DE102015111407A1 - Kühlsystem für ein Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Kühlsystem (10) für ein Fahrzeug; mit einem Hochtemperaturkühlkreislauf (11) zur Kühlung eines Antriebsaggregats (13) und eines Abgasturboladers (14); und mit einem Niedertemperaturkühlkreislauf (12) zur Kühlung eines Ladeluftkühlers (19). Der Hochtemperaturkühlkreislauf (11) und der Niedertemperaturkühlkreislauf (12) sind über eine Koppelleitung (25), in die ein Rückschlagventil (26) geschaltet ist, gekoppelt, wobei das Rückschlagventil (26) abhängig vom Druckverhältnis zwischen dem Hochtemperaturkühlkreislauf (11) und der Niedertemperaturkühlkreislauf (12) geöffnet oder geschlossen ist. Der Hochtemperaturkühlkreislauf (11) und der Niedertemperaturkühlkreislauf (12) sind über einen gemeinsamen Kühlwasserausgleichsbehälter (21) entlüftbar, wobei der Hochtemperaturkühlkreislauf (11) über den in den Hochtemperaturkühlkreislauf (11) eingebunden Kühlwasserausgleichsbehälter (21) entlüftbar ist, und wobei der Niedertemperaturkühlkreislauf (12) nur in definierten Betriebszuständen bei geöffnetem Rückschlagventil (26) der Koppelleitung (25) in den Hochtemperaturkühlkreislauf (11) hinein und über den Kühlwasserausgleichsbehälter (21) entlüftbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für ein Fahrzeug.
  • Fahrzeuge verfügen über Kühlsysteme, um Komponenten des Fahrzeugs zu kühlen. So ist es aus der Praxis bekannt, dass ein Kühlsystem für ein Fahrzeug, so zum Beispiel für ein Fahrzeug mit abgasaufgeladenem Antriebsaggregat, einen Hochtemperaturkühlkreislauf und einen Niedertemperaturkühlkreislauf umfassen kann, wobei der Hochtemperaturkühlkreislauf der Kühlung des Antriebsaggregats und des Abgasturboladers dient, wohingegen der Niedertemperaturkühlkreislauf der Kühlung eines Ladeluftkühlers und damit der Kühlung der Ladeluft dient.
  • Bei aus der Praxis bekannten Fahrzeugen sind der Hochtemperaturkühlkreislauf und der Niedertemperaturkühlkreislauf voneinander getrennt sowie über getrennte Kühlwasserausgleichsbehälter separat entlüftbar. Hiermit kann zwar der Hochtemperaturkühlkreislauf vom Niedertemperaturkühlkreislauf zur Gewährleistung einer hohen Wirksamkeit derselben thermisch entkoppelt werden, die separaten Kühlwasserausgleichsbehälter bewirken jedoch einen relativ komplexen Aufbau des Kühlsystems.
  • Aus der DE 10 2007 061 495 A1 ist ein Kühlsystem für ein Fahrzeug mit einem Hochtemperaturkühlkreislauf und einem Niedertemperaturkühlkreislauf bekannt. Nach diesem Stand der Technik können für beide Kühlkreisläufe separate Ausgleichsbehälter oder alternativ kann für beide Kühlkreisläufe ein gemeinsamer Ausgleichsbehälter zur Entlüftung der Kühlkreisläufe vorgesehen sein.
  • Dann, wenn nach der DE 10 2007 061 495 A1 für beide Kühlkreisläufe ein gemeinsamer Ausgleichsbehälter vorhanden ist, besteht die Gefahr des Überströmens des Kühlmittels aus dem Hochtemperaturkühlkreislauf in den Niedertemperaturkühlkreislauf, wodurch die Wirksamkeit des Kühlsystems eingeschränkt wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein neuartiges Kühlsystem für ein Fahrzeug mit hoher Wirksamkeit und einfacherem Aufbau zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Kühlsystem für ein Fahrzeug gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß sind der Hochtemperaturkühlkreislauf des Kühlsystems und der Niedertemperaturkühlkreislauf des Kühlsystems über eine Koppelleitung, in die ein Rückschlagventil geschaltet ist, gekoppelt, wobei das Rückschlagventil abhängig vom Druckverhältnis zwischen dem Hochtemperaturkühlkreislauf des Kühlsystems und der Niedertemperaturkühlkreislauf des Kühlsystems geöffnet oder geschlossen ist. Der Hochtemperaturkühlkreislauf des Kühlsystems und der Niedertemperaturkühlkreislauf des Kühlsystems sind erfindungsgemäß über einen gemeinsamen Kühlwasserausgleichsbehälter entlüftbar, wobei der Hochtemperaturkühlkreislauf des Kühlsystems über den in den Hochtemperaturkühlkreislauf eingebunden Kühlwasserausgleichsbehälter entlüftbar ist, und wobei der Niedertemperaturkühlkreislauf des Kühlsystems nur in definierten Betriebszuständen bei geöffnetem Rückschlagventil der Koppelleitung in den Hochtemperaturkühlkreislauf hinein und über den Kühlwasserausgleichsbehälter entlüftbar ist.
  • Das erfindungsgemäße Kühlsystem erlaubt unter Verwendung eines gemeinsamen Kühlwasserausgleichsbehälters für den Hochtemperaturkühlkreislauf des Kühlsystems und den Niedertemperaturkühlkreislauf des Kühlsystems eine effektive Kühlung fahrzeugseitiger Aggregate bei geringem Bauraumbedarf und einfachem Aufbau des Kühlsystems. Der Hochtemperaturkühlkreislauf des Kühlsystems und der Niedertemperaturkühlkreislauf des Kühlsystems sind über die Koppelleitung mit dem in dieselbe geschalteten Rückschlagventil gekoppelt. Der Kühlwasserausgleichsbehälter ist in den Hochtemperaturkühlkreislauf integriert, sodass der Hochtemperaturkühlkreislauf über den Kühlwasserausgleichsbehälter entlüftbar ist. Der Niedertemperaturkühlkreislauf ist nur in definierten, unkritischen Betriebszuständen über den Hochtemperaturkühlkreislauf, nämlich den Kühlwasserausgleichsbehälter desselben, entlüftbar, nämlich bei geöffnetem Rückschlagventil, also bei definierten Druckverhältnissen zwischen dem Hochtemperaturkühlkreislauf und dem Niedertemperaturkühlkreislauf.
  • Nach einer Weiterbildung ist dann, wenn die Drehzahl der Hochtemperaturkühlwasserpumpe und/oder die Drehzahl der Abgasturbolader-Nachlaufpumpe größer als ein Grenzwert sind, das Rückschlagventil der Koppelleitung zur Trennung des Hochtemperaturkühlkreislaufs des Kühlsystems und des Niedertemperaturkühlkreislaufs des Kühlsystems geschlossen.
  • Dann, wenn die Drehzahl der Hochtemperaturkühlwasserpumpe und/oder die Drehzahl der Abgasturbolader-Nachlaufpumpe kleiner als ein Grenzwert sind, ist das Rückschlagventil der Koppelleitung zur Entlüftung des Niedertemperaturkühlkreislaufs des Kühlsystems geöffnet.
  • Dann, wenn bei hoher Drehzahl des Antriebsaggregats die Drehzahl der Hochtemperaturkühlwasserpumpe hoch ist, und/oder wenn die Drehzahl der aktiv ansteuerbaren Abgasturbolader-Nachlaufpumpe hoch ist, ist das Rückschlagventil geschlossen und es ist keine Entlüftung des Niedertemperaturkühlkreislaufs in den Hochtemperaturkühlkreislauf hinein möglich. Nur dann, wenn die Drehzahl der Hochtemperaturkühlwasserpumpe und die Drehzahl der Abgasturbolader-Nachlaufpumpe kleiner als Grenzwerte sind, wenn als unkritische Betriebszustände des Fahrzeugs vorliegen, erfolgt eine Entlüftung des Niedertemperaturkühlkreislaufs in den Hochtemperaturkühlkreislauf hinein und damit über den in den Hochtemperaturkühlkreislauf integrierten Kühlwasserausgleichsbehälter.
  • Vorzugsweise umfasst der Niedertemperaturkühlkreislauf mindestens einen von Luft umströmten und von Kühlwasser durchströmten Niedertemperaturkühler, den über das Kühlwasser des Niedertemperaturkühlkreislaufs kühlbaren Ladeluftkühler und eine Niedertemperaturkühlwasserpumpe. Der Hochtemperaturkühlkreislauf umfasst vorzugsweise mindestens einen von Luft umströmten und von Kühlwasser durchströmten Hochtemperaturkühler, das über das Kühlwasser des Hochtemperaturkühlkreislaufs kühlbare Antriebsaggregat, den über das Kühlwasser des Hochtemperaturkühlkreislaufs kühlbaren Abgasturbolader, eine Hochtemperaturkühlwasserpumpe und eine Abgasturbolader-Nachlaufpumpe. Die Koppelleitung greift mit einem ersten Ende vorzugsweise am Ladeluftkühler des Niedertemperaturkühlkreislaufs des Kühlsystems und mit einem zweiten Ende stromabwärts der Abgasturbolader-Nachlaufpumpe am Hochtemperaturkühlkreislauf des Kühlsystems an. Diese Anbindung der Koppelleitung ist zur Gewährleistung eines einfachen Aufbaus des Kühlsystems sowie zur Gewährleistung einer hohen Wirksamkeit des Kühlsystems besonders vorteilhaft.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
  • 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Kühlsystems eines Fahrzeugs.
  • Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für ein Fahrzeug.
  • 1 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Kühlsystems 10 für ein Fahrzeug, wobei das Kühlsystem 10 einen Hochtemperaturkühlkreislauf 11 und einen Niedertemperaturkühlkreislauf 12 umfasst.
  • Der Hochtemperaturkühlkreislauf 11 des Kühlsystems 10 dient der Kühlung eines Antriebsaggregats 13 sowie eines Abgasturboladers 14. Zur Versorgung der über den Hochtemperaturkühlkreislauf 11 zu kühlenden Baugruppen mit Kühlwasser, umfasst der Hochtemperaturkühlkreislauf 11 eine Hochtemperaturkühlkreislaufpumpe 15, deren Drehzahl von der Drehzahl des Antriebsaggregats 13 abhängig ist. Ferner umfasst der Hochtemperaturkühlkreislauf 11 eine Abgasturbolader-Nachlaufpumpe 16, deren Drehzahl unabhängig von der Drehzahl des Antriebsaggregats 13 eingestellt werden kann. Kühlwasser, welches zur Kühlung des Antriebsaggregat 13 und des Abgasturboladers 14 benötigt wird, ist demnach mit Hilfe der Pumpen 15, 16 des Hochtemperaturkühlkreislaufs 11 umwälzbar und hierbei über mindestens einen Hochtemperaturkühler 17 führbar. Der jeweilige Hochtemperaturkühler 17 ist vom Kühlwasser des Hochtemperaturkühlkreislaufs 11 durchströmt und von Luft umströmt.
  • Der Niedertemperaturkühlkreislauf 12 des Kühlsystems 10 umfasst mindestens einen Niedertemperaturkühler 18, der von Kühlwasser des Niedertemperaturkühlkreislaufs 12 durchströmt und von Luft umströmt ist. Das Kühlwasser des Niedertemperaturkühlkreislaufs 12 ist über einen Ladeluftkühler 19 des Niedertemperaturkühlkreislaufs 12 führbar, um Ladeluft des Abgasturboladers zu kühlen. Die Umwälzung des Kühlwassers innerhalb des Niedertemperaturkühlkreislaufs 12 erfolgt mittels einer Niedertemperaturkühlwasserpumpe 20 des Niedertemperaturkühlkreislaufs 12.
  • Mit dem Hochtemperaturkühlkreislauf 11 des Kühlsystems 10 und dem Niedertemperaturkühlkreislauf 12 des Kühlsystems 10 wirkt ein gemeinsamer Kühlwasserausgleichsbehälter 21 zusammen. Der Kühlwasserausgleichsbehälter 21 ist dabei in dem Hochtemperaturkühlkreislauf 11 integriert, nämlich derart, dass der Hochtemperaturkühlkreislauf 11 des Kühlsystems 10 über den Kühlwasserausgleichsbehälter 21, nämlich eine Entlüftungseinrichtung 30 desselben, entlüftet werden kann.
  • Gemäß den gestrichelten Pfeilen der 1 ist, ausgehend vom Antriebsaggregat 13 sowie ausgehend vom jeweiligen Hochtemperaturkühler 17, jeweils Luft 22, 23 über ein Ventil 24 dem Kühlwasserausgleichsbehälter 21 zur Entlüftung des Hochtemperaturkühlkreislaufs 11 zuführbar.
  • Dem Niedertemperaturkühlkreislauf 12 des Kühlsystems 10 ist kein separater Kühlwasserausgleichsbehälter zugeordnet, vielmehr wirkt der Kühlwasserausgleichsbehälter 21 mit beiden Kühlkreisläufen 11, 12 des Kühlsystems 10 zusammen.
  • Um dennoch die Entlüftung des Niedertemperaturkühlkreislaufs 12 über den Kühlwasserausgleichsbehälter 21 des Hochtemperaturkühlkreislaufs 11 zu ermöglichen, sind der Hochtemperaturkühlkreislauf 11 und der Niedertemperaturkühlkreislauf 12 über eine Koppelleitung 25 gekoppelt, in welcher ein Rückschlagventil 26 geschaltet ist. Abhängig vom Druckverhältnis zwischen dem Druck im Niedertemperaturkühlkreislauf 12 und dem Druck im Hochtemperaturkühlkreislauf 11 ist das Rückschlagventil 26 entweder geöffnet oder geschlossen, wobei das Druckverhältnis zwischen dem Hochtemperaturkühlkreislauf 11 und dem Niedertemperaturkühlkreislauf 12 von der Drehzahl der Hochtemperaturkühlkreislaufpumpe 15, von der Drehzahl der Abgasturbolader-Nachlaufpumpe 16 sowie von der Drehzahl der Niedertemperaturkühlwasserpumpe 20 abhängig ist.
  • Der Niedertemperaturkühlkreislauf 12 ist nur in definierten, unkritischen Betriebszuständen des Fahrzeugs bei geöffnetem Rückschlagventil 26 in den Hochtemperaturkühlkreislauf 11 hinein und über den Kühlwasserausgleichsbehälter 21 desselben entlüftbar. In kritischen Betriebszuständen des Fahrzeugs ist hingegen das Rückschlagventil 26 der Koppelleitung 25 geschlossen, sodass dann in den kritischen Betriebszuständen der Niedertemperaturkühlkreislauf 12 nicht entlüftet werden kann. Insbesondere dann, wenn die Drehzahl der Hochtemperaturkühlkreislaufpumpe 15 infolge hoher Drehzahlen des Antriebsaggregats 13 und/oder die Drehzahl der Abgasturbolader-Nachlaufpumpe 16 größer als Grenzwerte sind, ist der Druck im Hochtemperaturkühlkreislauf 11 so groß, dass das Rückschlagventil 26 der Koppelleitung 25 geschlossen gehalten wird, sodass dann keine Entlüftung des Niedertemperaturkühlkreislaufs 12 über den Kühlwasserausgleichsbehälter 12 des Hochtemperaturkühlkreislaufs 11 möglich ist.
  • Dann, wenn die Drehzahl der Hochtemperaturkühlkreislaufpumpe 15 und die Drehzahl der Abgasturbolader-Nachlaufpumpe 16 kleiner als Grenzwerte sind, kann auf Grundlage des Druckverhältnisses zwischen dem Hochtemperaturkühlkreislauf 11 und dem Niedertemperaturkühlkreislauf 12 das Rückschlagventil 26 der Koppelleitung 25 geöffnet werden, um dann in unkritischen Betriebszuständen des Fahrzeugs die Entlüftung des Niedertemperaturkühlkreislaufs 12 zu ermöglichen.
  • Wie 1 entnommen werden kann, greift die Koppelleitung 25 mit einem ersten Ende 27 am Ladeluftkühler 19 des Niedertemperaturkühlkreislaufs 12 und mit einem gegenüberliegenden zweiten Ende 28 am Hochtemperaturkühlkreislauf 11 stromabwärts der Abgasturbolader-Nachlaufpumpe 16 an.
  • Weiterhin zeigt 1 ein Rückschlagventil 29, das ebenfalls zwischen Hochtemperaturkühlkreislauf 11 und Niedertemperaturkühlkreislauf 12 geschaltet ist, und über welches die Befüllung beider Kühlwasserkreisläufe ausgehend vom Kühlwassersammelbehälter 21 möglicht ist. Dieses Rückschlagventil 29 ist jedoch für die Erfindung nicht maßgeblich.
  • Beim erfindungsgemäßen Kühlsystem 10 erfolgt das Entlüften des Hochtemperaturkühlwasserkreislaufs 11 sowie des Niedertemperaturkühlwasserkreislaufs 12 über einen gemeinsamen Kühlwasserausgleichsbehälter 21. In kritischen Betriebszuständen des Fahrzeugs ist das Rückschlagventil 26 der Koppelleitung 25, über welche Hochtemperaturkühlwasserkreislauf 11 und Niedertemperaturkühlwasserkreislauf 12 koppelbar sind, geschlossen.
  • Das Rückschlagventil 26 der Koppelleitung 25 verhindert dann, dass Kühlwasser des Hochtemperaturkühlwasserkreislaufs 11 in den Niedertemperaturkühlwasserkreislauf 12 gelangen und dasselbe erwärmen kann. Bei geschlossenem Rückschlagventil 26 sind beide Kühlwasserkreisläufe 11, 12 thermisch entkoppelt. Dies ist dann der Fall, wenn das Druckniveau des Hochtemperaturkühlwasserkreislaufs 11 höher als das Druckniveau des Niedertemperaturkühlwasserkreislaufs 12 ist.
  • Das Rückschlagventil 26 der Koppelleitung 25 kann zur Entlüftung des Niedertemperaturkühlwasserkreislaufs 12 geöffnet werden, wenn das Druckniveau im Hochtemperaturkühlwasserkreislauf 11 sinkt, zum Beispiel bei niedriger Drehzahl der Hochtemperaturkühlwasserpumpe 15 und niedriger Drehzahl der Abgasturbolader-Nachlaufpumpe 16. In diesem Fall kann dann Kühlwasser des Niedertemperaturkühlwasserkreislaufs 12 in den Hochtemperaturkühlwasserkreislauf 11 strömen. Dies erfolgt jedoch nur in unkritischen Betriebspunkten des Fahrzeugs.
  • Die Entlüftung des Hochtemperaturkühlwasserkreislaufs 11 kann demnach jederzeit über den Kühlwasserausgleichsbehälter 21. Die Entlüftung des Niedertemperaturkühlkreislaufs 12 erfolgt nur bei geöffnetem Rückschlagventil 26 der Koppelleitung 25 in den Hochtemperaturkühlkreislauf 11 hinein. Das Rückschlagventil 26 der Koppelleitung 25 lässt demnach abhängig vom Betriebszustand des Fahrzeugs ein Überströmen des Kühlwassers aus dem Niedertemperaturkühlkreislaufs 12 in den Hochtemperaturkühlkreislauf 11 zu. Das Rückschlagventil 26 der Koppelleitung 25 verhindert jedoch ein Überströmen von Kühlwasser aus dem Hochtemperaturkühlkreislauf 11 in den Niedertemperaturkühlkreislauf 12.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007061495 A1 [0004, 0005]

Claims (7)

  1. Kühlsystem (10) für ein Fahrzeug; mit einem Hochtemperaturkühlkreislauf (11) zur Kühlung eines Antriebsaggregats (13) und eines Abgasturboladers (14); mit einem Niedertemperaturkühlkreislauf (12) zur Kühlung eines Ladeluftkühlers (19); dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtemperaturkühlkreislauf (11) und der Niedertemperaturkühlkreislauf (12) über eine Koppelleitung (25), in die ein Rückschlagventil (26) geschaltet ist, gekoppelt sind, wobei das Rückschlagventil (26) abhängig vom Druckverhältnis zwischen dem Hochtemperaturkühlkreislauf (11) und der Niedertemperaturkühlkreislauf (12) geöffnet oder geschlossen ist; der Hochtemperaturkühlkreislauf (11) und der Niedertemperaturkühlkreislauf (12) über einen gemeinsamen Kühlwasserausgleichsbehälter (21) entlüftbar sind, wobei der Hochtemperaturkühlkreislauf (11) über den in den Hochtemperaturkühlkreislauf eingebunden Kühlwasserausgleichsbehälter (21) entlüftbar ist, wobei der Niedertemperaturkühlkreislauf (12) nur in definierten Betriebszuständen bei geöffnetem Rückschlagventil (26) der Koppelleitung (25) in den Hochtemperaturkühlkreislauf (11) hinein und über den Kühlwasserausgleichsbehälter (21) entlüftbar ist.
  2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Niedertemperaturkühlkreislauf (12) mindestens einen von Luft umströmten und von Kühlwasser durchströmten Niedertemperaturkühler (18), den über das Kühlwasser des Niedertemperaturkühlkreislaufs kühlbaren Ladeluftkühler (19) und eine Niedertemperaturkühlwasserpumpe (20) umfasst.
  3. Kühlsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelleitung (15) mit einem ersten Ende am Ladeluftkühler (19) des Niedertemperaturkühlkreislaufs (12) angreift.
  4. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtemperaturkühlkreislauf (11) mindestens einen von Luft umströmten und von Kühlwasser durchströmten Hochtemperaturkühler (17), das über das Kühlwasser des Hochtemperaturkühlkreislaufs (11) kühlbare Antriebsaggregat (13), den über das Kühlwasser des Hochtemperaturkühlkreislaufs (11) kühlbaren Abgasturbolader (14), eine Hochtemperaturkühlwasserpumpe (15) und eine Abgasturbolader-Nachlaufpumpe (16) umfasst.
  5. Kühlsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelleitung (15) mit einem zweiten Ende stromabwärts der Abgasturbolader-Nachlaufpumpe (16) am Hochtemperaturkühlkreislauf (11) angreift.
  6. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Drehzahl der Hochtemperaturkühlwasserpumpe (15) und/oder die Drehzahl der Abgasturbolader-Nachlaufpumpe (16) größer als Grenzwerte sind, das Rückschlagventil (26) der Koppelleitung (25) geschlossen ist.
  7. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Drehzahl der Hochtemperaturkühlwasserpumpe (15) und/oder die Drehzahl der Abgasturbolader-Nachlaufpumpe (16) kleiner als Grenzwerte sind, das Rückschlagventil (26) der Koppelleitung (25) zur Entlüftung des Niedertemperaturkühlkreislaufs geöffnet ist.
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