DE102017003633A1 - Method for operating a cooling device of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer zumindest einen Ladeluftkühler (12) umfassenden Kühleinrichtung (10) eines Kraftfahrzeugs, bei welchem mittels eines Lüfters (18) Luft aus einem Motorraum (16) des Kraftfahrzeugs angesaugt und zu dem Ladeluftkühler (12) gefördert wird, wobei wenigstens eine auf einer dem Motorraum (16) abgewandten Seite (26) des Ladeluftkühlers (12) angeordnete und zwischen wenigstens einer zumindest einen Teilbereich des Ladeluftkühlers (12) überdeckenden Schließstellung und wenigstens einer den Teilbereich Offenstellung verstellbare Abdeckeinrichtung (28) vorgesehen ist, welche sich in der Schließstellung befindet, während die Luft mittels des Lüfters (18) aus dem Motorraum (16) angesaugt und zu dem Ladeluftkühler (12) gefördert wird. The invention relates to a method for operating a cooling device (10) of a motor vehicle comprising at least one charge air cooler (12) in which air is drawn in from an engine compartment (16) of the motor vehicle by means of a fan (18) and conveyed to the charge air cooler (12). wherein at least one on the engine compartment (16) facing away from side (26) of the charge air cooler (12) and between at least one at least a portion of the charge air cooler (12) covering the closed position and at least one sub-region open position adjustable covering device (28) is provided, which is in the closed position, while the air by means of the fan (18) is sucked out of the engine compartment (16) and conveyed to the charge air cooler (12).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kühleinrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a method for operating a cooling device of a motor vehicle, in particular a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1.
Ein solches Verfahren zum Betreiben einer Kühleinrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, ist beispielsweise bereits der
Außerdem offenbart die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine übermäßige Kondensation von in der Ladeluft enthaltener Feuchtigkeit auf einfache Weise vermieden werden kann.Object of the present invention is to develop a method of the type mentioned in such a way that excessive condensation of moisture contained in the charge air can be easily avoided.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.
Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass eine übermäßige Kondensation von in Ladeluft enthaltener Feuchtigkeit auf besonders einfache Weise vermieden werden kann, ist erfindungsgemäß wenigstens eine auf einer dem Motorraum abgewandten Seite des Ladeluftkühlers angeordnete Abdeckeinrichtung vorgesehen, welche zwischen wenigstens einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung, insbesondere relativ zu dem Ladeluftkühler, verstellbar, insbesondere bewegbar, ist. In der Schließstellung überdeckt die Abdeckeinrichtung zumindest einen Teilbereich des Ladeluftkühlers, wobei die Abdeckeinrichtung in der Offenstellung den Teilbereich freigibt. Somit ist beispielsweise der Teilbereich des Ladeluftkühlers in der Schließstellung der Abdeckeinrichtung durch die Abdeckeinrichtung in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne beziehungsweise nach hinten überdeckt. In der Offenstellung jedoch gibt die Abdeckeinrichtung den Teilbereich frei, sodass der Teilbereich in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne beziehungsweise nach hinten nicht durch die Abdeckeinrichtung überdeckt ist.In order to further develop a method specified in the preamble of claim 1 such that excessive condensation of moisture contained in charge air can be avoided in a particularly simple manner, according to the invention at least one arranged on a side facing away from the engine compartment of the charge air cooler cover provided, which between at least a closed position and at least one open position, in particular relative to the intercooler, adjustable, in particular movable, is. In the closed position, the covering device covers at least a partial region of the charge air cooler, the covering device releasing the partial region in the open position. Thus, for example, the portion of the charge air cooler in the closed position of the cover is covered by the cover in the vehicle longitudinal direction forward or backward. In the open position, however, the cover device releases the partial area, so that the partial area in the vehicle longitudinal direction to the front or to the rear is not covered by the covering device.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens befindet sich die Abdeckeinrichtung in der Schließstellung, während die Luft mittels des Lüfters aus dem Motorraum angesaugt und zu dem Ladeluftkühler gefördert wird. Dadurch kann eine übermäßige Kondensation von in den Ladeluftkühler durchströmender Ladeluft enthaltener Feuchtigkeit beziehungsweise Wasser vermieden werden. Gleichzeitig kann der Ladeluftkühler als Luft-Ladeluftkühler ausgebildet sein, mittels welchem die Ladeluft unter Zuhilfenahme der mittels des Lüfters geförderten Luft dadurch gekühlt wird, dass über den Ladeluftkühler ein Wärmeübergang von der den Ladeluftkühler durchströmenden Ladeluft an die den Ladeluftkühler umströmende und mittels des Lüfters geförderte Luft erfolgt. In der Folge kann auf den Einsatz eines kostenintensiven Wasser-Ladeluftkühlers verzichtet werden, sodass die Kosten der Kühleinrichtung besonders gering gehalten werden können.In the context of the method according to the invention, the covering device is in the closed position, while the air is sucked out of the engine compartment by means of the fan and conveyed to the intercooler. As a result, excessive condensation of moisture or water contained in the charge air cooler flowing through the charge air cooler can be avoided. At the same time, the intercooler can be configured as an air intercooler, by means of which the charge air is cooled with the aid of the air conveyed by the fan, that via the intercooler, a heat transfer from the charge air cooler flowing through the charge air to the air flowing around the intercooler and conveyed by the fan he follows. As a result, can be dispensed with the use of a costly water intercooler, so that the cost of the cooling device can be kept very low.
Der Erfindung liegt dabei insbesondere die folgende Erkenntnis zugrunde: Üblicherweise wird bei einem Kraftfahrzeug, insbesondere mit verbrennungsmotorischem Antrieb, eine Abgasrückführung durchgeführt. Im Rahmen der Abgasrückführung wird Abgas von einer zum Antreiben des Kraftfahrzeugs ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine aus einem von dem Abgas durchströmbaren Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine abgezweigt und zu einem von Verbrennungsluft durchströmbaren Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine rückgeführt. Die Verbrennungsluft ist dabei Luft, welche mittels des Ansaugtrakts in wenigstens einen beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum der Verbrennungskraftmaschine geführt wird. Das rückgeführte Abgas wird in die Verbrennungsluft eingeleitet und mittels der Verbrennungsluft in den Brennraum geführt. Somit werden dem Brennraum die Verbrennungsluft, das Abgas sowie Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine zugeführt, wodurch im Brennraum ein Kraftstoff-Luft-Gemisch entsteht. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird gezündet und dadurch verbrannt, woraus das Abgas der Verbrennungskraftmaschine resultiert. Bei dieser Verbrennung wirkt das rückgeführte Abgas als Inertgas, um einen besonders emissions- und/oder kraftstoffverbrauchsgünstigen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisieren zu können. Um beispielsweise auch im Hinblick auf Emissionen im praktischen Fahrbetrieb (RDE - Real Driving Emissions) ein besonders emissions- und kraftstoffverbrauchsgünstigen Betrieb auch bei geringen Temperaturen und beispielsweise bis zu minus sieben Grad Celsius realisieren zu können, wird die Abgasrückführung vorzugsweise als Niederdruck-Abgasrückführung (Niederdruck - AGR) durchgeführt.The invention is based in particular on the following finding: Usually, exhaust gas recirculation is carried out in a motor vehicle, in particular with an internal combustion engine drive. In the context of exhaust gas recirculation, exhaust gas is branched off from an internal combustion engine designed to drive the motor vehicle from an exhaust tract of the internal combustion engine through which exhaust gas can flow and is returned to an intake tract of the internal combustion engine through which combustion air can flow. The combustion air is air, which is guided by means of the intake in at least one example designed as a cylinder combustion chamber of the internal combustion engine. The recirculated exhaust gas is introduced into the combustion air and guided by means of the combustion air into the combustion chamber. Thus, the combustion chamber, the combustion air, the exhaust gas and fuel supplied to operate the internal combustion engine, whereby in the combustion chamber, a fuel-air mixture is formed. The fuel-air mixture is ignited and thereby burned, resulting in the exhaust gas of the internal combustion engine. In this combustion, the recirculated exhaust gas acts as an inert gas in order to realize a particularly low emission and / or fuel consumption operation of the internal combustion engine. For example, with regard to emissions in practical driving (RDE - Real Driving Emissions) a particularly emission and Fuel efficient operation even at low temperatures and, for example, to be able to realize up to minus seven degrees Celsius, the exhaust gas recirculation is preferably carried out as low-pressure exhaust gas recirculation (low pressure - EGR).
Die Nutzung der Niederdruck-Abgasrückführung in weiten Teilen des Kennfelds der Verbrennungskraftmaschine kann jedoch zu Kondensationsvorgängen im Ladeluftkühler führen, was - wenn keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind - zu Motoraussetzern beziehungsweise Einfrieren führen kann. Diese Probleme und Nachteile können nun mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens vermieden werden, da eine übermäßige Kondensation von in der Ladeluft enthaltener Feuchtigkeit, insbesondere Wasserdampf, vermieden werden kann. Eine weitere Möglichkeit, eine übermäßige Kondensation von in Ladeluft enthaltener Feuchtigkeit im Ladeluftkühler zu vermeiden, wäre der Einsatz eines Wasser-Ladeluftkühlers, über welchen ein Wärmeübergang von der Ladeluft an eine beispielsweise als Wasser ausgebildete Kühlflüssigkeit erfolgt. Ein solcher Wasser-Ladeluftkühler kann vorteilhaft betrieben, insbesondere geregelt werden, insbesondere hinsichtlich der Kühlung der Ladeluft. Im Gegensatz dazu kann ein Luft-Ladeluftkühler, insbesondere dessen Kühlleistung, nicht oder nur sehr begrenzt beeinflusst werden, sodass es herkömmlicherweise zu übermäßiger Kondensation kommt.However, the use of low-pressure exhaust gas recirculation in large parts of the map of the internal combustion engine can lead to condensation processes in the intercooler, which - if no appropriate countermeasures are taken - can lead to engine misfires or freezing. These problems and disadvantages can now be avoided by means of the method according to the invention, since excessive condensation of moisture contained in the charge air, in particular water vapor, can be avoided. Another way to avoid excessive condensation of moisture contained in charge air in the intercooler, would be the use of a water intercooler, via which a heat transfer from the charge air takes place, for example, designed as a water coolant. Such a water charge air cooler can advantageously be operated, in particular regulated, in particular with regard to the cooling of the charge air. In contrast, an air charge air cooler, in particular its cooling capacity, can not or only to a very limited extent be influenced, so that conventionally excessive condensation occurs.
Erfindungsgemäß werden nun der Lüfter und die beispielsweise als Jalousie, insbesondere als Kühlerjalousie, ausgebildete Abdeckeinrichtung genutzt, um den vorzugsweise als Luft-Ladeluftkühler ausgebildeten Ladeluftkühler, insbesondere dessen Kühlleistung, bedarfsgerecht einstellen zu können, sodass eine übermäßige Kondensation vermieden werden kann. Dabei ist insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen Kühleinrichtungen eine Drehrichtungsumkehr des Lüfters, insbesondere eines Lüfterrads des Lüfters, vorgesehen, sodass im Vergleich zu herkömmlichen Kühleinrichtungen eine Umkehr der luftseitigen Durchströmung der Kühleinrichtung und somit des Ladeluftkühlers vorgesehen ist. Üblicherweise ist es beispielsweise vorgesehen, dass der Lüfter dazu ausgebildet ist, Luft aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs anzusaugen und in den Motorraum zu fördern, sodass dann der Ladeluftkühler in Strömungsrichtung der mittels des Lüfters geförderten Luft stromauf des Lüfters angeordnet ist. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens jedoch ist der Ladeluftkühler in Strömungsrichtung der mittels des Lüfters geförderten Luft stromab des Lüfters angeordnet. Ferner ist beispielsweise in Strömungsrichtung der mittels des Lüfters geförderten Luft die Abdeckeinrichtung stromab des Ladeluftkühlers angeordnet. Durch diese Drehrichtungsumkehr wird warme Luft aus dem Motorraum mittels des Lüfters angesaugt, und eine unkontrollierte Kondensation beziehungsweise ein Einfrieren in dem Ladeluftkühler wird verhindert.According to the invention, the fan and the covering device designed, for example, as a venetian blind, in particular as a radiator shutter, are used in order to adjust the charge air cooler, in particular its cooling capacity, preferably as an air charge air cooler, as required, so that excessive condensation can be avoided. In this case, a reversal of rotation of the fan, in particular of a fan of the fan is provided in particular in comparison to conventional cooling devices, so that a reversal of the air-side flow of the cooling device and thus of the charge air cooler is provided in comparison to conventional cooling devices. Usually, for example, it is provided that the fan is designed to suck in air from the surroundings of the motor vehicle and to convey it into the engine compartment so that the charge air cooler is then arranged upstream of the fan in the flow direction of the air conveyed by means of the fan. In the context of the method according to the invention, however, the intercooler is arranged in the flow direction of the air conveyed by means of the fan downstream of the fan. Furthermore, the covering device is arranged downstream of the charge air cooler, for example, in the flow direction of the air conveyed by means of the fan. By this reversal of the direction of warm air is sucked in from the engine compartment by means of the fan, and an uncontrolled condensation or freezing in the intercooler is prevented.
Zur Erfindung gehört auch eine Kühleinrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung anzusehen und umgekehrt.The invention also includes a cooling device for a motor vehicle, which is designed to carry out a method according to the invention. Advantages and advantageous embodiments of the method according to the invention are to be regarded as advantages and advantageous embodiments of the cooling device according to the invention and vice versa.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur 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 drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the figure description and / or alone in the single figure can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone, without the frame to leave the invention.
Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Perspektivansicht einer zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildeten Kühleinrichtung für ein Kraftfahrzeug.The drawing shows in the single FIGURE is a schematic perspective view of a designed for performing a method according to the invention cooling device for a motor vehicle.
Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Kühleinrichtung für ein Kraftfahrzeug, welches insbesondere als Kraftwagen wie beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildet ist. Das Kraftfahrzeug weist wenigstens eine in der Fig. nicht erkennbare Verbrennungskraftmaschine auf, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Dabei umfasst die Verbrennungskraftmaschine wenigstens einen beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum, welcher während eines befeuerten Betriebs der beispielsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine zumindest mit Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine, Verbrennungsluft und Abgas als Inertgas versorgt wird. Hierdurch wird im Brennraum ein Kraftstoff-Luft-Gemisch gebildet, welches verbrannt wird. Daraus resultiert das zuvor genannte Abgas der Verbrennungskraftmaschine. Die Verbrennungskraftmaschine weist dabei einen von dem Abgas durchströmbaren Abgastrakt auf, mittels welchem das Abgas aus dem Brennraum abführbar ist. Ferner weist die Verbrennungskraftmaschine einen von der Verbrennungsluft durchströmbaren Ansaugtrakt auf. Die Verbrennungsluft ist dabei Luft, welche auch als Frischluft bezeichnet und mittels des Ansaugtrakts in den Brennraum geführt wird.The single FIGURE shows a schematic perspective view of a designated as a whole with 10 cooling device for a motor vehicle, which is designed in particular as a motor vehicle such as a passenger car. The motor vehicle has at least one internal combustion engine, not visible in the figure, by means of which the motor vehicle can be driven. In this case, the internal combustion engine comprises at least one combustion chamber designed, for example, as a cylinder, which is supplied with at least fuel for operating the internal combustion engine, combustion air and exhaust gas as an inert gas during a fired operation of the internal combustion engine designed, for example, as a reciprocating piston engine. As a result, a fuel-air mixture is formed in the combustion chamber, which is burned. This results in the aforementioned exhaust gas of the internal combustion engine. The internal combustion engine in this case has an exhaust tract through which the exhaust gas can flow, by means of which the exhaust gas can be discharged from the combustion chamber. Furthermore, the internal combustion engine has an intake tract through which the combustion air can flow. The combustion air is air, which is also referred to as fresh air and is guided by means of the intake into the combustion chamber.
Ferner weist die Verbrennungskraftmaschine eine Abgasrückführeinrichtung auf, mittels welcher eine Abgasrückführung, insbesondere eine Niederdruck-Abgasrückführung, durchgeführt wird. Die Abgasrückführeinrichtung umfasst hierzu wenigstens eine Rückführleitung, welche einerseits fluidisch mit dem Abgastrakt und andererseits fluidisch mit dem Ansaugtrakt verbunden ist. Mittels der Rückführleitung wird zumindest ein Teil des den Abgastrakt durchströmenden Abgases aus dem Abgastrakt abgezweigt und zu dem Ansaugtrakt rückgeführt. Das abgezweigte Abgas durchströmt die Rückführleitung und strömt aus der Rückführleitung aus und in den Ansaugtrakt ein, sodass das rückgeführte Abgas mittels der den Ansaugtrakt durchströmenden Verbrennungsluft zu dem Brennraum transportiert und insbesondere in den Brennraum eingeleitet wird. In dem Brennraum kann das rückgeführte Abgas als Inertgas wirken, um einen besonders emissions- und kraftstoffverbrauchsgünstigen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zu realisieren.Furthermore, the internal combustion engine has an exhaust gas recirculation device, by means of which an exhaust gas recirculation, in particular a Low pressure exhaust gas recirculation is performed. For this purpose, the exhaust gas recirculation device comprises at least one return line, which on the one hand is connected fluidly to the exhaust gas tract and on the other hand fluidically to the intake tract. By means of the return line, at least part of the exhaust gas flowing through the exhaust tract is branched off from the exhaust gas tract and returned to the intake tract. The branched off exhaust gas flows through the return line and flows out of the return line and into the intake tract, so that the recirculated exhaust gas is transported by means of the intake air flowing through the combustion air to the combustion chamber and in particular is introduced into the combustion chamber. In the combustion chamber, the recirculated exhaust gas can act as an inert gas to realize a particularly low emission and fuel consumption operation of the internal combustion engine.
Dabei weist die Verbrennungskraftmaschine ferner wenigstens einen Abgasturbolader auf, welcher eine in dem Abgastrakt angeordnete und von dem Abgas antreibbare Turbine und einen in dem Ansaugtrakt angeordneten und von der Turbine antreibbaren Verdichter aufweist. Mittels des Verdichters wird die Verbrennungsluft verdichtet, wobei die verdichtete Luft auch als Ladeluft bezeichnet wird. Durch das Verdichten der Luft wird diese erwärmt. Um dennoch einen besonders hohen Aufladegrad zu realisieren, umfasst die Kühleinrichtung
Die Kühleinrichtung
Die Kühleinrichtung
Um beispielsweise auch im Stillstand eine hinreichende Kühlung zu realisieren, ist ein Lüfter
Um nun eine übermäßige Kondensation des Wasserdampfs auf besonders einfache und kostengünstige Weise vermeiden zu können, ist es im Rahmen eines Verfahrens zum Betreiben der Kühleinrichtung
Mittels des Lüfters
Die beschriebene, mittels des Lüfters
Aus der Fig. ist ferner erkennbar, dass das Kühlelement
Insgesamt ist ferner erkennbar, dass durch das beschriebene Verfahren eine gezielte und bedarfsgerechte Kühlung der Ladeluft erfolgen kann, wobei der Ladeluftkühler
Ferner ist es denkbar, dass das Lüfterrad in wenigstens einem ersten Betriebszustand mittels des Motors in die genannte Drehrichtung gedreht wird, um dadurch mittels des Lüfters
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Kühleinrichtungcooling device
- 1212
- LadeluftkühlerIntercooler
- 1414
- Kühlelementcooling element
- 1616
- Motorraumengine compartment
- 1818
- LüfterFan
- 2020
- Lüfterradfan
- 2222
- Pfeilarrow
- 2424
- Pfeilarrow
- 2626
- Seitepage
- 2828
- Abdeckeinrichtungcover
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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