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EP3114333A1 - Kühlvorrichtung - Google Patents

Kühlvorrichtung

Info

Publication number
EP3114333A1
EP3114333A1 EP15707990.6A EP15707990A EP3114333A1 EP 3114333 A1 EP3114333 A1 EP 3114333A1 EP 15707990 A EP15707990 A EP 15707990A EP 3114333 A1 EP3114333 A1 EP 3114333A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat source
thermostat
line
coolant
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15707990.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Richard BRÜMMER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mahle International GmbH filed Critical Mahle International GmbH
Publication of EP3114333A1 publication Critical patent/EP3114333A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/165—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control characterised by systems with two or more loops
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/20—Cooling circuits not specific to a single part of engine or machine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00—Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/10—Pumping liquid coolant; Arrangements of coolant pumps
    • F01P2005/105—Using two or more pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/14—Condenser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/16—Outlet manifold
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a cooling device, in particular for cooling units of a motor vehicle, in particular with at least two different temperature levels.
  • WHR Waste Heat Recovery
  • the waste heat from the heat-power engine is dissipated via the cooling system of the vehicle.
  • the optimum temperatures for this are generally below the temperatures required for the engine cooling of the internal combustion engine.
  • a general lowering of the temperature level in the cooling circuit of the internal combustion engine would result in overcooling of the internal combustion engine and thus an increased NOx concentration and a poorer engine efficiency.
  • the cooling of components of a hybrid vehicle may be mentioned, in which different temperature levels may be advantageous for different components,
  • JP 201 1 -169191 A discloses an exhaust heat utilization device with a cooling circuit and an evaporator, wherein a thermostat of
  • US 2013/0152880 A1 discloses a thermostat housing with an inlet and an outlet, wherein in the housing two thermostats are provided with graduated opening temperatures, wherein a single cooling circuit is controlled.
  • An embodiment of the invention relates to a cooling device for a first heat source, and a second heat source, namely a
  • a condenser of an exhaust heat utilization device and with a radiator and at least a first coolant pump, wherein between the first heat source, the second heat source and the radiator
  • Coolant line connection is provided, wherein a
  • Thermostat arrangement with at least two thermostatic valves in the Coolant line connection is provided to a graduated
  • the thermostat arrangement is combined with the first thermostat and the second thermostat to form a structural unit. This allows a simple design with integrated fluid lines can be achieved, which can save costs.
  • first thermostat and the second thermostat are arranged in a housing of the thermostat assembly.
  • the unit can be achieved in a simple manner, wherein in the
  • Housing may preferably be provided by drilling or similar channels. It is also expedient if the first heat source a
  • High temperature heat source is and the second heat source one
  • Exhaust gas evaporator can be used as a low-temperature heat source and an internal combustion engine as a high-temperature heat source,
  • thermostat assembly has at least two supply lines and two discharges of coolant to operate the coolant at two temperature levels or the
  • Heat sources to operate at two temperature levels It when parallel to the radiator, a bypass bypassing the radiator is provided, which in particular in the
  • Thermostat arrangement as in the housing, is integrated. If the bypass is not integrated into the thermostat assembly, it may at least be connected to this.
  • a second coolant pump is provided, which is integrated in particular in the thermostat arrangement, such as in the housing.
  • the second coolant pump promotes this
  • Coolant preferably through the second heat source.
  • the second coolant pump may also be outside the thermostat arrangement or the
  • Housing be arranged.
  • Low-temperature heat source is formed in the thermostat assembly, as in the housing, is integrated.
  • the second heat source can also be arranged outside the thermostat arrangement or the housing.
  • cooling fluid lines which are preferably integrated into the housing.
  • the fluid lines outside the housing are preferably integrated into the housing.
  • Thermostat arrangement or the housing may be arranged.
  • Heat source a second embodiment of a cooling device with a first heat source and a second
  • Heat source a third embodiment of a cooling device with a first heat source and a second
  • Heat source a fourth embodiment of a cooling device with a first heat source and a second
  • Heat source a fifth embodiment of a cooling device with a first heat source and with a second
  • Heat source a sixth embodiment of a cooling device with a first heat source and a second
  • Heat source a seventh embodiment of a cooling device with a first heat source and with a second
  • Heat source an eighth embodiment of a cooling device with a first heat source and a second
  • Heat source 9 shows a ninth embodiment of a cooling device with a first heat source and with a second
  • FIG. 10 shows a tenth embodiment of a cooling device with a first heat source and with a second heat source
  • Fig. 1 an eleventh embodiment of a cooling device with a first heat source and with a second
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a cooling device 1 with a first heat source 2 and with a second heat source 3.
  • Heat source 2 is exemplified as an internal combustion engine of a motor vehicle, wherein the second heat source as a capacitor of a
  • Exhaust heat utilization device is formed.
  • a coolant line connection 4 with two thermostats 5, 6, that is, a thermostat connection 7, is provided. If more than two heat sources 2, 3 are to be cooled in the specific application, the use of more than two thermostats 5, 6 can also be considered. In this case, for example, three thermostats can be provided with three heat sources. In general, for example, at N
  • Heat sources also N thermostats be provided, with N an integer.
  • the thermostats may also be integrated into an assembly according to the invention.
  • the cooling device according to the invention provides for the cooling of at least two or more heat sources operating at different temperature levels.
  • Embodiments will be made by way of examples with two thermostats. Just as well, more than two thermostats can be provided for in particular more than two heat sources. In the case of more than two thermostats, instead of a high-temperature heat source and a low-temperature heat source, further heat sources at different temperature levels are preferably present.
  • the cooling circuit with the coolant line connection is not necessarily the main cooling circuit of the engine of the
  • the cooling circuit may also be a separate circuit or a secondary branch of the main circuit. Also, for the cooling of the second heat source, a second, independent circuit can be used, wherein it may still be advantageous, the thermostats for both circuits and possibly additional components of the cooling device in one
  • FIG. 1 shows in a first embodiment of a cooling device 1 with a first heat source 2 and a second heat source 3 acetateffensverscnies 4 with two thermostats 5, 6, wherein the thermostats 5, 6 are arranged in a thermostat circuit 7 in a common housing 8.
  • a cooler 9 and at least one coolant pump 10 are furthermore provided in the coolant line connection 4, a cooler 9 and at least one coolant pump 10 are furthermore provided in the example of Figure 1, a second coolant pump 1 1 is also provided.
  • the coolant line connection 4 is designed such that a return line 12 is provided at the output 13 of the first heat source 2, which is connected to the input 14 of the radiator 9.
  • the second Heat source 3 is connected at the outlet 15 of the radiator 9 via the line 16, so that the input 17 of the second heat source 3 is connected to the flow from the radiator 9.
  • the second coolant pump 1 1 is connected in the flow of the line 16.
  • Heat source 3 to the flow of the line 16 is advantageously because there the coolant temperature is lowest in the cooling circuit.
  • the output 18 of the second heat source 3 is connected via the line 19 to the thermostat 6, which is connected via the line 20 via the pump 10 to the input 21 to the first heat source 2.
  • Thermostat 5 is connected and via the lines 22, 24 to the output 15 of the radiator 9. Furthermore, the thermostat 5 is connected via the line 25 via the pump 10 to the input 21 and via the bypass line 26 to the output 13 of the first heat source. 2
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a cooling device 101 with a first heat source 102 and with a second heat source 103.
  • the first heat source 102 is in turn embodied, for example, as an internal combustion engine of a motor vehicle, wherein the second heat source 103 is configured by way of example as a condenser of an exhaust heat utilization device (WHR).
  • WHR exhaust heat utilization device
  • thermostats 105, 106 can also be considered.
  • three thermostats can be provided with three heat sources.
  • N thermostats can also be provided with N of an integer.
  • the thermostats may also be integrated into an assembly according to the invention. The following description of the embodiments of the invention will be made by way of examples with two thermostats.
  • more than two thermostats can be provided for in particular more than two heat sources. In the case of more than two thermostats, instead of a high-temperature heat source and a low-temperature heat source, further heat sources at different temperature levels are preferably present.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a cooling device 101 with a first heat source 102 and with a second heat source 103 and with améstofftechnischsverscnies 104 with two thermostats 105, 106, wherein the thermostats 105, 106 are arranged in a thermostat circuit 107 in a common housing 108 ,
  • the thermostats 105, 106 are arranged in a thermostat circuit 107 in a common housing 108 ,
  • the second heat source 103 is connected to the output 1 15 of the radiator 109 via the line 1 16, so that the input 1 17 of the second
  • Heat source 103 is connected to the flow from the radiator 109.
  • the line 1 16 extends partially in the housing 108, wherein the line 150 leads from the radiator 109 from its output 1 15 to an input 152 of the housing 108.
  • a line 151 leads from an outlet 1 53 of the housing to the input 1 17 of the second heat source.
  • the second coolant pump 11 1 is not connected as in Figure 1 in the flow of line 1 16, but in the return 1 19 after the output 1 18.
  • the connection of the second heat source 103 to the flow of the line 1 16 is advantageously because there the coolant temperature in the cooling circuit is lowest.
  • the output 1 18 of the second heat source 103 is connected via the line 1 19 to the thermostat 106, which is connected via the line 20 via the pump 1 10 to the input 121 to the first heat source 102.
  • the thermostat 106 is connected via the line 122 to the output of the radiator 109.
  • the thermostat 105 is connected via the line 125 via the pump 1 10 to the input 121 and via the bypass line 126 to the output 1 13 of the first heat source 102.
  • the first thermostat 05 is connected by means of line 124 to the output of the radiator ,
  • the pump 1 1 1 is located on the outlet side, they can, as in the other embodiments, also be on the inlet side of the second heat source.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of a cooling device 201 similar to the cooling device 101 of Figure 2. Here, only the arrangement of the housing and the second coolant pump differs.
  • Cooling device 201 is provided with a first heat source 202 and with a second heat source 203 and with a coolant line connection 204 with two thermostats 205, 206, the thermostats 205, 206 being provided in a thermostat connection 207.
  • the thermostat 206 is connected to the second heat source 203 in one
  • a cooler 209 and at least one coolant pump 210 are furthermore provided in the coolant line connection 204 arranged.
  • a cooler 209 and at least one coolant pump 210 are furthermore provided.
  • a second coolant pump 210 is optionally also a second
  • Coolant pump 21 1 provided.
  • the coolant line connection 204 is designed such that a return line 212 is provided at the output 21 3 of the first heat source 202, which is connected to the input 214 of the radiator 209.
  • the second heat source 203 is connected to the outlet 21 5 of the radiator 209 via the line 216, so that the input 21 7 of the second heat source 203 is connected to the flow from the radiator 209.
  • the line 216 extends partially in the housing 208, in particular its end to the second heat source, wherein the line 250 from the radiator 209 from its output 215 to an input 252 of Housing 208 leads.
  • the second coolant pump 21 1 is connected in the flow line of the line 216,
  • the output 218 of the second heat source 203 is connected via the line 219 to the thermostat 206, which is connected via the line 220 via the pump 210 to the input 221 to the first heat source 202.
  • the thermostat 206 is connected via the line 222 to the outlet of the radiator 209.
  • the thermostat 205 is connected via the line 225 via the pump 210 to the input 221 and via the bypass line 226 to the output 213 of the first heat source 202.
  • the first thermostat 205 is connected by means of line 224 to the output of the radiator.
  • warm cooling water is added from the condenser outlet 218 via the line 212 in order to raise the inlet temperature.
  • the second thermostat 206 can be structurally integrated into the second heat source 203 on the inlet or outlet side. If a bypass thermostat 206 is used, one can either integrate the pump 1 1 1 or lead the bypass 222 out of the housing 208, as shown in FIG. FIG. 4 shows, in a further exemplary embodiment, in comparison with the exemplary embodiment of FIG. 2, in which the thermostat 306
  • the second thermostat 306 can thus be placed without any disadvantages in the control structurally close to the main thermostat 305, whereby this
  • FIG. 5 shows a fifth exemplary embodiment of a cooling device 401 with a first heat source 402 and with a second heat source 403 and with a coolant line connection 404 with two thermostats 405, 406, the thermostats 405, 406 being arranged in a thermostat connection 407 in a common housing 408 ,
  • the thermostats 405, 406 being arranged in a thermostat connection 407 in a common housing 408 ,
  • Coolant line connection 404, a cooler 409 and at least one coolant pump 410 is further provided.
  • a second coolant pump 41 1 is also provided.
  • Coolant line connection 404 is embodied such that a return line 412 at the output 413 of the first heat source 402
  • the second heat source 403 is connected to the output 415 of the radiator 409 via the line 416, so that the input 41 7 of the second
  • Heat source 403 is connected to the flow from the radiator 409.
  • the second coolant pump 41 1 is connected in the flow of the line 416.
  • the connection of the second heat source 403 to the flow of the line 416 is advantageously because there thedeffentem eratur in the cooling circuit is lowest.
  • the output 418 of the second heat source 403 is connected via the line 419 to the thermostat 406, which via the line 420 »
  • Thermostat 405 and the line 421 is connected via the pump 410 to the input 422 to the first heat source 402. At the same time that is
  • Thermostat 406 via line 423 and 424 connected to the output of the radiator 409. Also, the thermostat 406 is connected to the conduit 425 with the bypass 426.
  • the thermostat 405 is connected via the line 421 via the pump 410 to the input 422 and via the bypass line 426 to the output 413 of the first heat source 402, In addition, the first thermostat 405 is connected via line 424 to the output of the radiator 409.
  • This exemplary embodiment has the advantage that the engine inlet temperature can be regulated particularly accurately by the thermostat 405 as the main thermostat, since the mixture of the coolant mass flows from the radiator 409 and from the second heat source 403 takes place even before the main thermostat 405.
  • Two pressure relief valves 430, 431 were provided, which as active or passive components in the
  • FIG. 6 shows, in a modification of FIG. 5, that the pump 51 1 can also be integrated into the housing 508.
  • This example shows, representative of the other designs, that also the main pump 510 and / or the second pump 51 1 can be integrated into the unit 508.
  • FIG. 7 shows, in a modification of FIG. 5 or FIG. 6, that the T-pieces 640, 641. Between cooler 609 and second heat source 603, such as WHR condenser, can also be integrated into the assembly of housing 608, As a result, the piping of the components is simplified with each other.
  • second heat source 603 such as WHR condenser
  • FIG. 8 shows, in a modification of FIG. 5 or FIG. 6 or FIG. 7, that the thermostat 706 can also be arranged on the inlet side of the second heat source 703.
  • FIG. 9 shows a further embodiment in which, in the construction with two parallel bypasses 850, 851, the two thermostats 806, 805 and possibly the throttle can be combined in an assembly 808.
  • the integration results in a compact unit that manages without complicated tubing of the thermostats.
  • bypass is also integrated into the unit or housing, the length of the pipes in the bypass is shortened. This achieves a direct feedback without significant dead time.
  • the temperature control is less prone to swing and the thermostat reacts faster and more accurately to temperature variations in the coolant.
  • the assembly or the housing may each include an Anscht for the flow and return of the low-temperature heat source and each Anschiuss for the high-temperature heat source, for example in the form of the engine, the bypass and the radiator outlet.
  • the integrated thermostat module can be a closed unit, or It can also be mounted directly on the engine block or on the connection of the water pump.
  • the module or housing may also include the complete bypass.
  • a design is possible in which in the
  • Thermostat module and the second coolant pump is integrated, which promotes the cooling water through one or more heat sources. If more than two temperature levels are present, more than two thermostats can be integrated into one module. In some designs, further active or passive valves or throttles for flow guidance in the cooling circuit are provided, which can also be integrated into the assembly if necessary.
  • FIG. 10 shows a further exemplary embodiment of a cooling device 901 with a first heat source 902 and with a second heat source 903.
  • the first heat source 902 is configured, for example, as an internal combustion engine of a motor vehicle
  • the second heat source 903 is configured, for example, as a condenser of an exhaust heat utilization device (WHR).
  • WHR exhaust heat utilization device
  • thermostats 905, 906 may also be considered.
  • N thermostats may also be provided at N heat sources, with N being an integer.
  • the thermostats may also be integrated into an assembly according to the invention. The following description of the embodiment of the invention will be made by way of examples with two thermostats.
  • more than two thermostats can be provided for in particular more than two heat sources. In case of more than two thermostats are used instead of a high temperature heat source and a low-temperature heat source preferably provides further heat sources at different temperature levels.
  • FIG. 10 shows a further embodiment of a cooling device 901 with a first heat source 902 and with a second heat source 903 and with a coolant line connection 904 with two thermostats 905, 906, one of the thermostats 906 being arranged in a thermostat connection 907 in a common housing 908.
  • the thermostat 905 is not integrated in the housing 908.
  • a cooler 909 and at least one coolant pump 910 are furthermore provided.
  • a second coolant pump 91 1 is optionally also provided.
  • Coolant line connection 904 is designed such that a return line 912 at the output 913 of the first heat source 902
  • Thermostat 905 arranged in the fluid flow or in the connecting line.
  • the second heat source 903 is connected to the output 915 of the radiator 909 via the line 916, so that the input 917 of the second
  • Heat source 903 is connected to the flow from the radiator 909.
  • the conduit 916 extends partially in the housing 908, the conduit 950 leading from the radiator 909 from its outlet 915 to an inlet 952 of the housing 908.
  • a line 951 leads from an outlet 953 of the housing to the entrance 917 of the second heat source 903.
  • Coolant pump 91 1 is connected in the flow of the line 916.
  • the output 918 of the second heat source 903 is connected to or integrated into the housing 908 via the line 919, the line 919 being connected via the line 920 via the pump 910 to the inlet 921 with the first heat source 902.
  • the thermostat 908 is connected via the line 922 to the output of the second heat source 903.
  • the thermostat 905 is over the
  • FIG. 11 shows a further exemplary embodiment, which is similar to the exemplary embodiment of FIG. 10.
  • the exemplary embodiment of FIG. 11 has a cooling device 1001 with a first heat source 1002 and with a second heat source 1003.
  • the first heat source 1002 is exemplified as an internal combustion engine of a motor vehicle, wherein the second heat source 1003 exemplified as a capacitor of a
  • WHR Exhaust heat utilization device
  • thermostats 1005, 006 can be considered. It can, for example, at three
  • Heat sources also be provided three thermostats.
  • N thermostats may also be provided at N heat sources, with N being an integer.
  • the thermostats may also be integrated into an assembly according to the invention. The following description of the
  • inventive embodiment is made by way of examples with two thermostats. Just as well, more than two thermostats can be provided for in particular more than two heat sources. In the case of more than two thermostats are instead of one
  • High temperature heat source and a low temperature heat source Preferably Wettere provided heat sources at different temperature levels.
  • FIG. 11 shows a further embodiment of a cooling device 1001 with a first heat source 1002 and with a second heat source 1003 and with a coolant line connection 1004 with two
  • Thermostatverscen 1007 is disposed in a common housing 1008.
  • the thermostat 1005 is not integrated in the housing 1008,
  • a cooler 1009 and at least one coolant pump 1010 are furthermore provided.
  • a second coolant pump 101 1 is optionally also provided.
  • Coolant line connection 1004 is embodied such that a return line 1012 is provided at the output 1 013 of the first heat source 1002, which is connected to the input 1014 of the radiator 1009.
  • the first thermostat 1005 is arranged in the fluid flow or in the connecting line.
  • the second heat source 1003 is connected to the output 101 5 of the radiator 1009 via the line 1016, so that the input 1017 of the second heat source 1003 is connected to the flow from the radiator 1009.
  • conduit 1016 extends partially in the housing 1008, the conduit 1050 leading from the radiator 1009 from its outlet 1015 to an inlet 1052 of the housing 1008. Furthermore, a line 1051 leads from a
  • the second coolant pump 101 1 is connected in the flow of the line 1016.
  • the output 1018 of the second heat source 1003 is connected via the line 1019 to the housing 1008 or integrated therein, wherein the line 1019 is connected via the line 1020 via the pump 1010 to the input 1021 with the first heat source 1002.
  • the thermostat 1008 is connected via the line 1022 to the output of the second heat source 1003.
  • the thermostat 1005 is connected via the bypass line 1025 via the pump 1010 to the input 1021.
  • line 1020 is connected to line 1012 via line 1040.
  • line 1016 is connected to line 1020 via line 1041.
  • the lines 1022 and 1041 and partially also the line 1040 are formed in the housing 1008.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für eine erste Wärmequelle und eine zweite Wärmequelle» mit einem Kühler und zumindest einer ersten Kühlmittelpumpe, wobei zwischen der ersten Wärmequelle, der zweiten Wärmequelle und dem Kühler eine Kühlmittelleitungsverschaltung vorgesehen ist, wobei eine Thermostatanordnung mit zumindest zwei Thermostatventilen in der Kühlmittelleitungsverschaltung vorgesehen ist, um eine abgestufte Temperaturverteilung des Kühlmittels zu erreichen.

Description

Kühlvorrichtung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung, insbesondere zur Kühlung von Aggregaten eines Kraftfahrzeuges, insbesondere mit zumindest zwei unterschiedlichen Temperaturniveaus.
Stand der Technik
Im Stand der Technik sind so genannte Abgaswärmenutzungsvorrichtungen, auch WHR-Vorrichtungen genannt (WHR: Waste Heat Recovery), bekannt. Bei diesen Vorrichtungen wird die im Abgas verfügbare Wärme genutzt, um über eine Wärme-Kraft-Maschine Energie zur Verfügung zu stellen, die zum Antrieb des Fahrzeugs als mechanische Energie genutzt werden kann.
Dabei wird in der Regel die Abwärme aus der Wärme-Kraft-Maschine über das Kühlsystem des Fahrzeuges abgeführt. Die dafür optimalen Temperaturen liegen im Allgemeinen unter den Temperaturen, die für die Motorkühlung des Verbrennungsmotors erforderlich sind. Eine allgemeine Absenkung des Temperaturniveaus im Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors hätte jedoch eine Unterkühlung des Verbrennungsmotors und damit eine erhöhte NOx- Konzentration und einen schlechteren Motorwirkungsgrad zur Folge. Somit liegt ein Bedarf für eine Kühlung mit zumindest zwei unterschiedlichen Temperaturen vor. Auch bei anderen Anwendungen im Fahrzeug gibt es Wärmequellen im Kühlsystem mit unterschiedlichem Temperaturniveau. Als Beispiel sei die Kühlung von Komponenten eines Hybridfahrzeuges erwähnt, bei welchen auch unterschiedliche Temperaturniveaus für verschiedene Komponenten vorteilhaft sein können,
Die JP 201 1 -169191 A offenbart eine Abgaswärmenutzungsvorrichtung mit einem Kühlkreislauf und einem Verdampfer, wobei ein Thermostat der
Kühlmittelstrom zwischen dem Kühler und dem Motor und Verdampfer steuert.
Die US 2013/0152880 A1 offenbart ein Thermostatgehäuse mit einem Einlass und einem Ausiass, wobei in dem Gehäuse zwei Thermostate mit abgestuften Öffnungstemperaturen vorgesehen sind, wobei ein einziger Kühlkreis gesteuert wird.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Kühlvorrichtung, insbesondere zur Kühlung von Aggregaten eines Kraftfahrzeuges, zu schaffen, die gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist und einen Betrieb auf zwei
Temperaturniveaus erlaubt.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für eine erste Wärmequelle, und eine zweite Wärmequelle, nämlich einem
Kondensator einer Abgaswärmenutzungsvorrichtung, und mit einem Kühler und zumindest einer ersten Kühlmittelpumpe, wobei zwischen der ersten Wärmequelle, der zweiten Wärmequelle und dem Kühler eine
Kühlmittelleitungsverschaltung vorgesehen ist, wobei eine
Thermostatanordnung mit zumindest zwei Thermostatventilen in der Kühlmittelleitungsverschaltung vorgesehen ist, um eine abgestufte
Temperaturverteilung des Kühlmittels zu erreichen.
Erfindungsgemäß ist die Thermostatanordnung mit dem ersten Thermostat und dem zweiten Thermostat zu einer Baueinheit zusammengefasst. So kann eine einfache Bauweise mit integrierten Fluidleitungen erreicht werden, was Kosten einsparen kann.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das erste Thermostat und das zweite Thermostat in einem Gehäuse der Thermostatanordnung angeordnet sind. So kann in einfacher Weise die Baueinheit erreicht werden, wobei in dem
Gehäuse bevorzugt durch Bohrungen oder Ähnliches Kanäle vorgesehen sein können. Dabei ist es auch zweckmäßig, wenn die erste Wärmequelle eine
Hochtemperaturwärmequelle ist und die zweite Wärmequelle eine
Niedertemperaturwärmequelle ist, wobei die Temperatur der
Hochtemperaturwärmequelle über der Temperatur der
Niedertemperaturwirmequelle liegt. So kann beispielsweise ein
Abgasverdampfer als Niedertemperaturwärmequelle eingesetzt werden und ein Verbrennungsmotor als Hochtemperaturwärmequelle,
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Thermostatanordnung für jedes Thermostat einen jeweiligen Kühlmittelvorlauf und einen jeweiligen
Kü lmittel rück lauf aufweist. Dies bewirkt, dass die Thermostatanordnung zumindest zwei Zuleitungen und zwei Abführungen von Kühlmittel aufweist, um das Kühlmittel auf zwei Temperaturniveaus zu betreiben bzw. die
Wärmequellen auf zwei Temperaturniveaus zu betreiben. Besonders vorteilhaft ist es, wenn parallel zu dem Kühler ein den Kühler umgehenden Bypass vorgesehen ist, welcher insbesondere in die
Thermostatanordnung, wie in das Gehäuse, integriert ist. Falls der Bypass nicht in die Thermostatanordnung integriert ist, so kann er zumindest an diese angeschlossen sein.
Auch ist es besonders zweckmäßig, wenn eine zweite Kühlmittelpumpe vorgesehen ist, welche insbesondere in die Thermostatanordnung, wie in das Gehäuse, integriert ist. Dabei fördert die zweite Kühlmittelpumpe das
Kühlmittel bevorzugt durch die zweite Wärmequelle. Alternativ kann die zweite Kühlmittelpumpe auch außerhalb der Thermostatanordnung oder des
Gehäuses angeordnet sein.
Weiterhin ist es bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel zweckmäßig, wenn die zweite Wärmequelle, welche insbesondere als
Niedertemperaturwärmequelle ausgebildet ist, in die Thermostatanordnung, wie in das Gehäuse, integriert ist. Alternativ kann die zweite Wärmequelle auch außerhalb der Thermostatanordnung oder des Gehäuses angeordnet sein.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Thermostatanordnung
Kühlfluidleitungen aufweist, die bevorzugt in das Gehäuse integriert sind. Alternativ können die Fluidleitungen auch außerhalb der
Thermostatanordnung oder des Gehäuses angeordnet sein.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachfolgende
Figurenbeschreibung und durch die Unteransprüche beschrieben.
Kurze Beschreibung der Figuren der Zeichnung
Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage zumindest eines
Ausführungsbeispiels anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen; ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung mit einer ersten Wärmequelle und mit einer zweiten
Wärmequelle, ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung mit einer ersten Wärmequelle und mit einer zweiten
Wärmequelle, ein drittes Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung mit einer ersten Wärmequelle und mit einer zweiten
Wärmequelle, ein viertes Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung mit einer ersten Wärmequelle und mit einer zweiten
Wärmequelle, ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung mit einer ersten Wärmequelle und mit einer zweiten
Wärmequelle, ein sechstes Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung mit einer ersten Wärmequelle und mit einer zweiten
Wärmequelle, ein siebtes Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung mit einer ersten Wärmequelle und mit einer zweiten
Wärmequelle, ein achtes Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung mit einer ersten Wärmequelle und mit einer zweiten
Wärmequelle, Fig. 9 ein neuntes Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung mit einer ersten Wärmequelle und mit einer zweiten
Wärmequelle Fig. 10 ein zehntes Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung mit einer ersten Wärmequelle und mit einer zweiten
Wärmequelle, und
Fig. 1 1 ein elftes Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung mit einer ersten Wärmequelle und mit einer zweiten
Wärmequelle.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung 1 mit einer ersten Wärmequelle 2 und mit einer zweiten Wärmequelle 3. Die erste
Wärmequelle 2 ist beispielhaft als Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs ausgebildet, wobei die zweite Wärmequelle als Kondensator einer
Abgaswärmenutzungsvorrichtung ausgebildet ist.
Um das unterschiedliche Temperaturniveau für die erste und die zweite Wärmequelle 2, 3 zu erreichen, ist eine Kühlmittelleitungsverschaltung 4 mit zwei Thermostaten 5, 6, also eine Thermostatverschaltung 7, vorgesehen. Sind im konkreten Anwendungsfall auch mehr als zwei Wärmequellen 2, 3 zu kühlen, kann auch der Einsatz von mehr als zwei Thermostaten 5, 6 erwogen werden. Dabei können beispielsweise bei drei Wärmequellen auch drei Thermostate vorgesehen sein. Allgemein können beispielsweise bei N
Wärmequellen auch N Thermostate vorgesehen sein, mit N einer ganzen Zahl. Die Thermostate können gemäß der Erfindung auch in eine Baugruppe integriert sein. Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung sieht die Kühlung von zumindest zwei oder mehr Wärmequellen vor, die auf unterschiedlichem Temperaturniveau arbeiten, Die nachfolgende Beschreibung der erfindungsgemäßen
Ausführungsbeispiele wird anhand von Beispielen mit zwei Thermostaten vorgenommen. Ebenso gut können auch mehr als zwei Thermostate für insbesondere auch mehr als zwei Wärmequellen vorgesehen sein. Im Falle von mehr als zwei Thermostaten sind statt einer Hochtemperaturwärmequelle und einer Niedertemperaturwärmequelle bevorzugt weitere Wärmequellen auf unterschiedlichem Temperaturniveau vorhanden.
Der Kühlkreislauf mit der Kühlmittelleitungsverschaltung ist dabei nicht zwingend der Hauptkühlkreislauf des Verbrennungsmotors des
Kraftfahrzeugs. Der Kühlkreislauf kann auch ein gesonderter Kreislauf oder ein Nebenzweig des Hauptkreislaufs sein. Auch kann für die Kühlung der zweiten Wärmequelle ein zweiter, unabhängiger Kreislauf verwendet werden, wobei es dennoch vorteilhaft sein kann, die Thermostate für beide Kreisläufe und ggf. zusätzliche Komponenten der Kühlvorrichtung in einem
gemeinsamen Gehäuse anzuordnen.
Die Figur 1 zeigt in einem ersten Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung 1 mit einer ersten Wärmequelle 2 und mit einer zweiten Wärmequelle 3 eine Kühlmittelleitungsverschaltung 4 mit zwei Thermostaten 5, 6, wobei die Thermostate 5, 6 in einer Thermostatverschaltung 7 in einem gemeinsamen Gehäuse 8 angeordnet sind. In der Kühlmittelleitungsverschaltung 4 ist weiterhin ein Kühler 9 und zumindest eine Kühlmittelpumpe 10 vorgesehen. Im Beispiel der Figur 1 ist auch eine zweite Kühlmittelpumpe 1 1 vorgesehen. Die Kühlmittelleitungsverschaltung 4 ist dabei derart ausgeführt, dass eine Rücklaufleitung 12 am Ausgang 13 der ersten Wärmequelle 2 vorgesehen ist, welche mit dem Eingang 14 des Kühlers 9 verbunden ist. Die zweite Wärmequelle 3 wird am Ausgang 15 des Kühlers 9 über die Leitung 16 angeschlossen, so dass der Eingang 17 der zweiten Wärmequelle 3 mit dem Vorlauf aus dem Kühler 9 verbunden ist. Die zweite Kühlmittelpumpe 1 1 ist in den Vorlauf der Leitung 16 verschaltet. Der Anschluss der zweiten
Wärmequelle 3 an den Vorlauf der Leitung 16 erfolgt vorteilhaft, weil dort die Kühlmitteltemperatur im Kühlkreislauf am niedrigsten ist.
Der Ausgang 18 der zweiten Wärmequelle 3 ist über die Leitung 19 mit dem Thermostat 6 verbunden, welcher über die Leitung 20 über die Pumpe 10 mit dem Eingang 21 zur ersten Wärmequelle 2 verbunden ist.
Gleichzeitig ist das Thermostat 6 über die Leitungen 22, 23 mit dem
Thermostat 5 verbunden und über die Leitungen 22, 24 mit dem Ausgang 15 des Kühlers 9. Weiterhin ist das Thermostat 5 über die Leitung 25 über die Pumpe 10 mit dem Eingang 21 verbunden und über die Bypassleitung 26 mit dem Ausgang 13 der ersten Wärmequelle 2.
Um eine Unterkühlung der zweiten Wärmequelle 3 zu verhindern, wird über das austrittsseitige Thermostat 6 auf die Kühlmittelaustrittstemperatur geregelt. Ist der Massenstrom im Kühler 9 klein und damit die Temperatur sehr niedrig, kehrt sich die Strömungsrichtung in der Leitung 24 zwischen Hauptthermostat 5 und Eintritt der zweiten Pumpe 1 1 um, die Temperatur im Zulauf der zweiten Wärmequelle 3 wird angehoben. Gegebenenfalls kann auch ein nicht dargestelltes Überdruckventil vorgesehen sein, um die Überbrückung der zweiten Wärmequelle 3, wie beispielsweise eines WHR-Kondensators, bei teilweise geöffnetem zweiten Thermostat 6 zu verhindern. Dieses Überdruckventil kann auch in die Baugruppe integriert sein oder getrennt ausgebildet sein. Eine solche Bauform der Baugruppe wäre sehr effizient, weil sie mit nur wenigen Anschlüssen auskommen würde. Die Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung 101 mit einer ersten Wärmequelle 102 und mit einer zweiten Wärmequelle 103.
Die erste Wärmequelle 102 ist wiederum beispielhaft als Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs ausgebildet, wobei die zweite Wärmequelle 103 beispielhaft als Kondensator einer Abgaswärmenutzungsvorrichtung (WHR) ausgebildet ist.
Es ist wiederum eine Kühlmittelleitungsverschaltung 104 mit zwei
Thermostaten 105, 106, also eine Thermostatverschaltung 107, vorgesehen.
Sind im konkreten Anwendungsfall auch mehr als zwei Wärmequellen 102,10 3 zu kühlen, kann auch der Einsatz von mehr als zwei Thermostaten 105, 106 erwogen werden. Dabei können beispielsweise bei drei Wärmequellen auch drei Thermostate vorgesehen sein. Allgemein können beispielsweise bei N Wärmequellen auch N Thermostate vorgesehen sein mit N einer ganzen Zahl. Die Thermostate können gemäß der Erfindung auch in eine Baugruppe integriert sein. Die nachfolgende Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele wird anhand von Beispielen mit zwei Thermostaten vorgenommen. Ebenso gut können auch mehr als zwei Thermostate für insbesondere auch mehr als zwei Wärmequellen vorgesehen sein. Im Falle von mehr als zwei Thermostaten sind statt einer Hochtemperaturwärmequelle und einer Niedertemperaturwärmequelle bevorzugt weitere Wärmequellen auf unterschiedlichem Temperaturniveau vorhanden. Die Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung 101 mit einer ersten Wärmequelle 102 und mit einer zweiten Wärmequelle 103 und mit einer Kühlmittelleitungsverschaltung 104 mit zwei Thermostaten 105, 106, wobei die Thermostate 105, 106 in einer Thermostatverschaltung 107 in einem gemeinsamen Gehäuse 108 angeordnet sind. In der
Kühlmittelleitungsverschaltung 04 ist weiterhin ein Kühler 109 und zumindest eine Kühlmittelpumpe 1 10 vorgesehen. Im Beispiel der Figur 2 ist optional auch eine zweite Kühlmittelpumpe 1 1 1 vorgesehen. Die Kühlmittelleitungsverschaltung 104 ist dabei derart ausgeführt, dass eine Rücklaufleitung 1 12 am Ausgang 1 13 der ersten Wärmequelle 102
vorgesehen ist, welche mit dem Eingang 1 14 des Kühlers 109 verbunden ist. Die zweite Wärmequelle 103 wird am Ausgang 1 15 des Kühlers 109 über die Leitung 1 16 angeschlossen, so dass der Eingang 1 17 der zweiten
Wärmequelle 103 mit dem Vorlauf aus dem Kühler 109 verbunden ist. Dabei verläuft die Leitung 1 16 teilweise im Gehäuse 108, wobei die Leitung 150 vom Kühler 109 von seinem Ausgang 1 15 zu einem Eingang 152 des Gehäuses 108 führt. Weiterhin führt eine Leitung 151 von einem Ausgang 1 53 des Gehäuses zum Eingang 1 17 der zweiten Wärmequelle.
Die zweite Kühlmittelpumpe 11 1 ist nicht wie in Figur 1 in den Vorlauf der Leitung 1 16 verschaltet, sondern in den Rücklauf 1 19 nach dem Ausgang 1 18. Der Anschluss der zweiten Wärmequelle 103 an den Vorlauf der Leitung 1 16 erfolgt vorteilhaft, weil dort die Kühlmitteltemperatur im Kühlkreislauf am niedrigsten ist.
Der Ausgang 1 18 der zweiten Wärmequelle 103 ist über die Leitung 1 19 mit dem Thermostat 106 verbunden, welches über die Leitung 20 über die Pumpe 1 10 mit dem Eingang 121 zur ersten Wärmequelle 102 verbunden ist. Gleichzeitig ist das Thermostat 106 über die Leitung 122 mit dem Ausgang des Kühlers 109 verbunden. Das Thermostat 105 ist über die Leitung 125 über die Pumpe 1 10 mit dem Eingang 121 verbunden und über die Bypassleitung 126 mit dem Ausgang 1 13 der ersten Wärmequelle 102. Darüber hinaus ist das erste Thermostat 05 mittels der Leitung 124 mit dem Ausgang des Kühlers verbunden.
Ähnlich wie im Ausführungsbeispiel der Figur 1 wird beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 warmes Kühlwasser vom Kondensatoraustritt 1 18 über die Leitung 1 12 zugemischt, um die Eintrittstemperatur anzuheben. Bei hohem Abwärmebedarf der Wärmequelle 103 und damit hohem
Temperaturunterschied zwischen Aus- und Eintritt 1 18, 1 1 7 wird durch das austrittsseitige Thermostat 108 die Eintrittstemperatur abgesenkt, wodurch im Falle des Kondensators der Kondensationsdruck im Kondensator annähernd konstant gehalten wird. Auch bei anderen Wärmequellen kann es zweckmäßig sein, bei hoher Leistungsabgabe mit etwas niedrigeren
Kühlmitteltemperaturen zu fahren, um den höheren Temperaturunterschied zwischen Innen- und Außenseite des Wärmeübertragers auszugleichen.
Die Pumpe 1 1 1 liegt auf der Austrittsseite, sie kann, wie bei den anderen Ausführungsbeispielen, auch auf der Eintrittsseite der zweiten Wärmequelle liegen.
Die Figur 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung 201 ähnlich der Kühlvorrichtung 101 der Figur 2. Dabei unterscheidet sich lediglich die Anordnung des Gehäuses und der zweiten Kühlmittelpumpe. Die
Kühlvorrichtung 201 ist mit einer ersten Wärmequelle 202 und mit einer zweiten Wärmequelle 203 und mit einer Kühlmittelleitungsverschaltung 204 mit zwei Thermostaten 205, 206 vorgesehen, wobei die Thermostate 205, 206 in einer Thermostatverschaltung 207 vorgesehen sind.
Das Thermostat 206 ist mit der zweiten Wärmequelle 203 in einem
gemeinsamen Gehäuse 108 angeordnet. In der Kühlmittelleitungsverschaltung 204 ist weiterhin ein Kühler 209 und zumindest eine Kühlmittelpumpe 210 vorgesehen. Im Beispiel der Figur 3 ist optional auch eine zweite
Kühlmittelpumpe 21 1 vorgesehen. Die Kühlmittelleitungsverschaltung 204 ist dabei derart ausgeführt, dass eine Rücklaufleitung 212 am Ausgang 21 3 der ersten Wärmequelle 202 vorgesehen ist, welche mit dem Eingang 214 des Kühlers 209 verbunden ist. Die zweite Wärmequelle 203 wird am Ausgang 21 5 des Kühlers 209 über die Leitung 216 angeschlossen, so dass der Eingang 21 7 der zweiten Wärmequelle 203 mit dem Vorlauf aus dem Kühler 209 verbunden ist. Dabei verläuft die Leitung 216 teilweise im Gehäuse 208, wie insbesondere ihr Ende hin zur zweiten Wärmequelle, wobei die Leitung 250 vom Kühler 209 von seinem Ausgang 215 zu einem Eingang 252 des Gehäuses 208 führt. Die zweite Kühlmittelpumpe 21 1 ist in den Vorlauf der Leitung 216 verschaltet,
Der Ausgang 218 der zweiten Wärmequelle 203 ist über die Leitung 219 mit das Thermostat 206 verbunden, welches über die Leitung 220 über die Pumpe 210 mit dem Eingang 221 zur ersten Wärmequelle 202 verbunden ist.
Gleichzeitig ist das Thermostat 206 über die Leitung 222 mit dem Ausgang des Kühlers 209 verbunden. Das Thermostat 205 ist über die Leitung 225 über die Pumpe 210 mit dem Eingang 221 verbunden und über die Bypassleitung 226 mit dem Ausgang 213 der ersten Wärmequelle 202. Darüber hinaus ist das erste Thermostat 205 mittels der Leitung 224 mit dem Ausgang des Kühlers verbunden.
Ähnlich wie im Ausführungsbeispiel der Figur 1 wird beim Ausführungsbeispiel nach Figur 3 warmes Kühlwasser vom Kondensatoraustritt 218 über die Leitung 212 zugemischt, um die Eintrittstemperatur anzuheben. Bei hohem Abwärmebedarf der Wärmequelle 203 und damit hohem
Temperaturunterschied zwischen Aus- und Eintritt 218, 21 7 wird durch das austrittsseitige Thermostat 206 die Eintrittstemperatur abgesenkt, wodurch im Falle des Kondensators der Kondensationsdruck im Kondensator annähernd konstant gehalten wird. Auch bei anderen Wärmequellen kann es zweckmäßig sein, bei hoher Leistungsabgabe mit etwas niedrigeren
Kühlmitteltemperaturen zu fahren, um den höheren Temperaturunterschied zwischen Innen- und Außenseite des Wärmeübertragers auszugleichen.
Um kürzere Totzeiten in der Temperaturregelung mit einem austrittsseitigen Thermostat 206 zu ermöglichen, kann das zweite Thermostat 206 auf der Ein- oder Austrittsseite baulich in die zweite Wärmequelle 203 integriert werden. Wird ein Bypass-Thermostat 206 verwendet, kann man die Pumpe 1 1 1 entweder mit integrieren, oder den Bypass 222 aus dem Gehäuse 208 herausführen, wie in Figur 3 gezeigt. Die Figur 4 zeigt in einem weiteren Ausführungsbeispiel im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel der Figur 2, bei welchem das Thermostat 306
eingangsseitig der zweiten Wärmequelle 303 angeordnet ist, wodurch der Nachteil der Totzeiten in der Regelung reduziert werden kann oder ganz entfallt. Das zweite Thermostat 306 kann also ohne Nachteile in der Regelung baulich dicht am Hauptthermostat 305 platziert werden, wodurch diese
Bauform regelungstechnisch besonders unkompliziert ist. Dabei ist das Thermostat 306 mit dem Thermostat 305 in einem Gehäuse 308 verbaut, wobei die erste Wärmequelle 302 und die zweite Wärmequelle 303 und der Kühler 309 entsprechend Figur 2 angeschlossen sind, wobei die zweite Kühlmittelpumpe 31 1 ebenso eingangsseitig der zweiten Wärmequelle 303 angeordnet ist. Die erste Kühlmittelpumpe 310 ist eingangsseitig der ersten Wärmequelle 302 angeordnet. Die Figur 5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung 401 mit einer ersten Wärmequelle 402 und mit einer zweiten Wärmequelle 403 und mit einer Kühlmittelleitungsverschaltung 404 mit zwei Thermostaten 405, 406, wobei die Thermostate 405, 406 in einer Thermostatverschaltung 407 in einem gemeinsamen Gehäuse 408 angeordnet sind. In der
Kühlmittelleitungsverschaltung 404 ist weiterhin ein Kühler 409 und zumindest eine Kühlmittelpumpe 410 vorgesehen. Im Beispiel der Figur 5 ist optional auch eine zweite Kühlmittel pum e 41 1 vorgesehen. Die
Kühlmittelleitungsverschaltung 404 ist dabei derart, ausgeführt, dass eine Rücklaufleitung 412 am Ausgang 413 der ersten Wärmequelle 402
vorgesehen ist, welche mit dem Eingang 414 des Kühlers 409 verbunden ist. Die zweite Wärmequelle 403 wird am Ausgang 415 des Kühlers 409 über die Leitung 416 angeschlossen, so dass der Eingang 41 7 der zweiten
Wärmequelle 403 mit dem Vorlauf aus dem Kühler 409 verbunden ist. Die zweite Kühlmittelpumpe 41 1 ist in den Vorlauf der Leitung 416 verschaltet. Der Anschluss der zweiten Wärmequelle 403 an den Vorlauf der Leitung 416 erfolgt vorteilhaft, weil dort die Kühlmitteltem eratur im Kühlkreislauf am niedrigsten ist. Der Ausgang 418 der zweiten Wärmequelle 403 ist über die Leitung 419 mit dem Thermostat 406 verbunden, welcher über die Leitung 420» das
Thermostat 405 und die Leitung 421 über die Pumpe 410 mit dem Eingang 422 zur ersten Wärmequelle 402 verbunden ist. Gleichzeitig ist das
Thermostat 406 über die Leitung 423 bzw. 424 mit dem Ausgang des Kühlers 409 verbunden. Auch ist das Thermostat 406 mit der Leitung 425 mit dem Bypass 426 verbunden. Das Thermostat 405 ist über die Leitung 421 über die Pumpe 410 mit dem Eingang 422 verbunden und über die Bypassleitung 426 mit dem Ausgang 413 der ersten Wärmequelle 402, Darüber hinaus ist das erste Thermostat 405 mittels der Leitung 424 mit dem Ausgang des Kühlers 409 verbunden.
Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass die Motoreintrittstemperatur besonders exakt vom Thermostat 405 als Hauptthermostat geregelt werden kann, da die Mischung der Kühlmittelmassenströme vom Kühler 409 und von der zweiten Wärmequelle 403 schon vor dem Hauptthermostat 405 erfolgt. Um einen Strömungskurzschluß des Kühlmittelkühlers 409 bei geöffnetem Hauptthermostat 405 zu verhindern, wurden .zwei Überdruckventile 430, 431 vorgesehen, die als aktive oder passive Bauelemente auch mit in das
Gehäuse 408 bzw. in das Verteilermodul integriert werden können. Wird die Leitung 424 vom Austritt des zweiten Thermostats 406 nicht zum Bypass 426 sondern zur Leitung zum Kühlmittelkühlereintritt geführt, kann die mögliche Kühleraustrittstemperatur im Schwachlastfall mit nahezu geschlossenem Hauptthermostat 405 noch weiter abgesenkt werden.
Die Figur 6 zeigt in Abänderung der Figur 5, dass die Pumpe 51 1 auch mit in das Gehäuse 508 integrierbar ist. Dieses Beispiel zeigt stellvertretend für die anderen Bauformen, dass auch die Hauptpumpe 510 und/oder die zweite Pumpe 51 1 in die Einheit 508 integriert werden kann. Die Figur 7 zeigt in Abänderung der Figur 5 bzw. der Figur 6, dass die T- Stücke 640, 641 .zwischen Kühler 609 und zweiter Wärmequelle 603, wie beispielsweise WHR-Kondensator, auch mit in die Baueinheit des Gehäuses 608 integriert werden können, Dadurch wird die Verrohrung der Komponenten untereinander vereinfacht.
Die Figur 8 zeigt in Abänderung der Figur 5 bzw. der Figur 6 bzw. der Figur 7, dass das Thermostat 706 auch eintrittsseitig der zweiten Wärmequelle 703 angeordnet werden kann.
Die Figur 9 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher sich im Aufbau mit zwei parallelen Bypässen 850, 851 sich die beiden Thermostate 806, 805 und ggf. die Drossel in einer Baugruppe 808 zusammenfassen lassen. Durch die Integration entsteht eine kompakte Baueinheit, die ohne aufwändige Verschlauchung der Thermostate untereinander auskommt. Der
Montageaufwand und der Bauraumbedarf werden dadurch verringert,
Außerdem werden die erforderliche Kühlmittelmenge und die Fahrzeugmasse reduziert. Die Gefahr von Undichtigkeiten verringert sich.
Wird der Bypass auch in die Baueinheit bzw. das Gehäuse integriert, wird die Länge der Rohrleitungen im Bypass verkürzt. Dadurch erreicht man eine direkte Rückkopplung ohne nennenswerte Totzeit. Die Temperaturregelung neigt weniger zum Schwingen und das Thermostat reagiert schneller und genauer auf Temperaturschwankungen im Kühlmittel.
Die Baueinheit bzw. das Gehäuse kann dazu jeweils einen Anschtuss für den Vor- und Rücklauf der Niedertemperaturwärmequelle und jeweils einen Anschiuss für die Hochtemperaturwärmequelle, beispielsweise in Form des Verbrennungsmotors, den Bypass und den Kühleraustritt beinhalten. Das integrierte Thermostatmodul kann dabei eine geschlossene Einheit sein, oder sie kann auch direkt am Motorblock oder am Anschluss der Wasserpumpe angebracht sein.
Das Modul bzw. das Gehäuse kann ferner auch den kompletten Bypass enthalten. Außerdem ist eine Bauform möglich, bei der in das
Thermostatmodul auch die zweite Kühlmittelpumpe integriert wird, die das Kühlwasser durch eine oder mehrere Wärmequellen fördert. Sollten mehr als zwei Temperaturniveaus vorhanden sein, lassen sich auch mehr als zwei Thermostaten zu einer Baugruppe integrieren. Bei einigen Bauformen sind noch weitere aktive oder passive Ventile oder Drosseln zur Strömungsführung im Kühlkreislauf vorgesehen, die bei Bedarf auch in die Baugruppe integriert werden können.
Die Figur 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung 901 mit einer ersten Wärmequelle 902 und mit einer zweiten Wärmequelle 903. Die erste Wärmequelle 902 ist beispielhaft als Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs ausgebildet, wobei die zweite Wärmequelle 903 beispielhaft als Kondensator einer Abgaswärmenutzungsvorrichtung (WHR) ausgebildet ist. Es ist eine Kühlmittelleitungsverschaltung 904 mit zwei Thermostaten 905, 906, also eine Thermostatverschaltung 907, vorgesehen.
Währen im konkreten Anwendungsfall auch mehr als zwei Wärmequellen 902, 903 zu kühlen, kann auch der Einsatz von mehr als zwei Thermostaten 905, 906 erwogen werden. Dabei können beispielsweise bei drei Wärmequellen auch drei Thermo State vorgesehen sein. Allgemein können beispielsweise bei N Wärmequellen auch N Thermostate vorgesehen sein, mit N einer ganzen Zahl. Die Thermostate können gemäß der Erfindung auch in eine Baugruppe integriert sein. Die nachfolgende Beschreibung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels wird anhand von Beispielen mit zwei Thermostaten vorgenommen. Ebenso gut können auch mehr als zwei Thermostate für insbesondere auch mehr als zwei Wärmequellen vorgesehen sein. Im Falle von mehr als zwei Thermostaten sind statt einer Hochtemperaturwärmequelle und einer Niedertemperaturwärmequelle bevorzugt weitere Wärmequellen auf unterschiedlichem Temperaturniveau vorgesehen.
Die Figur 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung 901 mit einer ersten Wärmequelle 902 und mit einer zweiten Wärmequelle 903 und mit einer Kühlmittelleitungsverschaltung 904 mit zwei Thermostaten 905, 906, wobei eines der Thermostate 906 in einer Thermostatverschaltung 907 in einem gemeinsamen Gehäuse 908 angeordnet ist. Das Thermostat 905 ist nicht in dem Gehäuse 908 integriert.
In der Kühlmittelleitungsverschaltung 904 ist weiterhin ein Kühler 909 und zumindest eine Kühimittelpumpe 910 vorgesehen. Im Beispiel der Figur 10 ist optional auch eine zweite Kühlmittelpumpe 91 1 vorgesehen. Die
Kühlmittelleitungsverschaltung 904 ist dabei derart ausgeführt, dass eine Rücklaufleitung 912 am Ausgang 913 der ersten Wärmequelle 902
vorgesehen ist, welche mit dem Eingang 914 des Kühlers 909 verbunden ist. Dabei ist zwischen dem Ausgang 913 und dem Eingang 914 das erste
Thermostat 905 im Fluidstrom bzw. in der Verbindungsleitung angeordnet. Die zweite Wärmequelle 903 wird am Ausgang 915 des Kühlers 909 über die Leitung 916 angeschlossen, so dass der Eingang 917 der zweiten
Wärmequelle 903 mit dem Vorlauf aus dem Kühler 909 verbunden ist. Dabei verläuft die Leitung 916 teilweise im Gehäuse 908, wobei die Leitung 950 vom Kühler 909 von seinem Ausgang 915 zu einem Eingang 952 des Gehäuses 908 führt. Weiterhin führt eine Leitung 951 von einem Ausgang 953 des Gehäuses zum Eingang 917 der zweiten Wärmequelle 903. Die zweite
Kühlmittelpumpe 91 1 ist in den Vorlauf der Leitung 916 verschaltet.
Der Ausgang 918 der zweiten Wärmequelle 903 ist über die Leitung 919 mit dem Gehäuse 908 verbunden bzw. in dieses integriert, wobei die Leitung 919 über die Leitung 920 über die Pumpe 910 mit dem Eingang 921 mit der ersten Wärmequelle 902 verbunden ist. Gleichzeitig ist das Thermostat 908 über die Leitung 922 mit dem Ausgang der zweiten Wärmequelle 903 verbunden. Das Thermostat 905 ist über die
Bypassleitung 925 über die Pumpe 910 mit dem Eingang 921 verbunden. Darüber hinaus ist die Leitung 920 über die Leitung 940 mit der Leitung 912 verbunden. Auch ist die Leitung 918 über die Leitung 941 mit der Leitung 920 verbunden. Die Leitungen 922, 940 und 941 sind dabei im Gehäuse 908 ausgebildet. Die Leitung 912 ist dabei auch teilweise in das Gehäuse 908 integriert. Die Figur 1 1 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, welches ähnlich ist dem Ausführungsbeispiel der Figur 10. Das Ausführungsbeispiel der Figur 1 1 weist eine Kühlvorrichtung 1001 mit einer ersten Wärmequelle 1002 und mit einer zweiten Wärmequelle 1003 auf. Die erste Wärmequelle 1002 ist beispielhaft als Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs ausgebildet, wobei die zweite Wärmequelle 1003 beispielhaft als Kondensator einer
Abgaswärmenutzungsvorrichtung (WHR) ausgebildet ist. Es ist eine
Kühlmittelleitungsverschaltung 1004 mit zwei Thermostaten 005, 1006, also eine Thermostatverschaltung 1007, vorgesehen. Währen im konkreten Anwendungsfall auch mehr als zwei Wärmequellen
1002, 1003 zu kühlen, kann auch der Einsatz von mehr als zwei Thermostaten 1005, 006 erwogen werden. Dabei können beispielsweise bei drei
Wärmequellen auch drei Thermostate vorgesehen sein. Allgemein können beispielsweise bei N Wärmequellen auch N Thermostate vorgesehen sein, mit N einer ganzen Zahl. Die Thermostate können gemäß der Erfindung auch in eine Baugruppe integriert sein. Die nachfolgende Beschreibung des
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels wird anhand von Beispielen mit zwei Thermostaten vorgenommen. Ebenso gut können auch mehr als zwei Thermostate für insbesondere auch mehr als zwei Wärmequellen vorgesehen sein. Im Falle von mehr als zwei Thermostaten sind statt einer
Hochtemperaturwärmequelle und einer Niedertemperaturwärmequelle bevorzugt wettere Wärmequellen auf unterschiedlichem Temperaturniveau vorgesehen.
Die Figur 1 1 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung 1001 mit einer ersten Wärmequelle 1002 und mit einer zweiten Wärmequelle 1003 und mit einer Kühlmittelleitungsverschaltung 1004 mit zwei
Thermostaten 1005, 1006, wobei eines der Thermostate 1006 in einer
Thermostatverschaltung 1007 in einem gemeinsamen Gehäuse 1008 angeordnet ist. Das Thermostat 1005 ist nicht in dem Gehäuse 1008 integriert,
In der Kühlmittelleitungsverschaltung 004 ist weiterhin ein Kühler 1009 und zumindest eine Kühlmittelpumpe 1010 vorgesehen. Im Beispiel der Figur 1 1 ist optional auch eine zweite Kühlmittelpumpe 101 1 vorgesehen. Die
Kühlmittelleitungsverschaltung 1004 ist dabei derart ausgeführt, dass eine Rücklaufleitung 1012 am Ausgang 1 013 der ersten Wärmequelle 1002 vorgesehen ist, welche mit dem Eingang 1014 des Kühlers 1009 verbunden ist. Dabei ist zwischen dem Ausgang 1013 und dem Eingang 1014 das erste Thermostat 1005 im Fluidstrom bzw. in der Verbindungsleitung angeordnet. Die zweite Wärmequelle 1003 wird am Ausgang 101 5 des Kühlers 1009 über die Leitung 1016 angeschlossen, so dass der Eingang 1017 der zweiten Wärmequelle 1003 mit dem Vorlauf aus dem Kühler 1009 verbunden ist.
Dabei verl uft die Leitung 1016 teilweise im Gehäuse 1008, wobei die Leitung 1050 vom Kühler 1009 von seinem Ausgang 1015 zu einem Eingang 1052 des Gehäuses 1008 führt. Weiterhin führt eine Leitung 1051 von einem
Ausgang 1 053 des Gehäuses zum Eingang 10 7 der zweiten Wärmequelle 003. Die zweite Kühlmittelpumpe 101 1 ist in den Vorlauf der Leitung 1016 verschaltet. Der Ausgang 1018 der zweiten Wärmequelle 1003 ist über die Leitung 1019 mit dem Gehäuse 1008 verbunden bzw. in dieses integriert, wobei die Leitung 1019 über die Leitung 1020 über die Pumpe 1010 mit dem Eingang 1021 mit der ersten Wärmequelle 1002 verbunden ist.
Gleichzeitig ist das Thermostat 1008 über die Leitung 1022 mit dem Ausgang der zweiten Wärmequelle 1003 verbunden. Das Thermostat 1005 ist über die Bypassleitung 1025 über die Pumpe 1010 mit dem Eingang 1021 verbunden. Darüber hinaus ist die Leitung 1020 über die Leitung 1040 mit der Leitung 1012 verbunden. Auch ist die Leitung 1016 über die Leitung 1041 mit der Leitung 1020 verbunden. Die Leitungen 1022 und 1041 und teilweise auch die Leitung 1040 sind dabei im Gehäuse 1008 ausgebildet.

Claims

Patentansprüche
1 . Kühlvorrichtung, insbesondere zur Kühlung von Aggregaten eines
Kraftfahrzeuges, mit einer ersten Wärmequelle, und mit einer zweiten Wärmequelle, nämlich einem Kondensator einer
Abgaswärmenutzungsvorrichtung, und mit einem Kühler und zumindest einer ersten Kühlmittelpumpe, wobei zwischen der ersten Wärmequelle» der zweiten Wärmequelle und dem Kühler eine
Kühlmittelleitungsverschaltung vorgesehen ist, wobei eine
Thermostatanordnung mit zumindest zwei Thermostatventilen in der Kühlmittelleitungsverschaltung vorgesehen ist, um eine abgestufte Temperaturverteilung des Kühlmittels zu erreichen, wobei die
Thermostatanordnung mit dem ersten Thermostat und dem zweiten Thermostat zu einer Baueinheit zusammengefasst ist.
2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet» dass das erste Thermostat und das zweite Thermostat in einem Gehäuse der Thermostatanordnung angeordnet sind.
3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet» dass die erste Wärmequelle eine Hochtemperaturwärmequelle ist und die zweite Wärmequelle eine Niedertemperaturwärmequelle ist, wobei die Temperatur der Hochtemperaturwärmequelle über der Temperatur der Niedertemperaturwärmequelle liegt.
4. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermostatanordnung für jedes Thermostat einen jeweiligen Kühlmittelvorlauf und einen jeweiligen
Kühlmittelrücklauf aufweist.
5, Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu dem Kühler ein diesen umgehenden Bypass vorgesehen ist, welcher insbesondere in die
Thermostatanordnung, wie in das Gehäuse, integriert ist.
8. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Kühlmittelpumpe vorgesehen ist, welche insbesondere in die Thermostatanordnung, wie in das Gehäuse, integriert ist.
7. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wärmequelle, welche insbesondere als Niedertemperaturwärmequelle ausgebildet ist, in die
Thermostatanordnung, wie in das Gehäuse, integriert ist
8. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermostatanordnung Kühlfluidleitungen aufweist, die bevorzugt in das Gehäuse integriert sind.
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