WO2006056353A1 - Kraftfahrzeugkühlvorrichtung - Google Patents

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Daimlerchrysler Ag
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    • F01P2060/02—Intercooler

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle cooling device according to the preamble of claim 1.
  • DE 101 58 436 A1 discloses a motor vehicle cooling device with an engine cooling circuit and a charge air cooling circuit, which is cooled by a branch of the engine cooling circuit, but is separated from this branch.
  • motor vehicle cooling devices which comprise a charge air coolant circuit with an electric pump and a motor cooling circuit separated from the charge air coolant circuit with a separate electric pump for the cooling of the motor.
  • the object of the invention is to provide a motor vehicle cooling device in which a pump provided for driving a charge air coolant circuit can advantageously be used twice.
  • the invention is based on a motor vehicle cooling device with an engine cooling circuit and a pump which, during an operating phase of a motor cooled by the engine cooling circuit. see gate for driving a charge air coolant circuit vorge ⁇ .
  • the pump is provided for driving the motor cooling circuit in a follow-up cooling phase.
  • the pump can advantageously be used differently in the different operating phases.
  • On a separate pump for driving the engine cooling circuit in the Nachlauf ⁇ cooling phase can be advantageously dispensed with. As a result, space and costs can be saved.
  • an operating phase is any phase in which the engine generates heat.
  • the engine may be designed, for example, as an internal combustion engine with a turbocharger or with a compressor.
  • the charge-air coolant circuit and the engine cooling circuit can carry water or another cooling liquid which appears expedient to the person skilled in the art as coolant.
  • the term "provided” should also be understood to mean "designed" and "equipped”.
  • the charge air coolant circuit is formed by a branch of the engine cooling circuit.
  • both circuits can be formed by the same coolant flow, at least in one subarea, whereby further space and cost-saving potentials can be tapped.
  • the engine cooling circuit and the charge air coolant circuit are connected in series in the wake. As a result, a drive of the follow-up cooling is structurally easily achievable by means of a pump arranged in the charge-air coolant circuit.
  • the motor vehicle cooling device comprises a water pump for driving the engine cooling circuit
  • a dimensioning of the pump can advantageously take place independently of a desired flow rate in the operating phase, which is then determined by the water pump.
  • the motor vehicle cooling device includes a check valve for automatically switching over to the after-running mode, reliable switching between different courses of the coolant flows can be realized with little constructional outlay.
  • a safe switching can be achieved by a pressure drop generated by the switching off of the water pump, if the check valve is intended to close automatically when the water pump is suspended by the pressure generated by the pump.
  • a compact guidance of the circuits can be achieved if the engine cooling circuit and the charge air coolant circuit are guided together at least in a partial area. Furthermore, this heat loss can be reduced.
  • the charge air coolant circuit is branched off from the engine cooling circuit in the region of a heat exchanger, it can be achieved that the charge air coolant circuit and the engine cooling circuit can be cooled by the heat exchanger to different temperatures adapted to the tasks of the circuits.
  • An advantageously low temperature of the charge air coolant circuit can be achieved if the charge air coolant circuit runs longer in the heat exchanger than the engine cooling circuit.
  • FIG. 2 shows the motor vehicle cooling device from FIG. 1 in an after-running phase of the motor.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle cooling device with a motor cooling circuit 10 and with a charge-air coolant circuit 13.
  • the motor vehicle cooling device is provided both for cooling an engine 12 and for cooling charge air of the engine 12.
  • the engine 12 is designed as a highly charged Ottomo ⁇ tor with compressor.
  • the compressor which is not explicitly illustrated here, heats the charge air during compression and thus makes intercooling necessary, which is achieved by the charge air coolant circuit 13 in a charge air heat exchanger 18.
  • Both the engine cooling circuit 10 and the charge air coolant circuit 13 pass through a heat exchanger 16 in the form of a cooler in which the coolant, in this case water, is cooled with the aid of an air flow passing through the heat exchanger 16.
  • the engine cooling circuit 10 and the charge air coolant circuit 13 are partially formed by the same coolant flow, and the charge air coolant circuit 13 is formed by a branching of the engine cooling circuit 10, which separates from the engine cooling circuit 10 within the heat exchanger 16.
  • the engine cooling circuit 10 emerges from the heat exchanger 16 of the motor vehicle cooling device during a motor operation or operating phase from a first outlet opening 17, passes through a return valve 15 arranged in a line 26 and passes through a water pump 14, which is designed as a suction pump and the Engine cooling circuit 10 an ⁇ drives, in a housing of the engine 12, which emits its heat to the engine cooling circuit 10.
  • a thermometer unit 20 Arranged at an outlet opening 19 of the engine 12 is a thermometer unit 20, via which a central control unit of a motor vehicle comprising the motor vehicle cooling device can detect a temperature of the engine cooling circuit 10 in the region of the outlet opening 19.
  • the engine cooling circuit 10 is led via a pipe from the outlet opening 19 via a constructives ⁇ ff- tion 21 back into the heat exchanger 16, where the Motor ⁇ cooling circuit 10 emits the heat absorbed in the engine 12 to the air flow.
  • the charge air coolant circuit 13 exits from a second outlet opening 22 from the heat exchanger 16 and is driven by a pump 11, which is operated by an electric motor, which is ge fed by a battery of the motor vehicle.
  • the charge-air coolant circuit 13 passes through the charge-air heat exchanger 18, in which it absorbs heat from the compressed charge air and removes it.
  • the charge-air coolant circuit 13 and the engine cooling circuit 10 join, so that in the operating phase at running engine 12, the suction force of the water pump 14, the pump 11 when driving the charge air coolant circuit 13 under ⁇ supports.
  • the water pump 14 directly driven by the engine 12 pumps the charge air coolant circuit 13 through the engine 12, the outlet opening 19 and the inlet opening 21 into the heat exchanger 16.
  • the coolant flow collects in a collecting region 23, then flows through cooling fins, in which it releases heat to the air flow, in a second collecting region 24, from which the engine cooling circuit 10 branches off through the Austrittsöff ⁇ 17 and in which the charge air coolant circuit
  • the charge air coolant circuit 13 is branched off from the engine cooling circuit 10.
  • the charge air coolant circuit 13 passes through further cooling fins, via which it emits further heat to the air flow. Via a collecting region 25, the charge air coolant circuit 13 exits through the outlet opening 22.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Kraftfahrzeugkühlvorrichtung mit einem Motorkühlkreislauf (10) und einer Pumpe (11), die während einer Betriebsphase eines vom Motorkühlkreislauf (10) gekühlten Motors (12) zum Antreiben eines Ladeluftkühlmittelkreislaufs (13) vorgesehen ist. Es wird vorgeschlagen, dass die Pumpe (11) zum Antrieb des Motorkühlkreislaufs (10) in einer Nachlaufkühlphase vorgesehen ist.

Description

KraftfahrzeugkühlVorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugkühlvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 101 58 436 Al ist eine Kraftfahrzeugkühlvorrich¬ tung mit einem Motorkühlkreislauf und einem Ladeluftkühlmit¬ telkreislauf bekannt, der durch eine Verzweigung des Motor¬ kühlkreislaufs gekühlt ist, aber von dieser Verzweigung ge¬ trennt ist.
Ferner sind KraftfahrzeugkühlVorrichtungen bekannt, die einen Ladeluftkühlmittelkreislauf mit einer elektrischen Pumpe und einen vom Ladeluftkühlmittelkreislauf getrennten Motorkühl- kreislauf mit einer separaten elektrischen Pumpe zur Nach¬ laufkühlung des Motors umfassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftfahrzeug¬ kühlVorrichtung bereitzustellen, in der eine zum Antreiben eines Ladeluftkühlmittelkreislaufs vorgesehene Pumpe vorteil¬ haft doppelt nutzbar ist.
Die Erfindung geht aus von einer KraftfahrzeugkühlVorrichtung mit einem Motorkühlkreislauf und einer Pumpe, die während ei¬ ner Betriebsphase eines vom Motorkühlkreislauf gekühlten Mo- tors zum Antreiben eines Ladeluftkühlmittelkreislaufs vorge¬ sehen ist.
Es wird vorgeschlagen, dass die Pumpe zum Antrieb des Motor¬ kühlkreislaufs in einer Nachlaufkühlphase vorgesehen ist. Da¬ durch kann die Pumpe vorteilhaft in den unterschiedlichen Be¬ triebsphasen unterschiedlich nutzbar sein. Auf eine separate Pumpe zum Antrieb des Motorkühlkreislaufs in der Nachlauf¬ kühlphase kann vorteilhaft verzichtet werden. Dadurch können Bauraum und Kosten eingespart werden.
Als Nachlaufkühlphase soll eine Phase nach einem Abschalten des Motors bezeichnet werden, in der der Motorkühlkreislauf zum Vermeiden eines Überkochens einer Kühlflüssigkeit weiter angetrieben wird. Dabei wird Wärme aus der Kühlflüssigkeit über einen Wärmetauscher an einen vorteilhaft von einem Ge¬ bläse angetriebenen Luftstrom abgegeben, bis beispielsweise eine Temperatur des Motors einen vorgegebenen Wert unter¬ schritten hat oder bis beispielsweise eine vorgegebene Nach¬ laufzeit abgelaufen ist. Entsprechend ist eine Betriebsphase jede Phase, in der der Motor Wärme erzeugt. Der Motor kann beispielsweise als Brennkraftmaschine mit Turbolader oder mit Kompressor ausgebildet sein. Der Ladeluftkühlmittelkreislauf und der Motorkühlkreislauf können als Kühlmittel Wasser oder eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Kühlflüs- sigkeit führen. Unter „vorgesehen" soll in diesem Zusammen¬ hang auch „ausgelegt" und „ausgestattet" verstanden werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Ladeluftkühlmittelkreislauf von einer Verzweigung des Mo¬ torkühlkreislaufs gebildet ist. Dadurch können beide Kreis¬ läufe zumindest in einem Teilbereich vom gleichen Kühlmit- telstrom gebildet sein, wodurch weitere Bauraum- und Kosten¬ einsparungspotenziale erschlossen werden können. Ferner wird vorgeschlagen, dass der Motorkühlkreislauf und der Ladeluftkühlmittelkreislauf im Nachlauf in Reihe geschal¬ tet sind. Dadurch ist ein Antrieb der Nachlaufkühlung durch eine im Ladeluftkühlmittelkreislauf angeordnete Pumpe kon¬ struktiv einfach erreichbar.
Umfasst die Kraftfahrzeugkühlvorrichtung eine Wasserpumpe zum Antreiben des Motorkühlkreislaufs, kann eine Dimensionierung der Pumpe vorteilhaft unabhängig von einer Soll-Fördermenge in der Betriebsphase erfolgen, die dann durch die Wasserpumpe bestimmt ist.
Umfasst die Kraftfahrzeugkühlvorrichtung ein Rückschlagventil zum selbsttätigen Umschalten in den Nachlaufbetrieb, ist ein sicheres Umschalten zwischen verschiedenen Verläufen der Kühlmittelströme mit geringem konstruktivem Aufwand reali¬ sierbar. Dabei kann ein sicheres Umschalten durch einen durch das Ausschalten der Wasserpumpe erzeugten Druckabfall er¬ reicht werden, wenn das Rückschlagventil dazu vorgesehen ist, sich beim Aussetzen der Wasserpumpe durch den von der Pumpe erzeugten Druck selbsttätig zu schließen.
Eine kompakte Führung der Kreisläufe kann erreicht werden, wenn der Motorkühlkreislauf und der Ladeluftkühlmittelkreis¬ lauf zumindest in einem Teilbereich zusammen geführt sind. Ferner können dadurch Wärmeverluste verringert werden.
Ist der Ladeluftkühlmittelkreislauf im Bereich eines Wärme¬ tauschers vom Motorkühlkreislauf abgezweigt, kann erreicht werden, dass der Ladeluftkühlmittelkreislauf und der Motor¬ kühlkreislauf durch den Wärmetauscher auf unterschiedliche, den Aufgaben der Kreisläufe angepasste Temperaturen kühlbar sind. Eine vorteilhaft niedere Temperatur des Ladeluftkühlmittel- kreislaufs ist erreichbar, wenn der Ladeluftkühlmittelkreis¬ lauf länger im Wärmetauscher verläuft als der Motorkühlkreis- lauf.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbe¬ schreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine KraftfahrzeugkühlVorrichtung während einer Be¬ triebsphase eines Motors und
Fig. 2 die Kraftfahrzeugkühlvorrichtung aus Figur 1 in ei¬ ner Nachlaufphase des Motors.
Figur 1 zeigt eine KraftfahrzeugkühlVorrichtung mit einem Mo¬ torkühlkreislauf 10 und mit einem Ladeluftkühlmittelkreislauf 13. Die Kraftfahrzeugkühlvorrichtung ist sowohl zum Kühlen eines Motors 12 als auch zum Kühlen von Ladeluft des Motors 12 vorgesehen. Der Motor 12 ist als hoch aufgeladener Ottomo¬ tor mit Kompressor ausgebildet. Der hier nicht explizit dar¬ gestellte Kompressor erwärmt beim Komprimieren die Ladeluft und macht so eine Ladeluftkühlung notwendig, die durch den Ladeluftkühlmittelkreislauf 13 in einem Ladeluftwärmetauscher 18 erreicht wird. Sowohl der Motorkühlkreislauf 10 als auch der Ladeluftkühlmittelkreislauf 13 durchlaufen einen als Küh¬ ler ausgebildeten Wärmetauscher 16, in dem das Kühlmittel, in diesem Fall Wasser, mit Hilfe eines durch den Wärmetauscher 16 hindurchströmenden Luftstroms gekühlt wird. Der Motorkühlkreislauf 10 und der Ladeluftkühlmittelkreislauf 13 sind teilweise von dem gleichen Kühlmittelstrom gebildet, und der Ladeluftkühlmittelkreislauf 13 ist von einer Verzwei¬ gung des Motorkühlkreislaufs 10 gebildet, die sich innerhalb des Wärmetauschers 16 vom Motorkühlkreislauf 10 trennt.
Der Motorkühlkreislauf 10 tritt während des Motorbetriebs bzw. der Betriebsphase aus einer ersten Austrittsoffnung 17 aus dem Wärmetauscher 16 der Kraftfahrzeugkühlvorrichtung aus, durchläuft ein in einer Leitung 26 angeordnetes Rück¬ schlagventil 15 und tritt über eine Wasserpumpe 14, die als' Saugpumpe ausgebildet ist und den Motorkühlkreislauf 10 an¬ treibt, in ein Gehäuse des Motors 12 ein, das seine Wärme an den Motorkühlkreislauf 10 abgibt. An einer Austrittsöffnung 19 des Motors 12 ist eine Thermometereinheit 20 angeordnet, über die eine zentrale Steuereinheit eines die Kraftfahrzeug¬ kühlvorrichtung umfassenden Kraftfahrzeugs eine Temperatur des Motorkühlkreislaufs 10 im Bereich der Austrittsöffnung 19 erfassen kann. Der Motorkühlkreislauf 10 wird über eine Rohr¬ leitung von der Austrittsöffnung 19 über eine Eintrittsδff- nung 21 zurück in den Wärmetauscher 16 geführt, wo der Motor¬ kühlkreislauf 10 die im Motor 12 aufgenommene Wärme an den Luftstrom abgibt.
Der Ladeluftkühlmittelkreislauf 13 tritt aus einer zweiten Austrittsöffnung 22 aus dem Wärmetauscher 16 aus und wird durch eine Pumpe 11 angetrieben, die von einem Elektromotor betrieben ist, der von einer Batterie des Kraftfahrzeugs ge¬ speist ist. Der Ladeluftkühlmittelkreislauf 13 durchläuft den Ladeluftwärmetauscher 18, in dem er Wärme aus der komprimier¬ ten Ladeluft aufnimmt und abtransportiert. Vor der Wasserpum¬ pe 14 vereinigen sich der Ladeluftkühlmittelkreislauf 13 und der Motorkühlkreislauf 10, so dass in der Betriebsphase bei laufendem Motor 12 die Saugkraft der Wasserpumpe 14 die Pumpe 11 beim Antrieb des Ladeluftkühlmittelkreislaufs 13 unter¬ stützt. Gemeinsam mit dem Motorkühlkreislauf 10 pumpt die vom Motor 12 direkt angetriebene Wasserpumpe 14 den Ladeluftkühl¬ mittelkreislauf 13 durch den Motor 12, die Austrittsöffnung 19 und die Eintrittsöffnung 21 in den Wärmetauscher 16.
Im Wärmetauscher 16 sammelt sich der Kühlmittelstrom in einem Sammelbereich 23, durchfließt dann Kühllamellen, in denen er Wärme an den Luftstrom abgibt, in einem zweiten Sammelbereich 24, aus dem der Motorkühlkreislauf 10 durch die Austrittsöff¬ nung 17 abzweigt und in dem der Ladeluftkühlmittelkreislauf
13 von dem Motorkühlkreislauf 10 abgezweigt ist. Der Lade¬ luftkühlmittelkreislauf 13 durchläuft weitere Kühllamellen, über die er weitere Wärme an den Luftstrom abgibt. Über einen Sammelbereich 25 tritt der Ladeluftkühlmittelkreislauf 13 durch die Austrittsöffnung 22 aus.
Durch ein Abschalten des Motors 12 setzt auch die Wasserpumpe
14 den Betrieb aus, so dass ein Druck im Bereich vor der Was¬ serpumpe 14 sprunghaft steigt und Kühlflüssigkeit aus dem La¬ deluftkühlmittelkreislauf 13 durch das Rückschlagventil 15 in Richtung des Wärmetauschers 16 gedrängt wird. Das Rückschlag¬ ventil 15 schließt sich dadurch selbsttätig und unterbricht die Leitung 26 des Motorkühlkreislaufs 10. Die Kraftfahrzeug¬ kühlvorrichtung schaltet daher selbsttätig in einen Nachlauf- betrieb, und eine Nachlaufphase beginnt, in der der Motor¬ kühlkreislauf 10 den Weg des ursprünglichen Ladeluftkühlmit¬ telkreislaufs 13 durchläuft und eine Nachlaufkühlung des Mo¬ tors 12 übernimmt (Figur 2) . Der Motorkühlkreislauf 10 ist dann allein von der Pumpe 11 angetrieben. Die Zentraleinheit des Kraftfahrzeugs treibt während der Nachlaufphase einen Lüfter 27 an, der den sekundärseitigen Luftström durch die Lamellen des Wärmetauschers 16 erzeugt und den Motorkühl- kreislauf 10 kühlt.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftfahrzeugkühlvorrichtung mit einem Motorkühlkreislauf (10) und einer Pumpe (11) , die während einer Betriebspha¬ se eines vom Motorkühlkreislauf (10) gekühlten Motors
(12) zum Antreiben eines Ladeluftkühlmittelkreislaufs
(13) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (11) zum Antrieb des Motorkühlkreislaufs (10) in einer Nachlaufkühlphase vorgesehen ist.
2. KraftfahrzeugkühlVorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass der Ladeluftkühlmittelkreislauf (13) von einer Ver¬ zweigung des Motorkühlkreislaufs (10) gebildet ist.
3. KraftfahrzeugkühlVorrichtung nach einem der vorhergehen¬ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (11) unabhängig von dem gekühlten Motor
(12) angetrieben ist.
4. Kraftfahrzeugkühlvorrichtung nach einem der vorhergehen¬ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorkühlkreislauf (10) und der Ladeluftkühlmit¬ telkreislauf (13) im Nachlauf in Reihe geschaltet sind.
5. Kraftfahrzeugkühlvorrichtung nach einem der vorhergehen¬ den Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Wasserpumpe (14) zum Antreiben des Motorkühlkreis¬ laufs (10) in der Betriebsphase.
6. Kraftfahrzeugkühlvorrichtung nach einem der vorhergehen¬ den Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Rückschlagventil (15) zum selbsttätigen Umschalten in den Nachlaufbetrieb.
7. Kraftfahrzeugkühlvorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (15) dazu vorgesehen ist, sich beim Aussetzen der Wasserpumpe (14) durch den von der Pumpe (11) erzeugten Druck selbsttätig zu schließen.
8. Kraftfahrzeugkühlvorrichtung nach einem der vorhergehen¬ den Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Wärmetauscher (16) zum Kühlen des Motorkühlkreis¬ laufs (10) und des Ladeluftkühlmittelkreislaufs (13) .
9. Kraftfahrzeugkühlvorrichtung nach einem der vorhergehen¬ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorkühlkreislauf (10) und der Ladeluftkühlmit¬ telkreislauf (13) zumindest in einem Teilbereich zusammen geführt sind.
10. Kraftfahrzeugkühlvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladeluftkühlmittelkreislauf (13) im Bereich ei¬ nes Wärmetauschers (16) vom Motorkühlkreislauf (10) abge¬ zweigt ist.
11. Kraftfahrzeugkühlvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladeluftkühlmittelkreislauf (13) zum Erreichen einer niedrigeren Temperatur länger im Wärmetauscher (16) verläuft als der Motorkühlkreislauf (10) .
12. Kraftfahrzeug mit einer KraftfahrzeugkühlVorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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