WO2009059685A1 - Coolant circuit for an internal combustion engine - Google Patents

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WO2009059685A1
WO2009059685A1 PCT/EP2008/008698 EP2008008698W WO2009059685A1 WO 2009059685 A1 WO2009059685 A1 WO 2009059685A1 EP 2008008698 W EP2008008698 W EP 2008008698W WO 2009059685 A1 WO2009059685 A1 WO 2009059685A1
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WO
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coolant
oil
heat exchanger
crankcase
air cooler
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/008698
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German (de)
French (fr)
Inventor
Clemens Bentele
Juergen Dischinger
Mehmet Haseki
Michael Heiler
Friedrich Schulz
Edgar Zink
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Daimler Ag
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Publication date
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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
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/0408—Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids
    • F28D1/0417—Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids with particular circuits for the same heat exchange medium, e.g. with the heat exchange medium flowing through sections having different heat exchange capacities or for heating/cooling the heat exchange medium at different temperatures
    • 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
    • F01P2060/04—Lubricant cooler
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a coolant circuit for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • Such a coolant circuit for an internal combustion engine is known for example from DE 196 37 817 Al.
  • This conventional refrigerant cycle includes a refrigerant / air cooler having a first coolant box and a second coolant box, and a first heat exchange section serving as a main route and a second heat exchange section serving as a low temperature section for cooling a coolant by heat exchange with air between the two coolant boxes; a crankcase of the internal combustion engine; a coolant inlet through which the coolant cooled in the first heat exchange section of the coolant / air cooler is supplied to the crankcase; a coolant outlet through which the coolant heated in the crankcase is supplied to the first coolant box of the coolant / air cooler; a bypass line for bypassing the coolant / air cooler, which connects the coolant outlet and the coolant inlet of the crankcase with each other; a thermostatic valve for opening and closing the bypass line; a coolant pump in the coolant inlet for circulating the coolant; and an oil / refrig
  • This coolant circuit can also be coupled to an air conditioning circuit of an air conditioning system of the motor vehicle.
  • the coolant inlet of the oil / coolant heat exchanger is connected via a valve device optionally to a coolant outlet of the single-flow low-temperature section, in which the coolant flows parallel to the main line, and / or to an expansion tank, to which coolant is supplied from the coolant outlet of the crankcase, and its coolant outlet is also connected connected connected to the coolant inlet to the crankcase.
  • This conventional refrigerant cycle includes a coolant / air cooler having a first coolant box and a second coolant box and a main line and a low temperature Einflumble parallel to the main line for cooling the refrigerant by heat exchange with air between the two coolant boxes; the internal combustion engine; a coolant inlet, via which the coolant cooled in the main section of the coolant / air cooler is supplied to the internal combustion engine; a coolant outlet through which the coolant heated in the internal combustion engine is supplied to the first coolant box of the coolant / air cooler; a bypass line for bypassing the coolant / air cooler, which connects the coolant outlet and the coolant inlet of the internal combustion engine with each other; a thermostatic valve for opening and closing the bypass line; a coolant pump in the coolant inlet for circulating the coolant; and a transmission oil cooler for heat exchange between the transmission oil of the internal combustion engine and the coolant.
  • this coolant circuit may also be coupled to an air conditioning circuit of an air conditioning system of the motor vehicle.
  • the coolant inlet of the transmission oil cooler is connected via a valve Device optionally connected to the coolant outlet of the low-temperature section of the coolant / air cooler and / or the coolant outlet of the internal combustion engine and its coolant outlet is connected to the coolant inlet to the internal combustion engine.
  • the present invention has for its object to provide a coolant circuit for an internal combustion engine of the aforementioned type which provides an efficient temperature control of an operating oil of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine coolant circuit includes a coolant / air cooler having a first coolant box and a second coolant box and a first heat exchange section serving as a main route and a second heat exchange section serving as a low temperature section for cooling a coolant by heat exchange with air between the two coolant boxes; a crankcase of the internal combustion engine; a coolant inlet through which the coolant cooled in the first heat exchange section of the coolant / air cooler is supplied to the crankcase; a coolant outlet through which the coolant heated in the crankcase is supplied to the first coolant box of the coolant / air cooler; a coolant pump in the coolant inlet or coolant outlet for circulating the coolant through the crankcase and the coolant / air cooler; an oil / refrigerant heat exchanger for heat exchange between an operating oil of the internal combustion engine and the coolant; and an air conditioning circuit that depends on the coolant sequence branches off from the crankcase and opens into the coolant inlet to the crankcase.
  • this coolant circuit is characterized in that a coolant inlet of the oil / coolant heat exchanger is connected to a coolant outlet of the second heat exchange section of the coolant / air cooler and to a branch line of the air conditioning circuit; that a coolant outlet of the oil / coolant heat exchanger is connected to the coolant inlet to the crankcase; and further comprising valve means for controlling the flow rates of the refrigerant cooled in the second heat exchange portion of the refrigerant / air cooler and the refrigerant heated in the air conditioner into the oil / refrigerant heat exchanger.
  • an efficient temperature control of the operating oil in the oil / coolant heat exchanger by a suitable flow rate ratio of the cooled in the low temperature section coolant and heated in the air conditioning coolant.
  • the second heat exchange section of the coolant / air cooler can be formed as a function of the connections of the coolant / air cooler to the other components of the coolant circuit either single-flow or multi-flow.
  • a further coolant pump is provided upstream of the oil / coolant heat exchanger to equalize the pressure losses in the valve device for controlling the coolant flow rates in the oil / coolant heat exchanger.
  • the valve device for controlling the flow rates of coolant into the oil / coolant heat exchanger includes a first valve for controlling flow rate. amount of the cooled in the second heat exchange portion of the coolant / air cooler coolant in the oil / refrigerant heat exchanger and a second valve for controlling the flow rate of the heated refrigerant in the air conditioning in the oil / refrigerant heat exchanger.
  • this valve device includes a thermostatic valve for controlling both the flow rate of the refrigerant cooled in the second heat exchange portion of the refrigerant / air cooler and the flow rate of the refrigerant heated in the air conditioner into the oil / refrigerant heat exchanger.
  • valve device for controlling the flow rates of coolant into the oil / coolant heat exchanger may be controlled in dependence on the temperature of the coolant and the temperature of the operating oil.
  • a bypass line for bypassing the coolant / air cooler which connects the coolant outlet and the coolant inlet of the crankcase with each other, and a further valve device for opening and closing the bypass line are further provided.
  • oil / refrigerant heat exchanger of the above refrigerant cycle is, for example, a transmission oil cooler of the internal combustion engine.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of the structure of a refrigerant circuit for an internal combustion engine according to a first preferred embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 is a schematic representation of the structure of a refrigerant circuit for an internal combustion engine according to a second preferred embodiment of the present invention.
  • the coolant circuit includes a coolant / air cooler 10 for cooling a coolant (for example, water) by heat exchange with air, a first coolant box 12, and a second coolant box 14.
  • a partition wall is provided in the first and second coolant boxes 12, 14, respectively to divide the two coolant boxes into a first section and a second section, respectively.
  • the first portion of the first coolant box 12 is provided with a coolant inlet 16, the first portion of the second coolant box 14 is provided with a first coolant outlet 20, and the second portion of the first coolant box 12 is provided with a second coolant outlet 26.
  • a first heat exchange portion 18 through which the coolant flows from the first portion of the first coolant box 12 to the first portion of the second coolant box 20 (one-flow main route) and a second heat exchange portion 24 through which the coolant from the first portion of the first coolant box 12 over the second section of the second coolant mid-box 14 back to the second portion of the first coolant box 12 flows (two-flow low temperature section) formed.
  • a coolant / air cooler 10 is provided with a two-flow low-temperature section 24, it is also possible depending on the space conditions and the connecting lines of the coolant / air cooler 10 with the other components of the coolant circuit described later , a single-flow low-temperature section 24, which runs parallel to the main line 18 from the first section of the first coolant box 12 to the second section of the second coolant box 14 (dispensing with the partition wall in the first coolant box 12), or to provide a low temperature section with more than two floods.
  • the first coolant outlet 20 of the coolant / air cooler 10 is connected via a coolant inlet 28 to a crankcase 30 of the internal combustion engine.
  • the crankcase 30 comprises in particular cylinder, cooling jacket and engine housing of the internal combustion engine and is often referred to as an engine block.
  • the coolant heated in the crankcase 30 is supplied via a coolant outlet 32 to the coolant inlet 16 of the coolant / air cooler 10 to be cooled therein again by heat exchange with the air.
  • a coolant pump e.g., electric water pump
  • the coolant circuit further includes a bypass line 36, which connects the coolant outlet 32, bypassing the coolant / air cooler 10 directly to the coolant inlet 28.
  • the bypass line 36 preferably opens upstream of the coolant pump 34 in the coolant inlet 28 to the crankcase 30.
  • a valve device 38 is provided, for example as a Thermostat valve is formed at the branch point of the bypass line 36 from the coolant outlet 32. After the start of the internal combustion engine, the bypass line 36 is usually opened by the valve device 38 in order to bring the internal combustion engine as quickly as possible to operating temperature.
  • an oil / coolant heat exchanger 40 for heat exchange between an operating oil of the engine and the coolant.
  • the oil / coolant heat exchanger 40 is a transmission oil cooler of the internal combustion engine.
  • the coolant inlet of the oil / coolant heat exchanger 40 is connected on the one hand to the second coolant outlet 26 of the coolant / air cooler 10 and on the other hand with a branch line 66 from the air conditioning circuit 54 upstream of the cooling circuit. ffenzulaufs 28 connected to the crankcase 30.
  • a first valve (eg, electrical check valve) 70 for controlling the flow rate of the in the low temperature section 24 of the coolant / air cooler 10 cooled refrigerant disposed in the oil / refrigerant heat exchanger 40
  • a second valve (eg electric two-way valve) 72 for controlling the flow rate of the in the air conditioning 54th heated coolant disposed in the oil / coolant heat exchanger 40.
  • a further coolant pump 68 is also provided upstream of the oil / coolant heat exchanger 40.
  • a main flow of the refrigerant to cool through the first heat exchange portion 18 of the coolant / air cooler 10 is then supplied via the coolant inlet 28 to the crankcase 30 and then after its heating via the coolant outlet 32 is the coolant / air Cooler 10 returned.
  • a tempered coolant is provided to the oil / coolant heat exchanger 40, the temperature of which is controlled by the flow rate ratio between the coolant cooled in the low-temperature section 24 of the coolant / air cooler 10 and the coolant heated in the air-conditioning circuit 54 by the two valves 70, 72 is regulated.
  • the generally heated in the oil / coolant heat exchanger 40 coolant is then supplied to the coolant inlet 28 to the crankcase 28 of the internal combustion engine.
  • the control of the first and the second valve 70, 72 is preferably carried out as a function of the temperature of the coolant (in the crankcase 30) and the temperature of the respective operating oil (eg transmission oil). In this way, an efficient temperature control of the operating oil of the internal combustion engine in the oil / coolant heat exchanger 40 of this coolant circuit is achieved.
  • FIG. 1 For the sake of completeness, further components of the coolant circuit are shown in FIG. 1, which are usually present and known to the person skilled in the art. They are therefore mentioned only briefly in the context of this invention below.
  • the coolant circuit contains, for example, an engine oil / coolant heat exchanger 46 whose coolant outlet opens into the bypass line 36. It also has a surge tank 48, the coolant inlet via a check valve 50 with the second portion of the second coolant box 14 of the coolant / air cooler 10 and also via a branch line 78 with a throttle 76 with the coolant outlet 32 from the crankcase 30 (preferably upstream the thermostat valve 38 for the bypass line 36) is connected and whose coolant outlet is connected to a further coolant inlet 52 at the first portion of the second coolant box 14 of the coolant / air cooler 10.
  • a check valve 50 with the second portion of the second coolant box 14 of the coolant / air cooler 10
  • a branch line 78 with a throttle 76 with the coolant outlet 32 from the crankcase 30 preferably upstream the thermostat valve 38 for the bypass line 36
  • a second embodiment of a refrigerant circuit according to the invention will now be explained in more detail.
  • the same components are each identified by the same reference numerals as in the first embodiment described above.
  • the coolant circuit illustrated in FIG. 2 differs from the first embodiment described above only in the construction of the valve device for controlling the flow rates of the coolant cooled in the second heat exchange section 24 of the coolant / air cooler 10 and the coolant heated in the air conditioning circuit 54. Coolant heat exchanger 40.
  • this valve device includes upstream of the oil / coolant heat exchanger 40 and its upstream coolant pump 68, a thermostatic valve 74 via which both the flow rate of the second heat exchange section 24 of the coolant / air cooler 10 (low temperature section) cooled coolant and the flow rate of heated in the air conditioning circuit 54 and branched off via the branch line 66 coolant in the oil / coolant heat exchanger 40 can be controlled.
  • the flow rates or the flow rate ratio is preferably regulated as a function of the temperature of the coolant (in the crankcase 30) and the temperature of the operating oil.

Abstract

The invention relates to a coolant circuit for an internal combustion engine, comprising a coolant/air cooler (10) having a first coolant box (12) and a second coolant box (14) and a first heat exchanger section (18) serving as a primary path and a second heat exchanger section (24) serving as a low-temperature path for cooling a coolant by heat exchange with air between the two coolant boxes (12, 14); a crankcase (30) of the internal combustion engine; a “coolant inlet” (28) via which the coolant cooled in the first heat exchanger section (18) of the coolant/air cooler (10) is supplied to the crankcase (30); a coolant outlet (32) via which the coolant heated in the crankcase (30) is supplied to the first coolant box (12) of the coolant/air cooler (10); a coolant pump (34) in the coolant inlet (28) or coolant outlet (32) for circulating the coolant through the crankcase (30) and the coolant/air cooler (10); an oil/coolant heat exchanger (40) for heat exchange between an operating oil of the internal combustion engine and the coolant; and an air conditioning circuit (54) that branches off from the coolant outlet (32) from the crankcase (32) and ends in the coolant inlet (28) to the crank case (30). According to the invention, a coolant inlet of the oil/coolant heat exchanger (40) is connected to a coolant outlet (26) of the second heat exchange section (24) of the coolant/air cooler (10) and to a branch line (66) of the air conditioning circuit (54); a coolant outlet of the oil/coolant heat exchanger (40) is connected to the coolant inlet (28) to the crankcase (30); and moreover a valve device (70, 72; 74) for controlling the flow volumes of the coolant cooled in the second heat exchange section (24) of the coolant/air cooler (10) and the coolant heated in the air conditioning circuit (54) into the oil/coolant heat exchanger (40).

Description

Daimler AGDaimler AG
Kühlmittelkreislauf für eine BrennkraftmaschineCoolant circuit for an internal combustion engine
Die Erfindung betrifft einen Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a coolant circuit for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
Ein derartiger Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine ist zum Beispiel aus der DE 196 37 817 Al bekannt. Dieser herkömmliche Kühlmittelkreislauf weist einen Kühlmittel/Luft-Kühler mit einem ersten Kühlmittelkasten und einem zweiten Kühlmittelkasten sowie einem als Hauptstrecke dienenden ersten Wärmetauschabschnitt und einen als Niedertemperaturstrecke dienenden zweiten Wärmetauschabschnitt zum Kühlen eines Kühlmittels durch Wärmeaustausch mit Luft zwischen den beiden Kühlmittelkästen; ein Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine; einen Kühlmittelzulauf, über den das im ersten Wärmetauschabschnitt des Kühlmittel/Luft-Kühlers gekühlte Kühlmittel dem Kurbelgehäuse zugeführt wird; einen Kühlmittelablauf, über den das im Kurbelgehäuse erwärmte Kühlmittel dem ersten Kühlmittelkasten des Kühlmittel/Luft- Kühlers zugeführt wird; eine Bypassleitung zum Umgehen des Kühlmittel/Luft-Kühlers, die den Kühlmittelablauf und den Kühlmittelzulauf des Kurbelgehäuses miteinander verbindet; ein Thermostatventil zum Öffnen und Schließen der Bypassleitung; eine Kühlmittelpumpe im Kühlmittelzulauf zum Zirkulieren des Kühlmittels; und einen Öl/Kühlmittel-Wärmetauscher zum Wärmeaustausch zwischen dem Getriebeöl der Brennkraftmaschine und dem Kühlmittel auf. Darüber hinaus kann auch dieser Kühlmittelkreislauf mit einem Klimakreis einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs gekoppelt sein. Der Kühlmitteleinlass des Öl/Kühlmittel-Wärmetauschers ist über eine Ventilvorrichtung wahlweise mit einem Kühlmittelauslass der einflutigen Niedertemperaturstrecke, in der das Kühlmittel gegenparallel zur Hauptstrecke strömt, und/oder einem Ausgleichsbehälter, dem Kühlmittel vom Kühlmittelablauf des Kurbelgehäuses zugeführt wird, verbunden und sein Kühlmittelauslass ist mit dem Kühlmittelzulauf zum Kurbelgehäuse verbunden.Such a coolant circuit for an internal combustion engine is known for example from DE 196 37 817 Al. This conventional refrigerant cycle includes a refrigerant / air cooler having a first coolant box and a second coolant box, and a first heat exchange section serving as a main route and a second heat exchange section serving as a low temperature section for cooling a coolant by heat exchange with air between the two coolant boxes; a crankcase of the internal combustion engine; a coolant inlet through which the coolant cooled in the first heat exchange section of the coolant / air cooler is supplied to the crankcase; a coolant outlet through which the coolant heated in the crankcase is supplied to the first coolant box of the coolant / air cooler; a bypass line for bypassing the coolant / air cooler, which connects the coolant outlet and the coolant inlet of the crankcase with each other; a thermostatic valve for opening and closing the bypass line; a coolant pump in the coolant inlet for circulating the coolant; and an oil / refrigerant heat exchanger for heat exchange between the transmission oil of the internal combustion engine and the coolant. Furthermore This coolant circuit can also be coupled to an air conditioning circuit of an air conditioning system of the motor vehicle. The coolant inlet of the oil / coolant heat exchanger is connected via a valve device optionally to a coolant outlet of the single-flow low-temperature section, in which the coolant flows parallel to the main line, and / or to an expansion tank, to which coolant is supplied from the coolant outlet of the crankcase, and its coolant outlet is also connected connected to the coolant inlet to the crankcase.
Ein weiterer Kühlmittelkreislauf der eingangs genannten Art ist in der DE 103 01 564 Al beschrieben. Dieser herkömmliche Kühlmittelkreislauf weist einen Kühlmittel/Luft-Kühler mit einem ersten Kühlmittelkasten und einem zweiten Kühlmittelkasten sowie einer Hauptstrecke und einer einflutigen Niedertemperaturstrecke parallel zur Hauptstrecke zum Kühlen des Kühlmittels durch Wärmeaustausch mit Luft zwischen den beiden Kühlmittelkästen; die Brennkraftmaschine; einen Kühlmittelzulauf, über den das in der Hauptstrecke des Kühlmittel/Luft- Kühlers gekühlte Kühlmittel der Brennkraftmaschine zugeführt wird; einen Kühlmittelablauf, über den das in der Brennkraftmaschine erwärmte Kühlmittel dem ersten Kühlmittelkasten des Kühlmittel/Luft-Kühlers zugeführt wird; eine Bypassleitung zum Umgehen des Kühlmittel/Luft-Kühlers, die den Kühlmittelablauf und den Kühlmittelzulauf der Brennkraftmaschine miteinander verbindet; ein Thermostatventil zum Öffnen und Schließen der Bypassleitung; eine Kühlmittelpumpe im Kühlmittelzulauf zum Zirkulieren des Kühlmittels; und einen Getriebeölkühler zum Wärmeaustausch zwischen dem Getriebeöl der Brennkraftmaschine und dem Kühlmittel auf. Darüber hinaus kann auch dieser Kühlmittelkreislauf mit einem Klimakreis einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs gekoppelt sein. Der Kühlmitteleinlass des Getriebeölkühlers ist über eine Ventil- Vorrichtung wahlweise mit dem Kühlmittelauslass der Niedertemperaturstrecke des Kühlmittel/Luft-Kühlers und/oder dem Kühlmittelablauf der Brennkraftmaschine verbunden und sein Kühlmittelauslass ist mit dem Kühlmittelzulauf zur Brennkraftmaschine verbunden.Another coolant circuit of the type mentioned is described in DE 103 01 564 Al. This conventional refrigerant cycle includes a coolant / air cooler having a first coolant box and a second coolant box and a main line and a low temperature Einflutigen parallel to the main line for cooling the refrigerant by heat exchange with air between the two coolant boxes; the internal combustion engine; a coolant inlet, via which the coolant cooled in the main section of the coolant / air cooler is supplied to the internal combustion engine; a coolant outlet through which the coolant heated in the internal combustion engine is supplied to the first coolant box of the coolant / air cooler; a bypass line for bypassing the coolant / air cooler, which connects the coolant outlet and the coolant inlet of the internal combustion engine with each other; a thermostatic valve for opening and closing the bypass line; a coolant pump in the coolant inlet for circulating the coolant; and a transmission oil cooler for heat exchange between the transmission oil of the internal combustion engine and the coolant. In addition, this coolant circuit may also be coupled to an air conditioning circuit of an air conditioning system of the motor vehicle. The coolant inlet of the transmission oil cooler is connected via a valve Device optionally connected to the coolant outlet of the low-temperature section of the coolant / air cooler and / or the coolant outlet of the internal combustion engine and its coolant outlet is connected to the coolant inlet to the internal combustion engine.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine effiziente Temperierung eines Betriebsöls der Brennkraftmaschine vorsieht.The present invention has for its object to provide a coolant circuit for an internal combustion engine of the aforementioned type which provides an efficient temperature control of an operating oil of the internal combustion engine.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a coolant circuit for an internal combustion engine with the features of claim 1. Advantageous embodiments and modifications of the invention are the subject of the dependent claims.
Der Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine weist einen Kühlmittel/Luft-Kühler, der einen ersten Kühlmittelkasten und einen zweiten Kühlmittelkasten sowie einen als Hauptstrecke dienenden ersten Wärmetauschabschnitt und einen als Niedertemperaturstrecke dienenden zweiten Wärmetauschabschnitt zum Kühlen eines Kühlmittels durch Wärmeaustausch mit Luft zwischen den beiden Kühlmittelkästen aufweist; ein Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine; einen Kühlmittelzulauf, über den das im ersten Wärmetauschabschnitt des Kühlmittel/ Luft-Kühlers gekühlte Kühlmittel dem Kurbelgehäuse zugeführt wird; einen Kühlmittelablauf, über den das im Kurbelgehäuse erwärmte Kühlmittel dem ersten Kühlmittelkasten des Kühlmittel/Luft-Kühlers zugeführt wird; eine Kühlmittelpumpe im Kühlmittelzulauf oder Kühlmittelablauf zum Zirkulieren des Kühlmittels durch das Kurbelgehäuse und den Kühlmittel/Luft- Kühler; einen Öl/Kühlmittel-Wärmetauscher zum Wärmeaustausch zwischen einem Betriebsöl der Brennkraftmaschine und dem Kühlmittel; und einen Klimakreis, der von dem Kühlmittel- ablauf aus dem Kurbelgehäuse abzweigt und in den Kühlmittelzulauf zum Kurbelgehäuse mündet. Erfindungsgemäß ist dieser Kühlmittelkreislauf dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühl- mitteleinlass des Öl/Kühlmittel-Wärmetauschers mit einem Kühlmittelauslass des zweiten Wärmetauschabschnitts des Kühlmittel/Luft-Kühlers und mit einer Zweigleitung des Klimakreises verbunden ist; dass ein Kühlmittelauslass des Öl/ Kühlmittel-Wärmetauschers mit dem Kühlmittelzulauf zum Kurbelgehäuse verbunden ist; und dass ferner eine Ventilvorrichtung zum Steuern der Strömungsmengen des im zweiten Wärmetauschabschnitt des Kühlmittel/Luft-Kühlers gekühlten Kühlmittels und des im Klimakreis erwärmten Kühlmittels in den Öl/Kühlmittel-Wärmetauscher vorgesehen ist.The internal combustion engine coolant circuit includes a coolant / air cooler having a first coolant box and a second coolant box and a first heat exchange section serving as a main route and a second heat exchange section serving as a low temperature section for cooling a coolant by heat exchange with air between the two coolant boxes; a crankcase of the internal combustion engine; a coolant inlet through which the coolant cooled in the first heat exchange section of the coolant / air cooler is supplied to the crankcase; a coolant outlet through which the coolant heated in the crankcase is supplied to the first coolant box of the coolant / air cooler; a coolant pump in the coolant inlet or coolant outlet for circulating the coolant through the crankcase and the coolant / air cooler; an oil / refrigerant heat exchanger for heat exchange between an operating oil of the internal combustion engine and the coolant; and an air conditioning circuit that depends on the coolant sequence branches off from the crankcase and opens into the coolant inlet to the crankcase. According to the invention, this coolant circuit is characterized in that a coolant inlet of the oil / coolant heat exchanger is connected to a coolant outlet of the second heat exchange section of the coolant / air cooler and to a branch line of the air conditioning circuit; that a coolant outlet of the oil / coolant heat exchanger is connected to the coolant inlet to the crankcase; and further comprising valve means for controlling the flow rates of the refrigerant cooled in the second heat exchange portion of the refrigerant / air cooler and the refrigerant heated in the air conditioner into the oil / refrigerant heat exchanger.
Im Kühlmittelkreislauf der Erfindung erfolgt eine effiziente Temperierung des Betriebsöls im Öl/Kühlmittel-Wärmetauscher durch ein geeignetes Strömungsmengenverhältnis des in der Niedertemperaturstrecke gekühlten Kühlmittels und des im Klimakreis erwärmten Kühlmittels.In the coolant circuit of the invention, an efficient temperature control of the operating oil in the oil / coolant heat exchanger by a suitable flow rate ratio of the cooled in the low temperature section coolant and heated in the air conditioning coolant.
Der zweite Wärmetauschabschnitt des Kühlmittel/Luft-Kühlers kann in Abhängigkeit von den Anschlüssen des Kühlmittel/Luft- Kühlers zu den übrigen Komponenten des Kühlmittelkreislaufes wahlweise einflutig oder mehrflutig ausgebildet sein.The second heat exchange section of the coolant / air cooler can be formed as a function of the connections of the coolant / air cooler to the other components of the coolant circuit either single-flow or multi-flow.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist stromauf des Öl/ Kühlmittel-Wärmetauschers eine weitere Kühlmittelpumpe vorgesehen, um die Druckverluste in der Ventilvorrichtung zum Steuern der Kühlmittelströmungsmengen in den Öl/Kühlmittel- Wärmetauscher auszugleichen.In one embodiment of the invention, a further coolant pump is provided upstream of the oil / coolant heat exchanger to equalize the pressure losses in the valve device for controlling the coolant flow rates in the oil / coolant heat exchanger.
In einer Ausführungsform enthält die Ventilvorrichtung zum Steuern der Kühlmittelströmungsmengen in den Öl/Kühlmittel- Wärmetauscher ein erstes Ventil zum Steuern der Strömungs- menge des im zweiten Wärmetauschabschnitt des Kühlmittel/ Luft-Kühlers gekühlten Kühlmittels in den Öl/Kühlmittel- Wärmetauscher und ein zweites Ventil zum Steuern der Strömungsmenge des im Klimakreis erwärmten Kühlmittels in den Öl/Kühlmittel-Wärmetauscher. In einer alternativen Ausführungsform enthält diese Ventilvorrichtung ein Thermostatventil zum Steuern sowohl der Strömungsmenge des im zweiten Wärmetauschabschnitt des Kühlmittel/Luft-Kühlers gekühlten Kühlmittels als auch der Strömungsmenge des im Klimakreis erwärmten Kühlmittels in den Öl/Kühlmittel-Wärmetauscher.In one embodiment, the valve device for controlling the flow rates of coolant into the oil / coolant heat exchanger includes a first valve for controlling flow rate. amount of the cooled in the second heat exchange portion of the coolant / air cooler coolant in the oil / refrigerant heat exchanger and a second valve for controlling the flow rate of the heated refrigerant in the air conditioning in the oil / refrigerant heat exchanger. In an alternative embodiment, this valve device includes a thermostatic valve for controlling both the flow rate of the refrigerant cooled in the second heat exchange portion of the refrigerant / air cooler and the flow rate of the refrigerant heated in the air conditioner into the oil / refrigerant heat exchanger.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Ventilvorrichtung zum Steuern der Kühlmittelströmungsmengen in den Öl/Kühlmittel-Wärmetauscher in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels und der Temperatur des Betriebsöls gesteuert werden.In a further embodiment of the invention, the valve device for controlling the flow rates of coolant into the oil / coolant heat exchanger may be controlled in dependence on the temperature of the coolant and the temperature of the operating oil.
In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind ferner eine Bypassleitung zum Umgehen des Kühlmittel/Luft- Kühlers, die den Kühlmittelablauf und den Kühlmittelzulauf des Kurbelgehäuses miteinander verbindet, und eine weitere Ventilvorrichtung zum Öffnen und Schließen der Bypassleitung vorgesehen.In yet another embodiment of the invention, a bypass line for bypassing the coolant / air cooler, which connects the coolant outlet and the coolant inlet of the crankcase with each other, and a further valve device for opening and closing the bypass line are further provided.
Ferner ist der Öl/Kühlmittel-Wärmetauscher des obigen Kühlmittelkreislaufs zum Beispiel ein Getriebeölkühler der Brennkraftmaschine .Further, the oil / refrigerant heat exchanger of the above refrigerant cycle is, for example, a transmission oil cooler of the internal combustion engine.
Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten, nicht-einschränkenden Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Kühlmittelkreislaufs für eine Brennkraftmaschine gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; undThe above and other features and advantages of the invention will become more apparent from the following description of preferred, non-limiting embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings. Show: 1 is a schematic diagram of the structure of a refrigerant circuit for an internal combustion engine according to a first preferred embodiment of the present invention; and
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Kühlmittelkreislaufs für eine Brennkraftmaschine gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.Fig. 2 is a schematic representation of the structure of a refrigerant circuit for an internal combustion engine according to a second preferred embodiment of the present invention.
(Erstes Ausführungsbeispiel)(First embodiment)
Bezug nehmend auf Fig. 1 wird nun ein Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel näher erläutert.Referring to Fig. 1, a refrigerant circuit for an internal combustion engine according to a first embodiment will be explained in more detail.
Der Kühlmittelkreislauf enthält einen Kühlmittel/Luft-Kühler 10 zum Kühlen eines Kühlmittels (zum Beispiel Wasser) durch Wärmeaustausch mit Luft, mit einem ersten Kühlmittekasten 12 und einem zweiten Kühlmittelkasten 14. Dabei ist im ersten und im zweiten Kühlmittelkasten 12, 14 jeweils eine Trennwand vorgesehen, um die beiden Kühlmittelkästen jeweils in einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt zu unterteilen. Der erste Abschnitt des ersten Kühlmittelkastens 12 ist mit einem Kühlmitteleinlass 16 versehen, der erste Abschnitt des zweiten Kühlmittelkastens 14 ist mit einem ersten Kühlmittel- auslass 20 versehen, und der zweite Abschnitt des ersten Kühlmittelkastens 12 ist mit einem zweiten Kühlmittelauslass 26 versehen. Im Kühlmittel/Luft-Kühler 10 sind ein erster Wärmetauschabschnitt 18, durch den das Kühlmittel vom ersten Abschnitt des ersten Kühlmittelkastens 12 zum ersten Abschnitt des zweiten Kühlmittelkastens 20 strömt (einflutige Hauptstrecke), und ein zweiter Wärmetauschabschnitt 24, durch den das Kühlmittel vom ersten Abschnitt des ersten Kühlmittelkastens 12 über den zweiten Abschnitt des zweiten Kühl- mittelkastens 14 zurück zum zweiten Abschnitt des ersten Kühlmittelkastens 12 strömt (zweiflutige Niedertemperaturstrecke), ausgebildet.The coolant circuit includes a coolant / air cooler 10 for cooling a coolant (for example, water) by heat exchange with air, a first coolant box 12, and a second coolant box 14. Here, a partition wall is provided in the first and second coolant boxes 12, 14, respectively to divide the two coolant boxes into a first section and a second section, respectively. The first portion of the first coolant box 12 is provided with a coolant inlet 16, the first portion of the second coolant box 14 is provided with a first coolant outlet 20, and the second portion of the first coolant box 12 is provided with a second coolant outlet 26. In the coolant / air cooler 10, a first heat exchange portion 18 through which the coolant flows from the first portion of the first coolant box 12 to the first portion of the second coolant box 20 (one-flow main route) and a second heat exchange portion 24 through which the coolant from the first portion of the first coolant box 12 over the second section of the second coolant mid-box 14 back to the second portion of the first coolant box 12 flows (two-flow low temperature section) formed.
Während in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 ein Kühlmittel/ Luft-Kühler 10 mit einer zweiflutigen Niedertemperaturstrecke 24 vorgesehen ist, ist es in Abhängigkeit von den Raumverhältnissen und den Verbindungsleitungen des Kühlmittel/ Luft-Kühlers 10 mit den später beschriebenen weiteren Komponenten des Kühlmittelkreislaufs auch möglich, eine einflutige Niedertemperaturstrecke 24, die parallel zur Hauptstrecke 18 vom ersten Abschnitt des ersten Kühlmittelkastens 12 zum zweiten Abschnitt des zweiten Kühlmittelkastens 14 verläuft (Verzicht auf Trennwand im ersten Kühlmittelkasten 12), oder eine Niedertemperaturstrecke mit mehr als zwei Fluten vorzusehen.While in the embodiment of Fig. 1, a coolant / air cooler 10 is provided with a two-flow low-temperature section 24, it is also possible depending on the space conditions and the connecting lines of the coolant / air cooler 10 with the other components of the coolant circuit described later , a single-flow low-temperature section 24, which runs parallel to the main line 18 from the first section of the first coolant box 12 to the second section of the second coolant box 14 (dispensing with the partition wall in the first coolant box 12), or to provide a low temperature section with more than two floods.
Der erste Kühlmittelauslass 20 des Kühlmittel/Luft-Kühlers 10 ist über einen Kühlmittelzulauf 28 mit einem Kurbelgehäuse 30 der Brennkraftmaschine verbunden. Das Kurbelgehäuse 30 um- fasst insbesondere Zylinder, Kühlmantel und Triebwerksgehäuse der Brennkraftmaschine und wird häufig auch als Motorblock bezeichnet. Das im Kurbelgehäuse 30 erwärmte Kühlmittel wird über einen Kühlmittelablauf 32 dem Kühlmitteleinlass 16 des Kühlmittel/Luft-Kühlers 10 zugeführt, um in diesem wieder durch Wärmeaustausch mit der Luft gekühlt zu werden. Im Kühlmittelzulauf 28 zum Kurbelgehäuse 30 (wahlweise auch in dessen Kühlmittelablauf 32) ist eine Kühlmittelpumpe (z.B. elektrische Wasserpumpe) 34 zum Zirkulieren des Kühlmittels vorgesehen.The first coolant outlet 20 of the coolant / air cooler 10 is connected via a coolant inlet 28 to a crankcase 30 of the internal combustion engine. The crankcase 30 comprises in particular cylinder, cooling jacket and engine housing of the internal combustion engine and is often referred to as an engine block. The coolant heated in the crankcase 30 is supplied via a coolant outlet 32 to the coolant inlet 16 of the coolant / air cooler 10 to be cooled therein again by heat exchange with the air. In the coolant inlet 28 to the crankcase 30 (optionally also in its coolant outlet 32), a coolant pump (e.g., electric water pump) 34 for circulating the coolant is provided.
Der Kühlmittelkreislauf enthält ferner eine Bypassleitung 36, die den Kühlmittelablauf 32 unter Umgehung des Kühlmittel/ Luft-Kühlers 10 direkt mit dem Kühlmittelzulauf 28 verbindet. Die Bypassleitung 36 mündet vorzugsweise stromauf der Kühlmittelpumpe 34 in den Kühlmittelzulauf 28 zum Kurbelgehäuse 30. Zum Steuern des Strömungsratenverhältnisses des Kühlmittels durch den ersten Kühlmittel/Luft-Kühler 10 und des Kühlmittels durch die Bypassleitung 36 ist eine Ventilvorrichtung 38 vorgesehen, die zum Beispiel als ein Thermostatventil am Verzweigungspunkt der Bypassleitung 36 vom Kühlmittelablauf 32 ausgebildet ist. Nach dem Start der Brennkraftmaschine wird die Bypassleitung 36 üblicherweise durch die Ventilvorrichtung 38 geöffnet, um die Brennkraftmaschine möglichst schnell auf Betriebstemperatur zu bringen.The coolant circuit further includes a bypass line 36, which connects the coolant outlet 32, bypassing the coolant / air cooler 10 directly to the coolant inlet 28. The bypass line 36 preferably opens upstream of the coolant pump 34 in the coolant inlet 28 to the crankcase 30. For controlling the flow rate ratio of the coolant through the first coolant / air cooler 10 and the coolant through the bypass line 36, a valve device 38 is provided, for example as a Thermostat valve is formed at the branch point of the bypass line 36 from the coolant outlet 32. After the start of the internal combustion engine, the bypass line 36 is usually opened by the valve device 38 in order to bring the internal combustion engine as quickly as possible to operating temperature.
Von dem Kühlmittelablauf 32 des Kurbelgehäuses 30 zweigt stromauf der Bypassleitung 36 ferner ein Klimakreis 54 ab, der das im Kurbelgehäuse 30 erwärmte Kühlmittel zunächst durch einen AGR-Kühler 56 und dann durch einen Heizungswärmetauscher 58 leitet. Parallel zum Heizungswärmetauscher 58 kann das warme Kühlmittel auch durch eine Wischwasserheizung 60 geleitet werden. Das im Heizungswärmetauscher 58 oder in der Wischwasserheizung 60 abgekühlte Kühlmittel wird dann stromauf der Kühlmittelpumpe 34 wieder dem Kühlmittelzulauf 28 zum Kurbelgehäuse 30 zurückgeführt.From the coolant outlet 32 of the crankcase 30 branches off upstream of the bypass line 36 from a further Klimakreis 54, which passes the heated coolant in the crankcase 30 first through an EGR cooler 56 and then through a heating heat exchanger 58. In parallel with the heating heat exchanger 58, the warm coolant can also be passed through a mopping water heater 60. The coolant cooled in the heating heat exchanger 58 or in the wiper water heater 60 is then returned to the coolant inlet 28 to the crankcase 30 upstream of the coolant pump 34.
Im Kühlmittelkreislauf ist ferner ein Öl/Kühlmittel-Wärmetauscher 40 zum Wärmeaustausch zwischen einem Betriebsöl der Brennkraftmaschine und dem Kühlmittel vorgesehen. Dabei handelt es sich bei dem Öl/Kühlmittel-Wärmetauscher 40 zum Beispiel um einen Getriebeölkühler der Brennkraftmaschine.In the coolant circuit, there is further provided an oil / coolant heat exchanger 40 for heat exchange between an operating oil of the engine and the coolant. For example, the oil / coolant heat exchanger 40 is a transmission oil cooler of the internal combustion engine.
Der Kühlmitteleinlass des Öl/Kühlmittel-Wärmetauschers 40, dessen Ölkreislauf in Fig. 1 nicht dargestellt ist, ist einerseits an den zweiten Kühlmittelauslass 26 des Kühlmittel/Luft-Kühlers 10 angeschlossen und andererseits mit einer Zweigleitung 66 vom Klimakreis 54 stromauf des Kühl- mittelzulaufs 28 zum Kurbelgehäuse 30 verbunden. In der Verbindungsleitung zwischen dem zweiten Kühlmittelauslass 26 des Kühlmittel/Luft-Kühlers 10 und dem Kühlmitteleinlass des Öl/Kühlmittel-Wärmetauschers 40 ist ein erstes Ventil (z.B. elektrisches Sperrventil) 70 zum Steuern der Strömungsmenge des in der Niedertemperaturstrecke 24 des Kühlmittel/Luft- Kühlers 10 gekühlten Kühlmittels in den Öl/Kühlmittel- Wärmetauscher 40 angeordnet, und in der Zweigleitung 66 zwischen dem Klimakreis 54 und dem Kühlmitteleinlass des Öl/Kühlmittel-Wärmetauschers 40 ist ein zweites Ventil (z.B. elektrisches Zweiwegeventil) 72 zum Steuern der Strömungsmenge des im Klimakreis 54 erwärmten Kühlmittels in den Öl/Kühlmittel-Wärmetauscher 40 angeordnet. Zum Ausgleichen der Druckverluste durch das erste und das zweite Ventil 70, 72 ist außerdem stromauf des Öl/Kühlmittel-Wärmetauschers 40 eine weitere Kühlmittelpumpe 68 vorgesehen.The coolant inlet of the oil / coolant heat exchanger 40, whose oil circuit is not shown in FIG. 1, is connected on the one hand to the second coolant outlet 26 of the coolant / air cooler 10 and on the other hand with a branch line 66 from the air conditioning circuit 54 upstream of the cooling circuit. mittelzulaufs 28 connected to the crankcase 30. In the connection line between the second coolant outlet 26 of the coolant / air cooler 10 and the coolant inlet of the oil / coolant heat exchanger 40 is a first valve (eg, electrical check valve) 70 for controlling the flow rate of the in the low temperature section 24 of the coolant / air cooler 10 cooled refrigerant disposed in the oil / refrigerant heat exchanger 40, and in the branch line 66 between the air conditioning circuit 54 and the coolant inlet of the oil / refrigerant heat exchanger 40 is a second valve (eg electric two-way valve) 72 for controlling the flow rate of the in the air conditioning 54th heated coolant disposed in the oil / coolant heat exchanger 40. To compensate for the pressure losses through the first and the second valve 70, 72, a further coolant pump 68 is also provided upstream of the oil / coolant heat exchanger 40.
Bei einem derart aufgebauten Kühlmittelkreislauf strömt ein Hauptstrom des Kühlmittels zum Abkühlen durch den ersten Wärmetauschabschnitt 18 des Kühlmittel/Luft-Kühlers 10, wird dann über den Kühlmittelzulauf 28 dem Kurbelgehäuse 30 zugeführt und wird dann nach seiner Erwärmung über den Kühlmittelablauf 32 wird zum Kühlmittel/Luft-Kühler 10 zurückgeleitet. Andererseits wird dem Öl/Kühlmittel-Wärmetauscher 40 ein temperiertes Kühlmittel zur Verfügung gestellt, dessen Temperatur über das Strömungsmengenverhältnis zwischen dem in der Niedertemperaturstrecke 24 des Kühlmittel/Luft-Kühlers 10 gekühlten Kühlmittel und dem im Klimakreis 54 erwärmten Kühlmittel mittels der beiden Ventile 70, 72 geregelt wird. Das im Öl/Kühlmittel-Wärmetauscher 40 im Allgemeinen erwärmte Kühlmittel wird dann dem Kühlmittelzulauf 28 zum Kurbelgehäuse 28 der Brennkraftmaschine zugeführt. Die Ansteuerung des ersten und des zweiten Ventils 70, 72 erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels (im Kurbelgehäuse 30) und der Temperatur des jeweiligen Betriebsöls (z.B. Getriebeöl) . Auf diese Weise wird eine effiziente Temperierung des Betriebsöls der Brennkraftmaschine im Öl/Kühlmittel-Wärmetauscher 40 dieses Kühlmittelkreislaufs erzielt.In such a constructed refrigerant circuit, a main flow of the refrigerant to cool through the first heat exchange portion 18 of the coolant / air cooler 10 is then supplied via the coolant inlet 28 to the crankcase 30 and then after its heating via the coolant outlet 32 is the coolant / air Cooler 10 returned. On the other hand, a tempered coolant is provided to the oil / coolant heat exchanger 40, the temperature of which is controlled by the flow rate ratio between the coolant cooled in the low-temperature section 24 of the coolant / air cooler 10 and the coolant heated in the air-conditioning circuit 54 by the two valves 70, 72 is regulated. The generally heated in the oil / coolant heat exchanger 40 coolant is then supplied to the coolant inlet 28 to the crankcase 28 of the internal combustion engine. The control of the first and the second valve 70, 72 is preferably carried out as a function of the temperature of the coolant (in the crankcase 30) and the temperature of the respective operating oil (eg transmission oil). In this way, an efficient temperature control of the operating oil of the internal combustion engine in the oil / coolant heat exchanger 40 of this coolant circuit is achieved.
Der Vollständigkeit halber sind in Fig. 1 noch weitere Komponenten des Kühlmittelkreislaufs dargestellt, die üblicherweise vorhanden und dem Fachmann bekannt sind. Sie werden daher im Rahmen dieser Erfindung nachfolgend nur kurz erwähnt .For the sake of completeness, further components of the coolant circuit are shown in FIG. 1, which are usually present and known to the person skilled in the art. They are therefore mentioned only briefly in the context of this invention below.
Der Kühlmittelkreislauf enthält beispielsweise einen Motoröl/ Kühlmittel-Wärmetauscher 46, dessen Kühlmittelauslass in die Bypassleitung 36 mündet. Er weist ferner einen Ausgleichsbehälter 48 auf, dessen Kühlmitteleinlass über ein Rückschlagventil 50 mit dem zweiten Abschnitt des zweiten Kühlmittelkastens 14 des Kühlmittel/Luft-Kühlers 10 und auch über eine Zweigleitung 78 mit einer Drossel 76 mit dem Kühlmittelablauf 32 aus dem Kurbelgehäuse 30 (vorzugsweise stromauf des Thermostatventils 38 für die Bypassleitung 36) verbunden ist und dessen Kühlmittelauslass mit einem weiteren Kühlmitteleinlass 52 am ersten Abschnitt des zweiten Kühlmittelkastens 14 des Kühlmittel/Luft-Kühlers 10 verbunden ist.The coolant circuit contains, for example, an engine oil / coolant heat exchanger 46 whose coolant outlet opens into the bypass line 36. It also has a surge tank 48, the coolant inlet via a check valve 50 with the second portion of the second coolant box 14 of the coolant / air cooler 10 and also via a branch line 78 with a throttle 76 with the coolant outlet 32 from the crankcase 30 (preferably upstream the thermostat valve 38 for the bypass line 36) is connected and whose coolant outlet is connected to a further coolant inlet 52 at the first portion of the second coolant box 14 of the coolant / air cooler 10.
(Zweites Ausführungsbeispiel)Second Embodiment
Bezug nehmend auf Fig. 2 wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kühlmittelkreislaufs näher erläutert. In Fig. 2 sind dabei gleiche Komponenten jeweils mit den gleichen Bezugsziffern wie im oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel gekennzeichnet. Der in Fig. 2 dargestellte Kühlmittelkreislauf unterscheidet sich von dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel nur in der Konstruktion der Ventilvorrichtung zum Steuern der Strömungsmengen des im zweiten Wärmetauschabschnitt 24 des Kühlmittel/Luft-Kühlers 10 gekühlten Kühlmittels und des im Klimakreis 54 erwärmten Kühlmittels in den Öl/Kühlmittel- Wärmetauscher 40.Referring to Fig. 2, a second embodiment of a refrigerant circuit according to the invention will now be explained in more detail. In Fig. 2, the same components are each identified by the same reference numerals as in the first embodiment described above. The coolant circuit illustrated in FIG. 2 differs from the first embodiment described above only in the construction of the valve device for controlling the flow rates of the coolant cooled in the second heat exchange section 24 of the coolant / air cooler 10 and the coolant heated in the air conditioning circuit 54. Coolant heat exchanger 40.
Im zweiten Ausführungsbeispiel enthält diese Ventilvorrichtung stromauf des Öl/Kühlmittel-Wärmetauschers 40 und seiner vorgeschalteten Kühlmittelpumpe 68 ein Thermostatventil 74, über das sowohl die Strömungsmenge des im zweiten Wärmetauschabschnitt 24 des Kühlmittel/Luft-Kühlers 10 (Niedertemperaturstrecke) gekühlten Kühlmittels als auch die Strömungsmenge des im Klimakreis 54 erwärmten und über die Zweigleitung 66 abgezweigten Kühlmittels in den Öl/Kühlmittel-Wärmetauscher 40 gesteuert werden können. Die Strömungsmengen bzw. das Strömungsmengenverhältnis wird dabei vorzugsweise in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels (im Kurbelgehäuse 30) und der Temperatur des Betriebsöls geregelt.In the second embodiment, this valve device includes upstream of the oil / coolant heat exchanger 40 and its upstream coolant pump 68, a thermostatic valve 74 via which both the flow rate of the second heat exchange section 24 of the coolant / air cooler 10 (low temperature section) cooled coolant and the flow rate of heated in the air conditioning circuit 54 and branched off via the branch line 66 coolant in the oil / coolant heat exchanger 40 can be controlled. The flow rates or the flow rate ratio is preferably regulated as a function of the temperature of the coolant (in the crankcase 30) and the temperature of the operating oil.
Die weiteren Komponenten des Kühlmittelkreislaufs von Fig. 2 und ihre Funktionsweisen entsprechen jenen des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels und auf ihre näheren Erläuterungen wird deshalb verzichtet. Außerdem werden mit dem Kühlmittelkreislauf des zweiten Ausführungsbeispiels natürlich die gleichen Vorteile wie mit dem in Fig. 1 dargestellten Kühlmittelkreislauf erzielt. The other components of the refrigerant circuit of Fig. 2 and their operation correspond to those of the first embodiment described above, and their detailed explanations are therefore omitted. In addition, of course, the same advantages as with the coolant circuit shown in Fig. 1 are achieved with the coolant circuit of the second embodiment.

Claims

Daimler AGPatentansprüche Daimler AG patent claims
Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine, mit einem Kühlmittel/Luft-Kühler (10), der einen ersten Kühlmittelkasten (12) und einen zweiten Kühlmittelkasten (14) sowie einen als Hauptstrecke dienenden ersten Wärmetauschabschnitt (18) und einen als Niedertemperaturstrecke dienenden zweiten Wärmetauschabschnitt (24) zum Kühlen eines Kühlmittels durch Wärmeaustausch mit Luft zwischen den beiden Kühlmittelkästen (12, 14) aufweist; einem Kurbelgehäuse (30) der Brennkräftmaschine; einem Kühlmittelzulauf (28), über den das im ersten Wärmetauschabschnitt (18) des Kühlmittel/Luft-Kühlers (10) gekühlte Kühlmittel dem Kurbelgehäuse (30) zugeführt wird; einem Kühlmittelablauf (32), über den das im Kurbelgehäuse (30) erwärmte Kühlmittel dem ersten Kühlmittelkasten (12) des Kühlmittel/Luft-Kühlers (10) zugeführt wird; einer Kühlmittelpumpe (34) im Kühlmittelzulauf (28) oder Kühlmittelablauf (32) zum Zirkulieren des Kühlmittels durch das Kurbelgehäuse (30) und den Kühlmittel/Luft- Kühler (10); einem Öl/Kühlmittel-Wärmetauscher (40) zum Wärmeaustausch zwischen einem Betriebsöl der Brennkraftmaschine und dem Kühlmittel; und einem Klimakreis (54), der von dem Kühlmittelablauf (32) aus dem Kurbelgehäuse (32) abzweigt und in den Kühlmittelzulauf (28) zum Kurbelgehäuse (30) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlmitteleinlass des Öl/Kühlmittel-Wärmetauschers (40) mit einem Kühlmittelauslass (26) des zweiten Wärmetauschabschnitts (24) des Kühlmittel/Luft-Kühlers (10) und mit einer Zweigleitung (66) des Klimakreises (54) verbunden ist; dass ein Kühlmittelauslass des Öl/Kühlmittel-Wärmetauschers (40) mit dem Kühlmittelzulauf (28) zum Kurbelgehäuse (30) verbunden ist; und dass ferner eine Ventilvorrichtung (70, 72; 74) zum Steuern der Strömungsmengen des im zweiten Wärmetauschabschnitt (24) des Kühlmittel/Luft-Kühlers (10) gekühlten Kühlmittels und des im Klimakreis (54) erwärmten Kühlmittels in den Öl/Kühlmittel-Wärmetauscher (40) vorgesehen ist.Coolant circuit for an internal combustion engine, comprising a coolant / air cooler (10) comprising a first coolant box (12) and a second coolant box (14) and a main heat exchange section (18) and a second heat exchange section (24) serving as a low temperature section for cooling a coolant by heat exchange with air between the two coolant boxes (12, 14); a crankcase (30) of the internal combustion engine; a coolant inlet (28) via which the coolant cooled in the first heat exchange section (18) of the coolant / air cooler (10) is supplied to the crankcase (30); a coolant outlet (32), via which the coolant heated in the crankcase (30) is supplied to the first coolant box (12) of the coolant / air cooler (10); a coolant pump (34) in the coolant inlet (28) or coolant outlet (32) for circulating the coolant through the crankcase (30) and the coolant / air cooler (10); an oil / coolant heat exchanger (40) for heat exchange between an operating oil of the internal combustion engine and the coolant; and an air conditioning circuit (54) which is dependent on the coolant outlet (32). branches off from the crankcase (32) and into the coolant inlet (28) opens to the crankcase (30), characterized in that a coolant inlet of the oil / coolant heat exchanger (40) with a coolant outlet (26) of the second heat exchange section (24) of the coolant / Air cooler (10) and with a branch line (66) of the air conditioning circuit (54) is connected; a coolant outlet of the oil / coolant heat exchanger (40) is connected to the coolant inlet (28) to the crankcase (30); and further comprising valve means (70, 72, 74) for controlling the flow rates of the refrigerant cooled in the second heat exchange section (24) of the refrigerant / air cooler (10) and the refrigerant heated in the air conditioning circuit (54) into the oil / refrigerant heat exchanger (40) is provided.
- 2. Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmetauschabschnitt (24) des Kühlmittel/ Luft-Kühlers (10) einflutig oder mehrflutig ausgebildet ist.2. Coolant circuit according to claim 1, characterized in that the second heat exchange section (24) of the coolant / air cooler (10) is formed in single-flow or multi-flow.
3. Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf des Öl/Kühlmittel-Wärmetauschers (40) eine weitere Kühlmittelpumpe (68) vorgesehen ist.3. Coolant circuit according to claim 1 or 2, characterized in that upstream of the oil / coolant heat exchanger (40), a further coolant pump (68) is provided.
4. Kühlmittelkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilvorrichtung (70, 72) zum Steuern der Kühlmittelströmungsmengen in den Öl/Kühlmittel-Wärmetauscher (40) ein erstes Ventil (70) zum Steuern der Strömungsmenge des im zweiten Wärmetauschabschnitt (24) des Kühlmittel/Luft-Kühlers (10) gekühlten Kühlmittels in den Öl/Kühlmittel-Wärmetauscher (40) und ein zweites Ventil (72) zum Steuern der Strömungsmenge des im Klimakreis (54) erwärmten Kühlmittels in den Öl/Kühlmittel- Wärmetauscher (40) enthält.4. coolant circuit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the valve device (70, 72) for controlling the coolant flow rates in the oil / coolant heat exchanger (40) has a first valve (70) for controlling the Flow rate of in the second heat exchange section (24) of the coolant / air cooler (10) cooled coolant in the oil / coolant heat exchanger (40) and a second valve (72) for controlling the flow rate of the air in the air circuit (54) heated coolant in the Oil / coolant heat exchanger (40) contains.
5. Kühlmittelkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilvorrichtung (74) zum Steuern der Kühlmittelströmungsmengen in den Öl/Kühlmittel-Wärmetauscher5. The coolant circuit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the valve device (74) for controlling the coolant flow rates in the oil / coolant heat exchanger
(40) ein Thermostatventil (74) zum Steuern sowohl der Strömungsmenge des im zweiten Wärmetauschabschnitt (24) des Kühlmittel/Luft-Kühlers (10) gekühlten Kühlmittels als auch der Strömungsmenge des im Klimakreis (54) erwärmten Kühlmittels in den Öl/Kühlmittel-Wärmetauscher(40) a thermostatic valve (74) for controlling both the flow rate of the refrigerant cooled in the second heat exchange portion (24) of the refrigerant / air cooler (10) and the flow rate of the refrigerant heated in the air conditioner (54) into the oil / refrigerant heat exchanger
(40) enthält.(40).
6. Kühlmittelkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilvorrichtung (70, 72; 74) zum Steuern der Kühlmittelströmungsmengen in den Öl/Kühlmittel-Wärmetauscher (40) in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels und der Temperatur des Betriebsöls steuerbar ist.6. A coolant circuit according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the valve device (70, 72, 74) for controlling the coolant flow rates in the oil / coolant heat exchanger (40) in dependence on the temperature of the coolant and the temperature of the operating oil is controllable.
7. Kühlmittelkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bypassleitung (36) zum Umgehen des Kühlmittel/ Luft- Kühlers (10), die den Kühlmittelablauf (32) und den Kühlmittelzulauf (28) des Kurbelgehäuses (30) miteinander verbindet, und eine Ventilvorrichtung (38) zum Öffnen und Schließen der Bypassleitung (36) vorgesehen sind. 7. coolant circuit according to one of claims 1 to 6, characterized in that a bypass line (36) for bypassing the coolant / air cooler (10), the coolant outlet (32) and the coolant inlet (28) of the crankcase (30) with each other connects, and a valve device (38) for opening and closing the bypass line (36) are provided.
8. Kühlmittelkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Öl/Kühlmittel-Wärmetauscher (40) ein Getriebeölkühler der Brennkraftmaschine ist. 8. coolant circuit according to one of claims 1 to 7, characterized in that the oil / coolant heat exchanger (40) is a transmission oil cooler of the internal combustion engine.
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