DE102008052014A1 - Heat exchanger arrangement for vehicle, has radiator for cooling internal combustion engine, and heating heat exchanger - Google Patents

Heat exchanger arrangement for vehicle, has radiator for cooling internal combustion engine, and heating heat exchanger Download PDF

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Abstract

The heat exchanger arrangement (10) has a radiator (12) for cooling an internal combustion engine (14), and a heating heat exchanger (20) by which the air supplied to a passenger compartment of the vehicle is heated. A heat exchanger is provided with an air outlet (24), through which heated air is supplied to the passenger compartment. An independent claim is included for a method for operating a heat exchanger arrangement.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmetauscheranordnung für ein Fahrzeug, mit wenigstens einem Motorkühler zum Kühlen einer Verbrennungskraftmaschine und mit wenigstens einem Heizungswärmetauscher, mittels einem Fahrgastraum des Fahrzeugs zuführbare Luft erwärmbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Wärmetauscheranordnung für ein Fahrzeug.The The invention relates to a heat exchanger arrangement for a vehicle with at least one radiator for cooling an internal combustion engine and with at least one heating heat exchanger, by means of a passenger compartment of the vehicle feedable air is heated. Furthermore, the invention relates to a Method for operating a heat exchanger arrangement for a vehicle.

Die WO 03/102394 A1 beschreibt ein Verfahren zur Wärmeregulierung einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs. Hierbei umfasst eine Wärmetauscheranordnung, mittels welcher die Wärme der Verbrennungskraftmaschine regulierbar ist, einen Motorkühler, welcher mit durch die Verbrennungskraftmaschine erwärmtem Kühlwasser beaufschlagbar ist. Dem Motorkühler ist eine Kühlerjalousie zugeordnet, mittels welcher eine Durchströmbarkeit des Motorkühlers veränderbar ist. Alternativ oder ergänzend zu dem Motorkühler ist ein Heizungswärmetauscher, mittels welchem einem Fahrgastraum des Fahrzeugs zuführbare Luft erwärmbar ist, mit durch die Verbrennungskraftmaschine erwärmtem Kühlwasser beaufschlagbar. Beschrieben werden in der WO 03/102394 A1 unterschiedliche Regelungsstrategien, gemäß welchen Komponenten der Wärmetauscheranordnung in unterschiedliche Betriebszustände versetzt werden, je nachdem, ob ein Warmlaufen der Verbrennungskraftmaschine und ein Beheizen des Fahrgastraums oder ob ein Kühlen der Verbrennungskraftmaschine bzw. des Fahrgastraums erreicht werden soll.The WO 03/102394 A1 describes a method for heat regulation of an internal combustion engine of a vehicle. In this case, a heat exchanger arrangement, by means of which the heat of the internal combustion engine is adjustable, comprises an engine radiator, which can be acted upon by cooling water heated by the internal combustion engine. The engine radiator is assigned a radiator shutter, by means of which a flowability of the engine radiator is variable. Alternatively or in addition to the engine radiator is a heating heat exchanger, by means of which a passenger compartment of the vehicle feedable air can be heated, acted upon by the internal combustion engine heated cooling water. Described in the WO 03/102394 A1 Different control strategies, according to which components of the heat exchanger assembly are placed in different operating conditions, depending on whether a warm-up of the internal combustion engine and a heating of the passenger compartment or whether a cooling of the internal combustion engine or the passenger compartment to be achieved.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wärmetauscheranordnung für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben einer Wärmetauscheranordnung zu schaffen, mittels welcher bzw. mittels welchem ein verbessertes Kühlen der Verbrennungskraftmaschine erreichbar ist.task It is the object of the present invention to provide a heat exchanger assembly for a vehicle and a method for operating a Heat exchanger arrangement to provide, by means of which or by means of which an improved cooling of the internal combustion engine is reachable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Wärmetauscheranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Des Weiteren wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.These The object is achieved by a heat exchanger assembly solved with the features of claim 1. Furthermore This object is achieved by a method having the features of the claim 6 solved. Advantageous embodiments with appropriate Further developments of the invention are specified in the dependent claims.

Bei der erfindungsgemäßen Wärmetauscheranordnung für ein Fahrzeug mit wenigstens einem Motorkühler zum Kühlen einer Verbrennungskraftmaschine und mit wenigstens einem Heizungswärmetauscher, mittels welchem einem Fahrgastraum des Fahrzeugs zuführbare Luft erwärmbar ist, ist dem wenigstens einen Heizungswärmetauscher ein Luftauslass zugeordnet, mittels welchem erwärmte Luft einer Umgebung des Fahrgastraums zuführbar ist.at the heat exchanger assembly according to the invention for a vehicle with at least one radiator for cooling an internal combustion engine and with at least a heating heat exchanger, by means of which a passenger compartment the vehicle feedable air is heated, is the at least one heating heat exchanger, an air outlet assigned, by means of which heated air of an environment the passenger compartment can be fed.

Besteht also kein bzw. kein weiterer Heizungsbedarf für den Fahrgastraum so ermöglicht der Luftauslass ein Abführen überschüssiger Wärme an die Umgebung des Fahrgastraums, insbesondere an die Umgebung des Fahrzeugs. Dadurch ist eine Kühlleistung der Wärmetauscheranordnung zum Kühlen der Verbrennungskraftmaschine erhöht. Des Weiteren kann der Heizungswärmetauscher besonders groß, also eine besonders große Heizleistung aufweisend, dimensioniert werden und somit zum besonders effizienten Kühlen der Verbrennungskraftmaschine beitragen, ohne dass ein Überhitzen des Fahrgastraums in Folge einer zu großen Wärmezufuhr in den Fahrgastraum beim Beaufschlagen des Heizungswärmetauschers mit zu erwärmender Luft gegeben ist.Consists So no or no further heating demand for the passenger compartment Thus, the air outlet allows removal of excess Heat to the environment of the passenger compartment, in particular to the Environment of the vehicle. As a result, a cooling capacity of Heat exchanger assembly for cooling the internal combustion engine elevated. Furthermore, the heater core particularly large, so having a particularly high heating capacity, dimensioned and thus for particularly efficient cooling contribute to the internal combustion engine without overheating of the passenger compartment as a result of too much heat in the passenger compartment when applying the heating heat exchanger is given with air to be heated.

Weitere, bauraumbeanspruchende und erhöhte Fertigungskosten mit sich bringende Kühler, welche gemäß dem Stand der Technik beispielsweise im Frontbereich des Fahrzeugs, etwa hinter einem Nebelscheinwerfer, angeordnet sein können, können entfallen. Das verbesserte Kühlen der Verbrennungskraftmaschine mittels der vorliegend beschriebenen Wärmetauscheranordnung ist sowohl für wasserseitig geregelte, also mit variablen Mengen an Kühlwasser beaufschlagbare, Heizungswärmetauscher, als auch für luftseitig geregelte, also mit variablen Mengen an Frischluft beaufschlagbare Heizungswärmetauscher erreichbar.Further, space-consuming and increased production costs with bringing cooler, which according to the State of the art, for example, in the front area of the vehicle, about behind a fog lamp, can be arranged can be omitted. The improved cooling of the internal combustion engine by means of the presently described heat exchanger arrangement is regulated for both the water side, so with variable Amounts of cooling water acted upon, heating heat exchanger, as well as for air regulated, so with variable quantities accessible to fresh air acted upon heating heat exchanger.

Auch mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Wärmetauscheranordnung für ein Fahrzeug, mit wenigstens einem Motorkühler zum Kühlen einer Verbrennungskraftmaschine und mit wenigstens einem Heizungswärmetauscher, mittels welchem einem Fahrgastraum des Fahrzeugs zuführbare Luft erwärmt wird, bei welchem mittels des wenigstens einen Heizungswärmetauschers erwärmte Luft über einen Luftauslass in der Umgebung des Fahrgastraum zugeführt wird, ist ein verbessertes Kühlen der Verbrennungskraftmaschine erreichbar.Also by means of the method according to the invention for operating a heat exchanger assembly for a vehicle, with at least one engine radiator for cooling a Internal combustion engine and with at least one heating heat exchanger, by means of which can be supplied to a passenger compartment of the vehicle air is heated, wherein by means of at least one Heating heat exchanger heated air over supplied to an air outlet in the vicinity of the passenger compartment is, is an improved cooling of the internal combustion engine reachable.

Die für die erfindungsgemäße Wärmetauscheranordnung beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele und Vorteile gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren.The for the heat exchanger arrangement according to the invention described preferred embodiments and advantages also apply to the invention Method.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform sowie anhand der Zeichnung.Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description of a preferred embodiment and based on the drawing.

Die Figur zeigt stark vereinfacht und schematisiert eine Wärmetauscheranordnung 10 eines Fahrzeugs. Die Wärmetauscheranordnung 10 umfasst einen Motorkühler 12 zum Kühlen einer Verbrennungskraftmaschine 14. Mittels Kühlmittelleitungen 16 sind dem Motorkühler 12 erwärmtes, von der Verbrennungskraftmaschine 14 stammendes Kühlmittel bzw. der Verbrennungskraftmaschine 14 mittels des Motorkühlers 12 gekühltes Kühlmittel zuführbar. An einer Verzweigungsstelle 18 der Kühlmittelleitung 16 ist de3s Weiteren einem Heizungswärmetauscher 20 von der Verbrennungskraftmaschine 14 erwärmtes Kühlmittel zuführbar. Hierbei kann vorgesehen sein, den zum Motorkühler 12 oder den zum Heizungswärmetauscher 20 führenden Zweig abzusperren oder zu drosseln, wenn einer der Wärmetauscher 12, 20 bevorzugt mit Kühlmittel beaufschlagt werden soll. In an sich bekannter Art und Weise ist über eine Mehrzahl von vorliegend nicht im Detail gezeigten Luftauslässen 22 einem Fahrgastraum des Fahrzeugs mittels des Heizungswärmetauschers 20 erwärmte Luft zuführbar.The figure shows a simplified and schematic diagram of a heat exchanger assembly 10 of a vehicle. The heat exchanger arrangement 10 includes a radiator 12 for cooling a ver internal-combustion engine 14 , By means of coolant lines 16 are the engine cooler 12 heated, from the internal combustion engine 14 originating coolant or the internal combustion engine 14 by means of the engine cooler 12 cooled coolant can be supplied. At a branching point 18 the coolant line 16 is also a heating heat exchanger 20 from the internal combustion engine 14 heated coolant can be supplied. This can be provided, the engine radiator 12 or to the heater core 20 shut off or throttle the leading branch when one of the heat exchangers 12 . 20 preferably to be acted upon with coolant. In a manner known per se, there is a plurality of air outlets not shown in detail here 22 a passenger compartment of the vehicle by means of the heating heat exchanger 20 heated air can be supplied.

Vorliegend ist dem Heizungswärmetauscher 20 ein weiterer Luftauslass 24 zugeordnet, über welchen mittels des Heizungswärmetauschers 20 erwärmte Luft ergänzend oder alternativ einer Umgebung des Fahrzeugs zuführbar ist. Dadurch ist, wenn kein Heizbedarf für den Fahrgastraum besteht, der Heizungswärmetauscher 20 dennoch mit von der Verbrennungskraftmaschine 14 erwärmtem Kühlmittel beaufschlagbar und die von dem Heizungswärmetauscher 20 an die Luft abgegebene Wärme der Umgebung des Fahrzeugs zuführbar. Dadurch trägt der Heizungswärmetauscher 20 zu einem verbesserten Kühlen der Verbrennungskraftmaschine 14 bei, ohne dass der Fahrgastraum eine zu große Wärmezufuhr erfährt.In the present case is the heating heat exchanger 20 another air outlet 24 assigned, via which by means of the heating heat exchanger 20 heated air is additionally or alternatively fed to an environment of the vehicle. Thereby, if there is no heating demand for the passenger compartment, the heater core 20 nevertheless with of the internal combustion engine 14 heated coolant acted upon and by the heating heat exchanger 20 Heat given off to the air can be supplied to the surroundings of the vehicle. As a result, the heater core carries 20 to an improved cooling of the internal combustion engine 14 at, without the passenger compartment experiences too much heat.

Im Bereich des Motorkühlers 12 ist vorliegend des Weiteren eine beispielsweise als Kühlerjalousie ausgebildete Luftleiteinrichtung 26 angeordnet, mittels welcher eine Durchströmbarkeit des Motorkühlers 12 veränderbar ist. So ist bei geschlossener Kühlerjalousie ein Abführen von Wärme mittels des Motorkühlers 12 erschwert und somit ein schnelleres Erreichen einer Betriebstemperatur des Kühlmittels erreichbar. Dies ermöglicht auch ein besonders rasches Beheizen des Fahrgastraums mittels des Heizungswärmetauschers 20.In the area of the engine cooler 12 In the present case, furthermore, there is an air guiding device designed, for example, as a radiator shutter 26 arranged, by means of which a flow through the engine radiator 12 is changeable. Thus, when the radiator shutter is closed, heat is removed by means of the engine radiator 12 makes it difficult and thus achievable a faster reaching an operating temperature of the coolant. This also allows a particularly rapid heating of the passenger compartment by means of the heating heat exchanger 20 ,

In vorliegend nicht näher gezeigter Art und Weise kann die Wärmetauscheranordnung 10 einen Kühlkreislauf zum Kühlen der Verbrennungskraftmaschine 14 umfassen, mittels welchem ein Teilbereich der Verbrennungskraftmaschine 14, beispielsweise ein Zylinderkopf 28, unter zumindest vorübergehender Aussparung eines weiteren Teilbereichs der Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise eines Motorblocks 30, mit dem Kühlmittel beaufschlagbar ist. Ein derartiges, auch als splitcooling bezeichnetes, bevorzugtes Beaufschlagen besonders rasch nach einem In-Betriebnehmen der Verbrennungskraftmaschine 14 besonders hohe Temperaturen aufweisender Teilbereiche der Verbrennungskraftmaschine 14 mit dem Kühlmittel ermöglicht es, sehr raschen Wärme für den Fahrgastraum bereitzustellen.In the present not shown in detail manner, the heat exchanger assembly 10 a cooling circuit for cooling the internal combustion engine 14 include, by means of which a portion of the internal combustion engine 14 For example, a cylinder head 28 under at least temporary recess of a further portion of the internal combustion engine, for example an engine block 30 , with the coolant can be acted upon. Such, also referred to as splitcooling, preferred applying particularly quickly after a commissioning of the internal combustion engine 14 particularly high temperatures having partial areas of the internal combustion engine 14 with the coolant makes it possible to provide very rapid heat for the passenger compartment.

In vorliegend nicht näher gezeigter Art und Weise kann zum Beaufschlagen insbesondere des Motorkühlers 12 eine elektrisch antreibbare Pumpeinrichtung vorgesehen sein, anstelle einer durch die Verbrennungskraftmaschine 14 angetriebenen Pumpeinrichtung. Da eine von der Verbrennungskraftmaschine 14 angetriebene Pumpeinrichtung auch in einem Leerlaufbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 14 eine ausreichend hohe Förderleistung aufweisen sollte, fördert eine derartige Pumpeinrichtung in einem hohen Lastbereich der Verbrennungskraftmaschine 14 einen unökonomisch großen Kühlmittelstrom. Mittels der elektrisch antreibbaren Pumpeinrichtung ist demgegenüber ein Energiebedarf der Wärmetauscheranordnung 10 reduzierbar, da die Fördermenge der Pumpeinrichtung bedarfsgerecht einstellbar ist.In the present not shown in detail manner can be applied to the particular of the engine radiator 12 an electrically drivable pumping device may be provided, instead of one through the internal combustion engine 14 driven pumping device. As one of the internal combustion engine 14 driven pumping device even in an idling operation of the internal combustion engine 14 should have a sufficiently high flow rate, promotes such a pumping device in a high load range of the internal combustion engine 14 an uneconomically large coolant flow. By contrast, an energy requirement of the heat exchanger arrangement is by means of the electrically drivable pumping device 10 reducible, since the flow rate of the pumping device is adjusted as needed.

In vorliegend ebenfalls nicht näher gezeigter Art und Weise kann die Wärmetauscheranordnung 10 weitere Wärmetauscher umfassen, mittels welchem dem Fahrgastraum des Fahrzeugs zuführbare Luft erwärmbar ist. Hierbei kommen insbesondere Ölkühler in Betracht, welche beispielsweise zum Kühlen von Motoröl und/oder von Getriebeöl, insbesondere eines Achsgetriebes, vorgesehen sein können.In the present also not shown in detail manner, the heat exchanger assembly 10 comprise further heat exchangers, by means of which the air supplied to the passenger compartment of the vehicle can be heated. In this case, in particular oil cooler into consideration, which may be provided for example for cooling engine oil and / or transmission oil, in particular a transaxle.

Durch das zusätzliche Einbeziehen wenigstens eines dieser Ölkühler in die Wärmetauscheranordnung 10 und Nutzen der von diesen Wärmetauschern abgegebenen Wärme für den Fahrgastraum anstelle eines Abgebens der Wärme an die Umgebung des Fahrzeugs, ist mittels der Wärmetauscheranordnung 10 ein thermischer Komfort steigerbar.By additionally incorporating at least one of these oil coolers in the heat exchanger assembly 10 and utilizing the heat given off by these heat exchangers to the passenger compartment, instead of dissipating the heat to the environment of the vehicle, by means of the heat exchanger assembly 10 a thermal comfort steigerbar.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - WO 03/102394 A1 [0002, 0002] WO 03/102394 A1 [0002, 0002]

Claims (6)

Wärmetauscheranordnung für ein Fahrzeug, mit wenigstens einem Motorkühler (12) zum Kühlen einer Verbrennungskraftmaschine (14) und mit wenigstens einem Heizungswärmetauscher (20), mittels welchem einem Fahrgastraum des Fahrzeugs zuführbare Luft erwärmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem wenigstens einen Heizungswärmetauscher (20) ein Luftauslass (24) zugeordnet ist, mittels welchem erwärmte Luft einer Umgebung des Fahrgastraums zuführbar ist.Heat exchanger arrangement for a vehicle, with at least one engine radiator ( 12 ) for cooling an internal combustion engine ( 14 ) and with at least one heating heat exchanger ( 20 ), by means of which a passenger compartment of the vehicle feedable air can be heated, characterized in that the at least one heating heat exchanger ( 20 ) an air outlet ( 24 ), by means of which heated air can be supplied to an environment of the passenger compartment. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Luftleiteinrichtung (26) vorgesehen ist, mittels welcher eine Durchströmbarkeit des Motorkühlers (12) veränderbar ist.Heat exchanger arrangement according to claim 1, characterized in that an air guiding device ( 26 ) is provided, by means of which a flow through the engine radiator ( 12 ) is changeable. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlkreislauf zum Kühlen der Verbrennungskraftmaschine (14) vorgesehen ist, mittels welchem ein Teilbereich der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere ein Zylinderkopf (28), unter zumindest vorübergehender Aussparung eines weiteren Teilbereichs (30) der Verbrennungskraftmaschine (14) mit einem Kühlmedium beaufschlagbar ist.Heat exchanger arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that a cooling circuit for cooling the internal combustion engine ( 14 ) is provided, by means of which a portion of the internal combustion engine, in particular a cylinder head ( 28 ), with at least temporary recess of a further subregion ( 30 ) of the internal combustion engine ( 14 ) can be acted upon with a cooling medium. Wärmetauscheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine elektrisch antreibbare Pumpeinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher wenigstens ein Wärmetauscher (12) mit einem Kühlmedium beaufschlagbar ist.Heat exchanger arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one electrically driven pumping means is provided, by means of which at least one heat exchanger ( 12 ) can be acted upon with a cooling medium. Wärmetauscheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein weiterer, insbesondere einen Ölkühler umfassender, Wärmetauscher vorgesehen ist, mittels welchem dem Fahrgastraum des Fahrzeugs zuführbare Luft erwärmbar ist.Heat exchanger arrangement according to one of the claims 1 to 4, characterized in that at least one further, in particular an oil cooler comprehensive, heat exchanger is provided, by means of which the passenger compartment of the vehicle zuführbare Air is heated. Verfahren zum Betreiben einer Wärmetauscheranordnung (10) für ein Fahrzeug, mit wenigstens einem Motorkühler (12) zum Kühlen einer Verbrennungskraftmaschine (14) und mit wenigstens einem Heizungswärmetauscher (20), mittels welchem einem Fahrgastraum des Fahrzeugs zuführbare Luft erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des wenigstens einen Heizungswärmetauschers (20) erwärmte Luft über einen Luftauslass (24) einer Umgebung des Fahrgastraums zugeführt wird.Method for operating a heat exchanger arrangement ( 10 ) for a vehicle, with at least one radiator ( 12 ) for cooling an internal combustion engine ( 14 ) and with at least one heating heat exchanger ( 20 ), by means of which a feedable air to a passenger compartment of the vehicle is heated, characterized in that by means of the at least one heating heat exchanger ( 20 ) heated air via an air outlet ( 24 ) is supplied to an environment of the passenger compartment.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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