ausgleichsbehälter ist derart in dem erfindungsgemäßen Kühlkreislauf, insbesondere in einer Kühlmittelflussrichtung nach der Heißkomponente und/oder vor dem Kühlmodul, angeordnet, dass der Ausgleichsbehälter von dem Kühlmittelhauptstrom durchströmt wird. Weiterhin kann bei dem Kühlkreislauf eine in dem Kühlkreislauf zu einer Förderung des Kühlmittelhauptstroms in dem Kühlkreislauf angeordnete Kühlmittelpumpe vorgesehen sein.
Besonders bevorzugt sind bei dem Kühlkreislauf die Heißkomponente, der Ausgleichsbehälter, das Kühlmodul und die Kühlmittelpumpe derart in dem Kühlkreislauf angeordnet, dass der Kühlmittelhauptstrom durch die Kühlmittelpumpe, weiter durch das Kühlmodul, danach durch die Heißkomponente und anschließend durch den Ausgleichsbehälter strömbar ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Kühlung einer Heißkomponente, insbesondere eines Verbrennungsmotors, unter Verwendung eines in einem Kühlkreislauf, insbesondere in einem Niedertemperaturkreislauf, strömenden Kühlmittels, durchströmt ein Kühlmittelhauptstrom des Kühlkreislaufs ein in dem Kühlkreislauf angeordnetes Kühlmodul, wobei durch einen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittelhauptstrom und dem Kühlmodul der Kühlmittelhauptstrom gekühlt wird.
Der Kühlmittelhauptstrom durchströmt einen in dem Kühlkreislauf angeord- neten Ausgleichsbehälter, insbesondere - was besonders bevorzugt ist - den erfindungsgemäßen oder weitergebildeten Ausgleichsbehälter, wobei durch eine Gasabscheidung der Kühlmittelhauptstrom entgast wird.
Der Kühlmittelhauptstrom durchströmt auch die in dem Kühlkreislauf ange- ordnete Heißkomponente, wobei durch einen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittelhauptstrom und der Heißkomponente die Heißkomponente gekühlt wird.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass bei der Durchströmung des erfin- dungsgemäßen oder weitergebildeten Ausgleichsbehälters durch die Kühlmitteleinströmeinrichtung ein erster Kühlmittelhauptstrom, insbesondere mit einem Kühlmittel/Gasgemisch, in den Ausgleichsbehälter einströmt, eine Kühlmittelteilströmung des ersten Kühlmittelhauptstroms durch das Kühlmitteldirektführungsmittel direkt von der Kühlmitteleinsströmeinrichtung zu der Kühlmittelausströmeinrichtung strömt, eine weitere Kühlmittelteilströmung des ersten Kühlmittelhauptstroms, insbesondere mit einem Kühlmittel/Gasgemisch, durch die Ausgleichsraum- Kühlmitteleinrittseinrichtung in den Ausgleichsraum einströmt, den Aus- gleichsraum durchströmt, wobei insbesondere eine Kühlmittelentgasung stattfindet, und durch die Ausgleichsraum-Kühlmittelaustrittseinrichtung aus dem Ausgleichsraum ausströmt, durch die Kühlmittelausströmeinrichtung ein zweiter Kühlmittelhauptstrom, insbesondere mit einem entgasten Kühlmittel, welcher zumindest zum Teil aus der Kühlmittelteilströmung und der weiteren Kühlmittelteilströmung gebildet wird, ausströmt.
Die Erfindung und weitere Vorteile werden nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel erläutert, wobei eine Beschränkung der Erfindung, insbesonde- re auf eine bevorzugte Anwendung für einen Niedertemperaturkreislauf für indirekte Ladeluftkühlung für einen Verbrennungsmotor, hierdurch und auch im Allgemeinen nicht erfolgen soll.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Ausgleichsbehälter für einen Hauptkreislauf eines Niedertemperaturkreislaufs für eine indirekte Ladeluftkühlung für einen Kraftfahrzeugverbrennungsmotor; Fig. 2a, b zwei Ansichten des erfindungsgemäßen Ausgleichsbehälters für einen Hauptkreislauf eines Niedertemperaturkreislaufs für eine indirekte Ladeluftkühlung für einen Kraftfahrzeugverbrennungsmotor;
Fig. 3a, b Ansichten der Gehäuseteile des erfindungsgemäßen Ausgleichsbehälters für einen Hauptkreislauf eines Niedertemperaturkreislaufs für eine indirekte Ladeluftkühlung für einen Kraftfahrzeugverbrennungsmotor;
Fig. 4a bis d weitere Ansichten des erfindungsgemäßen Ausgleichsbehälters für einen Hauptkreislauf eines Niedertemperaturkreislaufs für eine indirekte Ladeluftkühlung für einen Kraftfahrzeugverbrennungsmotor montiert im Kühlmodul;
Fig. 5 einen erfindungsgemäßen Niedertemperaturkreislauf für eine indirekte Ladeluftkühlung für einen Kraftfahrzeugverbrennungsmotor mit einem erfindungsgemäßen Ausgleichsbehälter im Hauptkreislauf;
Fig. 6 einen herkömmlichen Kühlkreislauf für einen Kraftfahrzeugverbrennungsmotor mit einem herkömmlichen Ausgleichsbehälter im Nebenstrom nach dem Stand der Technik;
Fig. 7a bis c Ansichten eines herkömmlichen Ausgleichsbehälters nach dem Stand der Technik, beispielsweise für den Kühlkreislauf nach Fig.6.
Fig.5 zeigt ein Kühlsystem 1 , einen Niedertemperaturkreislauf 1 für eine indirekte Ladeluftkühlung für einen Kraftfahrzeugverbrennungsmotor 5. Wie Fig.5 zeigt, weist dieser Kühlkreislauf 1 nur einen Hauptkreislauf 1 bzw. Hauptstrom 1 auf, welcher Hauptkreislauf 1 von Kühlmittel, d.h. dem Hauptstrom, (in angedeuteter Kühlmittelflussrichtung 8 in Kühlmittelleitungen 7) durchströmt wird.
In diesem Hauptkreislauf 1 sind der zu kühlende Verbrennungsmotor 5, ein zur Kühlung des Kühlmittels eingesetztes Kühlmodul 2, in diesem Fall ein Kühlmittel-/Luft-Kühler (KM/L-K) 2, mit funktionell angedeutetem Gebläse 3 und Luftanströmung 4, sowie eine zur Förderung des Kühlmittels in dem Kühlkreislauf eingesetzte Kühlmittelpumpe 6 angeordnet.
Kühlmodule sind, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, beispielsweise aus der DE 100 18 0001 A1 und der DE 197 31 999 A1 , Aggregate von mehreren Wärmeübertragern wie Kühlmittelkühler, Ladeluftkühler, Kondensator oder Ölkühler, die zu einer Baueinheit bzw. zu dem Modul, beispielsweise wie hier zu dem Kühlmittel-/Luft-Kühler (KM/L-K) 2, zusammengefasst und in einem Kühlkreislauf angeordnet sind.
In dem Hauptkreislauf 1 ist darüber hinaus ein u.a. zur Gasausscheidung (Entgasung) des Kühlsystems eingesetzter Ausgleichsbehälter (AGB) 10 (Fig.1 bis 4) angeordnet.
Dieser AGB 10 ist hier eine extra Komponente des Kühlkreislaufs 1 , welche allerdings durch Befestigung an der Lüfterzarge 9 ins Kühlmodul 2 integriert und in dessen Lieferumfang mitenthalten ist
Wie Fig.5 zeigt, sind die genannten Komponenten derart in dem Hauptkreislauf 1 angeordnet, dass das Kühlmittel in nachfolgender Reihenfolge der genannten Komponenten diese durchströmt: Verbrennungsmotor 5, AGB 10, Kühlmittelpumpe 6, KM/L-K 2.
Alternativ könnte hier auch vorgesehen werden, dass der AGB 10 nach der Kühlmittelpumpe 6 angeordnet ist.
Wie bekannt ist, erfüllt ein solcher AGB 10 die folgenden Funktionen: a) Er sorgt für einen Ausgleich einer Kühlmittelausdehnung und eines Druckaufbaus bei einer Erwärmung des Kühlmittels. b) Über den AGB wird das Kühlsystem befüllt. c) Er dient als Vorratsbehälter bzw. Vorratsvolumen für das Kühlmittel. d) Über den AGB erfolgt die Gasabscheidung (Entgasung) des Kühlsystems.
In Fig.1 bis 4 ist dieser, über einen Eintrittsstutzen 23, durch welchen der Kühlmittelhauptstrom 28 in den AGB 10 eintritt, und einen Austrittsstutzen 26, durch welchen der Kühlmittelhauptstrom 29 aus dem AGB 10 ausströmt, in den Hauptkreislauf 1 integrierte, Ausgleichsbehälter 10 sowie dessen Aufbau, Durchströmung und Entgasungsfunktion wie auch dessen Befestigung am KM/L-K 2 gesondert dargestellt und verdeutlicht.
Wie den Fig.1 bis 4 zu entnehmen ist, besteht der AGB 10 aus einem zweiteiligem, Polypropylen AGB-Gehäuse 11 , welches aus einer ersten, unteren Gehäuseschale 11a und einer zweiten, oberen Gehäuseschale 11 b besteht.
Die beiden Gehäuseschalen 11a, b sind längs einer geneigten, horizontalen Trennebene an entsprechenden, an den Gehäuseschalen angeordneten Trennungsflanschen 12 zusammensetzbar.
Dieses AGB-Gehäuse 11 bildet, wie insbesondere Fig.1 zu entnehmen ist, eine innere Kammer 30, einen Ausgleichsraum 30, aus, welcher an seiner Unterseite zwei Öffnungen 25, 27 zum Eintritt und zum Austritt von Kühlmittel aufweist und in welchem die Entgasung von Kühlmittel bzw. von Kühlmittel/Gasgemisch bewirkbar ist (vgl. Funktion d)).
Die Öffnung 25 ist eine Kühlmitteleintrittsöffnung 25, durch welche Kühlmittel bzw. das Kühlmittel/Gasgemisch in den Ausgleichsraum 30 einströmen kann (Öffnung zur Gasabscheidung). Die Öffnung 27 ist eine Kühlmittelaustrittsöffnung 27, durch welche entgastes Kühlmittel aus dem Ausgleichsraum 30 ausströmen kann (AGB Absaugung).
Unterhalb des Ausgleichsraums 30 - mit diesem strömungstechnisch nur über die beiden Öffnungen 25, 27 verbunden - ist ein leicht geknicktes Rohr 31 angeordnet, welches ein direkte Strömungsverbindung 31 , 32 zwischen dem Eintrittstutzen 23 und Austrittsstutzen 26 - und damit die Integration des AGB 10 in den Hauptkreislauf 1 - herstellt.
Dieses Rohr 31 bzw. dieser Direktströmungskanal 31 sowie der Eintritts- 23 und der Austrittsstutzen 26 sind ausführungsgemäß in das AGB-Gehäuse 11 integriert. Sie können aber auch als separate, an dem AGB-Gehäuse 11 be- festigt Bauteile ausgestaltet sein.
Wie weiter Fig.1 zu entnehmen ist, liegt der durch die Knickung bewirkte Spreizwinkel des Rohres 31 hier ausführungsgemäß bei ungefähr 160°.
Diese direkte Strömungsverbindung 31 zwischen dem Eintritts- 23 und dem Austrittsstutzen 26 ermöglicht, dass Kühlmittel ohne Eintritt in den Ausgleichsraum 30 bzw. ohne Durchströmung des Ausgleichsraums 30 vom Eintrittsstutzen 23 zum Austrittsstutzen 26 strömen kann 32. Gerade dadurch wird es möglich, den AGB 10 in den Hauptstrom 1 zu integrieren.
Der Hauptstrom 1 (Kühlmittel/Gasgemisch) - bezeichnet in Fig.1 als eintre- tender Kühlmittelstrom 28 - strömt dann durch den Eintrittstutzen 23 in den AGB 10, wo er im Eintrittsbereich zum Ausgleichsraum 30 expaniert.
Ein erster Teil des eingetretenen Kühlmittelstroms 28, bevorzugt das im oberen Bereich der Strömung befindliche Kühlmittel/Gasgemisch, strömt durch die Eintrittsöffnung 25 zur Gasabscheidung in den Ausgleichsraum 30.
In dem Ausgleichsraum 30 wird dieser Teilstrom entgast.
Der andere Teil 32 des eingetretenen Kühlmittelstroms 28 strömt durch den Direktkanal 31 zum Austrittsstutzen 26, wo er sich mit dem durch die Austrittsöffnung 27 aus dem Ausgleichsraum 30 ausströmenden, entgasten Teilstrom verbindet und als austretender Kühlmittelstrom 29 weiter in dem Hauptkreislauf strömt.
Wie weiter insbesondere aus Fig.1 zu erkennen ist, ist der Leitungsquerschnitt bzw. der Strömungsquerschnitt des Direktkanals 31 in einem Bereich - in Strömungsrichtung - vor der Eintrittsöffnung 25 (Eintrittsbereich zum AGB10) verbreitert 24. Dadurch wird in diesem Bereich ein Diffusor 24 ausgebildet, welcher bewirkt, dass das Kühlmittel bzw. das Kühlmit- tel/Gasgemisch am Eintrittsbereich zum AGB 10 expandieren und damit insbesondere der zu entgasende Teil (Gasgemisch) des Hauptstroms 1 in den AGB 10 einströmen und in dem AGB 10 abgeschieden werden kann (optimierte Gasabscheidung). Wie den Fig.1 bis 4 entnehmbar ist, ist an der Oberseite des AGB 10 bzw. des AGB-Gehäuses 11 ein Einfüllstutzen 13 ausgebildet, über den das Kühlsystem 1 befüllbar ist (vgl. Funtkion b)). Dieser Einfüllstutzen 13 ist mittels eines Schraubverschlusses, in welchem ein Überdruck-/Unterdruckventil in- tegriert ist, verschließbar (vgl. Funktion a)).
Innerhalb des Ausgleichsraumes 30, d.h. etwa in der Mitte des Ausgleichsraumes 30, ist eine vertikale Trennwand 14 u.a. zum Spritzwasserschutz und zur Strömungsberuhigung ausgebildet.
Diese Trennwand 14 weist entsprechend dem zweiteiligen AGB-Gehäuse 11 , 11 a, 11 b einen oberen Trennwandteil 14a und einen unteren Trennwandteil 14b, welche einstückig mit den entsprechenden Gehäuseteilen 11a, 11 b verbunden sind, auf.
Diese Trennwand 14 unterteilt den Ausgleichsraum 30 in eine linke Zone 19, eine Eintrittszone 19, sowie in eine rechte Zone 20, eine beruhigte Zone bzw. Beruhigungszone 20. Die Eintrittszone 19 ist dabei derart angeordnet und ausgebildet, dass dort unmittelbar das durch die Eintrittsöffnung 25 in den Ausgleichsraum 30 eintretende Kühlmittel einströmt. Die Beruhigungszone 20 liegt der Eintrittszone 19 gegenüber und ist so angeordnet, dass von dort das beruhigte - und entgaste - Kühlmittel durch die Austrittsöffnung 27 aus dem Ausgleichraum 30 ausströmt.
Damit ein Kühlmittelaustausch sowie ein Gasaustausch zwischen den Zonen 19, 20 möglich ist, sind oberhalb und unterhalb bzw. in einem oberen und unteren Bereich der Trennwand 14 Durchtrittsöffnungen 21 , 22, in Form von Löchern oder Spalte jeweils zwischen dem oberen bzw. unteren Rand der Trennwand 14 und dem AGB-Gehäuse 11 , ausgebildet. Alternativ können hier auch mehrere Trennwände, welche mehr als nur zwei Zonen ausbilden, und/oder anders gestaltete Durchtrittsöffnungen, beispielsweise die genannten Spalte, vorgesehen sein.
Weiterhin ist insbesondere Fig.1 zu entnehmen, dass in dem Ausgleichsraum 30 eine Füllstandsanzeige 15, insbesondere mit einer MIN-/Max- Anzeigevorrichtung und gegebenenfalls mit einer entsprechenden Sensorik, vorgesehen ist (vgl. Funktion c)).
Die MIN-/MAX-Anzeigevorrichtung 15 ist derart angeordnet, dass sich bei einem angezeigten MIN-Kühlmittelstand von im Ausgleichsraum 30 befindlichem Kühlmittel der Kühlmittelspiegel des Kühlmittels oberhalb der Kühlmitteleintrittsöffnung 25 befindet. Damit wird gewährleistet, dass auch bei minimalem Füllstand eine Gasabscheidung möglich ist.
Ferner ist - was in den Fig.1 bis 4 nicht sichtbar ist - im AGB 10 ein Silikat- Gel Behälter 16 zur Beimischung bzw. Beigabe von Korrosionsinhibitoren (Korrosion) in das Kühlmittel angeordnet.
Zur Befestigung des AGB 10 am Kühlmodul 2, dort im Speziellen an der Lüfterzarge 9, weist, wie insbesondere in Fig.2b und Fig.4a bis d dargestellt ist, der AGB 10 Befestigungshacken 17 sowie Befestigungsclips 18 oder Befestigungsschnapper 18 für entsprechende Verbindungen mit der Lüfterzarge 9 auf.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Ausgleichsbehälter für ein Kühlmittel für einen Kühlkreislauf, insbe- sondere für einen Niedertemperaturkreislauf für indirekte Ladeluftkühlung für einen Verbrennungsmotor,
mit einem Ausgleichsbehältergehäuse, an dem mindestens eine Kühlmitteleinströmeinrichtung, durch welche Kühlmittel in den Ausgleichsbehälter einströmbar ist, und eine Kühlmittelausströmeinrichtung, durch welche Kühlmittel aus dem Ausgleichsbehälter ausströmbar ist, angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Ausgleichsbehältergehäuse ein Ausgleichsraum mit einer Ausgleichsraum-Kühlmitteleintrittseinrichtung und einer Ausgleichsraum-Kühlmittelaustrittseinrichtung ausgebildet ist, durch welche Kühlmittel in den Ausgleichsraum ein- und aus dem Aus- gleichsraum ausströmbar ist, und
an dem Ausgleichsbehältergehäuse ein Kühlmitteldirektfüh- rungsmittel angeordnet ist, durch welches die Kühlmitteleinströmeinrichtung und die Kühlmittelausströmeinrichtung derart miteinander verbunden sind, dass zumindest eine Kühlmittelteilströmung einer durch die Kühlmitteleinströmeinrichtung einströmenden Kühlmittelströmung direkt von der Kühlmitteleinströmeinrichtung zu der Kühlmittelausströmeinrichtung ohne Einströmung in den Ausgleichsraum strömbar ist.
2. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kühlmitteleinströmeinrichtung ein Eintrittsstutzen oder mehrere Eintrittsstutzen und/oder die Kühlmittelausströmeinrichtung ein Austrittsstutzen oder mehrere Austrittsstutzen ist/sind.
3. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das Kühlmitteldirektführungsmittel, insbesondere ein rohrförmi- ger Strömungskanal, unterhalb des Ausgleichsraums angeordnet ist.
4. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der vorstehenden An- sprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausgleichsraum-Kühlmitteleintrittseinrichtung eine, insbe- sondere in einem unteren Bereich des Ausgleichsraums angeordnete, Kühlmitteleintrittsöffnung und/oder die Ausgleichsraum- Kühlmittelaustrittseinrichtung eine, insbesondere in dem unteren Bereich des Ausgleichsraums angeordnete, Kühlmittelaustrittsöffnung ist/sind.
5. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass - die Kühlmitteleinströmeinrichtung oberhalb der Kühlmittelausströmeinrichtung und/oder die Ausgleichsraum- Kühlmitteleintrittseinrichtung oberhalb der Ausgleichsraum- Kühlmittelaustrittseinrichtung angeordnet sind/ist.
6. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das Kühlmitteldirektführungsmittel ein im Wesentlichen rohrför- miger Strömungskanal oder mehrere im Wesentlichen rohrförmi- ge Strömungskanäle zwischen dem Eintrittsstutzen und dem Austrittsstutzen ist/sind.
7. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Kühlmitteleintrittsöffnung und/oder die Kühlmittelaustrittsöffnung an einer Oberseite des Kühlmitteldirektführungsmittels, insbesondere des rohrförmigen Strömungskanals, angeordnet ist/sind.
8. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass - der rohrförmige Strömungskanal gerade ist oder einen leichten
Knick und/oder eine leichte Biegung, insbesondere um weniger als 90°, aufweist.
9. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der vorstehenden An- Sprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kühlmitteleinströmeinrichtung derart zu der Kühlmittelaus- Strömeinrichtung angeordnet ist, dass ein Spreizungswinkel zwischen der Kühlmitteleinströmeinrichtung und der Kühlmittelausströmeinrichtung größer als 90°, insbesondere größer als 90° und kleiner als 180° ist.
10. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das Ausgleichsbehältergehäuse ein zweiteiliges, insbesondere im Wesentlichen aus Polypropylen oder Polyamid gefertigtes, Gehäuse ist, insbesondere mit einem oberen und unteren Gehäuseteil.
11. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
an dem Ausgleichsbehältergehäuse eine Kühlmitteleinfüllvorrichtung, insbesondere ein Einfüllstutzen, welcher mit einem Schraubverschluss verschließbar ist, angeordnet ist, über welche Kühlmittel in den Ausgleichsbehälter, insbesondere in den Aus- gleichsraum, einfüllbar ist.
12. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Ausgleichsbehälter, insbesondere der Ausgleichsraum, ein Überdruck-/Unterdruckventil aufweist.
13. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das Überdruck-/Unterdruckventil in die Kühlmitteleinfüllvorrichtung, insbesondere in den Schraubverschluss, integriert ist.
14. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Ausgleichsbehälter, insbesondere in dem Ausgleichsraum, eine Füllstandsanzeigevorrichtung, insbesondere mit einer MIN-/Max-Anzeigevorrichtung angeordnet ist.
15. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die MIN-/MAX-Anzeigevorrichtung derart ausgebildet ist, dass sich bei einem angezeigten MIN-Kühlmittelstand von in dem Ausgleichsbehälter, insbesondere in dem Ausgleichstraum, befindlichen Kühlmittel ein Kühlmittelspiegel des Kühlmittels oberhalb der Ausgleichsraum-Kühlmitteleintrittseinrichtung befindet.
16. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Ausgleichsbehälter, insbesondere in dem Ausgleichsraum, mindestens ein Partitionsmittel, insbesondere eine vertikale Trennwand, angeordnet ist, durch welches der Ausgleichsbehälter, insbesondere der Ausgleichsraum, in Zonen, insbesonde- re zwei Zonen, unterteilbar ist.
17. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
mehrere Partitionsmittel in dem Ausgleichsbehälter, insbesondere in dem Ausgleichsraum, angeordnet sind, durch welche der Ausgleichsbehälter, insbesondere der Ausgleichsraum, in meh- rere Zonen unterteilbar ist.
18. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Partitionsmittel oder die Partitionsmittel derart in dem Ausgleichsbehälter, insbesondere in dem Ausgleichsraum, angeordnet oder ausgebildet ist/sind, dass eine erste Zone, insbesonde- re eine Eintrittszone, in einem Bereich von in den Ausgleichsraum einströmendem Kühlmittel ausgebildet ist und/oder eine zweite Zone, insbesondere eine Beruhigungszone, in einem Bereich von aus dem Ausgleichsraum ausströmendem Kühlmittel ausgebildet ist.
19. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Partitionsmittel oder die Partitionsmittel derart in dem Ausgleichsbehälter, insbesondere in dem Ausgleichsraum, angeordnet oder ausgebildet ist/sind, dass zwischen den Zonen, insbesondere zwischen der Eintrittszone und der Beruhigungszone, ein Kühlmittelaustausch und/oder ein Gasaustausch möglich ist.
20. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Partitionsmittel oder in den Partitionsmittel zumindest eine Öffnung, insbesondere zwei oder mehrere Öffnungen, für den Kühlmittel- und/oder Gasaustausch zwischen den Zonen ange- ordnet ist/sind.
21. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Öffnung ein, insbesondere in einem oberen Bereich des Partitionsmittel angeordnetes, Loch oder ein, insbesondere in einem oberen Bereich des Partitionsmittel angeordneter, Schlitz ist.
22. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Partitionsmittel, insbesondere ein zweiteiliges und/oder vertikales Partitionsmittel, derart im Ausgleichsbehältergehäuse angeordnet ist, dass zwischen einem oberen Rand des Partitionsmittel und einer Ausgleichsbehältergehäusewand und/oder zwi- sehen einem unteren Rand des Partitionsmittel und einer Ausgleichsbehältergehäusewand eine Austauschöffnung bzw. Austauschöffnungen für den Kühlmittel- und/oder Gasaustausch zwischen den Zonen ausgebildet ist/sind.
23. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Ausgleichsraum-Kühlmitteleintrittseinrichtung in Kühlmittelströmungsrichtung nach der Kühlmitteleinströmeinrichtung und/oder die Ausgleichsraum-Kühlmittelaustrittseinrichtung in Kühlmittelströmungsrichtung vor der Kühlmittelausströmeinrichtung angeordnet sind/ist.
24. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kühlmitteleinströmeinrichtung im Bereich der Ausgleichsraum-Kühlmitteleintrittseinrichtung, insbesondere in Kühlmittelströmungsrichtung vor der Ausgleichsraum- Kühlmitteleintrittseinrichtung, derart ausgebildet ist, dass ein dort strömendes Kühlmittel expandierbar ist.
25. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kühlmitteleinströmeinrichtung im Bereich der Ausgleichsraum-Kühlmitteleintrittseinrichtung, insbesondere in Kühlmittelströmungsrichtung vor der Ausgleichsraum- Kühlmitteleintrittseinrichtung, als Diffusor ausgebildet ist.
26. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein (Strömungs-)Querschnitt der Kühlmitteleinströmeinrichtung im Bereich der Ausgleichsraum-Kühlmitteleintrittseinrichtung, insbesondere in Kühlmittelströmungsrichtung vor der Ausgleichs- raum-Kühlmitteleintrittseinrichtung, verbreitert ist.
27. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche,
eingesetzt in einem Hauptkreislauf, insbesondere in einem Niedertemperaturkreislauf für indirekte Ladeluftkühlung für einen Verbrennungsmotor, in welchem ein Kühlmittelhauptstrom strömt, derart, dass durch die Kühlmitteleinströmeinrichtung der Kühlmittelhauptstrom, insbesondere mit einem Kühlmittel/Gasgemisch, in den Ausgleichsbehälter einströmt,
in dem Ausgleichsbehälter, insbesondere in dem Ausgleichsraum, zumindest ein Teilstrom des eingeströmten Kühlmittelhauptstrom entgast wird,
durch die Kühlmittelausströmeinrichtung der Kühlmittelhaupt- ström, insbesondere mit dem entgasten Kühlmittelteilstrom, aus dem Ausgleichsbehälter ausströmt.
28. Ausgleichsbehälter nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche
eingesetzt, insbesondere zu einer Entgasung eines Kühlmittels, derart, dass
durch die Kühlmitteleinströmeinrichtung ein erster Kühlmittel- hauptstrom, insbesondere mit einem Kühlmittel/Gasgemisch, in den Ausgleichsbehälter einströmt,
eine Kühlmittelteilströmung des ersten Kühlmittelhauptstroms durch das Kühlmitteldirektführungsmittel direkt von der Kühlmit- teleinsströmeinrichtung zu der Kühlmittelausströmeinrichtung strömt,
- eine weitere Kühlmittelteilströmung des ersten Kühlmittelhauptstroms, insbesondere mit einem Kühlmittel/Gasgemisch, durch die Ausgleichsraum-Kühlmitteleinrittseinrichtung in den Ausgleichs- raum einströmt, wo insbesondere eine Kühlmittelentgasung stattfindet, und durch die Ausgleichsraum-Kühlmittelaustrittseinrichtung aus dem Ausgleichsraum ausströmt,
- durch die Kühlmittelausströmeinrichtung ein zweiter Kühlmittelhauptstrom, insbesondere mit einem entgasten Kühlmittel, welcher zumindest zum Teil aus der Kühlmittelteilströmung und der weiteren Kühlmittelteilströmung gebildet wird, ausströmt.
29. Kühlkreislauf, insbesondere Niedertemperaturkreislauf, in welchem Kühlmittel, insbesondere ein Kühlmittelhauptstrom, zur Kühlung einer Heißkomponente, insbesondere eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, strömt
- mit der in dem Kühlkreislauf zur Kühlung durch den Kühlmittelhauptstrom angeordneten Heißkomponente, insbesondere einem Verbrennungsmotor,
mit einem in dem Kühlkreislauf zu einem Wärmeaustausch mit dem Kühlmittelhauptstrom angeordneten Kühlmodul, insbesondere einem Kühlmittel-/Luft-Kühler,
mit einem in dem Kühlkreislauf zu einer Entgasung des Kühlmittelhauptstroms angeordneten Ausgleichsbehälter, insbesondere nach einem der voranstehenden Ansprüche,
bei dem der Ausgleichsbehälter derart in dem Kühlkreislauf, insbesondere in einer Kühlmittelflussrichtung nach der Heißkomponente und/oder vor dem Kühlmodul, angeordnet ist, dass der Ausgleichsbehälter von dem Kühlmittelhauptstrom durchströmt wird.
30. Kühlkreislauf nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, - mit einer in dem Kühlkreislauf zu einer Förderung des Kühlmittelhauptstroms in dem Kühlkreislauf angeordneten Kühlmittelpumpe.
31. Kühlkreislauf nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
- bei dem die Heißkomponente, der Ausgleichsbehälter, das Kühlmo- dul und die Kühlmittelpumpe derart in dem Kühlkreislauf angeordnet sind, dass der Kühlmittelhauptstrom durch die Kühlmittelpumpe, weiter durch das Kühlmodul, danach durch die Heißkomponente und anschließend durch den Ausgleichsbehälter strömbar ist.
32. Kühlkreislauf nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Ausgleichsbehälter nach einem der voranstehenden Ansprüche ausgebildet ist.
33. Verfahren zur Kühlung einer Heißkomponente, insbesondere eines Verbrennungsmotors, unter Verwendung eines in einem Kühlkreislauf, insbesondere in einem Niedertemperaturkreislauf, strömenden Kühlmittels,
bei dem
- ein Kühlmittelhauptstrom des Kühlkreislaufs ein in dem Kühlkreislauf angeordnetes Kühlmodul durchströmt, wobei durch einen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittelhauptstrom und dem Kühlmodul der Kühlmittelhauptstrom gekühlt wird, - der Kühlmittelhauptstrom einen in dem Kühlkreislauf angeordneten Ausgleichsbehälter, insbesondere nach einem der voranstehenden Ansprüche, durchströmt, wobei durch eine Gasabscheidung der Kühlmittelhauptstrom entgast wird,
- der Kühlmittelhauptstrom die in dem Kühlkreislauf angeordnete Heißkomponente durchströmt, wobei durch einen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittelhauptstrom und der Heißkomponente die Heißkomponente gekühlt wird.
34. Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem
- der Kühlmittelhauptstrom eine in dem Kühlkreislauf angeordnete Kühlmittelpumpe durchströmt, wobei der Hauptkühlmittelstrom in dem Kühlkreislauf gefördert wird.
35. Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem bei der Durchströmung des Ausgleichsbehälters nach einem der voranstehenden Ansprüche
- durch die Kühlmitteleinströmeinrichtung ein erster Kühlmittelhauptstrom, insbesondere mit einem Kühlmittel/Gasgemisch, in den Ausgleichsbehälter einströmt,
- eine Kühlmittelteilströmung des ersten Kühlmittelhauptstroms durch das Kühlmitteldirektführungsmittel direkt von der Kühlmittel- einsströmeinrichtung zu der Kühlmittelausströmeinrichtung strömt, - eine weitere Kühlmittelteilströmung des ersten Kühlmittelhauptstroms, insbesondere mit einem Kühlmittel/Gasgemisch, durch die Ausgleichsraum-Kühlmitteleinrittseinrichtung in den Ausgleichsraum einströmt, den Ausgleichsraum durchströmt, wobei insbe- sondere eine Kühlmittelentgasung stattfindet, und durch die Ausgleichsraum-Kühlmittelaustrittseinrichtung aus dem Ausgleichsraum ausströmt,
- durch die Kühlmittelausströmeinrichtung ein zweiter Kühlmittel- hauptstrom, insbesondere mit einem entgasten Kühlmittel, welcher zumindest zum Teil aus der Kühlmittelteilströmung und der weiteren Kühlmittelteilströmung gebildet wird, ausströmt.
EP06703883A 2005-01-31 2006-01-12 Ausgleichsbeh[lter f]r ein k]hlmittel f]r einen k]hlkreislauf Withdrawn EP1846644A1 (de)

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PCT/EP2006/000203 WO2006081920A1 (de) 2005-01-31 2006-01-12 Ausgleichsbehälter für ein kühlmittel für einen kühlkreislauf

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