WO2003016690A1 - Vorrichtung zum kühlen und heizen eines kraftfahrzeuges - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a device for cooling and / or heating a motor vehicle according to the preamble of the independent claim.
  • cooling systems are therefore used in which a coolant flows through the cooling water spaces, which at least surround the cylinder and cylinder head, in order to then at least partially emit the heat to the environment via a cooler, or via a heat exchanger for the heating, for example to use a vehicle interior.
  • auxiliary units In modern vehicles, various engine auxiliary units are used, which are also referred to below as units or Auxiliary units are used.
  • auxiliary units can be electrical machines, such as starters or generators, or oil coolers and air conditioning compressors. In many cases it is necessary to cool such units in a manner similar to that of the internal combustion engine.
  • a significantly increased efficiency of modern engines means that the amount of heat generated by the internal combustion engine, which is available for further use in the cooling and heating system of the vehicle, is increasingly restricted.
  • the heat input into the cooling water which can be provided by the internal combustion engine itself, is no longer sufficient.
  • the internal combustion engine and its catalytic converter do not reach the optimum working temperatures in the time available, which leads to increased fuel consumption and increased exhaust gas emissions.
  • Cooling and heating circuit of the vehicle are integrated to additionally heat the cooling water in certain operating states of the internal combustion engine.
  • auxiliary heaters are either operated electrically or burn fuel (chemical auxiliary heaters) in order to generate the required heat.
  • These auxiliary heaters are quite expensive and also have the disadvantage that they also have to be installed in the, generally narrow, engine compartment of a motor vehicle and thus cause considerable costs.
  • Power electronics that emit heat while driving are equipped with devices for liquid cooling.
  • the cooling connections of these devices are connected via a closed pipe system to a pump and a heating system which can emit heat to the interior of the vehicle. This allows the Power semiconductors via the heat sink dissipated heat are supplied to the heating system.
  • a main problem with the entry of the heat loss from electronic power semiconductors, for example also from starters or generators, into the cooling circuit of a vehicle is not to exceed the permissible component temperature of the semiconductor elements at high cooling water temperatures.
  • a heat exchange system for a vehicle with an internal combustion engine and an electric motor is known, the engine cooling circuit of which is equipped with a mechanical water pump and the electronics cooling circuit of which is equipped with an electric water pump.
  • the two cooling circuits are coupled to one another by openable or closable connecting lines so that the heat dissipated by the power electronics through the cooling water can be used to heat the cooling water and thereby to heat the passenger compartment via a heating heat exchanger.
  • a heating and cooling concept for a motor vehicle is known from a special edition of the Automobiltechnische publication (ATZ) and the Motortechnische Symposium (MTZ) from May 1998, in which the water cooler of the cooling system is divided serially into a high and a low temperature section. With this split of the cooler, two different flow rates are possible.
  • By inserting a separator into the radiator water box about 20% of the radiator network area in the lower area of the radiator is used to produce a low-temperature part.
  • a throttled coolant flow in the low temperature range an almost twice as high temperature cooling gradient is achieved as in the upper cooler area, which due to its higher flow rate only achieves a temperature reduction of around 7 degrees Celsius in the case of cooling output.
  • the claimed device according to the invention for cooling and / or heating a motor vehicle has the advantage that through the at least one bypass line and the associated bypass valve, which are assigned to at least one secondary cooler segment and which are parallel to this secondary cooler segment in the cooling and heating system of the motor vehicle are arranged, the heat dissipation in the assigned cooler segment is to be regulated as required.
  • the bypass valve and the assigned bypass line make it possible to bypass the cooler if necessary.
  • the full thermal output of the additional unit for example a generator or starter, can be used to accelerate the warm-up of the internal combustion engine or to increase the heating output of the system.
  • At least one first unit to be cooled is connected to the cooling and heating system of the motor vehicle via a secondary cooler segment.
  • the first unit to be cooled can have a " different temperature " to the engine temperature level be operated. For example, it is possible to cool a first unit with a temperature significantly lower than the engine temperature.
  • At least one second unit to be cooled is connected in parallel to the internal combustion engine and / or to the main cooler segment, this unit can be cooled without the need for an additional coolant pump. In this way, it is possible that neither coolant heated water is supplied to the unit by the internal combustion engine, nor that coolant heated by the unit is supplied to the internal combustion engine.
  • the second unit to be cooled that is to say an unit connected in parallel to the internal combustion engine and / or to the main cooler segment, can also be a first unit to be cooled, that is to say additionally connected to the cooling and heating system of the motor vehicle via a secondary cooler segment.
  • a first and a second unit are spoken of in the following, which are not subject to any sequence, but only differentiate the manner in which an auxiliary unit is introduced into the cooling and heating circuit according to the invention of a motor vehicle.
  • the volume flow and / or the temperature of the coolant pumped by at least one first and / or at least one second unit can be varied via at least one valve in the feed line of the at least one first and / or at least one second unit.
  • this at least one valve can be a thermostatic valve, in particular a mixing valve.
  • this at least one valve in the supply line to the at least one first and / or the at least one second unit is a regulated mixing valve. This valve allows the coolant flow to be regulated as required by a first or a second unit. In this way it is possible to load the water pump as little as possible and to minimize the pump output.
  • a regulated three-way valve can be used, which distributes the volume flow provided by the water pump to the internal combustion engine and the electrical machine as required.
  • Such a measure also makes it possible for the first unit to be operated at significantly lower temperatures than the internal combustion engine, specifically within a defined, second temperature range.
  • the presence of such a second defined temperature range can be advantageous, for example, if the first unit is formed by a power electronics circuit, for example, assigned to a starter generator, and the second unit is such a starter generator. In this case, it is possible to operate the starter generator in a temperature range comparable to that of the internal combustion engine, while the associated one
  • Power electronics circuit can be operated at a significantly lower temperature. In this way, it is possible to ensure that the components of the power electronics are not thermally destroyed or otherwise adversely affected.
  • the valves located in the feed lines to the units are actuated as a function of the temperature detected by a temperature sensor.
  • a control unit is part of the device and that this control unit actuates the regulable or controllable valves in accordance with a comparison value or limit value stored, for example, in the control unit itself.
  • Power electronics circuit or is formed by another type of circuit, it is also possible, for example, to integrate the control and / or regulating device directly into this circuit.
  • Sensor signals other than those supplied by a temperature sensor are also possible for controlling or regulating the supply lines using a control device or a corresponding control and / or regulating circuit.
  • additional sensors for the pressure, the flow volume or other useful parameters of the coolant can be present in the device according to the invention.
  • the delivery rate of the coolant pump can be regulated or controlled independently of the speed of the internal combustion engine.
  • the use of an electrical coolant pump is possible.
  • the delivery rate of the coolant pump of the device according to the invention can advantageously be regulated or controlled using one of the sensor signals, in particular a temperature signal, via the control unit. It is also advantageous that both the coolant pump and the corresponding control valves in the feed lines of the auxiliary units can be controlled directly on the basis of known or currently detected state variables of the units, such as the current power loss or a load profile.
  • the cooling capacity of the main cooler segment and the existing secondary cooler segments can be increased by assigning one or more cooler fans to the main cooler segment and / or the existing secondary cooler segments.
  • the system parameters detected by the control device can advantageously be taken into account when controlling or regulating this at least one cooler fan.
  • the main cooler segment and the at least one secondary cooler segment are structurally integrated in a common cooling module.
  • This integrated design enables space-saving, compact installation of the cooling module in the engine compartment of the motor vehicle.
  • the common cooling module has a common inlet for the existing cooler segments.
  • the cooling segments integrated in the common cooling module parallel to one another in the cooling and heating system.
  • This parallel segmentation of the vehicle cooler enables the generation of various temperature subsystems in the heating and cooling system of the vehicle in a simple manner.
  • the coolant pump can be advantageously used in this way integrate into the cooling and heating system of the vehicle so that the coolant is pressed through the cooling module.
  • a device according to the invention is thus possible, in which only a single coolant pump supplies all subcooling circuits (temperature subsystems) at the same time, even when different temperature levels are present in these subcooling circuits.
  • the common cooling module in each case has separate inlet channels and separate outlet channels for the individual, existing cooler segments. It is preferably provided that at least one secondary cooler segment has at least one secondary cooler inlet which is connected to the pressure side of the coolant pump. This measure can ensure that the coolant pump, which is present anyway, generates the required coolant volume flow. In this way, it is advantageously possible to implement an embodiment of the device according to the invention which can dispense with an additional coolant pump.
  • the arrangement of the at least one secondary cooler inlet on the pressure side of the coolant pump ensures that the coolant flows through the additional cooler at a sufficient pressure. For the same reason, in embodiments in which at least one second unit is provided, this is to be connected advantageously on the pressure side of the coolant pump.
  • a particularly advantageous embodiment of the device according to the invention for heating and cooling a motor vehicle results from the fact that the common cooling module and the bypass valves regulating the flow through the respective segments of this cooling module have a structural design are integrated in a common cooler module. This results in a compact, modular cooling module that can easily accommodate different requirements, such as a different number of thermal subsystems in the cooling circuit.
  • the cooling system it is provided that at least two components or units are advantageously connected in series.
  • the waste heat of one component can be used to heat another component.
  • the waste heat from the cylinder head of the engine can be used to heat up the oil faster when the engine is warming up.
  • a four-way mixing valve can advantageously be integrated in the cooling circuit, for example.
  • the at least one coolant inlet of the engine can be shut off, for example by a valve, as claimed by the device according to the invention, there is the possibility of further reducing the required coolant flow when the internal combustion engine is switched off.
  • waste heat from an aggregate integrated in the coolant circuit or another component can optionally be used to heat the internal combustion engine or to heat the interior.
  • the implementation of a parking heater is possible.
  • the first unit is an electrical circuit which it. requires that this circuit is operated in a significantly lower temperature range than the internal combustion engine.
  • a particularly preferred embodiment of the cooling system according to the invention provides that the first unit is a power electronics circuit which is assigned, for example, to a generator, a starter, an (additional) electric drive motor or a starter generator, which in this case represents the second unit.
  • Starter generators combine the function of conventional starters and conventional alternators or generators. Starter generators are strong sources of heat and therefore have to be cooled in many cases. Since they can be operated at temperatures which correspond to the temperatures of the coolant for cooling the internal combustion engine, their parallel connection to the internal combustion engine and / or to the main cooler is particularly advantageous.
  • the coolant temperatures usually used for cooling internal combustion engines are generally too high for the associated power electronics. It is therefore particularly advantageous if the power electronics circuit assigned to the starter generator, for example, is connected to the cooling and heating system of the motor vehicle via a secondary cooler segment. In this way, the power electronics circuit can operate in a temperature range which is significantly below the temperature of the coolant used for cooling the internal combustion engine.
  • the waste heat generated by the power electronics circuit or a starter or generator can advantageously be used for the rapid heating of further components present in the coolant circuit, such as the engine itself.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the cooling system according to the invention, in which a first unit in the form of a power electronics circuit and a second unit in the form of an oil cooler are present,
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the cooling system according to the invention, in which a first unit in the form of a power electronics circuit and two second units in the form of an oil cooler and a starter generator are provided, the power electronics circuit being assigned to the starter generator,
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the cooling system according to the invention, in which a first unit in the form of a
  • Power electronics and a second unit in the form of a starter generator are provided, the power electronics being assigned to the starter generator,
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment of the cooling system according to the invention, in which a first unit in the form of a power electronics circuit and a second unit in the form of a starter generator are provided, the power electronics being assigned to the starter generator,
  • Figure 5 shows a fifth embodiment of the cooling system according to the invention in which a plurality of first units are arranged in parallel in the cooling system.
  • the device comprises a main cooler segment 10 which has a main cooler inlet 11 and a main cooler outlet 12.
  • a cooler fan 45 is arranged adjacent to the main cooler segment 10.
  • the radiator fan 45 has a fan 46 and a fan motor 47.
  • An expansion tank 40 is connected via a line section 108 to the main cooler inlet 11 and via a line section 107 to the main cooler outlet 12.
  • the device according to the invention which in the same sense is also referred to hereinafter as a cooling system, serves primarily to cool an internal combustion engine 20.
  • the internal combustion engine 20 has a cylinder head 21 and an engine block 22.
  • a coolant inlet 23 leads into the engine block 22 , A coolant outlet 24 and a further coolant outlet 25 lead out of the cylinder head 21 of the engine 20.
  • the coolant outlet 24 of the internal combustion engine 20 is connected via a line section 101 , a mixing valve 50 and a line section 102 with the main cooler inlet 11 'in communication.
  • the mixing valve 50 can be formed, for example, by a thermostatic valve known per se. Alternatively, an adjustable or controllable servo valve can also be used for the mixing valve 50, which is addressed, for example, via a control unit 227 (not shown in FIGS. 1, 2 or 3).
  • the coolant inlet 23 of the internal combustion engine 20 is connected via a line section 105 to the pressure side 34 of a coolant pump 30.
  • the suction side 33 of the coolant pump 30 is connected to the main cooler outlet 12 via a line section 103 and a line section 104.
  • a short circuit line 106 is assigned to the mixing valve 50, the coolant outlet 24 of the internal combustion engine 20 via a line section 101, the mixing valve 50, the short circuit line 106, a line section 104 (except in the embodiment according to FIG. 3), the coolant pump 30 and a line section 105 is connectable to the coolant inlet 23.
  • the mixing valve 50 which, for example, in the form of a Thermostat valve is used, the operating temperartux-de-s internal combustion engine 20 can be set or controlled. For example, during the warm-up phase of the internal combustion engine 20, the coolant supply to the main cooler segment 10 can be completely or partially shut off by the mixing valve 50. In this way, the operating temperature of the internal combustion engine 20 can be reached more quickly than if the coolant were passed through the main cooler segment 10.
  • the cylinder head 21 of the internal combustion engine 20 has a heating connection 26 via the coolant outlet 25. Coolant which has been heated by the internal combustion engine 20 can be removed from the heating connection 26.
  • the heating connection 26 is connected to a heating heat exchanger 35 via a line section 109. An air flow is passed through the heating heat exchanger 35, which is provided, for example, to heat the passenger compartment.
  • two outputs are assigned to the heating heat exchanger 35, the first of which has a first heating valve 36, while the second has a second heating valve 37.
  • the first heating valve 36 and the second heating valve 37 may be influenced by the different regions of the heater core 35 flows' coolant flow, so that it matched the temperature for example a left or a right side of the vehicle in different ways.
  • the first heating valve 36 and the second heating valve 37 are connected to the suction side of a heating medium pump 32 via line sections 113 and 112, respectively.
  • the heating medium and the cooling medium are formed by one and the same medium, so that in principle the use of a heating medium pump 32 can also be dispensed with.
  • the device according to the invention for cooling and / or heating a motor vehicle would be operated by a single coolant pump 30.
  • the heating connection 26 of the internal combustion engine 20 is also connected via a line section 110 to the heating medium inlet of a washer fluid heat exchanger 39.
  • the washer fluid heat exchanger 39 serves to heat liquid located in a washer fluid reservoir 38, in order thereby to prevent icing of a washer fluid system, not shown.
  • the outlet of the washer fluid heat exchanger 39 is also connected to the suction side of the heating medium pump 32 via a line section 111.
  • a first unit 70 to be cooled is provided, which is connected to the cooling system via a secondary cooler segment 15.
  • the auxiliary cooler segment 15 is arranged in the embodiment shown with the main cooler segment in a common cooling module 200 such that the cooler fan 45 can also act on the secondary cooler segment 15.
  • the auxiliary cooler segment 15 has an auxiliary cooler segment inlet 16 which is connected to the pressure side 34 of the coolant pump 30 via line sections 119 and 117, respectively.
  • the auxiliary cooler segment 15 has an auxiliary cooler segment outlet 17, which is connected via a line section 120 to the coolant inlet of a first unit 70.
  • a valve 72 is provided in the line section 120, via which the amount of coolant supplied to the first unit 79 can be influenced.
  • the valve 72 in the form of a controllable mixing valve is connected to the secondary cooler segment inlet 16 via a bypass line 125 and part of the line section 119.
  • the coolant can thus be passed through a first line section 119, the bypass line 125, the mixing valve 72, and a line section 127 through the first unit 70 and heat up there accordingly.
  • Via a line section 123, line section 129, line section 104, as well as via coolant pump 30 and a line section 105 the coolant thus heated can be supplied to engine 20, for example via coolant inlet 23.
  • the auxiliary cooler segment 15 is thus bypassed when necessary, for example in the start and warm-up phase of the internal combustion engine, so that the full thermal output of the first unit can be used to accelerate the warm-up of the engine.
  • the first unit 70 is assigned a temperature sensor 71, which detects the temperature of the first unit 70 or the temperature of a temperature-sensitive component of the unit 70 and, if necessary, forwards it to a control unit 227.
  • the operating temperature of the first unit 70 can be set using the temperature sensor 71 and the bypass valve 72 in the manner of a control.
  • the first unit 70 can be operated at a significantly lower temperature than the internal combustion engine 20.
  • the coolant emerging from the first unit 70 has usually a temperature that is still low enough to cool the engine 20.
  • the first unit 70 can be formed, for example, by a circuit, in particular a power electronics circuit, which must be operated at significantly lower temperatures than the internal combustion engine 20.
  • a second unit 80 to be cooled in the form of an oil cooler is connected, for example, in parallel to the internal combustion engine 20.
  • the coolant inlet of the oil cooler 80 is connected to the pressure side 34 of the coolant pump 30 via a valve 82 and a line section 117.
  • the valve 82 which can be a thermostatic valve or else a mixing valve regulated by a control unit, makes it possible to regulate the coolant volume flow through the second unit 80 as required.
  • the volume flow provided by the water pump 30 can thus be distributed as required to the internal combustion engine 20 and the second unit 80 and, via the connecting line 115, also to the second unit 60.
  • the coolant outlet of the oil cooler 80 (second unit) is connected via a connecting line 118 between the coolant outlet 24 of the internal combustion engine 20 and the mixing valve 50. Since the oil cooler 80 is optionally provided, the line sections 117 and 118 are shown in dashed lines in FIG.
  • a further first unit 60 is provided in the form of a starter generator. The starter generator 60 is also connected in parallel to the internal combustion engine 20.
  • the coolant inlet of the starter generator 60 is connected via the line section 115 and the valve 82 to the pressure side 34 of the coolant pump 30.
  • the coolant outlet of the starter generator 60 is connected via a line section 116 between the mixing valve 50 and the coolant outlet 24 of the internal combustion engine 20.
  • a further valve assigned to the starter generator 60 for influencing the coolant volume flow can be provided in line section 115 or in line section 116.
  • the starter generator 60 has one
  • an additional cooler segment 15 is provided, which is arranged spatially adjacent to the main cooler segment 10. In this way, the cooler fan 45 can also act on the secondary cooler segment 15.
  • the auxiliary cooler segment 15 has an auxiliary cooler segment inlet 16 which is connected to the pressure side 34 of the coolant pump 30 via a line section 119 and a line section 115. Furthermore, the auxiliary cooler segment 15 has an auxiliary cooler segment outlet 17 which is connected via a line section 120 to the coolant inlet of the power electronics circuit 70.
  • the power electronics circuit 70 forms a first unit to be cooled, which is connected to the cooling system via the secondary cooler segment 15.
  • a valve 72 is in turn in the line section 120 provided to cool the
  • Power electronics circuit 70 set the amount of coolant used and furthermore determine the operating temperature of the power electronics circuit 70.
  • the valve 72 enables a bypass line 125 so that the amount of coolant flowing through the secondary cooler segment 15 can be adjusted as required.
  • the bypass valve 72 and the bypass line 125 can bypass the secondary cooler segment 15 in order, for example, not to dissipate heat via the radiator when the engine is warming up.
  • the amount of heat introduced into the coolant via the power electronics circuit 70 can be supplied to the engine 20 via a line section 123, a line section 106, a line section 104 and the coolant pump 30 and a line section 105, so as to thermally support the warming-up of the engine.
  • the power electronics circuit 70 is also assigned a temperature sensor 71, which is preferably in the most heat-sensitive region of the
  • Power electronics circuit 70 is arranged.
  • the power electronics circuit 70 can advantageously also have circuit components which are provided for evaluating the temperature detected by the temperature sensor 71 or a corresponding signal to be monitored. A particularly effective arrangement is obtained if the valve 72 is actuated via appropriate circuit components in the manner of a regulation depending on the temperature detected by the temperature sensor 71.
  • a control unit (not shown in FIG. 2) can also be used for this purpose, which, in addition to querying the parameters of the cooling system supplied by the temperature sensor 71, also polls other sensors, in order to To enable optimized control of the coolant volume flows via the adjustable valves of the cooling system.
  • the embodiment according to FIG. 2 enables the starter generator 60 itself to be operated at a higher temperature level than the power electronics circuit 70 assigned to it.
  • no further coolant pump is required in the device according to the invention for this purpose.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the cooling system according to the invention.
  • a starter generator 60 forms a second unit to be cooled.
  • the coolant outlet of the starter generator 60 is connected via a line section 122 between the main cooler inlet 11 and the mixing valve 50.
  • the coolant inlet of the Starter generator 60 is connected via a line section 115 to the pressure side 34 of the coolant pump 30.
  • a mixing valve 83 can optionally be provided at the coolant inlet of the starter generator 60.
  • This mixing valve 83 allows the coolant volume flow through the starter generator 60 to be regulated as required.
  • the starter generator 60 can be operated at lower temperatures than the internal combustion engine 20.
  • the coolant flow through the internal combustion engine 20 can be throttled by a valve 84 in the line section 105 even when the coolant pump 30 has a high delivery capacity, in order to increase the operating temperature of the internal combustion engine 20.
  • the waste heat of the starter generator 60 can only be used to a limited extent in this connection variant to shorten the warm-up phase of the internal combustion engine 20, since the heated coolant emerging from the starter generator 60 can only flow back via the main cooler segment 10 to the cooling branch of the internal combustion engine 20.
  • the starter generator 60 is in turn one
  • power electronics circuit 70 which forms a first unit, which is connected to the cooling system via a secondary cooler segment 15.
  • the secondary cooler segment 15 is again arranged locally adjacent to the main cooler segment 10, so that a single cooler fan 45 both on the main cooler segment 10 and on the
  • the auxiliary cooler segment 15 can act.
  • the auxiliary cooler segment 15 has an auxiliary cooler segment inlet 16 which is connected to the pressure side 34 of the coolant pump 30 via the line section 119, the valve 83 and the line section 115.
  • the auxiliary cooler segment 15 has an auxiliary cooler segment outlet 17 which is connected via a line section 120, a mixing valve 72 and a line section 127 communicates with a coolant inlet of the power electronics circuit 70.
  • the mixing valve 72 allows both the coolant volume flow and the temperature of the coolant to be regulated by the power electronics circuit 70 via the bypass line 125 as required.
  • the valve 72 can also be based on known state variables
  • Power electronics circuit 70 such as the current power loss or the load profile of the associated starter generator 60 can be controlled.
  • a temperature sensor can be provided, which detects the present, current temperature of thermally sensitive components of the power electronics circuit 70 and forwards it to a control unit for the valve 72, not shown in FIG. 3.
  • the coolant outlet of the power electronics circuit 70 is connected to the suction side 33 of the coolant pump 30 via a line section 121 and a line section 104. As a result, the coolant heated by the power electronics circuit 70 is fed to the cooling branch for the internal combustion engine 20.
  • two first units in the form of a power electronics circuit 70 and an electrical machine 90 are connected in series.
  • the coolant flow is led through the units 70 and 90 via an auxiliary cooler segment outlet 17, a connecting line 131 and the line section 132.
  • the units 70 (power electronics circuit) and 90 (electrical machine) are also via a main cooler segment outlet 12, the connecting line 103, the connecting line 104, the coolant pump 30, the connecting line 115, a valve 72, a line element 325 and the line element 132 with the main cooler segment 10 in connection.
  • the mixing valve 72 between the line parts 115 and 325 allows the relative coolant volume flows from the main cooler segment 10 and the secondary cooler segment 15 to be regulated as required.
  • the coolant pumped by the units 70 and 90 is fed via a connecting line 122, a line section 133 and a line section 134 to a heating heat exchanger 35 for the passenger compartment of a vehicle.
  • a heating heat exchanger 35 for the passenger compartment of a vehicle.
  • two outputs are assigned to the heating heat exchanger 35, the first of which has a first heating valve 85, while the second has a second heating valve 86.
  • the volume flow supplied to the heating heat exchanger 35 can be regulated via a line connection 135 between the heating valves 85 and 86 on one side and the line section 133 on the other side.
  • the first heating valve 85 and the second heating valve 86 are connected to the suction side of the coolant pump 30 via the connecting line 114. In this way it is possible to operate the cooling and heating system with a single, appropriately dimensioned circulation pump 30.
  • the coolant inlet 23 of the internal combustion engine 20 can be shut off from the cooling and heating circuit via a valve 84. In this way, it is possible to further reduce the coolant flow required in the vehicle when the internal combustion engine 20 is switched off.
  • the waste heat from the two first units 70 and 90 can be, for example, a power electronics circuit 70 and a generator 90 for heating the interior, not shown a motor vehicle can be used. In particular, the simple implementation of a parking heater with components already present in the vehicle is possible in this way.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of the device according to the invention for cooling and / or heating a motor vehicle.
  • a main cooler segment 10 and a plurality of secondary cooler segments 15, 215, 315, 415, 515 are structurally integrated in a cooling module 200.
  • the cooling module has a cooling module inlet 201 and a distribution box 202 which distributes the coolant volume flow to the individual cooling segments of the cooling module.
  • the coolant volume flow is pumped through a coolant pump 30 and a connecting line 203 through the cooling module 200.
  • the main cooler segment outlet 12 is connected via a line section 103, a mixing valve 250 and a line section 104 to a coolant inlet 223 of an engine 20, in particular to its engine block 22.
  • a coolant outlet 225 of the engine block is connected to the suction side 33 of the coolant pump 30 via a connecting line 226.
  • the mixing valve 250 allows the coolant volume flow to be regulated as required by an engine block 22.
  • the mixing valve 250 can be operated by a control unit 227, which processes sensor signals 228 (not shown in more detail). These sensor signals can include the coolant volume flow, its temperature and pressure, as well as other physical parameters describing the cooling and heating system.
  • sensor signals 228 can include the coolant volume flow, its temperature and pressure, as well as other physical parameters describing the cooling and heating system.
  • coolant can be applied to the engine head 21, for example, via a cooler segment 415, a line section 228, a bypass valve 251 and a line section 229.
  • the secondary cooler segment 15 is one
  • Auxiliary cooler segment outlet 17, a line section 120, a mixing valve 82 and a line section 127 are connected to a first unit in the form of an electrical machine 61.
  • the coolant outlet of the electrical machine 61 is connected via a line section 116 to the suction side 33 of the coolant pump 30.
  • the relative coolant volume flow through the secondary cooler segment 15 can be regulated via the mixing valve 82 and the bypass line 125 connecting the mixing valve 82 to the pressure side 34 of the coolant pump 30.
  • the coolant cooled in the secondary cooler segment 15 is supplied to the component to be cooled, that is to say in this case to the electrical machine 61, via the control valve 82, which in principle could also be a thermostatic valve without active control.
  • a further unit 97 is connected downstream of the cylinder head 21 via the connecting line 230.
  • the unit 97 is in turn connected to the pressure side 33 of the coolant pump 30 via a line section 232.
  • the waste heat from the cylinder head 21 can be used for faster heating of the unit 97, which can be a transmission oil container, for example.
  • the mixing valve 85 it is possible to cancel the series connection of the cylinder head 21 and the unit 97, for example in normal driving operation.
  • the valve 85 can be in the form of a Four-way mixing valve can be formed.
  • the valve 85 has a line connection 233 to the pressure side 33 of the coolant pump 30, as well as a further connection line 234 to an auxiliary cooler segment outlet 517 of an auxiliary cooler segment 515 of the cooling module 200.
  • FIG. 5 Also shown in the cooling circuit according to the invention according to FIG. 5 is a further first unit in the form of an electrical circuit 170, which is assigned to the electrical machine 61. Since the electrical circuit 170 in the exemplary embodiment shown does not require any detailed requirements for the coolant volume flow, the temperature control of the coolant for the electrical circuit 170 takes place via a two-way valve 86 and the throttling of the volume flow. For this purpose, the electrical circuit 170 is connected on its inlet side 172 via a line section 173 and the throttle valve 86 and a line section 174 to an auxiliary cooler segment outlet 217. On its outlet side 175, the electrical circuit 170 is connected to the pressure side 33 of the coolant pump 30 via a line section 176.
  • the exemplary embodiment of the device according to the invention for heating and cooling a motor vehicle shown in FIG. 5 can be supplemented as desired by further temperature subsystems arranged parallel to the coolant pump 30.
  • the components arranged in these temperature subsystems can place significantly different temperature requirements on the same cooling system due to the device according to the invention.
  • the component to be cooled can, for example, also be connected directly to a secondary cooler segment without exact temperature control, that is to say without a valve.
  • An EGR cooler 186 is exemplary of this in the exemplary embodiment in FIG. 5 via a line section 177 with a
  • Auxiliary cooler segment outlet 317 of an auxiliary cooler segment 315 of the cooling module 200 is connected.
  • the EGR cooler 186 is connected to the suction side 33 of the one coolant pump 30 via a line section 179.
  • the coolant pump 30 conveys the coolant sucked in on the suction side 33 into the cooling module 200 via the line section 203 and the cooling module inlet 201.
  • the coolant volume flow is divided over the individual cooler segments in the manner described.
  • the subdivision of the cooling module 200 into different segments 10, 15, 215, 315, 415, 515 can, for example, be implemented simply and inexpensively, for example by dividing the collecting box of the cooling module by separating webs and providing a hose connection piece on each part.
  • the valve 250, 251, 82, 85, 86 can also be integrated directly in the cooler module. Alternatively, separate cooler segments can of course also be used.
  • the valves present in the temperature subsystems can be controlled via a central control unit 227, for example on the basis of known state variables of the components to be cooled, such as the current power loss or the load profile of the electrical ones Machine or the associated electrical circuit 170, are controlled and regulated.
  • electrical connection lines 241, 242, 243, 244, 245 are provided which represent a connection of the control unit 227 to the control valves and which forward the corresponding actuating signals to the actuators of the valves.
  • the delivery rate of the coolant pump 30 via an electrical connection line 246 and the speed of the one Fan 45 assigned to cooling module 200 can be adapted via a connection 247 by control unit 227 to the current requirements of the cooling and heating system.
  • various sensor signals 228 can be fed to the control device.
  • Temperature sensors, pressure sensors, volume flow sensors, and other important parameters of the system-taking sensors in the cooling and heating system of the device according to the invention can be integrated in such a way that important physical variables of the units to be cooled are reported to the control unit 227.
  • Specified target values or also optimized working ranges, for example in the form of characteristic maps, can be stored in the control device 227 itself, so that a control variable for the valves 250, 251, 82, 85, can be obtained by comparing the currently measured parameters and the stored optimal values.
  • the water pump 30 or a cooling fan 45 can be derived.
  • the device according to the invention for cooling and / or heating a motor vehicle is not limited to the embodiments shown in FIGS. 1 to 5.
  • the device according to the invention is not limited to the use of starters, generators or starter generators as the first units.
  • the invention can advantageously be used for all electrical machines that are to be cooled.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen und/oder Heizen eines Kraftfahrzeuges mit zumindest einer Kühlmittelpumpe (30, 32) zur Umwälzung eines Kühlmittels in einem Kühl- und Heizsystem, mit einem Hauptkühlersegment (10), das einen Hauptkühlereinlass (11) und einen Hauptkühlerauslass (12) aufweist, wobei der Hauptkühlereinlass (11) zumindest zeitweise mit mindestens einem Kühlmittelauslass (24, 224, 225, 229) eines zu kühlenden Motors (20), insbesondere eines Verbrennungsmotors, des Fahrzeuges in Verbindung steht, dessen Hauptkühlerauslass (12) mit mindestens einem Kühlmitteleinlass (23) des Motors (22) verbunden ist, sowie mit mindestens einem weiteren, zusätzlich zum Hauptkühlersegment (10) vorhandenen, Nebenkühlersegment (15, 215, 315, 415, 515) und mindestens einem weiteren, mit dem Kühl- und Heizsystem in Verbindung stehenden, zu kühlenden Aggregat (60, 61, 70, 80, 90, 97, 170, 186). Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung mindestens eine Bypass-Leitung (125, 325) mit einem Bypass-Ventil (72, 251) aufweist, die dem mindestens einen Nebenkühlersegment (15, 215, 315, 415, 515) zugeordnet ist und die parallel zu diesem Nebenkühlersegment (15, 215, 315, 415, 515) im Kühl- und Heizsystem des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.

Description

Vorrichtung zum Kühlen und Heizen eines Kraftfahrzeuges
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen und/oder Heizen eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.
Stand der Technik
Die Notwendigkeit der Kühlung von Verbrennungsmotoren ergibt sich aus der Tatsache, daß die von heißen Gasen berührten Flächen und deren Schmierung im Zylinderinneren den auftretenden Temperaturen nur in gewissen Grenzen ohne Beschädigung standhalten können. Einzelne Teile wie beispielsweise Zündkerzen, Einspritzdüsen, Abgasventile, Vorkammern oder auch Kolbenböden müssen besonders hohen Durchschnittstemperaturen standhalten, weshalb derartige Teile aus Werkstoffen mit hoher Wärmefestigkeit hergestellt bzw. mit einer guten Wärmeableitung und besonderen Kühlmaßnahmen ausgestattet sein müssen. .Zu dieser Wärmeableitung werden daher Kühlsysteme eingesetzt, bei denen ein Kühlmittel, das die Kühl asserräume, welche zumindest Zylinder und Zylinderkopf umgeben, durchströmt, um anschließend die Wärme über einen Kühler zumindest teilweise an die Umgebung abzugeben, oder über einen Wärmetauscher für die Heizung beispielsweise eines Fahrzeuginnenraums zu nutzen.
Bei modernen Fahrzeugen werden verschiedene Motor- Nebenaggregate, die im Folgenden auch als Aggregate oder Nebenaggregate bezeichnet werden, eingesetzt. Solche Nebenaggregate können elektrische Maschinen, wie beispielsweise Starter oder Generatoren, sein oder auch Ölkühler und Klima-Kompressoren. In vielen Fälle ist es erforderlich, derartige Aggregate in ähnlicher Weise wie den Verbrennungsmotor zu kühlen.
Andererseits wird durch einen deutlich gesteigerten Wirkungsgrad moderner Motoren, beispielsweise von direkt eingespritzten Dieselmotoren, die durch den Verbrennungsmotor erzeugte, zur weiteren Nutzung im Kühl- und Heizsystem des Fahrzeuges zur Verfügung stehende Wärmemenge immer weiter eingeschränkt. In einigen Betriebszuständen eines Verbrennungsmotor, beispielsweise bei einem Kaltstart, beim Kurzstreckenverkehr oder auch bei langen Talfahrten des Fahrzeugs ist der Wärmeeintrag ins Kühlwasser, der von der Brennkraftmaschine selbst geleistet werden kann, nicht mehr ausreichend. Demzufolge erreicht der Verbrennungsmotor und sein Katalysator in zur Verfügung stehenden Zeit die optimalen Arbeitstemperaturen nicht, was zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch sowie zu erhöhten Abgasemissionen führt.
Da moderne Verbrennungsmotoren, insbesondere die genannten Dieselmotoren, in ihrem Wirkungsgrad mittlerweile so gut sind, daß beispielsweise für die Temperierung des Fahrzeuginnenraumes oder die Enteisung der Fahrzeugscheiben bei niedrigen Außentemperaturen nicht mehr genug Heizleistung erzeugt werden kann, werden bekanntlich in zunehmendem Maße Zuheizer verwendet, die im Kühl- und Heizkreislauf des Fahrzeuges integriert sind, um das Kühlwasser in bestimmten Betriebszuständen des Verbrennungsmotors zusätzlich aufzuheizen. Derartige Zuheizer werden entweder elektrisch betrieben oder verbrennen Kraftstoff (chemische Zuheizer) , um die benötigte Wärme zu erzeugen. Diese Zuheizer sind recht teuer und haben zudem noch den Nachteil, daß sie zusätzlich in den, im allgemeinen engen, Motorraum eines Kraftfahrzeuges eingebaut werden müssen und damit nicht unerhebliche Kosten verursachen.
Aus diesen Gründen ist vorgeschlagen worden, bereits im Fahrzeugsystem vorhandene Wärmequellen als zusätzliche Zuheizer für das Kühl- und Heizsystem des Kraftfahrzeuges zu verwende .
Aus der EP 08 41 735 AI ist ein wassergekühlter Wechseloder Drehstromgenerator bekannt, der in Kraftfahrzeugen eingesetzt wird, wobei sein Kühlmantel in den Kühlwasserkreislauf des Verbrennungsmotors integriert ist. Durch den wasserdurchströmten Kühlmantel dieser elektrischen Maschine kann die unvermeidbare Verlustleistung des Generators sehr effektiv abgeführt werden. Darüber hinaus besteht der Vorteil, daß diese Verlustleistung, anders als bei luftgekühlten Generatoren, nicht verlorengeht, sondern über einen Wärmetauscher an das Kühlwasser oder ein Heizsystem abgegeben werden kann und somit zur Verbesserung der Heizleistung zur Verfügung steht .
Aus der DE 34 42 350 C2 ist ein Wärmetauschersystem für die Heizung eines Straßenfahrzeuges mit Elektroantrieb bekannt. Die zur Steuerung des Fahrmotors dienende
Leistungselektronik, die im Fahrbetrieb Wärme abgibt, ist mit Vorrichtungen zur Flüssigkeitskühlung versehen. Die Kühlanschlüsse dieser Vorrichtungen ist über ein geschlossenes Leitungssystem mit einer Pumpe und einer Heizungsanläge, die Wärme an den Innenraum des Fahrzeuges abgeben kann, verbunden. Dadurch kann die von den Leistungshalbleitern über die Kühlkörper abgeführte Wärme der Heizungsanlage zugeführt werden.
Ein Hauptproblem beim Eintrag der Verlustwärme von elektronischen Leistungshalbleitern, beispielsweise auch von Startern oder Generatoren, in den Kühlkreislauf eines Fahrzeuges besteht darin, bei hohen Kühlwassertemperaturen die zulässige Bauteile-Temperatur der Halbleiterelemente nicht zu überschreiten.
Aus der DE 199 60 960 Cl ist ein Wärmetauschsystem für ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor bekannt, dessen Motorkühlkreislauf mit einer mechanischen Wasserpumpe und dessen Elektronikkühlkreislauf mit einer elektrischen Wasserpumpe ausgestattet ist. Die beiden Kühlkreisläufe sind durch offen- beziehungsweise verschließbare Verbindungsleitungen so aneinander gekoppelt, das die von der Leistungselektronik durch das Kühlwasser abgeführte Wärme zu Aufheizen des Kühlwassers und dadurch zur Fahrgastraumheizung über einen Heizungswärmetauscher benutzt werden kann.
Das in der DE 199 60 960 Cl offenbarte Wärmetauschsystem ist sehr auffwendig und komplex, so dass neben einer erhöhten Anfälligkeit dieses Systems auch dessen hohe Kosten als nicht zu vernachlässigender Nachteil angesehen werden müssen.
Aus einer Sonderausgabe der Automobiltechnischen Zeitung (ATZ) und der Motortechnischen Zeitung (MTZ) aus dem Mai 1998 ist ein Heiz- und Kühlkonzept für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem der Wasserkühler des Kühlsystems seriell in einen Hoch- und einen Niedertemperaturteil unterteilt ist . Mit dieser Zweiteilung des Kühlers werden zwei unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten ermöglicht . Durch die Einbringung eines Trennsteges in den Wasserkasten des Kühlers werden etwa 20% der Kühlernetzfläche im unteren Bereich des Kühlers zur Erzeugung eines Niedertemperaturteiles genutzt. Mit einem gedrosselten Kühlmittelström in Niedertemperaturbereich wird ein fast doppelt so hoher Temperatur-Abkühlgradient erzielt wie im oberen Kühlerbereich, der wegen seiner höheren Strömungsgeschwindigkeit nur eine Temperaturabsenkung von etwa 7 Grad Celsius im Kühlleistungsfall erreicht .
Vorteile der Erfindung
Die beanspruchte, erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kühlen und/oder Heizen eines Kraftfahrzeuges hat demgegenüber den Vorteil, dass durch die mindestens eine Bypass-Leitung sowie das zugehörige Bypass-Ventil, die mindestens einem Nebenkuhlersegment zugeordnet sind und die parallel zu diesem Nebenkuhlersegment im Kühl- und Heizsystem des Kraftfahrzeuges angeordnet sind, die Wärmeabfuhr in das zugeordnete Kühlersegment bedarfsgerecht zu regeln ist. Das Bypass-Ventil sowie die zugeordnete Bypass-Leitung ermöglichen es, den Kühler bei Bedarf zu umgehen. Hierdurch kann die volle thermische Leistung des zusätzlichen Aggregates, beispielsweise eines Generators oder Starters genutzt werden, um den Warmlauf des Verbrennungsmotors zu beschleunigen bzw. die Heizleistung des Systems zu erhöhen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zumindest ein erstes zu kühlendes Aggregat über ein Nebenkuhlersegment an das Kühl- und Heizsystem des Kraftfahrzeuges angeschlossen. Durch den Einsatz dieses Nebenkühlersegmentes, das als Zusatzkühler arbeitet, kann das erste zu kühlende Aggregat mit einer zum Motortemp.er.atur-Niveau unterschiedlichen "Temperatur betrieben- erden. So ist es beispielsweise möglich, ein erstes Aggregat mit einer deutlich niedrigeren Temperatur als der Motortemperatur zu kühlen.
Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Kühlsystem vorgesehen ist, daß zumindest ein zweites zu kühlendes Aggregat parallel zum Verbrennungsmotor und/oder zum Hauptkühlersegment angeschlossen ist, kann dieses Aggregat gekühlt werden, ohne daß eine zusätzliche Kühlmittelpumpe erforderlich ist. Auf diese Weise ist es möglich, daß weder dem Aggregat durch den Verbrennungsmotor erwärmtes Kühlwasser zugeführt wird, noch das dem Verbrennungsmotor durch das Aggregat erwärmtes Kühlmittel zugeführt wird.
Im Speziellen kann das zweite zu kühlende Aggregat, das heisst ein parallel zum Verbrennungsmotor und/oder zum Hauptkühlersegment angeschlossenes Aggregat auch ein erstes zu kühlendes Aggregat sein, das heisst zusätzlich über ein Nebenkuhlersegment an das Kühl- und Heizsystem des Kraftfahrzeuges angeschlossen sein. In diesem Sinn wird in Folgenden jeweils von einem ersten und einem zweiten Aggregat gesprochen, die keinerlei Reihenfolge unterliegen, sondern nur die Art unterscheiden, wie ein Nebenaggregat in den erfindungsgemäßen Kühl- und Heizkreislauf eines Kraftfahrzeuges eingebracht isi..
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Volumenstrom und/oder die Temperatur des durch zumindest ein erstes und/oder zumindest ein zweites Aggregat umgepumpten Kühlmittels über mindestens ein Ventil in der Zuleitung des zumindest einen ersten und/oder des zumindest einen zweiten Aggregates variierbar ist . Dieses mindestens eine Ventil kann in einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Thermostatventil, insbesondere ein Mischventil sein. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform ist dieses mindestens eine Ventil in der Zuleitung des zumindest einen ersten und/oder des zumindest einen zweiten Aggregats ein geregeltes Mischventil. Dieses Ventil gestattet es, den Kühlmittelstrom durch ein erstes bzw. ein zweites Aggregat bedarfsgerecht zu regeln. Auf diese Weise ist es möglich, die Wasserpumpe möglichst wenig zu belasten und die Pumpleistung zu minimieren. Da der Kühlleistungsbedarf eines Verbrennungsmotors und beispielsweise einer elektrischen Maschine (Starter, Generator, usw.) unabhängig voneinander stark schwankt, würde die Komponente mit dem niedrigeren Kühlmittelbedarf viel zu stark durchströmt. Um dies zu vermeiden kann beispielsweise ein geregeltes Drei-Wege- Ventil genutzt werden, das den von der Wasserpumpe bereitgestellten Volumenstrom jeweils bedarfsgerecht auf den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine verteilt .
Durch solch eine Maßnahme ist es auch möglich, dass das erste Aggregat bei deutlich niedrigeren Temperaturen als der Verbrennungsmotor betrieben wird, und zwar innerhalb eines definierten, zweiten Temperaturbereiches . Das Vorhandensein eines solchen zweiten definierten Temperaturbereiches (Temperatur-Untersystem) kann beispielsweise dann von Vorteil sein, wenn das erste Aggregat durch eine beispielsweise einem Startergenerator zugeordnete Leistungselektronik-Schaltung gebildet wird, und das zweite Aggregat ein solcher Startergenerator ist. In diesem Fall ist es möglich, den Startergenerator in einem, dem Verbrennungsmotor vergleichbaren Temperaturbereich zu betreiben, während die zugehörige
Leistungselektronikschaltung bei einer deutlich geringeren Temperatur betrieben werden kann. Auf diese Art ist es möglich, sicherzustellen, dass die Bestandteile der Leistungselektronik nicht thermisch zerstört oder anderweitig nachteilig beeinflußt werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, die in den Zuleitungen zu den Aggregaten befindlichen Ventile in Abhängigkeit von der durch einen Temperatursensor erfaßten Temperatur zu betätigen. Dazu kann vorgesehen sein, daß ein Steuergerät Bestandteil der Vorrichtung ist und dass dieses Steuergerät die regel- oder steuerbaren Ventile entsprechend einem beispielsweise im Steuergerät selbst abgelegten Vergleichs- oder auch Grenzwert betätigt.
Wenn das erste Aggregat durch eine
Leistungselektronikschaltung bzw. durch eine andere Art von Schaltung gebildet wird, ist es beispielsweise auch möglich, die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung direkt in diese Schaltung zu integrieren.
Andere, als die von einem Temperatursensor gelieferten Sensorsignale, sind zur Steuerung bzw. Regelung der Zuleitungs entile mit Hilfe eines Steuergerätes oder einer entsprechenden Steuerungs- und/oder Regelungsschaltung ebenfalls möglich. So können in der erfindungsgemäßen Vorrichtung beispielsweise zusätzliche Sensoren für den Druck, das Durchflußvolumen oder weitere nützliche Parameter des Kühlmittels vorhanden sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kühlsystems wird die Förderleistung der Kühlmittelpumpe unabhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors regel- oder steuerbar sein. Insbesondere ist die Verwendung einer elektrischen Kühlmittelpumpe möglich. In vorteilhafter Weise lässt sich die Förderleistung der Kühlmittelpumpe der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Verwendung eines der Sensorsignale, insbesondere eines Temperatursignales, über das Steuergerät regeln bzw. steuern. Auch ist es von Vorteil, dass sich sowohl die Kühlmittelpumpe als auch die entsprechenden Regelventile in den Zuleitungen der Nebenaggregate auf Basis bekannter bzw. aktuell detektierter Zustandsgrößen der Aggregate, wie beispielsweise der aktuellen Verlustleistung oder eines Lastprofils, direkt gesteuert werden können.
Die Kühlleistung des Hauptkühlersegementes sowie der vorhandenen Nebenkühlersegmente läßt sich bei einer vorteilhaften Ausführungform des erfindungsgemäßen Kühlsystems dadurch erhöhen, dass dem Hauptkühlersegment und/oder den vorhandenen Nebenkühlersegmenten ein oder auch mehrere Kühlergebläse zugeordnet sind. Die von dem Steuergerät erfaßten Systemparameter lassen sich in vorteilhafter Weise bei der Steuerung oder Regelung dieses mindestens einen Kühlergebläses berücksichtigen.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Heiz- und Kühlsystems ist das Hauptkühlersegment sowie das mindestens eine Nebenkuhlersegment in einem gemeinsamen Kühlmodul baulich integriert. Diese integrierte Bauweise ermöglicht einen Platz sparenden, kompakten Einbau des Kühlmoduls in den Motorraum des Kraftfahrzeuges.
Bei einem erfindungsgemäßen Kühlsystem kann vorgesehen sein, dass das gemeinsame Kühlmodul einen gemeinsamen Einlaß für die vorhandenen Kühlersegmente aufweist . Auf diese Art ist es in einfacher und vorteilhafter Weise möglich, die im gemeinsamen Kühlmodul integrierten Kühlsegmente parallel zueinander im Kühl- und Heizsystem anzuordnen. Diese parallele Segmentierung des Fahrzeugkühlers ermöglicht in einfacher Weise die Erzeugung verschiedener Temperatur- Untersysteme im Heiz- und Kühlsystem des Fahrzeuges. Für die zuletzt genannten Konfigurationen des Kühl- und Heizsystems läßt sich die Kühlmittelpumpe in vorteilhafter Weise derart in das Kühl- und Heizsystem des Fahrzeuges integrieren, dass das Kühlmittel durch das Kühlmodul hindurch gedrückt wird. Somit ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung möglich, bei der nur eine einzelne Kühlmittelpumpe alle Teilkühlkreise (Temperatur-Untersysteme) , auch bei Vorliegen unterschiedlicher Temperaturniveaus in diesen Teilkühlkreisen gleichzeitig versorgt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass das gemeinsame Kühlmodul jeweils getrennte Einlaßkanäle und getrennte Auslaßkanäle für die einzelnen, vorhandenen Kühlersegmente aufweist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass mindestens ein Nebenkuhlersegment zumindest einen Nebenkühlereinlaß aufweist, der an die Druckseite der Kühlmittelpumpe angeschlossen ist. Durch diese Maßnahme kann sichergestellt werden, dass die ohnehin vorhandene Kühlmittelpumpe den erforderlichen Kühlmittelvolumenstrom erzeugt. Auf diese Art ist es in vorteilhafter Weise möglich, eine Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu realisieren, die auf eine zusätzliche Kühlmittelpumpe verzichten kann. Die Anordnung des zumindest einen Nebenkühlereinlasses auf der Druckseite der Kühlmittelpumpe stellt sicher, daß das Kühlmittel mit einem ausreichenden Druck durch den Zusatzkühler strömt . Aus dem gleichen Grunde ist bei Ausfuhrungsformen, bei denen zumindest ein zweites Aggregat vorgesehen ist, dieses in vorteilhafter Weise auf der Druckseite der Kühlmittelpumpe anzuschließen.
Eine besonders vorteilhafte Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Heizen und Kühlen eines Kraftfahrzeugs ergibt sich dadurch, dass das gemeinsame Kühlmodul und die, den Durchfluss durch die jeweiligen Segmente dieses Kühlmoduls regelnden Bypass-Ventile baulich in einem gemeinsamen Kühlermodul integriert sind. Auf diese Weise ergibt sich ein kompaktes, modulares Kühlmodul, das unterschiedlichen Anforderungen, wie beispielsweise einer unterschiedlichen Anzahl von thermischen Untersystemen im Kühlkreis auf einfache Weise Rechnung tragen kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Kühlsystem ist vorgesehen, daß in vorteilhafter Weise zumindest zwei Komponenten bzw. Aggregate in Reihe zu schalten sind. Auf diese Weise ist es möglich, unter bestimmten Betriebsbedingungen die Abwärme einer Komponente zur Erwärmung einer anderen Komponente zu nutzen. So kann beispielsweise die Abwärme des - Zylinderkopfes des Motors zur schnelleren Ölerwärmung im Warmlauf des Motors genutzt werden. Soll diese Reihenschaltung einzelner im Kühl- und Heizkreislauf vorhandener Komponenten, beispielsweise im normalen Fahrbetrieb, wieder aufgehoben oder zumindest teilweise wieder aufgehoben werden, lässt sich in vorteilhafter Weise beispielsweise ein Vier-Wege-Mischventil in den Kühlkreislauf integrieren.
Sofern der mindestens eine Kühlmitteleinlaß des Motors beispielsweise durch ein Ventil absperrbar ist, wie es durch die erfindungsgemäße Vorrichtung beansprucht wird, ergibt sich die Möglichkeit bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor den benötigten Kühlmittelstrom weiter zu reduzieren.
Alternativerweise kann die Abwärme eines im Kühlmittelkreis integrierten Aggregates oder einer anderen Komponente wahlweise zur Erwärmung des Verbrennungsmotors oder auch zur Heizung des Innenraums genutzt werden. Im Speziellen ist somit die Realisierung einer Standheizung möglich.
Bei dem erfindungsgemäßen Kühlsystem kann vorgesehen sein, dass das erste Aggregat eine elektrische Schaltung ist, die es. erforderlich macht, dass diese Schaltung in einem deutlich niedrigeren Temperaturbereich betrieben wird als der Verbrennungsmotor. Eine besonders bevorzugte Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Kühlsystems sieht vor, dass das erste Aggregat eine Leistungselektronikschaltung ist, die beispielsweise einem Generator, einem Starter, einem (zusätzlichen) elektrischen Antriebsmotor oder einem Startergenerator zugeordnet ist, der in diesem Fall das zweite Aggregat repräsentiert. Startergeneratoren vereinen die Funktion von herkömmlichen Startern und herkömmlichen Lichtmaschinen bzw. Generatoren. Startergeneratoren sind starke Wärmequellen und müssen daher in vielen Fällen gekühlt werden. Da sie bei Temperaturen betrieben werden können, die den Temperaturen des Kühlmittels zur Kühlung des Verbrennungsmotors entsprechen, ist ihr paralleler Anschluß zum Verbrennungsmotor und/oder zum Hauptkühler besonders vorteilhaft. Die üblicherweise zur Kühlung von Verbrennungsmotoren eingesetzten Kühlmitteltemperaturen sind jedoch für die zugehörige Leistungselektronik in der Regel zu hoch. Es ist daher besonders vorteilhaft, wenn die dem beispielsweise einem Startergenerator zugeordnete Leistungselektronikschaltung über ein Nebenkuhlersegment an das Kühl- und Heizsystem des Kraftfahrzeuges angeschlossen ist. Auf diese Weise kann die Leistungselektronikschaltung in einem Temperaturbereich arbeiten, der deutlich unter der Temperatur des für die Kühlung des Verbrennungsmotors verwendeten Kühlmittels liegt.
Andererseits kann, wie bereits zuvor beschrieben, die durch die Leistungselektronikschaltung bzw. einem Starter oder Generator erzeugte Abwärme in vorteilhafter Weise zur schnellen Aufheizung weiterer, im Kühlmittelkreislauf vorhandener Komponenten, wie beispielsweise dem Motor selbst, genutzt werden. Zeichnungen
Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind der Beschreibung und den nachfolgenden Zeichnungen zu entnehmen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung in vereinfachter, schematischer Weise dargestellt. Die Beschreibung, die Zeichnungen und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Ein Fachmann wird diese Merkmale auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
Figur 1 eine erste Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Kühlsystems, bei der ein erstes Aggregat in Form einer Leistungselektronikschaltung und ein zweites Aggregat in Form eines Ölkühlers vorhanden sind,
Figur 2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlsystems, bei der ein erstes Aggregat in Form einer Leistungselektronikschaltung und zwei zweite Aggregate in Form eines Ölkühlers und eines Startergenerators vorgesehen sind, wobei die Leistungselektronikschaltung dem Startergenerator zugeordnet ist,
Figur 3 eine dritte Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Kühlsystems, bei der ein erstes Aggregat in Form einer
Leistungselektronik und ein zweites Aggregat in Form eines Startergenerators vorgesehen sind, wobei die- Leistungselektronik dem Startergenerator zugeordnet ist,
Figur 4 eine vierte Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Kühlsystems, bei der ein erstes Aggregat in Form einer Leistungselektronikschaltung und ein zweites Aggregat in Form eines Startergenerators vorgesehen sind, wobei die Leistungselektronik zugeordnet dem Startergenerator ist,
Figur 5 eine fünfte Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen KühlSystems bei dem eine Mehrzahl von ersten Aggregaten parallel im Kühlsystem angeordnet sind.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Zunächst erfolgt eine Beschreibung der Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kühlen und/oder Heizen eines Kraftfahrzeuges, die für die Ausfuhrungsformen gemäß der Figuren 1 bis 3, zumindest im Wesentlichen gleich sind.
Bei den Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kühlsystems gemäß Figur 1 bis Figur 3 umfaßt die Vorrichtung ein Hauptkühlersegment 10, das einen Hauptkühlereinlaß 11 und einen Hauptkühlerauslaß 12 aufweist . Benachbart zum Hauptkühlersegment 10 ist ein Kühlergebläse 45 angeordnet . Das Kühlergebläse 45 weist einen Ventilator 46 sowie einen Gebläsemotor 47 auf. Ein Ausgleichsbehälter 40 ist über einen Leitungsabschnitt 108 mit dem Hauptkühlereinlaß 11 sowie über einen Leitungsabschnitt 107 mit dem Hauptkühlerauslaß 12 verbunden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die im gleichen Sinne "im Weiteren auch als Kühlsystem bezeichnet wird, dient primär der Kühlung eines Verbrennungsmotors 20. Der Verbrennungsmotor 20 weist in vereinfachter Darstellung einen Zylinderkopf 21 und einen Motorblock 22 auf. Ein Kühlmitteleinlaß 23 führt in den Motorblock 22 hinein, ein Kühlmittelauslaß 24 sowie ein weiterer Kühlmittelauslaß 25 führen aus dem Zylinderkopf 21 des Motors 20 wieder hinaus. Die vorhandenen Verbindungsleitungen zwischen dem Kühlmitteleinlaß und den beiden dargestellten Kühlmittelauslaßöffnungen sind der Übersicht halber nicht weiter dargestellt. Der Kühlmittelauslaß 24 des Verbrennungsmotors 20 steht über einen Leitungsabschnitt 101, ein Mischventil 50 und einen Leitungsabschnitt 102 mit dem Hauptkühlereinlaß 11 'in Verbindung.
Das Mischventil 50 kann beispielsweise durch ein an sich bekanntes Thermostatventil gebildet sein. Alternativerweise kann für das Mischventil 50 auch ein regel- oder steuerbares Servoventil genutzt werden, das beispielsweise über ein in Figur 1,2 oder 3 nicht dargestelltes Steuergerät 227 angesprochen wird. Der Kühlmitteleinlaß 23 des Verbrennungsmotors 20 steht über einen Leitungsabschnitt 105 mit der Druckseite 34 einer Kühlmittelpumpe 30 in Verbindung. Die Saugseite- 33 der Kühlmittelpumpe 30 steht über einen Leitungsabschnitt 103 und einen Leitungsabschnitt 104 mit dem Hauptkühlerauslaß 12 in Verbindung. Dem Mischventil 50 ist eine KurzSchlußleitung 106 zugeordnet, wobei der Kühlmittelauslaß 24 des Verbrennungsmotors 20 über -einen Leitungsabschnitt 101, das Mischventil 50, die Kurzschlußleitung 106, einen Leitungsabschnitt 104 (außer bei der Ausfuhrungsform nach Figur 3) , die Kühlmittelpumpe 30 und einen Leitungsabschnitt 105 mit dem Kühlmitteleinlaß 23 verbindbar ist. Somit kann über das Mischventil 50, das beispielsweise in diesen Ausfuhrungsformen in Form eines Thermostatventils verwendet wird, die Betriebstemperartux- de-s Verbrennungsmotors 20 eingestellt oder geregelt werden. Beispielsweise kann während der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors 20 die Kühlmittelzufuhr zum Hauptkühlersegment 10 durch das Mischventil 50 ganz oder teilweise abgeriegelt werden. Auf diese Weise läßt sich die Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors 20 schneller erreichen, als wenn das Kühlmittel durch das Hauptkühlersegment 10 geleitet würde.
Der Zylinderkopf 21 des Verbrennungsmotors 20 weist über den Kühlmittelauslaß 25 einen Heizungsanschluß 26 auf. Dem Heizungsanschluß 26 kann Kühlmittel entnommen werden, das durch den Verbrennungsmotor 20 erwärmt worden ist. Der Heizungsanschluß 26 steht über einen Leitungsabschnitt 109 mit einem Heizungswärmetauscher 35 in Verbindung. Durch den Heizungswärmetauscher 35 wird ein Luftstrom geführt, der beispielsweise dazu vorgesehen ist, den Fahrgastraum zu beheizen. Um die Temperatur im Bereich des Fahrers und beispielsweise eines Beifahrers unterschiedlich einstellen zu können, sind' dem Heizungswärmetauscher 35 zwei Ausgänge zugeordnet, von denen der erste ein erstes Heizungsventil 36 aufweist, während der zweite ein zweites Heizungsventil 37 aufweist. Über das erste Heizungsventil 36 beziehungsweise das zweite Heizungsventil 37 kann der durch unterschiedliche Bereiche des Heizungswärmetauschers 35 strömende 'Kühlmittelstrom beeinflußt werden, so dass darüber die Temperatur für beispielsweise eine linke oder eine rechte Fahrzeugseite unterschiedlich angepaßt werden kann. Das erste Heizungsventil 36 und das zweite Heizungsventil 37 sind in der Ausführungsform nach Figur 1 über Leitungsabschnitte 113 bzw. 112 mit der Saugseite einer Heizmittelpumpe 32 verbunden. Im dargestellten Fall sind das Heizmittel und das Kühlmittel durch ein und dasselbe Medium gebildet, so daß prinzipiell auch auf die Verwendung einer Heizmittelpumpe 32 verzichtet werden kann. In diesem Fall würde die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kühlen und/oder Heizen eines Kraftfahrzeuges durch eine einzelne Kühlmittelpumpe 30 betrieben.
Der Heizungsanschluß 26 des Verbrennungsmotors 20 steht ferner über einen Leitungsabschnitt 110 mit dem Heizmitteleinlaß eines Wischwasserwärmetauschers 39 in Verbindung. Der Wischwasserwärmetauscher 39 dient dazu, in einem Wischwasserbehälter 38 befindliche Flüssigkeit zu erwärmen, um dadurch ein Vereisen eines nicht dargestellten Wischwassersytems zu verhindern. Der Auslaß des Wischwasserwärmetauschers 39 steht über einen Leitungsabschnitt 111 ebenfalls mit der Saugseite der Heizmittelpumpe 32 in Verbindung.
Gemäß der speziellen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Figur 1 ist ein erstes zu kühlendes Aggregat 70 vorgesehen, das über ein Nebenkuhlersegment 15 an das Kühlsystem angeschlossen ist. Das Nebenkuhlersegment 15 ist in der dargestellten Ausfuhrungsform mit dem Hauptkühlersegment in einem gemeinsamen Kühlmodul 200 derart angeordnet, dass das Kühlergebläse 45 auch auf das Nebenkuhlersegment 15 einwirken kann. Das Nebenkuhlersegment 15 weist einen Nebenkühlersegmenteinlaß 16 auf, der über Leitungsabschnitte 119 beziehungsweise 117 mit der Druckseite 34 der Kühlmittelpumpe 30 in Verbindung steht. Desweiteren weist das Nebenkuhlersegment 15 einen Nebenkühlersegmentauslaß 17 auf, der über einen Leitungsabschnitt 120 mit dem Kühlmitteleinlaß eines ersten Aggregats 70 in Verbindung steht. In dem Leitungsabschnitt 120 ist ein Ventil 72 vorgesehen, über das die dem ersten Aggregat 79 zugeführte Kühlmittelmenge beeinflußt werden kann. Das Ventil 72 in Form eines regelbaren Mischventils ist über eine Bypass- Leitung 125 und einen Teil des Leitungsabschnittes 119 mit dem Nebenkühlersegmenteinlaß 16 verbunden. Das Kühlmittel kann somit über einen ersten Leitungsabschnitt 119, die Bypass-Leitung 125, das Mischventil 72, und einen Leitungsabschnitt 127 durch das erste Aggregat 70 geführt werden und sich dort entsprechend erwärmen. Über einen Leitungsabschnitt 123, den Leitungsabschnitt 129, den Leitungsabschnitt 104, sowie über die Kühlmittelpumpe 30 und einen Leitungsabschnitt 105 kann das so erwärmte Kühlmittel beispielsweise über den Kühlmitteleinlaß 23 dem Motor 20 zugeführt werden. Somit wird das Nebenkuhlersegment 15 im Bedarfsfall, beispielsweise in der Start- und Warmlaufphase des Verbrennungsmotors umgangen, so dass die volle thermische Leistung des ersten Aggregats genutzt werden kann, um den Warmlauf des Motors zu beschleunigen.
Desweiteren ist dem ersten Aggregat 70 ein Temperatursensor 71 zugeordnet, der die Temperatur des ersten Aggregats 70 beziehungsweise die Temperatur einer temperaturempfindlichen Komponente des Aggregats 70 erfaßt und gegebenenfalls an ein Steuergerät 227 weiterleitet. Die Betriebstemperatur des ersten Aggregats 70 kann mit Hilfe des Temperatursensors 71 und des Bypass-Ventils 72 nach Art einer Regelung eingestellt werden.
Da das aus dem Hauptkühlersegment 10 austretende Kühlmittel zunächst durch das Nebenkuhlersegment 15 strömt, bevor es dem ersten Aggregat 70 zugeführt wird, kann das erste Aggregat 70 bei einer deutlich niedrigeren Temperatur betrieben werden als der Verbrennungsmotor 20. Das aus dem ersten Aggregat 70 austretende Kühlmittel hat in der Regel eine Temperatur, die immer noch niedrig genug ist, um den Verbrennungsmotor 20 zu kühlen.
Bei der speziellen Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Figur 1 kann das erste Aggregat 70 beispielsweise durch eine Schaltung, insbesondere eine Leistungselektronikschaltung gebildet sein, die bei deutlich niedrigeren Temperaturen als der Verbrennungsmotor 20 betrieben werden muß.
Bei dem erfindungsgemäßen KühlSystem gemäß der Ausfuhrungsform in Figur 2 ist ein zweites zu kühlendes Aggregat 80 in Form eines Ölkühlers beispielhaft parallel zum Verbrennungsmotor 20 angeschlossen. Der Kühlmitteleinlaß des Ölkühlers 80 ist zu diesem Zweck über ein Ventil 82 und einen Leitungsabschnitt 117 mit der Druckseite 34 der Kühlmittelpumpe 30 verbunden. Das Ventil 82, das ein Thermostatventil oder aber auch ein von einem Steuergerät geregeltes Mischventil sein kann, ermöglicht es, den Kühlmittelvolumenstrom durch das zweite Aggregat 80 bedarfsgerecht zu regeln. Da der Kühlleistungsbedarf des Verbrennungsmotors 20 und des zweiten Aggregates 80 unabhängig voneinander stark schwanken kann, kann so der von der Wasserpumpe 30 bereitgestellte Volumenstrom bedarfsgerecht auf den Verbrennungsmotor 20 sowie das zweite Aggregat 80 und über die Verbindungsleitung 115 auch auf das zweite Aggregat 60 verteilt werden. Der Kühlmittelauslaß des Ölkühlers 80 (zweites Aggregat) ist über eine Verbindungsleitung 118 zwischen dem Kühlmittelauslaß 24 des Verbrennungsmotors 20 und dem Mischventil 50 angeschlossen. Da der Ölkühler 80 optional vorgesehen ist, sind die Leitungsabschnitte 117 bzw. 118 in Figur 2 gestrichelt dargestellt. Neben dem Ölkühler 80 ist ein weiteres erstes Aggregat 60 in Form eines Startergenerators vorgesehen. Der Startergenerator 60 ist ebenfalls parallel zum Verbrennungsmotor 20 angeschlossen. Der Kühlmitteleinlaß des Startergenerators 60 steht über den Leitungsabschnitt 115 und das Ventil 82 mit der Druckseite 34 der Kühlmittelpumpe 30 in Verbindung. Der Kühlmittelauslaß des Startergenerators 60 ist über einen Leitungsabschnitt 116 zwischen dem Mischventil 50 und dem Kühlmittelauslaß 24 des Verbrennungsmotors 20 angeschlossen. Optional kann im Leitungsabschnitt 115 oder im Leitungsabschnitt 116 ein weiteres, dem Startergenerator 60 zugeordnetes Ventil zur Beeinflussung des Kühlmittelvolumenstromes vorgesehen sein.
Der Startergenerator 60 weist eine
Leistungselektronikschaltung 70 auf, die bei deutlich niedrigeren Temperaturen als der Startergenerator 60 betrieben werden muß. Daher ist bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Zusatzkühlersegment 15 vorgesehen, das räumlich benachbart zum Hauptkühlersegment 10 angeordnet ist . Auf diese Weise kann das Kühlergebläse 45 auch auf das Nebenkuhlersegment 15 einwirken. Das Nebenkuhlersegment 15 weist einen Nebenkühlersegmenteinlaß 16 auf, der über einen Leitungsabschnitt 119 und einen Leitungsabschnitt 115 mit der Druckseite 34 der Kühlmittelpumpe 30 in Verbindung steht. Desweiteren weist das Nebenkuhlersegment 15 einen Nebenkühlersegmentauslaß 17 auf, der über einen Leitungsabschnitt 120 mit dem Kühlmitteleinlaß der Leistungselektronikschaltung 70 in Verbindung steht.
Die Leistungselektronikschaltung 70 bildet in dieser Ausfuhrungsform ein erstes zu kühlendes Aggregat, das über das Nebenkuhlersegment 15 an das Kühlsystem angeschlossen ist. In dem Leitungsabschnitt 120 ist wiederum ein Ventil 72 vorgesehen, um .die zur Kühlung der
Leistungselektronikschaltung 70 eingesetzte Kühlmittelmenge einzustellen und darüberhinaus die Betriebstemperatur der Leistungselektronikschaltung 70 festzulegen. Zudem ermöglicht es das Ventil 72 über eine Bypass-Leitung 125, daß die durch das Nebenkuhlersegment 15 fließende Kühlmittelmenge bedarfsgerecht eingeregelt werden kann. Insbesondere ist es mit dem Bypass-Ventil 72 und der Bypass- Leitung 125 möglich, das Nebenkuhlersegment 15 zu überbrücken, um beispielsweise im Warmlauf des Motors keine Wärme über den Kühler abzuführen. In diesem Fall kann die über die Leistungselektronikschaltung 70 in das Kühlmittel eingebrachte Wärmemenge über einen Leitungsabschnitt 123, einen Leitungsabschnitt 106, einen Leitungsabschnitt 104 sowie die Kühlmittelpumpe 30 und einen Leitungsabschnitt 105 dem Motor 20 zugeführt werden, um so das Warmlaufen des Motors thermisch zu unterstützen.
Der Leistungselektronikschaltung 70 ist weiterhin ein Temperatursensor 71 zugeordnet, der vorzugsweise im wärmeempfindlichsten Bereich der
Leistungselektronikschaltung 70 angeordnet ist. Die Leistungselektronikschaltung 70 kann in vorteilhafter Weise auch Schaltungsbestandteile aufweisen, die dazu vorgesehen sind, die von dem Temperatursensor 71 erfaßte Temperatur beziehungsweise ein entsprechendes, zu überwachendes Signal auszuwerten. Eine besonders wirksame Anordnung ergibt sich, wenn das Ventil 72 über entsprechende Schaltungsbestandteile nach Art einer Regelung in Abhängigkeit von der vom Temperatursensor 71 erfaßten Temperatur betätigt wird. Dazu kann alternativerweise auch ein in Figur 2 nicht weiter dargestelltes Steuergerät genutzt werden, das zusätzlich, neben den vom Temperatursensor 71 gelieferten Parametern des Kühlsystems auch weitere Sensoren abfragt, um so eine optimierte Steuerung der Kühlmittelvolumenströme über die regelbaren Ventile des Kühlsystems zu ermöglichen.
Die Ausführungsform gemäß Figur 2 ermöglicht es, dass der Startergenerator 60 selbst mit einem höheren Temperaturniveau betrieben wird, als die ihm zugeordnete Leistungselektronikschaltung 70. In vorteilhafter Weise ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu diesem Zweck keine weitere Kühlmittelpumpe erforderlich.
Auf weitere dargestellte Systembestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Figur 2 soll zur Vermeidung von Wiederholungen hier nicht mehr explizit eingegangen werden. Es sei auf die entsprechende Beschreibung dieser gemeinsamen Bestandteile im Zusammenhang mit der Figur 1 und der allgemeinen Beschreibung des zugrundeliegenden Kühlsystems verwiesen.
Es folgt eine Beschreibung des erfindungsgemäßen Kühlsystems gemäß Figur 3, wobei hinsichtlich der den Ausfuhrungsformen der Figur 1 bis 3 gemeinsamen Systembestandteile des dargestellten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf die entsprechenden obigen Ausführungen verwiesen wird. Zur Vermeidung von Wiederholungen soll auch nachfolgend nur auf die relevanten Unterschiede zu den zuvor beschriebenen Ausfuhrungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingegangen werden.
Figur 3 zeigt eine dritte Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Kühlsystems . Bei dieser Ausfuhrungsform bildet ein Startergenerator 60 ein zweites zu kühlendes Aggregat . Bei der in Figur 3 dargestellten Ausfuhrungsform ist der Kühlmittelauslaß des Startergenerators 60 über einen Leitungsabschnitt 122 zwischen dem Hauptkühlereinlaß 11 und dem Mischventil 50 angeschlossen. Der Kühlmitteleinlaß des Startergenerators 60 steht über einen Leitungsabschnitt 115 mit der Druckseite 34 der Kühlmittelpumpe 30 in Verbindung.
Optional kann ein Mischventil 83 am Kühlmitteleinlaß des Startergenerators 60 vorgesehen sein. Dieses Mischventil 83 gestattet es, den Kühlmittelvolumenstrom durch den Startergenerator 60 bedarfsgerecht zu regeln. Bei dieser Anschlußvariante des zweiten Aggregates (Startergenerator 60) kann der Startergenerator 60 bei niedrigeren Temperaturen als der Verbrennungsmotor 20 betrieben werden. Hierzu kann der Kühlmittelstrom durch den Verbrennungsmotor 20 auch bei hoher Förderleistung der Kühlmittelpumpe 30 durch ein Ventil 84 in dem Leitungsabschnitt 105 gedrosselt werden, um die Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors 20 zu erhöhen. Allerdings ist die Abwärme des Startergenerators 60 bei dieser Anschlußvariante nur bedingt zur Verkürzung der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors 20 nutzbar, da das aus dem Startergenerator 60 austretende erwärmte Kühlmittel nur über das Hauptkühlersegment 10 zum Kühlzweig des Verbrennungsmotors 20 zurückfließen kann.
Dem Startergenerator 60 ist wiederum eine
Leistungselektronikschaltung 70 zugeordnet, die ein erstes Aggregat bildet, das über ein Nebenkuhlersegment 15 an das Kühlsystem angeschlossen ist. Das Nebenkuhlersegment 15 ist wieder örtlich benachbart zu dem Hauptkühlersegment 10 angeordnet, so daß ein einziges Kühlergebläse 45 sowohl auf das Hauptkühlersegment 10 als auch auf das
Nebenkuhlersegment 15 einwirken kann. Das Nebenkuhlersegment 15 weist einen Nebenkühlersegmenteinlaß 16 auf, der über den Leitungsabschnitt 119, das Ventil 83 und den Leitungsabschnitt 115 mit der Druckseite 34 der Kühlmittelpumpe 30 in Verbindung steht. Weiterhin weist das Nebenkuhlersegment 15 einen Nebenkühlersegmentauslaß 17 auf, der über einen Leitungsabschnitt 120, ein Mischventil 72 und einen Leitungsabschnitt 127 mit einem Kühlmitteleinlaß der Leistungselektronikschaltung 70 in Verbindung steht.
Das Mischventil 72 gestattet über die Bypass-Leitung 125 sowohl den Kühlmittelvolumenstrom, als auch die Temperatur des Kühlmittels durch die Leistungselektronikschaltung 70 bedarfsgerecht einzuregeln. Dazu kann das Ventil 72 auch auf Basis bekannter Zustandsgrößen der
Leistungselektronikschaltung 70, wie beispielsweise der aktuellen Verlustleistung oder des Lastprofils des zugeordneten Startergenerators 60 gesteuert werden. Alternativerweise kann ein Temperatursensor vorgesehen sein, der die vorliegende, aktuelle Temperatur von thermisch empfindlichen Bauteilen der Leistungselektronikschaltung 70 detektiert und an ein, in Figur 3 nicht dargestelltes Steuergerät für das Ventil 72 weitergibt .
Der Kühlmittelauslaß der Leistungselektronikschaltung 70 ist über einen Leitungsabschnitt 121 und einen Leitungsabschnitt 104 mit der Saugseite 33 der Kühlmittelpumpe 30 verbunden. Dadurch wird das durch die Leistungselektronikschaltung 70 erwärmte Kühlmittel dem Kühlzweig für den Verbrennungsmotor 20 .zugeführt .
In einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Figur 4 sind zwei erste Aggregate in Form einer Leistungselektronikschaltung 70 und einer elektrischen Maschine 90 in Reihe geschaltet. Dazu wird der Kühlmittelstrom über einen Nebenkühlersegmentauslaß 17, eine Verbindungsleitung 131 sowie den Leitungsabschnitt 132 durch die Aggregate 70 und 90 geführt. Die Aggregate 70 (Leistungselektronikschaltung) und 90 (elektrische Maschine) stehen zudem über einen Hauptkühlersegmentauslaß 12, die Verbindungsleitung 103, die Verbindungsleitung 104, die Kühlmittelpumpe 30, die Verbindungsleitung 115, ein Ventil 72, ein Leitungselement 325 sowie- das Leitungselement 132 mit dem Hauptkühlersegment 10 in Verbindung. Das Mischventil 72 zwischen den Leitungsteilen 115 und 325 gestattet es, die relativen Kühlmittelvolumenströme aus dem Hauptkühlersegment 10 beziehungsweise dem Nebenkuhlersegment 15 bedarfsgerecht einzuregeln.
Das durch die Aggregate 70 und 90 umgepumpte Kühlmittel wird über eine Verbindungsleitung 122, einen Leitungsabschnitt 133 sowie einen Leitungsabschnitt 134 einem Heizungswärmetauscher 35 für den Fahrgastinnenraum eines Fahrzeuges zugeführt. Um die Temperaturen für den Fahrerbeziehungsweise den Beifahrerbereich unterschiedlich einstellen zu können, sind dem Heizungswärmetauscher 35 zwei Ausgänge zugeordnet, von denen der erste ein erstes Heizungsventil 85 aufweist, während der zweite ein zweites Heizungsventil 86 aufweist. Über eine Leitungsverbindung 135 zwischen den Heizungsventilen 85 und 86 auf der einen Seite und den Leitungsabschnitt 133 auf der anderen Seite, ist der dem Heizungswärmetauscher 35 zugeführte Volumenstrom regelbar. Das erste Heizungsventil 85 und das zweite Heizungsventil 86 sind über die Verbindungsleitung 114 mit der Saugseite der Kühlmittelpumpe 30 verbunden. Auf diese Weise ist es möglich, das Kühl- und Heizsystem mit einer einzigen, entsprechend dimensionierten Umwälzpumpe 30 zu betreiben.
Der Kühlmitteleinlaß 23 des Verbrennungsmotors 20 kann über ein Ventil 84 vom Kühl- und Heizkreislauf abgeriegelt werden. Auf diese Weise ist es möglich, bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor 20 den im Fahrzeug benötigten Kühlmittelstrom weiter zu reduzieren. Zusätzlich kann die Abwärme der beiden ersten Aggregate 70 bzw. 90 die bspw. eine Leistungselektronikschaltung 70 sowie ein Generator 90 sein können, zur Heizung des nicht dargestellten Innenraumes eines Kraftfahrzeuges genutzt werden. Insbesondere ist auf diese Weise die einfache Realisierung einer Standheizung mit bereits im Fahrzeug vorhandenen Komponenten möglich.
Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kühlen und/oder Heizen eines Kraftfahrzeuges. In einem Kühlmodul 200 sind ein Hauptkühlersegment 10 sowie eine Mehrzahl von NebenkühlerSegmenten 15, 215, 315, 415, 515, baulich integriert. Das Kühlmodul weist einen Kühlmoduleinlaß 201 auf sowie einen Verteilerkasten 202, der den Kühlmittelvolumenstrom auf die einzelnen Kühlsegmente des Kühlmoduls aufteilt . Der Kühlmittelvolumenstrom wird durch eine Kühlmittelpumpe 30 und eine Verbindungsleitung 203 durch das Kühlmodul 200 gepumpt.
Die parallel zueinander angeordneten Kühlsegmente 10,15, 215,315,415,515, und weitere, noch mögliche aber der Übersicht halber nicht dargestellte, Segmente weisen getrennte Kühlsegmentauslaßöffnungen 12,17,217,317,417,517, auf. Der Hauptkühlersegmentauslaß 12 ist über einen Leitungsabschnitt 103, ein Mischventil 250 und einen Leitungsabschnitt 104 mit einem Kühlmitteleinlaß 223 eines Motors 20, im Speziellen mit dessen Motorblock 22 verbunden. Über eine Verbindungsleitung 226 ist ein Kühlmittelauslaß 225 des Motorblocks mit der Saugseite 33 der Kühlmittelpumpe 30 verbunden. Das Mischventil 250 gestattet es, den Kühlmittelvolumenstrom durch einen Motorblock 22 bedarfsgerecht zu regeln. Dazu kann das Mischventil 250 durch ein Steuergerät 227, welches nicht näher dargestellte Sensorsignale 228 verarbeitet, bedient werden. Zu diesen Sensorsignalen können der Kühlmittelvolumenstrom, dessen Temperatur und Druck, sowie weitere das Kühl- und Heizsystem beschreibende physikalische Parameter gehören. In analoger -Weise kann beispielsweise der Motorkopf 21 über ein Kühlersegment 415, einen Leitungsabschnitt 228, ein Bypass-Ventil 251 und einen Leitungsabschnitt 229 bedarfsgerecht mit Kühlmittel beaufschlagt werden.
Das Nebenkuhlersegment 15 ist über einen
Nebenkühlersegmentauslaß 17, einen Leitungsabschnitt 120, ein Mischventil 82 und einen Leitungsabschnitt 127 mit einem ersten Aggregat in Form einer elektrischen Maschine 61 verbunden. Der Kühlmittelauslaß der elektrischen Maschine 61 ist über einen Leitungsabschnitt 116 mit der Saugseite 33 der Kühlmittelpumpe 30 verbunden. Über das Mischventil 82 und die, das Mischventil 82 mit der Druckseite 34 der Kühlmittelpumpe 30 verbindenden Bypass-Leitung 125 kann der relative Kühlmittelvolumenstrom durch das Nebenkuhlersegment 15 eingeregelt werden. Das in dem Nebenkuhlersegment 15 abgekühlte Kühlmittel wird so bedarfsgerecht über das Regelventil 82, das im Prinzip auch ein Thermostatventil ohne aktive Ansteuerung sein könnte, der zu kühlenden Komponente, das heisst in diesem Fall der elektrischen Maschine 61 zugeführt.
In der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dem Zylinderkopf 21 über die Verbindungsleitung 230 ein weiteres Aggregat 97 nachgeschaltet . Das Aggregat 97 wiederum ist über einen Leitungsabschnitt 232 mit der Druckseite 33 der Kühlmittelpumpe 30 verbunden. Auf diese Art kann die Abwärme des Zylinderkopfes 21 zur schnelleren Erwärmung des Aggregats 97, das beispielsweise ein Getriebeölbehälter sein kann, genutzt werden. Über das Mischventil 85 ist es möglich, die Reihenschaltung des Zylinderkopfes 21 und des Aggregates 97 beispielsweise im normalen Fahrbetrieb wieder aufzuheben. Zu diesem Zweck kann das Ventil 85 in Form eines Vierwege-Mischventils ausgebildet sein. Das Ventil 85 besitzt in diesem Fall dann eine Leitungsverbindung 233 zur Druckseite 33 der Kühlmittelpumpe 30, sowie eine weitere Verbindungsleitung 234 zu einem Nebenkühlersegmentauslaß 517 eines Nebenkühlersegmentes 515 des Kühlmoduls 200.
Ebenfalls dargestellt im erfindungsgemäßen Kühlkreislauf gemäß Figur 5 ist ein weiteres erstes Aggregat in Form einer elektrischen Schaltung 170, die der elektrischen Maschine 61 zugeordnet ist. Da die elektrische Schaltung 170 im dargestellten Ausführungsbeispiel keine detaillierten Anforderungen an den Kühlmittelvolumenstrom benötigt, erfolgt die Temperaturregelung des Kühlmittels für die elektrische Schaltung 170 über ein Zweiwege-Ventil 86 und das Drosseln des Volumenstromes . Zu diesem Zweck ist die elektrische Schaltung 170 auf ihrer Einlaßseite 172 über einen Leitungsabschnitt 173 sowie das Drosselventil 86 und einen Leitungsabschnitt 174 mit einem Nebenkühlersegmentauslaß 217 verbunden. Auf ihrer Auslaßseite 175 ist die elektrische Schaltung 170 über einen Leitungsabschnitt 176 mit der Druckseite 33 der Kühlmittelpumpe 30 verbunden.
Das in Figur 5 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Heizen und Kühlen eines Kraftfahrzeuges kann durch weitere, parallel zur Kühlmittelpumpe 30 angeordneten Temperatur-Untersysteme beliebig ergänzt werden. Die in diesen Temperatur- Untersysteme angeordneten Komponenten können aufgrund der erfindungsgemäßen Vorrichtung deutlich unterschiedliche Temperaturanforderungen an dasselbe Kühlsystem stellen. Die zu kühlende Komponente kann beispielsweise auch ohne exakte Temperaturregelung direkt, das heisst ohne ein Ventil an ein Nebenkuhlersegment angeschlossen sein. Exemplarisch ist hierzu im Ausführungsbeispiel der Figur 5 ein AGR-Kühler 186 über einen Leitungsabschnitt 177 mit einem
Nebenkühlersegmentauslaß 317 eines Nebenkühlersegmentes 315 des Kühlmoduls 200 verbunden. Auf seiner Auslaßseite 178 ist der AGR-Kühler 186 über einen Leitungsabschnitt 179 mit der Saugseite 33 der einen Kühlmittelpumpe 30 verbunden.
Die Kühlmittelpumpe 30 fördert das auf der Saugseite 33 angesaugte Kühlmittel über den Leitungsabschnitt 203 und den Kühlmoduleinlaß 201 in das Kühlmodul 200. In Kühlmodul 200 wird der Kühlmittelvolumenstrom auf die einzelnen Kühlersegmente in beschriebener Weise aufgeteilt. Die Unterteilung des Kühlmoduls 200 in verschiedene Segmente 10, 15, 215, 315, 415, 515 kann beispielsweise einfach und kostengünstig realisiert werden, indem zum Beispiel der Sammelkasten des Kühlmoduls durch Trennstege unterteilt, und an jedem Teil ein Schlauchanschlussstutzen vorgesehen wird. Auch können die Ventil 250,251,82,85,86 in anderen Ausfuhrungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung direkt in dem Kühlermodul integriert sein. Alternativ können natürlich auch separate Kühlersegmente verwendet 'werden.
Die in den Temperatur-Untersysteme vorhandenen Ventile, wie beispielsweise die Regelventile 250, .251, 8.2, 85, 8.6 können über ein zentrales Steuergerät 227 beispielsweise auf der Basis bekannter Zustandsgrößen der zu kühlenden Komponenten, wie etwa der aktuellen Verlustleistung oder des Lastprofils der elektrischen Maschine beziehungsweise der zugeordneten elektrischen Schaltung 170, angesteuert und eingeregelt werden. Zur Ansteuerung der Ventile sind elektrische Verbindungsleitungen 241,242,243,244,245 vorgesehen, die eine Verbindung des Steuergerätes 227 mit den Regelventilen darstellen, und die die entsprechenden Stellsignale an die Aktuatoren der Ventile weiterleiten. Ebenso kann die Förderleistung der Kühlmittelpumpe 30 über eine elektrische Verbindungsleitung 246 sowie die Drehzahl eines dem Kühlmodul 200 zugeordneten Gebläses 45 über eine Verbindung 247 durch das Steuergerät 227 den aktuellen Anforderungen des Kühl- und Heizsystems angepaßt werden. Zu diesem Zweck können verschiedene Sensorsignale 228 dem Steuergerät zugeführt werden. So können beispielsweise
Temperatursensoren, Drucksensoren, Volumenstromsensoren, und weitere wichtige Parameter des Systems aufnehmende Sensoren im Kühl- und Heizsystem der erfindungsgemäßen Vorrichtung derart integriert sein, daß wichtige physikalische Größen der zu kühlenden Aggregate an das Steuergerät 227 gemeldet werden. Im Steuergerät 227 selbst können vorgegebene Soll- Werte oder auch optimierte Arbeitsbereiche, beispielsweise in Form von Kennfeldern, niedergelegt sein, so dass über einen Vergleich der aktuell gemessenen Parameter und der gespeicherten optimalen Werte eine Stellgröße für die Ventile 250, 251, 82, 85, 86, die Wasserpumpe 30 oder auch ein Kühlgebläse 45 abgeleitet werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kühlen und/oder Heizen eines Kraftfahrzeuges ist nicht auf die in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Ausfuhrungsformen begrenzt.
So ist die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht begrenzt auf die Verwendung von Starter, Generatoren oder Startergeneratoren als erste Aggregate, In vorteilhafterweise kann die Erfindung für alle elektrischen Maschinen, die zu kühlen sind, verwendet werden.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zum Kühlen und/oder Heizen eines Kraftfahrzeuges mit zumindest einer Kühlmittelpumpe (30,32) zur Umwälzung eines Kühlmittels in einem Kühl- und Heizsystem, mit einem Hauptkühlersegment (10) , das einen Hauptkühlereinlass (11) und einen Hauptkuhlerauslass (12) aufweist, wobei der Hauptkühlereinlass (11) zumindest zeitweise mit mindestens einem Kühlmittelauslass (24,224,225,229) eines zu kühlenden Motors (20) , insbesondere eines Verbrennungsmotors, des Fahrzeuges in Verbindung steht, dessen Hauptkuhlerauslass (12) mit mindestens einem Kuhlmitteleinlass (23) des Motors (22) verbunden ist, sowie mit mindestens einem weiteren, zusätzlich zum Hauptkühlersegment (10) vorhandenen, Nebenkuhlersegment (15,215,315,415,515) und mindestens einem weiteren, mit dem Kühl- und Heizsystem in Verbindung stehenden, zu kühlenden Aggregat (60,61,70,80,90,97,170,186) dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Bypass-Leitung (125,325) mit einem Bypass-Ventil (72,251) aufweist, die dem mindestens einen Nebenkuhlersegment (15,215,315,415,515) zugeordnet ist und die parallel zu diesem Nebenkuhlersegment (15,215,315,415,515) im Kühl- und Heizsystem des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erstes zu kühlendes Aggregat (61,70,90,97) über ein Nebenkuhlersegment (15,215,315,415,515) an das Kühl- und Heizsystem angeschlossen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zweites zu kühlendes Aggregat (60, 80), im Kühl- und Heizsystem des Fahrzeuges, insbesondere parallel zum Motor (20) und/oder zum Hauptkühler (10) , angeschlossen ist .
Vorrichtung 'nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom und/oder die Temperatur des durch zumindest ein erstes (61,70,90,97) und/oder zumindest ein zweites (60,80) Aggregat umgepumpten Kühlmittels über mindestens ein Ventil (72,81,82,83,85,86,251) insbesondere ein Mischventil (72,82,83,85,251), in einer Zuleitung des zumindest einen ersten (61,70,90,97) und/oder des zumindest einen zweiten (60,80) Aggregats variierbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuergerät (227) Bestandteil der Vorrichtung ist, welches unter Verwendung mindestens eines Sensorsignals (228) die Stellung mindestens eines regelbaren beziehungsweise steuerbaren Ventils (50,72,81,82,83,85,250,251) optimiert.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (227) gespeicherte Sollwerte, beispielsweise in Form eines abgelegten Kennfeldes aufweist und durch den Vergleich des mindestens einen Sensorsignales (228) mit mindestens einem zugehörigen Sollwert ein Stellelement mindestens eines regel- oder steuerbare Ventils (50, 72, 81, 82, 83, 85, 250, 251) ansteuert.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine, dem Steuergerät (227) zugeleitete Sensorsignal (228) das Signal eines Temperatursensors (71) ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (71) mindestens einem ersten (61,70,90,97) und/oder einem zweiten (60,80) Aggregat zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleistung der Kühlmittelpumpe (30,32) unter Verwendung mindestens eines Sensorsignals (228) , insbesondere eines Temperatursensorsignales (71) , rege'l- oder steuerbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hauptkühlersegment (10) und/oder dem mindestens einen Nebenkuhlersegment (15,215,315,415,515) mindestens ein Kühlergebläse (45) zugeordnet ist, und dass zumindest die von einem Temperatursensor (71) erfasste Temperatur bei der Steuerung oder Regelung des mindestens einen Kühlergebläses (45) berücksichtigt wird.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelpumpe (30,32) und/oder die Regelventile (50,72,81,82,83,85,250,251) und/oder ein vorhandenes Kühlergebläse (45) aufgrund bekannter Zustandsgrößen der Aggregate (60,61,70,80,90,97), wie beispielsweise ihrer aktuellen Verlustleistung oder eines Lastprofils, steuerbar sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptkühlersegment (10) und das mindestens eine Nebenkuhlersegment (15,215,315,415,515) baulich in einem gemeinsamen Kühlmodul (200) integriert sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das gemeinsame Kühlmodul (200) einen gemeinsamen Einlass (201) für die vorhandenen Kühlersegmente (10,15,215,315,415,515) aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13 , dadurch gekennzeichnet, dass die in dem gemeinsamen Kühlmodul (200) integrierten Kühlsegmente (10,15,215,315,415,515) parallel zueinander im Kühl- und HeizSystem angeordnet sind.
15. Vorrichtung einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlmittelpumpe (30) derart im Kühl- und Heizsystem des Fahrzeuges angeordnet ist, dass das Kühlmittel durch das Kühlmodul (200) gedrückt wird.
16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das gemeinsame Kühlmodul (200) jeweils getrennte Einlasskanäle (11,16) und getrennte Auslasskanäle (12,17) für die vorhandenen Kühlersegmente (10,15,215,315,415,515) aufweist .
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Nebenkuhlersegment (15,215,315,415,515) zumindest einen Nebenkühlereinlass (1.6) aufweist, der an die Druckseite der Kühlmittelpumpe (30) angeschlossen ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17 dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine zweite Aggregat (60,80) auf der Druckseite der Kühlmittelpumpe (30) angeschlossen ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das gemeinsame Kühlmodul (200) und die, den Durchfluss durch die jeweiligen Segmente des Kühlmoduls regelnden Bypass-Ventile (50,72,81,82,83,85,250,251) baulich zusammen in einem gemeinsamen Kühler-Ventil-Modul integriert sind.
20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Aggregate (70,90) im Kühl- und Heizsystem in Reihe zu schalten sind.
21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Aggregat (60,61,70,80,90,97) mit dem Motor (20,21) und/oder einem dritten Aggregat in Reihe zu schalten ist.
22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kuhlmitteleinlass (23,223) des Motors (20) durch ein Ventil (84) absperrbar ist .
23. Vorrichtung nach Anspruch 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Aggregat ein Heizungswärmetauscher (35) , insbesondere ein Heizungswärmetauscher für den Innenraum eines Kraftfahrzeuges, ist.
24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Aggregat (61,70,90,97) eine elektrische Schaltung, insbesondere die Schaltung einer einem Generator, einem Startergenerator oder einer elektrischen Maschine zugeordneten Leistungselektronik (70) ist.
25. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Aggregat (60,80) eine elektrische Maschine, insbesondere ein Generator, ein Starter oder ein Startergenerator ist .
26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass genau eine Kühlmittelpumpe (30) im Kühl- und Heizsystem angeordnet ist.
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