(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の圧力を有する第１の冷却回路（１１）と、第２の圧力を有する第２の冷却回路（１２）とからなり、前記第１の冷却回路（１１）および前記第２の冷却回路（１２）が通気用の共通リザーバタンクを共有する、車両用冷却システム（１）において、
受動要素（１０）を有し、更に、前記第２の冷却回路（１２）の温度が温度閾値を超え、かつ、エンジン回転数がエンジン回転数閾値未満である前記車両の第１の動作状態において、前記第１の圧力が前記第２の圧力よりも低いことを保証する、能動要素（１４）を有し、それにより、前記第１の圧力が前記第２の圧力よりも低い場合に、前記第１の冷却回路（１１）が、前記受動要素（１０）を用いて前記第２の冷却回路（１２）から分離されることを特徴とする、冷却システム（１）。
【請求項２】
前記受動要素（１０）が、弁、特に逆止弁（１３）を含む、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
前記能動要素（１４）が、前記第２の冷却回路１２の温度が温度閾値を超え、かつ、エンジン回転数がエンジン回転数閾値を超える前記車両の第２の動作状態において動作を停止する、請求項１または２に記載の冷却システム（１）。
【請求項４】
前記第２の冷却回路１２の温度が温度閾値未満であり、かつ、エンジン回転数が1000ｒｐｍ未満である前記車両が第３の動作状態にある場合に、前記受動要素（１０）による前記分離が中止される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷却システム（１）。
【請求項５】
前記能動要素（１４）が排気ガスターボチャージャアフタランポンプを有し、前記第２の冷却回路（１２）がエンジン冷却用に設けられ、前記第１の冷却回路（１１）が低温冷却回路である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷却システム（１）。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の冷却システム（１）を動作させる方法であって、第１の冷却回路（１１）が、前記第１および第２の動作状態において、前記受動要素（１０）を用いて前記第２の冷却回路（１２）から分離され、および前記受動要素（１０）による前記分離が前記第３の動作状態において中止される、方法。
【請求項７】
前記第１の動作状態において、前記能動要素（１４）が前記受動要素（１０）に直接的または間接的に作用することで、前記第１の冷却回路（１１）が前記第２の冷却回路（１２）から分離される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の冷却回路（１１）および／または前記第２の冷却回路（１２）が、前記第２の冷却回路（１２）の温度が温度閾値未満のときに、前記共通リザーバタンクを介して通気される、請求項６または７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特に、本発明は、複数の冷却回路を含む冷却システムであって、個々の冷却回路が異なる温度レベルを有する、冷却システムに関する。相互作用、例えば、熱伝達によって１つの冷却回路の負荷（圧力）が高まるのを回避するために、それぞれの冷却回路は、通常、その専用のリザーバタンク（Ausgleichsbehaelter）をそれぞれ有する。冷却回路は、リザーバタンクを介して通気される（外の空気に通じている）。結果的に、比較的大きい設置空間が必要とされ、かつ全重量が増える。さらに、個々のリザーバタンクに、それぞれブローオフバルブおよび／または冷却剤レベルセンサを装備しなければならない。さらに、製造時、個々のリザーバタンクに個別の、したがって煩雑な充填作業も必要となる。
【０００３】
さらに、冷却回路が通気用の共通リザーバタンクを共有する冷却システムが先行技術から知られている。しかし、この冷却システムでは、個々の電気切換弁の駆動および制御により、個々の冷却回路が少なくとも一時的に互いに分離されることを複雑な方法で保証しなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、複数の冷却システムが、比較的複雑になることなく共通リザーバタンクを共有できる、車両用の単純な冷却システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、第１の圧力を有する第１の冷却回路と、第２の圧力を有する第２の冷却回路とからなり、第１の冷却回路および第２の冷却回路が通気用の共通リザーバタンクを共有する、車両用冷却システムにおいて、受動要素を有し、第１の圧力が第２の圧力よりも低い場合に、第１の冷却回路が、この受動要素を用いて第２の冷却回路から分離されることを特徴とする、冷却システムによって達成される。
【０００６】
先行技術と比較して、本発明による冷却システムは、第２の冷却回路を介して第１の冷却回路にさらなる負荷（圧力）がかかるのを回避または抑制するために、受動要素単独で、第１の冷却回路が特に運転状況により第２の冷却回路から分離されるのを保証するという利点を有する。同時に、相互作用、例えば一方的な熱負荷が全くまたはわずかしか発生しないと予想される状況において、受動要素により、冷却回路間の分離が中止されることが保証され、ひいては、共通のリザーバタンクを用いた第１の冷却回路の通気が可能になる。単独で分離を行うために、受動要素では、第１および第２の冷却回路間の圧力差または圧力勾配を利用する。結果として、弁の複雑な駆動が不要になる。最後に、本発明による冷却システムにより、さらに、リザーバタンクの数を削減することができる。
【０００７】
上記の場合に、受動要素とは、環境変数（すなわち、受動要素の環境を記述する物理パラメータまたはパラメータセット）によって、受動要素の状態を確定するものを意味すると解釈すべきである。好ましくは、冷却システムまたは冷却システムの一部、特に、第２の冷却回路が暖められるときに、環境変数の値が変化する。この場合、受動要素は、圧力に応答して受動要素の環境（すなわち、環境変数）に反応し、動作が誘導される状況において冷却回路の分離が必要とされると、受動要素により、冷却回路の分離を単独で保証すると規定することが特に好ましい。例えば、冷却システムは、エンジン冷却用の冷却回路（すなわち、エンジン冷却回路）、中間冷却用の冷却回路、または高圧構成要素冷却用の冷却回路を第１または第２の冷却回路として含む。この場合、特に、第１の冷却回路の温度レベルは、第２の冷却回路の温度レベルと少なくとも一時的に異なるように設定される。
【０００８】
本発明の有益な改良形態および発展形態が、従属請求項と、図面に関連した説明とから分かる。
【０００９】
本発明のさらなる実施形態によれば、受動要素は、弁、特に逆止弁を含むと規定される。第１の圧力が第２の圧力よりも低い場合に、第１の冷却回路を第２の冷却回路から確実に分離することができる適切な手段を逆止弁の形態で設けることができる。特に、受動要素により、第１の冷却回路と第２の冷却回路との間の閉鎖を保証することで、第１の冷却回路が第２の冷却回路から分離される。
【００１０】
本発明のさらなる実施形態によれば、第１の動作状態において、能動要素により、第２の圧力を第１の圧力よりも高く維持することが規定される。結果として、分離に必要とされる圧力差が能動要素なしでは達成されず、しかし、分離の中止が望ましくない状況において分離を維持することができる。この状況は、例えば、第２の冷却回路内の圧力がエンジン回転数によって決まる場合に該当する。結果として、例えば、交通渋滞または停止と発進とを繰り返す運転中に、第２の冷却回路の温度が温度閾値より高いが、圧力の回転速度依存性のために、分離に必要とされる第２の冷却回路内の第２の圧力を保証する回転数閾値をエンジンが超えない状況が起こり得る。この場合、例えば、機械式の送水ポンプを使用していると、回転数変動が第２の冷却回路で発生する。この種の状況において、第１の冷却回路にさらなる負荷がかかるのを回避するために、冷却システムは、特に、第２の冷却回路内で受動要素の領域に配置された能動要素を含む。例えば、回転数閾値は、２０００ｒｐｍであり、かつ温度閾値は、例えば、約４０℃である。
【００１１】
本発明のさらなる実施形態によれば、能動要素は、車両の第２の動作状態において動作を停止することが規定される。特に、エンジン回転数が回転数閾値よりも高く、かつ第２の冷却回路の温度が温度閾値よりも高い場合に、車両は第２の動作状態にあると規定される。エンジン回転数が回転数閾値よりも高いため、第１および第２の冷却回路の望ましい分離を行うために設定された第２の圧力は、能動要素の作動なしに達成され得る。
【００１２】
本発明のさらなる実施形態によれば、車両が第３の動作状態にある場合に、受動要素による分離が中止されることが規定される。エンジン回転数が回転数閾値未満、好ましくはさらなる回転数閾値未満であり、かつ温度が温度閾値未満の場合に、車両は第３の動作状態にあるのが好ましい。第３の動作状態では、第１の冷却回路にさらなる負荷がかかる危険性が低くなる。この状態では、第１および／または第２の冷却回路には、受動要素による分離を中止することで、共通リザーバタンクを介して通気するという選択肢が付与される。
【００１３】
本発明のさらなる実施形態によれば、能動要素は、排気ガスターボチャージャアフタランポンプを有し、第２の冷却回路は、エンジン冷却用に設けられ、第１の冷却回路は、低温冷却回路であることが規定される。排気ガスターボチャージャアフタランポンプを用いて、その圧力ジャンプを有益に利用して、第１の動作状態における逆止弁の閉鎖を保証することができ、その結果として、熱入力が事実上なくなる。
【００１４】
本発明のさらなる主題は、先行する請求項のいずれか一項に記載の冷却システムを動作させる方法であって、第１の冷却回路が、第１および第２の動作状態において、受動要素を用いて第２の冷却回路から分離され、および受動要素による分離が第３の動作状態において中止される、方法である。
【００１５】
本発明のさらなる実施形態によれば、第１の動作状態において、能動要素が受動要素に直接的または間接的に作用することで、第１の冷却回路が第２の冷却回路から分離されることが規定される。
【００１６】
本発明のさらなる実施形態によれば、第１の冷却回路および／または第２の冷却回路は、第２の冷却回路の温度が温度閾値未満のときに、共通リザーバタンクを介して通気される。
【００１７】
本発明のさらなる細部、特徴、および利点が、図面と、図面を使用した好ましい実施形態の以下の説明とから明らかになる。この場合、図面は、本発明の本質的な概念を限定しない本発明の例示的な実施形態を示しているに過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の例示的な実施形態による車両用冷却システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
様々な図において、同じ要素は常に同じ記号表示を付けられ、したがって、また、原則としてそれぞれ１回のみ命名されるか、または名称を挙げられる。
【００２０】
図１は、本発明の例示的な実施形態による車両用冷却システム１を示している。この場合に、冷却システム１は、例えば中間冷却用に設けられた、第１の冷却回路１１（好ましくは低温回路）と、好ましくはエンジン冷却用に設けられた第２の冷却回路１２とを含む。
【００２１】
第１の冷却回路１１は、右手側および左手側のラジエータ５、ホイールセット熱交換器４、および／または高圧熱交換器７などの複数の冷却ユニットを含み、かつ第２の冷却回路１２は、１つもしくは複数の低温熱交換器６、および／または低温中間冷却器８などの複数の冷却ユニットを含むことも考えられる。この場合、第１の冷却回路１１および第２の冷却回路１２は、それぞれの温度レベルの点で異なっているのが好ましい。特に、第１の冷却回路１１の温度レベルは、第２の冷却回路１２の温度レベルよりも低い。
【００２２】
それぞれ個別のリザーバタンクの代わりに、個々の冷却回路を通気する共通リザーバタンクを使用することで、空間の節減、重量の低減、および追加コストの節減に関する利点が得られる。さらに、製造時に１つのみの充填作業が必要とされる。これは、生産工場での製造時間および生産能力にプラスの効果をもたらす。さらに、超過圧力に対してすべての冷却回路を保護するのに単一のブローオフ弁のみで十分である。また、１つのみの共通冷却剤レベルセンサが必要とされる。第２の冷却回路１２がエンジン冷却回路の場合、エンジン冷却回路のシステムパイロット圧をすべての冷却回路に使用することができる。その結果として、間接中間冷却器の沸騰傾向が弱まり、ポンプのキャビテーションが抑制される。
【００２３】
これらの多くの利点にもかかわらず、先行技術において、共通リザーバタンクは通常不要とされ、その代わりに、各冷却回路には、冷却回路間の熱交換、ひいては、温度レベルが低い方の冷却回路に対する負荷の増加と通気機能の低下とを回避するために、専用のリザーバタンクが設けられる。
【００２４】
図示された本発明の例示的な実施形態では、第１の冷却回路１１および第２の冷却回路１２は共通リザーバタンクを有する。第１の冷却回路１１内の第１の圧力が第２の冷却回路１２内の第２の圧力よりも高い場合、第１の冷却回路１１は、受動的に、すなわち、受動要素１０を用いて、第２の冷却回路１２から分離されると規定される。例えば、前記受動分離は、第１の冷却回路１１と第２の冷却回路１２との間に配置された逆止弁１３によって実現される。受動要素１０を用いて分離すると、第１の冷却回路１１と第２の冷却回路１２との間の熱伝達などの相互作用を抑制するか、または防止することさえできる。第１の冷却回路１１内の第１の圧力が、第２の冷却回路１２内の第２の圧力よりも低い場合、受動要素１０、特に、逆止弁１３によって分離が行われる。受動要素１０での前記圧力勾配が維持される限り、第１の冷却回路１１および第２の冷却回路１２は互いに分離されたままであり、熱伝達が防止される。
【００２５】
図示した例示的な実施形態では、第２の冷却回路１２はエンジン冷却回路を含み、かつ第１の冷却回路１１は低温回路を含む。さらに、第２の圧力が第１の圧力よりも高くなった場合、受動要素１０により、低温回路からのエンジン回路の分離を保証すると規定される。第２の冷却回路１２内の圧力の発生は、例えば、第２の冷却回路１２の温度およびエンジン回転数依存性の送水ポンプ１７によって確定される。対照的に、第２の冷却回路は、エンジン回転数非依存性の送水ポンプ１６を含むのが好ましい。特に、エンジン回転数が回転数閾値（例えば、２０００ｒｐｍ）を超え、第２の冷却回路内の温度が温度閾値（例えば、４０℃）を超える場合、第２の圧力が第１の圧力よりも高い状況において、分離するのに望ましい圧力勾配がさらなる補助なしに確立されると規定される。
【００２６】
能動要素１４は、第２の冷却回路１２に設けられるのが好ましい。この能動要素１４により、エンジン回転数が回転数閾値未満で、かつ温度が温度閾値を超える場合に、受動要素１０において所望の圧力勾配を維持するか、または発生させる。結果として、第２の冷却回路１２により独立して所望の圧力勾配を保証することができず、しかし、エンジン冷却回路の温度が低温回路に対する負荷に相当し、したがって、受動要素による分離の中止が望ましくない状況においてでさえ、第２の冷却回路１２からの第１の冷却回路１１の分離を保証することができる。特に、第２の冷却回路１２の温度が温度閾値を超え、かつエンジン回転数がエンジン回転数閾値未満である場合、車両は第１の動作状態にある。それに対して、第２の冷却回路１２の温度が温度閾値を超え、かつエンジン回転数が同様にエンジン回転数閾値を超える場合、車両は第２の動作状態にある。
【００２７】
例えば、車両は、停止と発進とを繰り返す運転時または交通渋滞の際に第１の動作状態を取る。この種の状況では、第１の冷却回路１１の温度レベルと第２の冷却回路１２の温度レベルとの間の温度差は比較的大きい。この場合、冷却回路間の分離を中止することで、第１の冷却回路１１に対応する負荷を伴う、対応する熱伝達が起こるであろう。例えば、能動要素１４は、排気ガスターボチャージャアフタランポンプを含む。このポンプの圧力ジャンプを利用して、受動要素１０の第２の冷却回路１２側の圧力を上げることができ、それにより、逆止弁１３を閉じたままにし、かつ熱伝達を実質的に抑制するか、または抑制することができる。
【００２８】
特に、第１および第２の動作状態において、受動要素１０によって閉鎖が行われ、通気が妨げられるように能動要素１４および受動要素１０が構成されている。通気は、第３の動作状態で行われるのが好ましい。第３の動作状態では、エンジンは、例えば、１０００ｒｐｍ未満の回転数を有し、第２の冷却回路の温度は温度閾値未満である。特に、第３の動作状態では、能動要素１４は動作を停止し、第２の圧力は第１の圧力未満であると規定される。結果として、第２の冷却回路１２を介した、特に、可能な熱入力による第１の冷却回路１１に対する負荷が、第１および第２の動作状態における負荷と比べて小さい場合に、受動要素１０による分離は自動的に中止され、通気を行うことができる。
【符号の説明】
【００２９】
１  冷却システム
４  ホイールセット熱交換器
５  右手側および左手側ラジエータ
６  低温熱交換器
７  高圧熱交換器
８  中間冷却手段
１０  受動要素
１１  第１の冷却回路
１２  第２の冷却回路
１３  逆止弁
１４  能動要素
１６  エンジン回転数非依存性の送水ポンプ
１７  エンジン回転数依存性の送水ポンプ
【図１】
0006272935.tif 000002