DE102004050436A1 - Kühleinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit mindestens drei Kühlern - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Kühleinrichtung (1) für eine Brennkraftmaschine (2) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit mindestens einem Kühlkreislauf (5), in dem mindestens drei Kühler (9, 11, 12) angeordnet sind, die über Leitungen (7, 13, 14, 17, 18, 20, 21, 24, 25, 26, 27, 28) mit der Brennkraftmaschine (2) verbunden sind, beschrieben. Um erforderliche Pumpleistungen reduzieren zu können sowie den Bedarf an Schlauch- und Rohrmaterial zu verringern, sind die Kühler (9, 11, 12) in kombinierter Reihen-/Parallelschaltung miteinander verbunden.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Stetige Leistungssteigerungen von Brennkraftmaschinen führen einen vergrößerten Kühlleistungsbedarf mit sich. Es ist bekannt, dem mit einer Vergrößerung der Kühlfläche entgegenzutreten.
- Aus der
EP 1 083 072 B1 ist eine Kühleinrichtung für eine Brennkraftmaschine, eingebaut in ein Kraftfahrzeug, bekannt, bei der, um eine Kühlfläche zu vergrößern, drei Kühler unter Vermittlung einer Sammeleinrichtung mit Kühlwasseraustrittsleitungen an eine gemeinsame mit der Brennkraftmaschine verbundene Zuführungsleitung angeschlossen sind. Der Brennkraftmaschine ist eine Rückführungsleitung nachgeschaltet, die an eine Verzweigungseinrichtung angeschlossen ist, von der aus Kühlwasserrückführungsleitungen zu den Kühlern verlegt sind. Jeder der drei parallel geschalteten Kühler muss sowohl mit der Sammeleinrichtung, als auch mit der Verzweigungseinrichtung verbunden sein, wofür entsprechend lange Schläuche beziehungsweise Rohre erforderlich sind. - Bei einer Reihenschaltung von Kühlern, wie sie aus der
DE 42 20 672 C2 und derDE 749 376 bekannt ist, wird weniger Schlauch- beziehungsweise Rohrmaterial als bei der Parallelschaltung benötigt. Allerdings führt die Reihenschaltungen zu erhöhten Druckverlusten im Kühlkreislauf, so dass eine größere Pumpleistung erforderlich ist, was wiederum zu Kavitation führen kann. - Weitere Kühleranordnungen für Brennkraftmaschinen sind aus der
DE 199 43 004 A1 , derDE 1 223 196 , derUS 5 353 757 , derEP 1 398 198 A2 und derDE 196 02 186 C1 bekannt. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gattungsgemäße Kühleinrichtung zu schaffen, bei der die Pumpleistungen so gering sind, dass Kavitation vermieden wird, sowie der Bedarf an Schlauch- und Rohrmaterial deutlich verringert ist.
- Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.
- Erfindungsgemäß wird eine Reihen- und eine Parallelschaltung von Kühlern kombiniert, um eine Kühlerflächenvergrößerung und eine gleichmäßige Verteilung der Kühlflüssigkeit auf alle Kühler zu erreichen. Auf diese Weise wird ein erhöhter Kühlleistungsbedarf bei einer Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine gedeckt. Durch die Parallelschaltung von mindestens zwei Kühlern werden erhöhte Druckverluste, wie bei aus dem Stande der Technik bekannten reinen Reihenschaltungen von Kühlern, vermieden. Dies hat den Vorteil, dass die Pumpleistung reduziert werden kann, wodurch die Neigung zu Kavitation verringert wird. Durch die kombinierte Reihenschaltung der Kühler wird der Bedarf an Schlauch- und Rohrmaterial deutlich verringert, was zu einer Platz- und Gewichtsersparnis führt.
- Besonders vorteilhaft ist, wenn mindestens zwei der Kühler parallel geschaltet sind, und mindestens mit einem der beiden parallel geschalteten Kühler mindestens ein dritter Kühler in Reihe geschaltet ist. Auf diese Weise kann mit einem zentralen Kühler eine Vorkühlung der Kühlflüssigkeit erfolgen, welche dann gleichmäßig auf die beiden parallel geschalteten Kühler zur weiteren Abkühlung verteilt wird. Jeder Kühler kann zusätzlich aus mehreren in Reihe oder parallel geschalteten Kühlern zusammengesetzt sein, so dass eine optimale Verteilung auch von kleinen Kühlern im Kraftfahrzeug zur Vergrößerung der Kühlfläche ermöglicht wird.
- Zweckmäßigerweise ist in einem Kühlkreislauf ein Hauptkühler angeordnet, mit dem zwei parallel geschaltete Einzelkühler in Reihe geschaltet sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Hauptkühler ein Sammelkastendoppelkühler ist. Der Sammelkastendoppelkühler, der vorzugsweise einen zentralen Sammelkasten und zwei beidseitig symmetrisch angeordnete Kühleinheiten aufweist, kann hier vorzugsweise mittig im Bug des Kraftfahrzeuges angeordnet sein, wobei jedem seiner Kühleinheiten einer der beiden parallel geschalteten Einzelkühler zugeordnet ist, so dass keine separate Verzweigung erforderlich ist.
- Vorteilhafterweise weist die Kühleinrichtung mindestens einen Thermostaten zwischen dem Kühlkreislauf und der Brennkraftmaschine auf, mit dem der Kühlkreislauf erst zugeschaltet wird, sobald die Kühlflüssigkeit eine vorgegebene Grenztemperatur erreicht hat.
- Um bei Bedarf zusätzliche Kühlluft erzeugen zu können, kann vorteilhafterweise an mindestens einem Kühler mindestens ein Lüfter angeordnet sein.
- Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung, die eine einzige Figur umfasst, erläutert, aus dem sich weitere Vorteile der Erfindung ergeben. Diese Figur gibt eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs von oben wieder.
- Im Bug eines Kraftfahrzeuges ist eine Kühleinrichtung
1 für eine Brennkraftmaschine2 vorgesehen. Die Brennkraftmaschine2 ist im Heck des Kraftfahrzeugs angeordnet und weist gegenüberliegende Zylinderreihen3 und4 auf. - Die Kühleinrichtung
1 umfasst einen Kühlkreislauf5 und einen Heizkreislauf6 . Der Heizkreislauf6 ist an sich bekannt und wird daher nicht näher erläutert. - Im Kühlkreislauf
5 führt eine Zuführungsleitung7 von einer Zuführungsverzweigungseinrichtung8 zu einem mittig im Bug des Kraftfahrzeugs angebrachten Hauptkühler9 , der hier im Ausführungsbeispiel ein Sammelkastendoppelkühler9' ist. Nach Maßgabe eines an sich bekannten Thermostaten10 strömt heiße Kühlflüssigkeit von der Brennkraftmaschine2 durch die Zuführungsleitung7 dem Sammelkastendoppelkühler9' zu in dem sie durch Fahrtwindkühlung vorgekühlt wird. - Der Sammelkastendoppelkühler
9' umfasst einen zentralen Sammelkasten31 , dem die heiße Kühlflüssigkeit zugeführt wird und dann gleichmäßig auf zwei beidseitig unmittelbar mit diesem verbundene symmetrisch aufgebaute Kühleinheiten32 zum Kühlen verteilt wird. - Im Anschluss an die Kühleinheiten
32 sind beidseitig des Sammelkastendoppelkühlers9' zwei zueinander parallel geschaltete Einzelkühler11 ,12 angeordnet, hier in einer symmetrischen Anordnung, die jeweils über eine Verbindungsleitung13 ,14 mit je einer der Kühleinheiten32 des Sammelkastendoppelkühlers9' verbunden und so insgesamt dem Sammelkastendoppelkühler9' in Reihe nachgeschaltet sind. Den Einzelkühlern11 und12 sind jeweils ein Lüfter15 beziehungsweise16 zugeordnet. Die vorgekühlte Kühlflüssigkeit wird gleichmäßig auf die Einzelkühler11 und12 verteilt, mit denen sie weiter abgekühlt wird. Bei Bedarf wird den Einzelkühlern11 ,12 mit den Lüftern15 ,16 zusätzliche Kühlluft zugeführt. - Von den Einzelkühlern
11 ,12 führt jeweils eine Sammelleitung17 ,18 zu einer Sammeleinrichtung19 , durch die hindurch die heruntergekühlte Kühlflüssigkeit einer Rücklaufleitung20 zuströmt. - Die Rücklaufleitung
20 mündet in den Thermostaten10 . Über eine Fluidpumpenleitung21 ist der Thermostat10 mit einer Fluidpumpe22 verbunden. - Mit der Fluidpumpe
22 wird die Kühlflüssigkeit einer Verzweigungseinrichtung23 , und von dieser aus durch zwei Motorzuführungsleitungen24 ,25 den beiden Zylinderreihen3 ,4 zu deren Kühlung zugeführt. - Von de Zylinderreihen
3 ,4 führt jeweils eine Leitung26 ,27 für die in der Brennkraftmaschine2 erwärmte Kühlflüssigkeit zu einer Motorrückführungsleitung28 , in der ein Temperatursensor29 angeordnet ist, der in an sich bekannter Weise mit einer nicht dargestellten Steuereinheit der Brennkraftmaschine2 kommuniziert. - Die Motorrückführungsleitung
28 ist an die Zuführungsverzweigungseinrichtung8 angeschlossen, die einerseits mit der Zuführungsleitung7 des Kühlkreislaufs5 , und andererseits mit einer Bypassleitung30 verbunden ist, die ihrerseits zu dem Thermostaten10 führt. Solange die Kühlflüssigkeit eine geringere als eine vorgegebene Grenztemperatur hat, ist der Thermostat10 so geschaltet, dass die Bypassleitung30 den Kühlkreislauf5 kurzschließt, so dass die Kühlflüssigkeit lediglich durch die Bypassleitung30 , nicht jedoch durch den Kühlkreislauf5 hindurch strömt. - Darüber hinaus weist die Kühleinrichtung
1 einen Ausgleichsbehälter33 für die Kühlflüssigkeit auf. Von dem Ausgleichsbehälter33 führt eine Kühlflüssigkeitsausgleichsleitung34 zum Heizkreislauf6 . Außerdem ist eine Entlüftungsleitung35 mit der Motorrückführungsleitung28 verbunden. Eine Hauptkühlerentlüftungsleitung36 führt vom Ausgleichsbehälter33 zu einer Verzweigungseinrichtung37 , wo sie sich in zwei Entlüftungsleitungen38 ,39 aufteilt, die jeweils in einen der beiden Einzelkühler11 ,12 münden. - Die Brennkraftmaschine
2 muss nicht im Heck des Kraftfahrzeugs angeordnet sein, vielmehr kann sie auch im Mittelbereich oder im Bug vorgesehen sein. - Es können auch mehr als zwei Einzelkühler
11 ,12 zueinander parallel geschaltet sein. Darüber hinaus können auch mehrere Einzelkühler mit dem Sammelkastendoppelkühler9' oder einem anderen Kühler in Reihe geschaltet sein. - Ebenso können statt eines Sammelkastendoppelkühlers
9' auch mehrere Kühler parallel oder in Reihe geschaltet sein. - Die Kühleinrichtung
1 kann in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine2 eines Personenkraftwagens oder eines Nutzkraftwagens verwendet werden. -
- 1
- Kühleinrichtung
- 2
- Brennkraftmaschine
- 3
- Zylinderreihe
- 4
- Zylinderreihe
- 5
- Kühlkreislauf
- 6
- Heizkreislauf
- 7
- Zuführungsleitung
- 8
- Zuführungsverzweigungseinrichtung
- 9
- Hauptkühler
- 9'
- Sammelkastendoppelkühler
- 10
- Thermostat
- 11
- Einzelkühler
- 12
- Einzelkühler
- 13
- Verbindungsleitung
- 14
- Verbindungsleitung
- 15
- Lüfter
- 16
- Lüfter
- 17
- Sammelleitung
- 18
- Sammelleitung
- 19
- Sammeleinrichtung
- 20
- Rücklaufleitung
- 21
- Fluidpumpenleitung
- 22
- Fluidpumpe
- 23
- Verzweigungseinrichtung
- 24
- Motorzuführungsleitung
- 25
- Motorzuführungsleitung
- 26
- Leitung
- 27
- Leitung
- 28
- Motorrückführungsleitung
- 29
- Temperatursensor
- 30
- Bypassleitung
- 31
- Sammelkasten
- 32
- Kühleinheit
- 33
- Ausgleichsbehälter
- 34
- Kühlflüssigkeitsausgleichsleitung
- 35
- Entlüftungsleitung
- 36
- Hauptkühlerentlüftungsleitung
- 37
- Verzweigungseinrichtung
- 38
- Entlüftungsleitung
- 39
- Entlüftungsleitung
Claims (6)
- Kühleinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit mindestens einem Kühlkreislauf in dem mindestens drei Kühler angeordnet sind, die über Leitungen mit der Brennkraftmaschine verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühler (
9 ,11 ,12 ) in kombinierter Reihen-/Parallelschaltung miteinander verbunden sind. - Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Kühler (
11 ,12 ) parallel geschaltet sind und mindestens mit einem der beiden parallel geschalteten Kühler (11 ,12 ) mindestens ein dritter Kühler (9 ) in Reihe geschaltet ist. - Kühleinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Kühlkreislauf (
5 ) ein Hauptkühler (9 ) angeordnet ist, mit dem zwei parallel geschaltete Einzelkühler (11 ,12 ) in Reihe geschaltet sind. - Kühleinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkühler (
9 ) ein Sammelkastendoppelkühler (9' ) ist. - Kühleinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen Thermostaten (
10 ) zwischen dem Kühlkreislauf (5 ) und der Brennkraftmaschine (2 ) aufweist. - Kühleinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem Kühler (
11 ,12 ) mindestens ein Lüfter (15 ,16 ) zugeordnet ist.
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