DE19849619A1 - Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
Kühlsystem für ein KraftfahrzeugInfo
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Abstract
Ein Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor beinhaltet einen Kühlmittelkreislauf, mit einem Kühlmittelkühler, mit einem Ladeluftkühler, mit einem Kühllüfter, der hinter dem Kühlmittelkühler angeordnet und mit einem Zusatzkühler versehen ist. Der Zusatzkühler ist getrennt von dem Hauptsystem, das den Ladeluftkühler und den Kühlmittelkühler beinhaltet, im Frontbereich des Fahrzeuges angeordnet. Die Kühlluftführung vom Zusatzkühler wird an dem Hauptkühlsystem vorbei direkt dem Kühllüfter auf der Saugseite zugeführt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für ein Kraft
fahrzeug nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher
definierten Art.
Ein gattungsgemäßes Kühlsystem ist in der DE 42 20 672 C2
beschrieben. Dabei sind zwei Kühler in Strömungs
richtung hintereinander angeordnet. Nachteilig dabei
ist jedoch, daß bei dieser sogenannten "Doppel-
Sandwich"-Kühlanlage durch die Luftaufwärmung im er
sten Kühler vor Durchgang durch den zweiten Kühler das
System beeinflußt wird. Gleichzeitig entstehen dabei
auch Druckverluste, aus denen ein negatives Kühllei
stungsprofil resultiert.
Zum weiteren Stand der Technik wird auch auf die
DE 41 04 093 A1, die US 41 56 408 und die DE-PS 10 22 105
verwiesen, die ebenfalls Zusatzkühler und Gebläse bzw.
Kühllüfter aufweisen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
ein Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, das
einen hohen Wirkungsgrad bei einfachem Aufbau und be
grenzten Bauraumverhältnissen besitzt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn
zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale
gelöst.
Erfindungsgemäß liegt nun der Zusatzkühler parallel zu
dem Kühlluftstrom des Hauptsystems. Da jeder Kühler
mit Frischluft versorgt wird, kann auch jeder Kühler
seine maximale Wirkung entfalten. Durch die gemeinsame
Verwendung des Kühllüfters wird jedoch Sekundärenergie
eingespart, da kein Zusatzgebläse erforderlich ist.
Gleichzeitig wird dabei auch eine raumsparende Lösung
geschaffen. Insbesondere ist dies der Fall, wenn der
Zusatz kühler nicht im Bereich des Hauptkühlers ange
ordnet ist und bei einem Nutzfahrzeug mit der Vorbau
klappe des Kraftfahrzeuges verbunden ist.
Durch eine Anordnung des Zusatzkühlers im Fahrzeug-
Frontgitter erfolgt eine kühlluftseitige Beaufschla
gung durch Staudruck (Fahrgeschwindigkeit), z. B. auch
bei abgeschaltetem Kühllüfter (Leerlaufdrehzahl bzw.
Schleppdrehzahl) oder alternativ additiv, insbesondere
bei niedriger Fahrgeschwindigkeit, wie z. B. Betriebs
zustand unter Vollast, unter Einbeziehung des Kühllüf
ters und dessen betriebszustandabhängigen, über die
Motortemperatur gesteuertem Regel- bzw. Zuschalt- und
Abschaltverhalten.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird eine deutliche
Steigerung der Kühlkapazität, insbesondere für Motoren
mit erhöhten Immissionsanforderungen, erreicht.
Erfindungsgemäß erfolgt nunmehr eine kühlluftseitige
zusätzliche Zwangsbeaufschlagung über den Kühllüfter
bei einer kühlmittelseitigen Parallelschaltung mit
einer Hauptkühlanlage bzw. eines Hauptkühlsystem oder
auch über eine kühlmitteltemperaturabhängige thermo
statische Zusteuerung.
In einer alternativen Lösung kann der Zusatzkühler
auch zur Kühlung der Ladeluft durch einen entsprechen
den Wärmetauscher verwendet werden. Vorzugsweise wird
dabei eine Niedertemperaturkreislaufkühlung erreicht.
Für diesen Zweck kann der Zusatzkühler mit entspre
chend reduzierter Kühlmediummenge beaufschlagt für die
Abgasrückführung bzw. für eine Ladeluft/Kühlmittel
kühlung eingesetzt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der
Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen
und aus den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzip
mäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer ersten
Ausgestaltung der Erfindung, wobei der Zusatz
kühler parallel zu einem Hauptkühlsystem mit
einem Hauptkühler betrieben wird;
Fig. 2 eine schematische Frontansicht der Ausfüh
rungsform nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Ausgestaltung der Erfindung, wobei der
Zusatzkühler für einen integrierten Niedertem
peratur-Kühlmedium-Kreislauf zur Kühlung der
Ladeluft vorgesehen ist;
Fig. 4 einen Kühlmittelkreislauf, wobei der Zusatz
kühler in den Heizungskreislauf integriert
ist;
Fig. 5 einen Kühlmittelkreislauf, wobei der Zusatz
kühler einen separaten Rücklauf in eine Auf
fülleitung besitzt, und
Fig. 6 einen Kühlmittelkreislauf gem. Ausgestaltung
der Erfindung nach Fig. 3.
Vor einem Kühlmittelkühler 1 ist ein Ladeluftkühler 2
und gegebenenfalls ein Kondensator 3 einer Klimaanlage
angeordnet. Durch ein Frontgitter 4 eines Kraftfahr
zeuges tritt Kühlluft in Pfeilrichtung A ein und
durchströmt nacheinander den Kondensator 3, den Lade
luftkühler 2 und den Kühlmittelkühler 1.
In Strömungsrichtung hinter dem Kühlmittelkühler 1 ist
ein von einem Luftleitblech 5 umgebener Kühllüfter 6
angeordnet, der bekannterweise zu- und abschaltbar
ist.
In einer Aussparung eines oberen Wasserkastens 7 oder
auch über dem Wasserkasten 7 ist eine Luftführungslei
tung 8 angeordnet, die eingangsseitig über einen Fal
tenbalg 9 mit einem Zusatzkühler 10 und ausgangsseitig
über einen weiteren Faltenbalg 11 mit einem Luftfüh
rungskanal 12 verbunden ist. Der Luftführungskanal 12
ist als Luftleitblech an das Luftleitblech 5 des Kühl
lüfters 6 angeformt. Der Zusatzkühler 10 ist an dem
Frontgitter 4 bzw. im Falle eines Nutzfahrzeuges an
einer Vorbauklappe 13 befestigt, welche in bekannter
Weise nach oben bzw. unten geschwenkt werden kann.
Wie ersichtlich, wird der Zusatzkühler 10 ebenfalls
aus Pfeilrichtung B mit Frischluft versorgt, wobei die
Luft nach einem Wärmeaustausch in den Zusatzkühler 10
unter Umgehung des Kühlluftkühlers 1 über den Luftfüh
rungskanal 12 direkt dem Kühllüfter 6 zugeführt wird.
Aus der Fig. 2 ist die raumsparende Anordnung der
Luftführung zum Zusatzkühler 10 ersichtlich. Diese
befindet sich an einer Stelle, die als freier Bauraum
vorhanden ist, wenn die Verbrennungsluft für einen
nicht dargestellten Verbrennungsmotor vom rückwärtigen
Bereich des Fahrzeuges aus zugeführt wird.
Aus der Fig. 2 ist mit "14" auch die Fahrerhauskontur
bezeichnet. Ein Ausgleichsbehälter 15, der jedoch für
die erfindungsgemäße Funktion nicht von Bedeutung ist,
wird darin ebenfalls dargestellt.
Fig. 3 zeigt eine Ausgestaltung, wobei der Zusatzküh
ler 10 für einen Niedertemperatur-Kühlmedium-Kreislauf
zur Kühlung der Ladeluft für einen Verbrennungsmotor
21 vorgesehen ist. Zu diesem Zweck ist ein Wärmetau
scher 16 an der Stelle vorgesehen, an der sich bei
spielsweise ein Plattenfilter für die Verbrennungsluft
befindet. Im Bauraum des Plattenfilters kann dann der
Wärmetauscher 16 untergebracht werden, der über eine
Kühlmittelkreislaufleitung mit dem Zusatzkühler 10 in
Verbindung steht. Der Luftfilter, der für den Verbren
nungsmotor erforderlich ist, wird in diesem Falle an
einer anderen Stelle, vorzugsweise bei einem Nutzfahr
zeug hinter dem Fahrerhaus, in bekannter Weise ange
ordnet, wobei z. B. eine Ansaugung von oben her über
das Dach erfolgen kann.
Der Zusatzkühler 10 kann dabei alternativ zu einer
Ladeluftkühlung oder auch additiv hierfür verwendet
werden. Auf diese Weise läßt sich eine stufenweise
Abkühlung der Ladeluft für den Verbrennungsmotor er
reichen. Die Zuleitung von Kühlmedium zu dem Wärmetau
scher 16 kann über eine Zulaufleitung 17 und der Rück
lauf über eine Leitung 18 erfolgen. Die zu kühlende
Ladeluft tritt über einen mit einer dargestellten Ab
gasturbine 19 verbundenen Eintrittsstutzen ein und ge
langt über eine Prozeßluftleitung 20 in den Wärmetau
scher 16. Nach Kühlung der Ladeluft, d. h. nach Durch
gang durch den Wärmetauscher 16 wird die Ladeluft in
einer zweiten Stufe über den Ladeluftkühler 2 geführt.
In vorteilhafter Weise kann man mit dem Zusatzkühler
10 weitere Verbesserungen des Gesamtwirkungsgrades
erreichen. Anstelle des für die Kabinenheizung bzw.
Innenraumheizung zur Verfügung gestellten Kühlmittel
stromes kann dieser als zusätzliche Energie einem Wär
metauscher, z. B. dem Wärmetauscher 16, zugeführt wer
den. Dies bedeutet, das Kühlmedium, im allgemeinen
Wasser, welches für die Heizung benötigt wird, kann
nunmehr zur Beaufschlagung des Zusatzkühlers verwendet
werden. Zu diesem Zweck kann der gleiche Kreislauf
verwendet werden.
In den Fig. 4 und 5 sind beispielsweise zwei Alter
nativen für die Integration des Zusatzkühlers 10 in
einen Kühlkreislauf, der im allgemeinen ein Wasser
kreislauf ist, eines Kraftfahrzeuges dargestellt. Ge
mäß Fig. 4 ist der Zusatzkühler 10 in einen Heizungs
rücklauf 22 integriert. Der Heizungsrücklauf 22 ist
über ein Taktventil 23 mit der Ausgangsseite eines
Heizungswärmetauschers 24 verbunden. In den Heizungs
wärmetauscher 24 mündet ein Heizungsvorlauf 25. Der
Heizungsrücklauf 22 mündet in eine Kühlwassermotorein
trittsleitung 26, in der eine Wasserpumpe 27 mit einem
Kühlwasserregler angeordnet ist. Von dem Verbrennungs
motor 21 aus führt eine Kühlwassermotoraustrittslei
tung 28 zu dem Kühlmittelkühler 1. Über eine von der
Kühlwassermotoraustrittsleitung 28 abzweigende Zusatz
kühlerzweigleitung 29 ist der Zusatzkühler 10 in den
Kühlkreislauf integriert.
Eine Motordauerentlüftungsleitung 30 führt zusammen
mit einer Kühlerentlüftungsleitung 31 zu dem Aus
gleichsbehälter 15. Die beiden Leitungen 30 und 31
sind über einen Einlaufstutzen in den Ausgleichsbehäl
ter 15 auch mit dem Heizungsvorlauf verbunden.
Von dem Ausgleichsbehälter 15 aus führt eine Auf
fülleitung 32 zur Kühlwassermotoreintrittsleitung 26.
Der Kühlkreislauf nach dem Ausführungsbeispiel der
Fig. 5 ist grundsätzlich von gleicher Art, weshalb
auch die gleichen Bezugszeichen beibehalten worden
sind wie in der Fig. 4. Der einzige wesentliche Unter
schied besteht darin, daß die Ausgangsleitung des Zu
satzkühlers 10 nicht wie beim Ausführungsbeispiel nach
der Fig. 4 direkt in die Heizungsrücklaufleitung 22
mündet, sondern als separate Rücklaufleitung 33 in die
Auffülleitung 32 und damit vor der Wasserpumpe 27 in
den Kühlkreislauf einmündet.
In beiden Ausführungsbeispielen nach den Fig. 4 und
5 ist jeweils durch Pfeile die Strömungsrichtung des
Kühlmittels, im allgemeinen Wasser, eingezeichnet.
In der Fig. 6 ist der Kühlmittelkreislauf gemäß Ausge
staltung nach der Fig. 3 dargestellt. Dabei dient der
Zusatzkühler 10 zur Kühlung der Ladeluft. Hierzu ist
als wassergekühlter Ladeluftkühler der Wärmertauscher
16 auf dem Verbrennungsmotor 21 angeordnet. Die Turbi
ne des Turboladers fördert über den Eintrittsstutzen 19
die Ladeluft in den Wärmetauscher 16 und wird an
schließend entsprechend vorgekühlt über eine Leitung
34 dem luftgekühlten Ladeluftkühler 2 zugeführt, von
wo aus über eine Leitung 35 eine Einleitung in den
Verbrennungsmotor 21 erfolgt. Auf diese Weise wird die
stufenweise bzw. additive Kühlung der Ladeluft er
reicht.
Claims (8)
1. Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Ver
brennungsmotor mit einem Kühlmittelkreislauf, mit
einem Kühlmittelkühler, mit einem Ladeluftkühler,
mit einem Kühllüfter, der hinter dem Kühlmittel
kühler angeordnet ist, und mit einem Zusatzkühler,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Zusatzkühler (10) getrennt von dem Hauptsy
stem, das den Ladeluftkühler (2) und den Kühlmit
telkühler (1) beinhaltet, im Frontbereich des
Fahrzeuges angeordnet ist, wobei die Kühlluftfüh
rung vom Zusatzkühler (10) an dem Hauptkühlsystem
vorbei direkt dem Kühllüfter (6) auf der Saugseite
zugeführt wird.
2. Kühlsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Zusatzkühler (10) an einer Vorbauklappe (13)
des Kraftfahrzeuges befestigt ist.
3. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Zusatzluftleitblech (12) für die Zusatzkühl
luft an einem Luftleitblech (5) des Kühllüfters (6)
angeformt ist.
4. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Zusatzkühler (10) für einen Wärmetauscher (16)
zur Ladeluftkühlung des Verbrennungsmotores (21)
vorgesehen ist.
5. Kühlsystem nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Wärmetauscher als Niedertemperaturladeluftküh
ler (16) ausgebildet ist.
6. Kühlsystem nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Wärmetauscher (16) anstelle eines Plattenfil
ters über dem Verbrennungsmotor (21) angeordnet
ist.
7. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kühlmittelausgangsleitung des Zusatzkühlers
(10) in eine Heizungsrücklaufleitung (22) mündet.
8. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kühlmittelausgangsleitung (33) in eine Auf
fülleitung (32) des Kühlmittelkreislaufs mündet.
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