EP2317094B1 - Kühlmittelkreislaufanordnung - Google Patents

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EP2317094B1
EP2317094B1 EP10188486.4A EP10188486A EP2317094B1 EP 2317094 B1 EP2317094 B1 EP 2317094B1 EP 10188486 A EP10188486 A EP 10188486A EP 2317094 B1 EP2317094 B1 EP 2317094B1
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EP
European Patent Office
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coolant
circuit
valve
circuit arrangement
outlet
Prior art date
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EP10188486.4A
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EP2317094A3 (de
EP2317094A2 (de
Inventor
Eike Willers
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Mahle Behr Kornwestheim GmbH
Original Assignee
Mahle Behr Kornwestheim GmbH
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Publication date
Application filed by Mahle Behr Kornwestheim GmbH filed Critical Mahle Behr Kornwestheim GmbH
Publication of EP2317094A2 publication Critical patent/EP2317094A2/de
Publication of EP2317094A3 publication Critical patent/EP2317094A3/de
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    • 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
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/165—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control characterised by systems with two or more loops
    • 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
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/02—Arrangements for cooling cylinders or cylinder heads
    • F01P2003/028—Cooling cylinders and cylinder heads in series
    • 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
    • F01P11/14—Indicating devices; Other safety devices
    • F01P2011/205—Indicating devices; Other safety devices using heat-accumulators
    • 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
    • F01P2060/08—Cabin heater
    • 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
    • F01P9/00—Cooling having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P7/00
    • F01P9/06—Cooling having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P7/00 by use of refrigerating apparatus, e.g. of compressor or absorber type

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for a motor vehicle having a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
  • At least one heat exchanger in the form of a coolant cooler is arranged in a coolant circuit according to the prior art.
  • the coolant flowing through the coolant radiator is cooled by a wind and pumped by a pump into the engine and cylinder head to be cooled.
  • By circulating the coolant through the engine its temperature is lowered.
  • an internal combustion engine can be cooled down particularly quickly.
  • a chilled water cooling could contribute greatly to an improvement of the combustion processes, especially in high load operation.
  • the pamphlets EP 1 331 113 A1 . DE 195 21 292 A1 and US Pat. No. 6,032,869 disclose circuit arrangements for a motor vehicle having a motor vehicle, in which a coolant is circulated, wherein in the circuit arrangement at least a first heat exchanger, which cools an engine block via a first coolant circuit, and at least one Storage device are arranged for to be delivered to a heater heat in a second coolant circuit.
  • a circulation arrangement for a motor vehicle having an internal combustion engine in which a coolant is circulated, wherein in the circuit arrangement at least one first heat exchanger, which cools an engine block via a first coolant circuit, and at least one storage device for heat to be discharged to a heater in a second Coolant circuit are arranged, wherein the storage device is integrated in a third coolant circuit for additional cooling of the engine block. Due to the configuration according to the invention not only the first heat exchanger is used as a cold water storage, but it can be provided via the third coolant circuit additional cooling, the storage device also serves as a cold water storage in this case.
  • this configuration according to the invention is also very advantageous if the motor vehicle has a shutter arranged in front of the coolant radiator. Radiator shutters are used, for example, at low Outside temperatures or, if the engine has not yet reached its final operating temperature, to compensate for the effect of the radiator. The use of radiator shutters is also advantageous for improving the aerodynamics and thus to reduce fuel consumption.
  • the cooling performance of the coolant radiator is deteriorated because there is no longer enough wind to cool the coolant flowing through the coolant radiator. Therefore, in this case too, an additional cold water storage for cooling the engine block, which is achieved by the use of the storage device or its integration into the third refrigerant circuit, is particularly advantageous. Due to the configuration according to the invention, an extended transit time in shutter operation can advantageously be realized. In addition, a reduction in the thermal cycling of the coolant radiator is achieved by the circuit arrangement according to the invention.
  • the first heat exchanger is ademitteikühler, in particular a high-temperature coolant radiator.
  • a line of the third coolant circuit opens into a first inlet of a first valve and a line of the second coolant circuit opens into a second inlet of the first valve, via which the supply of the coolant from the second coolant circuit and the supply of the coolant from the third coolant circuit to the storage device is controllable.
  • the first valve is an electrically, magnetically or electromagnetically operable valve, wherein the first valve preferably has a switching time of less than 2 s.
  • a first pump is arranged between the first valve and the storage device.
  • the function of the storage device as a heat storage and cold storage is changeable.
  • the storage device has an output which is connected to the heating device and a cylinder head of the internal combustion engine via the second coolant circuit.
  • the output of the storage device is connected to the engine block via the third cooling circuit.
  • the output of the storage device is connected to an inlet of a second valve.
  • the second valve has a first outlet and a second outlet.
  • the first outlet of the second valve directs the coolant into the third cooling circuit to the engine block, and the second outlet of the second valve directs the coolant into the second coolant loop to the heater.
  • the coolant coming from the storage device via the third coolant circuit can be fed into the engine block via a pump suction side when the storage device acts as a kite pesher.
  • a second heat exchanger in particular a low-temperature cooler, is provided in the circuit arrangement.
  • the storage device is charged with cold coolant coming from the low-temperature cooler, the high-temperature coolant cooler cooling the engine block via the first coolant circuit.
  • the first heat exchanger is integrated into the first coolant circuit and the third coolant circuit.
  • the first saucetaucher in the firstdeffenkrefserton and the second heat exchanger may be integrated into the third coolant circuit.
  • the storage device is integrated in a refrigerant circuit of an automotive air conditioning system.
  • a capacitor can be integrated into the memory device.
  • Fig. 1 shows a circuit arrangement 1 of a non-inventive example with a first coolant circuit 2, which is indicated schematically by a dotted line, a second coolant circuit 3, which is indicated by a dotted line schematically, and a drifted coolant circuit 4, softer indicated by a dashed line schematically is.
  • a first heat exchanger 5 which is designed as a high-temperature coolant radiator
  • a first valve 6 which is an electromagnetically operated valve with a switching time ⁇ 2 s
  • a first pump 7, a memory device 8 which is an electromagnetically operated valve with a switching time ⁇ 2 s
  • a first pump 7, a memory device 8 which is an electromagnetically operated valve with a switching time ⁇ 2 s
  • a first pump 7, a memory device 8 which is an electromagnetically operated valve with a switching time ⁇ 2 s
  • a first pump 7, a memory device 8 which is an electromagnetically operated valve with a switching time ⁇ 2 s
  • a coolant consisting of a mixture of water and antifreeze circulates through the first heat exchanger 5, in which the coolant is cooled by wind during driving of the motor vehicle, via the thermostat 10 and the second pump 9 to the engine block 12 and the cylinder head 13, of which the heated by the engine block 12 and the cylinder head 13 then coolant is passed back to the first heat exchanger 5, where it is in turn cooled by the airstream.
  • the temperature of the engine block 12 and the cylinder head 13 is controlled or cooled.
  • the coolant circulates from the engine block 12 and the cylinder head 13 via the first valve 6 and the first pump 7 to the storage device 8, which can serve as a heat accumulator or heat accumulator, around the engine block 12 and the cylinder head 13 heated To store coolant and, if necessary, to a heater 11 for heating a passenger compartment of the motor vehicle.
  • a coolant circulates from the first heat exchanger 5 via the first valve 6 and the first pump 7 to the storage device 8, which can also serve as a cold storage according to the control of the first valve 6, which will be explained in more detail below in order to deliver the cooled by the first heat exchanger 5 coolant as needed via the second pump 9 to the engine block 12 and the cylinder head 13 for additional cooling.
  • the first valve 6 has a first inlet 15, which is connected to a line 17 coming from the first heat exchanger 5, and a second inlet 16, which is connected to a line 18 coming from the engine block 12 and cylinder head 13. If the function of the storage device 8 is required as a heat storage, the first valve 6 switches to close the first inlet 15 and the second inlet 16 to open, so that through an outlet 19 of the first valve 6 via the pump 7, hot coolant in the Storage device 8 is initiated to be stored there and delivered to the heater 11.
  • the valve 6 switches to open the first inlet 15 and to close the second inlet 16, so that through the outlet 19 of the first valve 6 via the pump 7 cold coolant, the storage device 8 is supplied to stored and on the engine block 12 and the cylinder head 13 to be discharged, which causes additional cooling of the engine block 12 and the cylinder head 13 to the cooling caused by the first coolant circuit.
  • Fig. 2 shows a circuit arrangement 1 according to an embodiment, which differs from the in Fig. 1 in that a further, second valve 20 is arranged downstream of the storage device 8, which has an inlet 21 which is connected to an outlet 22 of the storage device 8 and which has a first outlet 23 and a second outlet 24 via which respectively the supply of cold or warm coolant is adjustable.
  • a check valve 25 is also provided in this embodiment.
  • Fig. 3 shows a further circuit arrangement 1 according to an embodiment, which differs from the in Fig. 2 shown embodiment in that the third coolant circuit 4 is not passed through the first heat exchanger 5 to the first valve 6 and to the first inlet 15 of the first valve 6, but via the second heat exchanger 14, which upstream with the engine block 12 and Cylinder head 13 is connected.
  • the second heat exchanger 14 of the storage device 8 supplies the cooled coolant.
  • this embodiment also differs from the in Fig.
  • FIG. 4 a further circuit arrangement 1 according to an embodiment, which differs from the in Fig. 3 illustrated embodiment, characterized in that a refrigerant circuit 27 of an automotive air conditioning system, which here schematically by a compressor 28, a third valve 29, a first capacitor 30, a fourth valve 31, which is designed as an expansion valve, and an evaporator 32 is shown.
  • the third valve 29 regulates the supply of the refrigerant to the fourth valve 31 via the first capacitor 30 arranged in the refrigerant circuit 27 or via a bypass 33, which conducts the refrigerant through the storage device 8 of the circuit arrangement 1.
  • a second condenser 34 is provided, through which the refrigerant of the motor vehicle air conditioner is passed, to then be supplied to the expansion valve or the fourth valve 31.
  • a radiator shutter 35 which acts as already described, arranged in front of the first heat exchanger 5 and the second heat exchanger 14.
  • circuit arrangement 1 ensures effective and rapid cooling of the engine block in certain situations, for example during high-load operation

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  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kreislaufanordnung für ein eine Brennkraftmaschine aufweisendes Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Um einen Verbrennungsmotor mittels einer Kühlflüssigkeit, weiche beispielsweise aus einem Gemisch aus Wasser und Frostschutz besteht, zu kühlen, ist gemäß dem Stand der Technik zumindest ein Wärmetauscher in Form eines Kühlmittelkühlers in einem Kühlmittelkreislauf angeordnet. Das den Kühlmittelkühler durchfließende Kühlmittel wird durch Fahrtwind gekühlt und durch eine Pumpe in den zu kühlenden Motor und Zylinderkopf gepumpt. Durch Zirkulieren des Kühlmittels durch den Motor wird dessen Temperatur gesenkt.
  • In bestimmten Situationen ist es wünschenswert, dass ein Verbrennungsmotor besonders schnell herunter gekühlt werden kann. Beispielsweise könnte eine Kaltwasserkühlung hervorragend zu einer Verbesserung der Verbrennungsvorgänge insbesondere im Hochlastbetrieb beitragen.
  • Eine derartige effektive und sehr schnelle Kühlung ist jedoch mittels der im Stand der Technik bekannten Konfigurationen nicht möglich, da hierbei lediglich der Kühlmittelkühler als Kaltwasserspeicher dient, und dieser zu den oben genannten Zwecken kein ausreichendes Reservoir darstellt.
  • Die Druckschriften EP 1 331 113 A1 , DE 195 21 292 A1 und US 6 032 869 offenbaren Kreislaufanordnungen für ein eine Brennkraftmaschine aufweisendes Kraftfahrzeug, in welcher ein Kühlmittel zirkulierbar ist, wobei in der Kreislaufanordnung zumindest ein erster Wärmetauscher, welcher einen Motorblock über einen ersten Kühlmittelkreislauf kühlt, und zumindest eine Speichereinrichtung für an eine Heizeinrichtung abzugebende Wärme in einem zweiten Kühlmittelkreislauf angeordnet sind.
  • Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kreislaufanordnung für ein eine Brennkraftmaschine aufweisendes Kraftfahrzeug vorzusehen, mittels welcher die Hochlastfähigkeit eines Motors verbessert wird.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Kreislaufanordnung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
  • Erfindungsgemäß wird eine Kreislaufanordnung für ein eine Brennkraftmaschine aufweisendes Kraftfahrzeug vorgesehen, in welcher ein Kühlmittel zirkulierbar ist, wobei in der Kreislaufanordnung zumindest ein erster Wärmetauscher, welcher einen Motorblock über einen ersten Kühlmittelkreislauf kühlt, und zumindest eine Speichereinrichtung für an eine Heizeinrichtung abzugebende Wärme in einem zweiten Kühlmittelkreislauf angeordnet sind, wobei die Speichereinrichtung in einen dritten Kühlmittelkreislauf zum zusätzlichen Kühlen des Motorblocks integriert ist. Durch die erfindungsgemäße Konfiguration wird nicht nur der erste Wärmetauscher als Kaltwasserspeicher genutzt, sondern es kann eine zusätzliche Kühlung über den dritten Kühlmittelkreislauf bereitgestellt werden, wobei die Speichereinrichtung in diesem Fall ebenfalls als Kaltwasserspeicher dient. Durch Einbinden der Speichereinrichtung in den dritten Kühlmittelkreislauf kann somit Kaltwasser schnell über den dritten Kühlmittelkreislauf in den Motorblock und/oder den Zylinderkopf eingespeist werden, um diesen effektiv und schnell zu kühlen. Dies ist insbesondere im Hochiastbetrieb des Verbrennungsmotors von Vorteil, da hierdurch die Hochlastfähigkeit des Motors verbessert wird. Weiterhin ist diese erfindungsgemäße Konfiguration auch dann sehr vorteilhaft, wenn das Kraftfahrzeug eine vor dem Kühlmittelkühler angeordnete Jalousie aufweist. Kühlerjalousien werden beispielsweise eingesetzt, um bei geringen Außentemperaturen oder, wenn der Motor seine endgültige Betriebstemperatur noch nicht erreicht hat, die Wirkung des Kühlers zu kompensieren. Auch ist der Einsatz von Kühlerjalousien vorteilhaft zur Verbesserung der Aerodynamik und somit zur Verbrauchsreduzierung. Durch Einsetzen der Kühlerjalousie bzw. durch Schließen derselben, um die oben aufgezählten Effekte zu erzielen, wird jedoch die Kühlleistung des Kühlmittelkühlers verschlechtert, da nicht mehr ausreichend Fahrtwind zur Kühlung des den Kühlmittelkühler durchfließenden Kühlmittels zur Verfügung steht. Daher ist auch in diesem Fall eine zusätzlicher Kaltwasserspeicher zur Kühlung des Motorblocks, welcher durch die Nutzung der Speichereinrichtung bzw. deren Einbindung in den dritten Kältemittelkreislauf erzielt wird, besonders vorteilhaft. Durch die erfindungsgemäße Konfiguration kann vorteilhafterweise eine verlängerte Laufzeit im Jalousiebetrieb realisiert werden. Darüber hinaus wird durch die erfindungsgemäße Kreislaufanordnung auch eine Verringerung der thermischen Wechselbelastung von dem Kühlmittelkühler erreicht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Wärmetauscher ein Kühlmitteikühler, insbesondere ein Hochtemperatur-Kühlmittelkühler.
  • Eine Leitung des dritten Kühlmittelkreislaufs mündet in einen ersten Einlass eines ersten Ventils und eine Leitung des zweiten Kühlmittelkreislaufs mündet in einen zweiten Einlass des ersten Ventils, über welches die Zufuhr des Kühlmittels aus dem zweiten Kühlmittelkreislauf und die Zufuhr des Kühlmittels aus dem dritten Kühlmittelkreislauf zu der Speichereinrichtung regelbar ist. Hierdurch ist eine gute Beladung der Speichereinrichtung über die jeweiligen Kühlmittelkreisläufe realisierbar.
  • Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das erste Ventil ein elektrisch, magnetisch oder elektromagnetisch betätigbares Ventil, wobei das erste Ventil vorzugsweise eine Schaltzeit von weniger als 2 s aufweist. Durch Verwenden der schnellen elektrisch oder elektromagnetisch betätigten Ventile wird ermöglicht, den Kühlerweg schnell zu öffnen und somit das Kühlmittel, welches sich im Kühlmittetkühler befindet, zum schnellen Herunterkühlen des Motors zu verwenden.
  • Vorzugsweise ist zwischen dem ersten Ventil und der Speichereinrichtung eine erste Pumpe angeordnet.
  • Durch Schalten des ersten Ventils ist die Funktion der Speichereinrichtung als Wärmespeicher und als Kältespeicher änderbar.
  • Die Speichereinrichtung weist einen Ausgang auf, welcher mit der Heizeinrichtung und einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine über den zweiten Kühlmittelkreislauf verbunden ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Ausgang der Speichereinrichtung mit dem Motorblock über den dritten Kühlkreislauf verbunden.
  • Der Ausgang der Speichereinrichtung ist mit einem Einlass eines zweiten Ventils verbunden.
  • Das zweite Ventil weist einen ersten Auslass und einen zweiten Auslass auf.
  • Der erste Auslass des zweiten Ventils leitet das Kühlmittel in den dritten Kühlmitfelkreislauf zu dem Motorblock, und der zweite Auslass des zweiten Ventils leitet das Kühlmittel in den zweiten Kühlmittelkreisiauf zu der Heizeinrichtung.
  • Vorzugsweise kann das über den dritten kühlmittelkreislauf aus der Speichereinrichtung kommende Kühlmittel, wenn die Speichereinrichtung als Käitespescher wirkt, über eine Pumpenansaugseite in den Motorblock eingespeist werden. Alternativ ist eine Einspeisung im Bereich des Abgaskuhiers, eine Einspeisung im Bereich des Turboladers, eine Einspeisung im Bereich des Motorölkühlers oder im Bereich des Getriebeölkühlers implementierbar.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein zweiter Wärmetauscher, insbesondere ein Niedertemperaturkühler, in der Kreislaufanordnung vorgesehen. Hierbei wird die Speichereinrichtung mit von dem Niedertemperaturkühler kommenden kalten Kühlmittel beladen, wobei der Hochtemperatur-Kühlmittelkühler den Motorblock über den ersten Kühlmittelkreislauf kühlt.
  • Vorzugsweise ist der erste Wärmetauscher in den ersten Kühlmittelkreislauf und den dritten Kühlmittelkreislauf integriert.
  • Alternativ können der erste Wärmetaucher in den ersten Kühlmittelkrefslauf und der zweite Wärmetauscher in den dritten Kühlmittelkreislauf integriert sein.
  • Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Speichereinrichtung in einen Kältemittelkreislauf einer Kraftfahrzeugklimaanlage integriert.
  • Vorzugsweise kann darüber hinaus ein Kondensator in die Speichereinrichtung eingebunden sein.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigen
    • Fig.1 eine Kreislaufanordnung eines nicht erfindungsgemäßen Beispiels;
    • Fig.2 eine weitere Kreislaufanordnung gemäß einer Ausführungsform;
    • Fig. 3 eine weitere Kreislaufanordnung gemäß einer Ausführungsform;
    • Fig. 4 eine weitere Kreislaufanordnung gemäß einer Ausführungsform.
  • Fig. 1 zeigt eine Kreislaufanordnung 1 eines nicht erfindungsgemäßen Beispiels mit einem ersten Kühlmittelkreislauf 2, welcher durch eine gepunktete Linie schematisch angedeutet ist, einem zweiten Kühlmittelkreislauf 3, welcher durch eine strichpunktierte Linie schematisch angedeutet ist, und einen driftten Kühlmittelkreislauf 4, weicher durch eine gestrichelte Linie schematisch angedeutet ist. In der Kreislaufanordnung 1 sind darüber hinaus ein erster Wärmetauscher 5, welcher als Hochtemperatur-Kühlmittelkühler ausgebildet ist, ein erstes Ventil 6, welches ein elektromagnetisch betätigtes Ventils mit einer Schaltzeit < 2 s ist, eine erste Pumpe 7, eine Speichereinrichtung 8, eine zweite Pumpe 9, ein Thermostat 10, eine Heizeinrichtung 11, ein Motorblock 12 und ein Zylinderkopf 13 angeordnet. Auch ist hier ein zweiter Wärmetauscher 14 vorgesehen, welcher als Niedertemperatur-Kühlmittelkühler ausgebildet ist, welcher jedoch nicht in den ersten, zweiten oder dritten Kühlmittelkreislauf 2, 3 oder 4 integriert ist.
  • In dem ersten Kühlmittelkreislauf 2 zirkuliert ein Kühlmittel, welches aus einem Gemisch von Wasser und Frostschutzmittel besteht, durch den ersten Wärmetauscher 5, in welchem das Kühlmittel durch Fahrtwind beim Fahren des Kraftfahrzeugs abgekühlt wird, über den Thermostat 10 und die zweite Pumpe 9 zu dem Motorblock 12 und dem Zylinderkopf 13, von welchem das durch den Motorblock 12 und den Zylinderkopf 13 erhitzte Kühlmittel dann zurück zu dem ersten Wärmetauscher 5 geleitet wird, wo es wiederum durch den Fahrtwind gekühlt wird. So wird mittels dieses ersten Kühlmittelkreislaufs 2 die Temperatur des Motorblocks 12 und des Zylinderkopfs 13 geregelt bzw. gekühlt.
  • In dem zweiten Kühlmittelkreislauf 3 zirkuliert das Kühlmittel von dem Motorblock 12 und dem Zylinderkopf 13 über das erste Ventil 6 und die erste Pumpe 7 zu der Speichereinrichtung 8, welche als Wärmeakku oder Wärmespeicher dienen kann, um das von dem Motorblock 12 und dem Zylinderkopf 13 erhitzte Kühlmittel zu speichern und bei Bedarf an eine Heizeinrichtung 11 zum Heizen eines Fahrgastinnenraums des Kraftfahrzeugs abzugeben.
  • In dem dritten Kühlmittelkreislauf 4 zirkuliert ein Kühlmittel von dem ersten Wärmetauscher 5 über das erste Ventil 6 und die erste Pumpe 7 zu der Speichereinrichtung 8, welche entsprechend der Steuerung des ersten Ventils 6, welche im Folgenden noch näher erläutert wird, auch als Kältespeicher dienen kann, um das vom ersten Wärmetauscher 5 abgekühlte Kühlmittel bei Bedarf über die zweite Pumpe 9 an den Motorblock 12 und den Zylinderkopf 13 zur zusätzlichen Kühlung abzugeben.
  • Das erste Ventil 6 weist einen ersten Einlass 15 auf, welcher mit einer von dem ersten Wärmetauscher 5 kommenden Leitung 17 verbunden ist, und einen zweiten Einlass 16, welcher mit einer von dem Motorblock 12 und Zylinderkopf 13 kommenden Leitung 18 verbunden ist. Wenn die Funktion der Speichereinrichtung 8 als Wärmespeicher erforderlich ist, schaltet das erste Ventil 6, um den ersten Einlass 15 zu schließen und den zweiten Einlass 16 zu öffnen, so dass durch einen Auslass 19 des ersten Ventils 6 über die Pumpe 7 warmes Kühlmittel in die Speichereinrichtung 8 eingeleitet wird, um dort gespeichert und an die Heizeinrichtung 11 abgegeben zu werden. Wenn jedoch die Funktion der Speichereinrichtung 8 als Kältespeicher erforderlich ist, dann schaltet das Ventil 6, um den ersten Einlass 15 zu öffnen und den zweiten Einlass 16 zu schließen, so dass durch den Auslass 19 des ersten Ventils 6 über die Pumpe 7 kaltes Kühlmittel der Speichereinrichtung 8 zugeführt wird, um dort gespeichert und an den Motorblock 12 und den Zylinderkopf 13 abgegeben zu werden, was eine zusätzliche Kühlung des Motorblocks 12 und des Zylinderkopfs 13 zu der durch den ersten Kühlmittelkreislauf verursachten Kühlung bewirkt. So kann bei diesem nicht erfindungsgemäßen Beispiel beispielsweise bei einem Inhalt der Speichereinrichtung 8 von 3 Litern Kühlmittel, einer vorherigen Speicherbefüllung mit 40 °C warmen Kühlmittel und einer Kühlmitteltemperatur im Motor von 100 °C bei einer zusätzlichen Einspeisung von Kühlmittel auf die oben beschriebene Art und Weise innerhalb von 2 s eine kurzfristige Leistung von 1500 g/s * 3,5 J/g/K*60K = 300 kW erreicht werden.
  • Fig. 2 zeigt eine Kreislaufanordnung 1 gemäß einer Ausführungs-form, welche sich von der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass stromabwärts der Speichereinrichtung 8 ein weiteres, zweites Ventil 20 angeordnet ist, welches einen Einlass 21 aufweist, der mit einem Ausgang 22 der Speichereinrichtung 8 verbunden ist, und welches einen ersten Auslass 23 und einen zweiten Auslass 24 aufweist, über welche jeweilig die Zufuhr von kaltem oder warmen Kühlmittel regelbar ist. Dabei wird, wenn das zweite Ventil 20 gesteuert wird, um den ersten Auslass 23 zu schließen und den zweiten Auslass 24 zu öffnen, warmes Kühlmittel zu der Heizeinrichtung 11 über den zweiten Kühlmittelkreisiauf 3 geleitet, und, wenn das zweite Ventil 20 gesteuert wird, um den ersten Auslass 23 zu öffnen und den zweiten Auslass 24 zu schließen, wird kaltes Kühlmittel zu dem Motor-block 12 und dem Zylinderkopf 13 über den dritten Kühimittelkreislauf 4 geleitet, Zusätzlich ist in dieser Ausführungsform auch ein Rückschlagventil 25 vorgesehen.
  • Fig. 3 zeigt eine weitere Kreislaufanordnung 1 gemäß einer Ausführungsform, weiche sich von der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass der dritte Kühlmittelkreislauf 4 nicht über den ersten Wärmetauscher 5 zu dem ersten Ventil 6 bzw. zu dem ersten Einlass 15 des ersten Ventils 6 geleitet wird, sondern über den zweiten Wärmetauscher 14, welcher stromaufwärts mit dem Motorblock 12 und dem Zylinderkopf 13 verbunden ist. Somit liefert gemäß der hier gezeigten Ausführungsform der zweite Wärmetauscher 14 der Speichereinrichtung 8 das gekühlte Kühlmittel. Darüber hinaus unterscheidet sich diese Ausführungsform auch noch von der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform, indem das von dem zweiten Auslass 24 bei entsprechender Steuerung des ersten Ventils 6 und des zweiten Ventils 20 kommende erhitzte Kühlwasser nicht auf direktem Weg der Heizeinrichtung zugeführt wird, sondern hier ein beliebiger Nutzer 26 zwischengeschaltet ist, wie beispielsweise ein Abgaswärmenutzer, eine Automatikgetriebekühlung, eine Motorölkühlung, eine indirekte Kondensatorkühlung, etc.
  • Schließlich ist in Fig. 4 eine weiter Kreislaufanordnung 1 gemäß einer Ausführungsform dargestellt, welche sich von der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass ein Kältemittelkreislauf 27 einer Kraftfahrzeugklimaanlage, welcher hier schematisch durch einen Kompressor 28, ein drittes Ventil 29, einen ersten Kondensator 30, ein viertes Ventil 31, welches als Expansionsventil ausgebildet ist, und einen Verdampfer 32 dargestellt ist. Dabei regelt das dritte Ventil 29 die Zufuhr des Kältemittels zu dem vierten Ventil 31 über den in dem Kältemittelkreislauf 27 angeordneten ersten Kondensator 30 oder über einen Bypass 33, welcher das Kältemittel durch die Speichereinrichtung 8 der Kreislaufanordnung 1 leitet. In der Speichereinrichtung 8 ist hier ein zweiter Kondensator 34 vorgesehen, durch welchen das Kältemittel der Kraftfahrzeugklimaanlage hindurch geleitet wird, um dann dem Expansionsventil bzw. dem vierten Ventil 31 zugeführt zu werden Wie darüber hinaus erkennbar ist, ist in dieser Ausführungsform außerdem eine Kühlerjalousie 35, welche wie bereits beschrieben wirkt, vor dem ersten Wärmetauscher 5 und dem zweiten Wärmetauscher 14 angeordnet.
  • insgesamt betrachtet wird durch die oben beschriebene Kreislaufanordnung 1 eine effektive und schnelle Kühlung des Motorblocks in bestimmten Situationen, beispielsweise im Hochlastbetrieb, gewährleistet
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kreislaufanordnung
    2
    erster Kühlmittelkreislauf
    3
    zweiter Kühlmittelkreislauf
    4
    dritter Kühlmittelkreislauf
    5
    erster Wärmetauscher
    6
    erstes Ventil
    7
    erste Pumpe
    8
    Speichereinnchtung
    9
    zweite Pumpe
    10
    Thermostat
    11
    Heizeinrichtung
    12
    Motorblock
    13
    Zylinderkopf
    14
    zweiter Wärmetauscher
    15
    erster Einlass des ersten Ventils
    16
    zweiter Einlass des zweiten Ventils
    17
    Leitung
    18
    Leitung
    19
    Auslass des ersten Ventils
    20
    zweites Ventil
    21
    Einlass des zweiten Ventils
    22
    Ausgang der Speichereinrichtung
    23
    erster Auslass des zweiten Ventils
    24
    zweiter Auslass des zweiten Ventils
    25
    Rückschlagventil
    26
    Nutzer
    27
    Kältemittelkreislauf einer Kraftfahrzeugklimaanlage
    28
    Kompressor
    29
    drittes Ventil
    30
    erster Kondensator
    31
    viertes Ventil
    32
    Verdampfer
    33
    Bypass
    34
    zweiter Kondensator
    35
    Kühlerjalousie

Claims (10)

  1. Kreislaufanordnung (1) für ein eine Brennkraftmaschine aufweisendes Kraftfahrzeug, in welcher ein Kühlmittel zirkulierbar ist, wobei in der Kreislaufanordnung (1) zumindest ein erster Wärmetauscher (5), welcher einen Motorblock (12) über einen ersten Kühlmittelkreislauf (2) kühlt, und zumindest eine Speichereinrichtung (8) für an eine Heizeinrichtung (11) abzugebende Wärme in einem zweiten Kühlmittelkreislauf (3) angeordnet sind, wobei die Speichereinrichtung (8) in einen dritten Kühlmittelkreislauf (4) zum zusätzlichen Kühlen des Motorblocks (12) integriert ist, wobei eine Leitung (17) des dritten Kühlmittelkreislaufs (4) in einen ersten Einlass (15) eines ersten Ventils (6) und eine Leitung (18) des zweiten Kühlmittelkreislaufs (3) in einen zweiten Einlass (16) des ersten Ventils (6) münden, über welches die Zufuhr des Kühlmittels aus dem zweiten Kühlmittelkreislauf (3) und die Zufuhr des Kühlmittels aus dem dritten Kühlmittelkreislauf (4) zu der Speichereinrichtung (8) regelbar ist, wobei durch Schalten des ersten Ventils (6) die Funktion der Speichereinrichtung (8) als Wärmespeicher und als Kältespeicher änderbar ist und die Speichereinrichtung (8) einen Ausgang (22) aufweist, welcher mit einem Einlass (21) eines zweites Ventils (20) verbunden ist, wobei der erste Auslass (23) des zweiten Ventils (20) das Kühlmittel in den dritten Kühlmittelkreislauf (4) zu dem Motorblock (12) leitet, und der zweite Auslass (24) des zweiten Ventils (20) das Kühlmittel in den zweiten Kühlmittelkreislauf (3) zu der Heizeinrichtung (11) leitet, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (22) der Speichereinrichtung (8) mit der Heizeinrichtung (11) und einem Zylinderkopf (13) der Brennkraftmaschine über den zweiten Kühlmittelkreislauf (3) verbunden ist.
  2. Kreislaufanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmetauscher (5) ein Kühlmittelkühler, insbesondere ein Hochtemperatur-Kühlmittelkühler, ist.
  3. Kreislaufanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil (6) ein elektrisch, magnetisch oder elektromagnetisch betätigbares Ventil ist, und wobei das erste Ventil (6) eine Schaltzeit von weniger als 2 s aufweist.
  4. Kreislaufanordnung (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Ventil (6) und der Speichereinrichtung (8) eine erste Pumpe (7) angeordnet ist.
  5. Kreislaufanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (22) der Speichereinrichtung (8) mit dem Motorblock (12) über den dritten Kühlkreislauf (4) verbunden ist.
  6. Kreislaufanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventil (20) einen ersten Auslass (23) und einen zweiten Auslass (24) aufweist.
  7. Kreislaufanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Wärmetauscher (14), insbesondere ein Niedertemperaturkühler, in der Kreislaufanordnung (1) vorgesehen ist.
  8. Kreislaufanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmetauscher (5) in den ersten Kühlmittelkreislauf (2) und den dritten Kühlmittelkreislauf (4) integriert ist.
  9. Kreislaufanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmetaucher (5) in den ersten Kühlmittelkreislauf (2) integriert ist, und der zweite Wärmetauscher (14) in den dritten Kühlmittelkreislauf (4) integriert ist.
  10. Kreislaufanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung (8) in einen Kältemittelkreislauf (27) einer Kraftfahrzeugklimaanlage integriert ist.
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