DE102015005962A1 - Circulatory system for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kreislaufsystem (10) für einen Kraftwagen, mit einem Kühlkreislauf (12), in welchem ein erstes Arbeitsmedium zum Kühlen eines Antriebsaggregats (20) zirkuliert. Ferner weist das Kreislaufsystem (10) einen Heizkreislauf (14) auf, in welchem ein zweites Arbeitsmedium zum Erwärmen eines Fahrzeuginnenraums und/oder weiterer Komponenten des Kraftwagens zirkuliert. Der Kühlkreislauf (12) und der Heizkreislauf (14) sind dabei über einen Wärmetauscher (28) thermisch miteinander gekoppelt.The invention relates to a circulation system (10) for a motor vehicle, comprising a cooling circuit (12) in which a first working medium for cooling a drive unit (20) circulates. Furthermore, the circulation system (10) has a heating circuit (14), in which a second working medium for heating a vehicle interior and / or other components of the motor vehicle circulates. The cooling circuit (12) and the heating circuit (14) are thermally coupled to each other via a heat exchanger (28).
Description
Die Erfindung betrifft ein Kreislaufsystem für einen Kraftwagen.The invention relates to a circulation system for a motor vehicle.
Bei der Herstellung von Kühlern – also Wärmetauschern, die zu Kühlzwecken in Kraftwagen genutzt werden – wird im Fertigungsprozess ein Flussmittel zum Verlöten der Bauteile eingesetzt. Dieses Flussmittel befindet sich nach dem Fertigungsprozess an der Oberfläche der Kühlerleitungen, durch welche ein Arbeitsmedium strömt. Dieses Flussmittel nimmt in Abhängigkeit von der Temperatur unterschiedliche Aggregatzustände an. Bei kühleren Temperaturen weist das Flussmittel eine wachsartige Struktur auf. Ist die Temperatur des Arbeitsmediums warm genug, so löst sich das Flussmittel von der Oberfläche der Kühlerleitungen und zirkuliert mit dem Arbeitsmedium im Kreislaufsystem. Je nach Betriebstemperatur an der jeweiligen Stelle des Kreislaufsystems verbleibt das Flussmittel in der flüssigen Phase oder es „vergelt” und setzt sich in den Leitungen des Kreislaufsystems ab. Dies kann beispielsweise bei Wärmepumpen-Verschaltungen in Hybrid-Fahrzeugen auftreten, die den Heizkreislauf mit einem Niedrigtemperatur-Kreislauf verbinden. Bei flüssigkeitsgekühlten Motoren wird die Wärme der Kühlflüssigkeit zur Heizung verwendet. Der Heizkreislauf muss dazu thermisch mit dem Motor-Kühlkreislauf in Verbindung stehen, damit bei laufendem Verbrennungsmotor dessen Abwärme zur Kabinenheizung genutzt werden kann. Im Motor-Kühlkreislauf liegt das Flussmittel aufgrund der hohen Betriebstemperaturen in der flüssigen Phase vor. Tritt das Flussmittel in den Heizkreislauf ein, welcher mit einem Niedrigtemperatur-Kreislauf verbunden ist, so kann sich das Flussmittel von dort in den Leitungen und Wärmetauschern des Niedertemperatur-Kreislaufs absetzen, da in diesem niedrigere Temperaturen vorliegen als im Motor-Kühlkreislauf.When manufacturing coolers - heat exchangers that are used for cooling purposes in motor vehicles - a flux for soldering the components is used in the manufacturing process. This flux is located after the manufacturing process on the surface of the radiator pipes, through which a working medium flows. This flux assumes different states of matter depending on the temperature. At cooler temperatures, the flux has a waxy structure. If the temperature of the working medium is warm enough, the flux dissolves from the surface of the radiator lines and circulates with the working medium in the circulatory system. Depending on the operating temperature at the respective point of the circulatory system, the flux remains in the liquid phase or it "gelates" and settles in the lines of the circulatory system. This can occur, for example, in heat pump interconnections in hybrid vehicles, which connect the heating circuit with a low-temperature circuit. In liquid-cooled engines, the heat of the coolant is used for heating. For this purpose, the heating circuit must be thermally in communication with the engine cooling circuit, so that its waste heat can be used for cabin heating while the internal combustion engine is running. In the engine cooling circuit, the flux is in the liquid phase due to the high operating temperatures. If the flux enters the heating circuit, which is connected to a low-temperature circuit, then the flux can settle in the lines and heat exchangers of the low-temperature circuit from there because there are lower temperatures than in the engine cooling circuit.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kreislaufsystem für einen Kraftwagen zu verbessern.The object of the present invention is to improve a circulation system for a motor vehicle.
Diese Aufgabe wird durch ein Kreislaufsystem für einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a circulation system for a motor vehicle having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.
Um ein verbessertes Kreislaufsystem für einen Kraftwagen zu schaffen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Kreislaufsystem einen Kühlkreislauf aufweist, in welchem ein erstes Arbeitsmedium zum Kühlen eines Antriebsaggregats zirkuliert. Bevorzugt kann der Kühlkreislauf, welcher insbesondere als Hochtemperaturkreislauf ausgebildet sein kann, zur Kühlung einer Verbrennungskraftmaschine dienen. Des Weiteren umfasst das Kreislaufsystem einen Heizkreislauf, in welchem ein zweites Arbeitsmedium zum Erwärmen eines Fahrzeuginnenraums und/oder weiterer Komponenten des Kraftwagens zirkuliert. Der Kühlkreislauf und der Heizkreislauf sind dabei über einen Wärmetauscher thermisch miteinander gekoppelt. Mit anderen Worten ist der Heizkreislauf über einen Wärmetauscher fluidisch von dem Kühlkreislauf abgekoppelt. Bei den Arbeitsmedien, also dem ersten Arbeitsmedium und dem zweiten Arbeitsmedium, handelt es sich vorzugsweise um eine Kühlflüssigkeit, welche den jeweiligen Kreislauf – also den Kühlkreislauf und den Heizkreislauf – durchströmt. Beispielsweise kann es sich bei der Kühlflüssigkeit um ein Wasser-Glykol-Gemisch handeln. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Gele, welche im Kühlkreislauf mit dem ersten Arbeitsmedium mitzirkulieren, durch die fluidische Trennung mittels des Wärmetauschers, ausschließlich im Kühlkreislauf zirkulieren. Somit gelangen keine Gele in den Heizkreislauf, in welchem niedrigere Temperaturen als im Kühlkreislauf vorherrschen, um sich dort abzusetzen oder Leitungen und/oder Wärmetauscher zu verstopfen.In order to provide an improved circulation system for a motor vehicle, it is inventively provided that the circulation system has a cooling circuit in which circulates a first working fluid for cooling a drive unit. Preferably, the cooling circuit, which can be designed in particular as a high-temperature circuit, serve for cooling an internal combustion engine. Furthermore, the circulation system comprises a heating circuit in which circulates a second working medium for heating a vehicle interior and / or other components of the motor vehicle. The cooling circuit and the heating circuit are thermally coupled together via a heat exchanger. In other words, the heating circuit is fluidly decoupled from the cooling circuit via a heat exchanger. The working media, that is to say the first working medium and the second working medium, are preferably a cooling liquid which flows through the respective circuit, ie the cooling circuit and the heating circuit. For example, the coolant may be a water-glycol mixture. This results in the advantage that the gels, which circulate in the cooling circuit with the first working medium, circulate through the fluidic separation by means of the heat exchanger, exclusively in the cooling circuit. Thus, no gels enter the heating circuit in which lower temperatures prevail than in the cooling circuit to settle there or clog pipes and / or heat exchanger.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Kühlkreislauf und der Heizkreislauf über einen Plattenwärmetauscher, mittels welchem thermische Energie von dem ersten Arbeitsmedium auf das zweite Arbeitsmedium übertragbar ist, thermisch miteinander gekoppelt sind. Mit anderen Worten kann die Abwärme des Kühlkreislaufs über den Plattenwärmetauscher in den Heizkreislauf eingebracht werden.A further embodiment of the invention provides that the cooling circuit and the heating circuit are thermally coupled to one another via a plate heat exchanger, by means of which thermal energy can be transferred from the first working medium to the second working medium. In other words, the waste heat of the cooling circuit can be introduced via the plate heat exchanger in the heating circuit.
In vorteilhafter Weise kann im Heizkreislauf ein weiterer Wärmetauscher zum Erwärmen von Luft vorgesehen sein. Mit anderen Worten kann mittels des weiteren Wärmetauschers thermische Energie von dem zweiten Arbeitsmedium auf ein weiteres Arbeitsmedium, insbesondere Luft, übertragen werden.In an advantageous manner, a further heat exchanger for heating air can be provided in the heating circuit. In other words, thermal energy can be transferred from the second working medium to a further working medium, in particular air, by means of the further heat exchanger.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Heizkreislauf mit einem weiteren Kreislauf, insbesondere einem Kreislauf eines Elektroantriebs, verbunden ist. Mit anderen Worten kann der Heizkreislauf mit einem weiteren Kreislauf, insbesondere einem Kreislauf eines Elektroantriebs, verbunden sein. Dieser weitere Kreislauf kann bevorzugt als Niedertemperaturkreislauf ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann der Heizkreislauf, zum Zweck der Wärmeübergabe an einen Kühler, mit dem weiteren Kreislauf verbunden sein. Der weitere Kreislauf kann auf einem deutlich niedrigeren Temperaturniveau wie der Hochtemperatur-Kreislauf liegen. Mit anderen Worten kann die thermische Energie der Komponenten eines Elektroantriebs an einen weiteren Kreislauf, insbesondere einen Kreislauf des Elektroantriebs, abgeführt werden. Über die fluidische Trennung des Hochtemperatur-Kreislaufs vom Heizkreislauf kann somit auch der Eintrag von Gelen, und damit die Gefahr einer Vergelung, in den weiteren Kreislauf verhindert werden.A further embodiment of the invention provides that the heating circuit is connected to a further circuit, in particular a circuit of an electric drive. In other words, the heating circuit can be connected to a further circuit, in particular a circuit of an electric drive. This further circuit may preferably be formed as a low-temperature circuit. In other words, the heating circuit, for the purpose of heat transfer to a radiator, be connected to the other circuit. The further cycle can be at a significantly lower temperature level than the high-temperature circuit. In other words, the thermal energy of the components of an electric drive to another circuit, in particular a circuit of the electric drive, be dissipated. About the fluidic separation of the high-temperature circuit from Heating circuit can thus also the entry of gels, and thus the risk of gelation, be prevented in the wider cycle.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawings. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.
Die Fig. zeigt in einer schematischen Darstellung ein Kreislaufsystem
Im Folgenden wird auf die jeweiligen Kreisläufe
Im Kühlkreislauf
Neben dem Antriebaggregat
Ein Teilstrom des ersten Arbeitsmediums, welcher thermische Energie aus dem Antriebsaggregat
Nach der Wärmeübertragung im Wärmetauscher
Das zweite warme Arbeitsmedium wird im Heizkreislauf
Ist das Energieniveau – thermisches Energieniveau – des Kühlkreislaufs
Der Heizkreislauf
Die thermische Energie, welche von der Batterie
Kann, in einem weiteren Betriebsfall, die thermische Energie von dem Elektroantrieb durch zu hohe Umgebungstemperaturen nicht im Kühler
In dem Kreislauf
Insgesamt geht somit ein Kreislaufsystem für ein Hybrid-Fahrzeug hervor. Dabei wird die Abwärme des Verbrennungsmotor-Kreislaufs über einen Wärmetauscher weiterhin in den Heizkreis eingebracht. Jedoch bleiben die Gele (aus dem Fertigungsprozess der Kühler) durch die fluidische Trennung ausschließlich im Hochtemperatur-Kühlkreislauf (Verbrennungsmotor-Kreislaufs) und gelangen nicht in den Niedrigtemperatur-Kühlkreis, wo sie sich absetzen können und für Verstopfung sorgen würden.Overall, therefore, a circulatory system for a hybrid vehicle emerges. The waste heat of the internal combustion engine cycle is further introduced via a heat exchanger in the heating circuit. However, the gels (from the cooler manufacturing process) remain in the high-temperature (internal-combustion) cycle only through the fluidic separation and do not enter the low-temperature refrigeration cycle where they may settle and cause clogging.
Claims (6)
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