Title:
Refrigerant circuit for use as e.g. high temperature circuit for power train in combustion engine of e.g. fuel cell powered vehicle, has shutoff valve arranged at predeterminable position, and separation point arranged in coolant spacer
Kind Code:
A1


Abstract:
The circuit has a shutoff valve (2) arranged at a predeterminable position, and a separation point (3) e.g. high-speed switch, arranged in a coolant spacer (1). The shutoff valve is integrated in a cooling component e.g. coolant radiator, cooling conduit, cooling pipe, coolant pump, thermostat, heat exchanger and/or switching valve. The shutoff valve is designed as a manually actuatable rotary valve e.g. cylinder shutoff valve. A through-hole is formed in a cylinder, where cross-section of the cylinder corresponds to cross-section of inlets.



Inventors:
KREMER ADOLF DIPL ING (DE)
KRESTAN GUDRUN (DE)
Application Number:
DE102011106970A
Publication Date:
04/05/2012
Filing Date:
07/08/2011
Assignee:
DAIMLER AG (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102008013251A1N/A2009-09-10



Claims:
1. Kühlmittelkreislauf für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, welcher zumindest eine Verbrennungskraftmaschine und/oder eine Elektromaschine umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass im Kühlmittelkreislauf zumindest ein Absperrventil (2) an einer vorgebbaren Position angeordnet ist, in deren Umgebung eine Auftrennstelle (3) in einer Kühlmittelleitung (1) angeordnet ist.

2. Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil (2) als separates Bauelement in der Kühlmittelleitung (1) angeordnet ist.

3. Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil (2) einseitig oder beidseitig der Auftrennstelle (3) in der Kühlmittelleitung (1) angeordnet ist.

4. Kühlmittelkreislauf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil (2) in eine Kühlkomponente des Kühlmittelkreislaufs, insbesondere einen Kühlmittelkühler, Kühlleitungen, Kühlrohre, Kühlmittelpumpen, Thermostaten, Wärmetauscher und/oder Schaltventile, integriert ist.

5. Kühlmittelkreislauf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil (2) als manuell betätigbares Drehschieberventil, insbesondere als Zylinderhahnventil ausgebildet ist.

6. Kühlmittelkreislauf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmittel organische und/oder anorganische Arbeitsmittel oder Gemische aus diesen im Kühlmittelkreislauf zirkulieren.

7. Kühlmittelkreislauf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkreislauf als Hochtemperatur- oder als Niedertemperaturkreislauf ausgebildet ist.

Description:

Die Erfindung betrifft einen Kühlmittelkreislauf für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Moderne Verbrennungsmotoren weisen Wirkungsgrade im Bereich von 30% bis 40% auf. Daraus resultierend wird ein großer Teil der dem Verbrennungsmotor zugeführten chemischen Energie in Form von Abwärme vorzugsweise über ein Kühlmittel und eine Abgaswärme an eine Fahrzeugumgebung abgegeben.

Die DE 10 2008 013 251 A1 betrifft einen Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Kühlkreislaufs. Um einen energetisch verbesserten Kühlkreislauf für eine Brennkraftmaschine und ein Verfahren zu einem energetisch verbesserten Betrieb eines Kühlkreislaufs einer Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen, ist gemäß der Erfindung bei einem Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine eine zweite Getriebeölkühler-Wasserversorgungsleitung vorgesehen, die stromab der Brennkraftmaschine zu dem Fahrzeugkühler parallel geschaltet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten, insbesondere effizienteren Kühlmittelkreislauf für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs anzugeben.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Beim Kühlmittelkreislauf für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, welcher zumindest eine Verbrennungskraftmaschine und/oder eine Elektromaschine umfasst, ist erfindungsgemäß im Kühlmittelkreislauf zumindest ein Absperrventil an einer vorgebbaren Position angeordnet, in deren Umgebung eine Auftrennstelle in einer Kühlmittelleitung angeordnet ist, so dass die Auftrennstelle der Kühlmittelleitung bei geschlossenem Absperrventil ohne Kühlmittelverlust zu öffnen ist und bei geöffnetem Absperrventil ein ungehinderter Durchfluss des Kühlmittels in der Kühlmittelleitung ermöglicht ist. Dadurch ist ein Öffnen des Kühlmittelkreislaufs und eine Entnahme oder ein Austausch von Komponenten des Kühlmittelkreislaufs ohne Kühlmittelverlust ermöglicht.

Das Absperrventil ist vorteilhaft als Drehschieberventil, insbesondere als Zylinderhahnventil oder Kugelhahnventil ausgeführt.

Eine Betätigung des Absperrventils ist nur bei einer geplanten Auftrennung des Kühlkreises notwendig, so dass das Absperrventil manuell betätigbar ausgeführt ist, was das Absperrventil kostengünstig und leicht macht, vor allem da keine weitere Steuerung oder Verkabelung des Absperrventils mehr notwendig ist.

Vorteilhafterweise ist eine Umweltbelastung durch austretendes Kühlmittel vermieden.

Besonders vorteilhafterweise ist eine Menge an aufzufüllendem Kühlmittel reduziert, so dass die diesbezüglichen Kosten gesenkt sind.

Weiterhin ist eine Verschmutzung der Werkstatt verringert, so dass deren Sauberkeit und Erscheinungsbild verbessert sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Dabei zeigen:

1 schematisch einen Abschnitt einer Kühlmittelleitung mit einem Absperrventil,

2 schematisch einen Absperrhahn eines Zylinderhahnventils,

3 schematisch eine Schnittdarstellung eines Zylinderhahnventils in geöffneter Position und

4 schematisch eine Schnittdarstellung eines Zylinderhahnventils in geschlossener Position.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

1 zeigt schematisch einen Abschnitt einer Kühlmittelleitung 1 mit einem Absperrventil 2. Dabei ist die Kühlmittelleitung 1 als Teil eines nicht dargestellten Kühlmittelkreislaufs ausgeformt und beispielsweise zwischen einem Kühlmittelkühler und einem Motorblock einer Verbrennungskraftmaschine angeordnet.

Der Kühlmittelkreislauf ist bevorzugt als herkömmlicher Hochtemperatur- oder als Niedertemperaturkreislauf eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs ausgebildet. Dabei kann es sich um ein verbrennungsmotorisch betriebenes Fahrzeug, ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein mittels Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug handeln.

Der Kühlmittelkreislauf kann beispielsweise als herkömmlicher Motorkühlkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine oder als herkömmlicher Kühlkreislauf eines Ladeluftkühlers, einer elektrochemischen Zelle, einer Klimaanlage, einer Elektromaschine, einer Leistungselektronik, eines Getriebes und/oder einer Abwärmerückgewinnungsvorrichtung ausgebildet sein.

Als Kühlmittel zirkulieren im Kühlmittelkreislauf organische und/oder anorganische Arbeitsmittel oder Gemische aus diesen.

Als Arbeitsmedium können herkömmliche organische und/oder anorganische Arbeitsmittel, wie z. B. Wasser, Methanol, Ethanol, Ammoniak, Ether, weitere Flüssigkeiten und/oder Lösungen und/oder Gemische dieser verwendet werden.

Im Kühlmittelkreislauf sind bevorzugt mehrere Auftrennstellen 3 an vorgebbaren Positionen angeordnet. Eine solche Auftrennstelle 3 ermöglicht das Öffnen der Kühlmittelleitung 1, so dass zwei separate Abschnitte der Kühlmittelleitung 1 entstehen.

Die Auftrennstelle 3 ist bevorzugt als herkömmliche Schnellkoppeleinrichtung zwischen zwei Abschnitten der Kühlmittelleitung 1 ausgeformt.

Zur Vermeidung eines Kühlmittelverlusts des in der Kühlmittelleitung 1 geführten Kühlmittels bei Öffnung der Auftrennstelle 3 ist im Bereich oder der Umgebung der Auftrennstelle 3 ein Absperrventil 2 angeordnet. In der in 1 dargestellten Ausführungsvariante ist das Absperrventil 2 einseitig an der Auftrennstelle 3 in der Kühlmittelleitung 1 angeordnet.

In einer nicht dargestellten Ausführungsvariante kann beidseitig der Auftrennstelle 3 jeweils ein Absperrventil 2 angeordnet sein.

Das Absperrventil 2 ist derart ausgebildet, dass die Auftrennstelle 3 der Kühlmittelleitung 1 bei geschlossenem Absperrventil 2 ohne wesentlichen Kühlmittelverlust zu öffnen ist und bei geöffnetem Absperrventil 2 ein ungehinderter Durchfluss des Kühlmittels in der Kühlmittelleitung 1 ermöglicht ist.

Als vorgebbare Positionen der Auftrennstellen 3 im Kühlmittelkreislauf werden vorzugsweise solche Positionen verwendet, welche dass Entfernen oder Austauschen einzelner Komponenten des Kühlmittelkreislaufs ermöglichen.

Beispielweise kann in der oberen Zuleitung eines Kühlmittelkühlers ein Absperrventil 2 angeordnet sein, wobei ein kühlerseitiges Absperrventil 2 nicht notwendig ist, da ein Kühlmittelstand im Kühlmittelkühler unterhalb einer Mündung der oberen Zuleitung liegt und somit ein Auslaufen des Kühlmittels verhindert ist.

In einer weiteren Ausführungsvariante kann in einer Zuleitung eines Kühlmittelkühlers ein Absperrventil 2 angeordnet sein, wobei kühlerseitig ein weiteres Absperrventil 2 angeordnet ist, um sowohl den Abfluss von Kühlmittel aus dem Kühlmittelkühler als auch aus der Zuleitung und somit dem restlichen Kühlmittelkreislauf zu verhindern.

In einer ersten Ausführungsvariante ist das Absperrventil 2 als separates Bauelement in der Kühlmittelleitung 1 angeordnet, wie in 1 dargestellt.

In einer zweiten, nicht dargestellten Ausführungsvariante kann das Absperrventil 2 in eine Kühlkomponente des Kühlmittelkreislaufs, beispielweise einen Kühlmittelkühler, Kühlleitungen, Kühlrohre, Kühlmittelpumpen, Thermostaten, Wärmetauscher und/oder Schaltventile, integriert sein. Dabei sind das Absperrventil 2 und die Kühlkomponente vorzugsweise einstückig ausgebildet.

Das Absperrventil 2 kann als nicht dargestelltes, herkömmliches, manuell betätigbares Drehschieberventil, insbesondere als Zylinderhahnventil ausgebildet sein.

2 zeigt schematisch einen Absperrhahn 8 eines solchen Zylinderhahnventils.

3 zeigt schematisch eine Schnittdarstellung des Zylinderhahnventils in geöffneter Position und 4 zeigt schematisch eine Schnittdarstellung des Zylinderhahnventils in geschlossener Position.

Ein solches Zylinderhahnventil umfasst einen Ventilgehäuse 4 mit einem ersten Zulauf 5 und einem zweiten Zulauf 6. Im Ventilgehäuse 4 ist eine zylindrische Aussparung 9 angeordnet, in welcher ein korrespondierend ausgeformter Zylinder 7 formschlüssig und drehbar angeordnet ist. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das Ventilgehäuse 4 mit der Kühlmittelleitung 1 formschlüssig gekoppelt oder in diese integriert.

Im Zylinder 7 ist ein Durchgangsloch 10 ausgeformt, dessen Querschnitt korrespondierend zu den Querschnitten des ersten Zulaufs 5 und des zweiten Zulaufs 6 ausgeformt sind.

Am Zylinder 7 ist stirnseitig ein Betätigungsabschnitt 11 an- oder ausgeformt, wobei Zylinder 7 und Betätigungsabschnitt 11 vorzugsweise ein einstückiges Bauteil, auch als Absperrhahn 8 bezeichnet, ausbilden. Im Betätigungsabschnitt 11 ist ein Bedienelement 12 eingebracht, welches beispielsweise als Schlitz ausgebildet ist und mittels eines herkömmlichen Werkzeugs manuell bedienbar ist.

Seitlich des Durchgangslochs 10 ist beidseitig jeweils ein Dichtelement 13 angeordnet, welches, den Zylinder 7 in Umfangsrichtung umlaufend, beispielsweise als herkömmlicher Dichtring ausgebildet ist. Zur Anordnung des Dichtelements 13 am Zylinder 7 ist beidseitig des Durchgangslochs 10 jeweils eine korrespondierend zum Dichtelement 13 ausgeformte Nut 14 angeordnet.

Im Betrieb des Absperrventils 2 ist der Absperrhahn 8 derart drehbar in der zylindrischen Aussparung 9 des Ventilgehäuses 4 angeordnet, dass die Dichtelemente 13 form- und/oder kraftschlüssig an einer Wandung der Aussparung 9 anliegen. Dabei ist der Absperrhahn 8 mittels eines herkömmlichen Sicherungsrings 15, welcher form- und/oder kraftschlüssig in einer korrespondierend in der Aussparung 9 ausgeformten Haltenut 16 angeordnet ist, im Ventilgehäuse 4 gehalten.

In der in 3 dargestellten geöffneten Position des Absperrventils 2 ist der Absperrhahn 8 derart positioniert, dass das Durchgangsloch 10 eine Verbindung zwischen dem ersten Zulauf 5 und dem zweiten Zulauf 6 des Absperrventils 2 ausbildet, wodurch ein ungehinderter Durchfluss des Kühlmittels in der Kühlmittelleitung 1 ermöglicht ist.

In der in 4 dargestellten geschlossenen Position des Absperrventils 2 ist der Absperrhahn 8 mittels einer Drehung um vorzugsweise 90° derart positioniert, dass der Zylinder 7 eine Verbindung zwischen dem ersten Zulauf 5 und dem zweiten Zulauf 6 des Absperrventils 2 unterbricht, wodurch die Kühlmittelleitung 1 an der Auftrennstelle 3 ohne einen wesentlichen Kühlmittelverlust zu öffnen ist.

Absperrventile 2 können vorzugsweise an allen Auftrennstellen 3 des Kühlmittelkreislaufs angeordnet werden oder nur an vorgebbaren Positionen im Kühlmittelkreislauf, an denen beispielsweise besonders viel Kühlmittel austritt, z. B. an einer der tiefsten Stellen des Kühlmittelkreislaufs.

Bezugszeichenliste

1
Kühlmittelleitung
2
Absperrventil
3
Auftrennstelle
4
Ventilgehäuse
5
erster Zulauf
6
zweiter Zulauf
7
Zylinder
8
Absperrhahn
9
zylindrische Aussparung
10
Durchgangsloch
11
Betätigungsabschnitt
12
Bedienelement
13
Dichtelement
14
Nut
15
Sicherungsring
16
Haltenut

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 102008013251 A1 [0003]