DE102009017748A1 - Method for regulating the heat balance of an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regulierung des Wärmehaushalts einer Brennkraftmaschine (1) für ein Fahrzeug mit einem als Kühlmittelkreislauf vorgesehenen Fluidkreislauf. Hierbei wird der Brennkraftmaschine (1), einem Getriebeölwärmeübertrager (2), einem Motorölwärmeübertrager (3), einem Speicher (4) für erwärmtes Fluid und/oder einem Abgaswärmeübertrager (5) Wärme entzogen und einem Fahrgastraumheizungswärmeübertrager (6), der Brennkraftmaschine (1), dem Getriebeölwärmeübertrager (2), dem Motorölwärmeübertrager (3), dem Speicher (4) und/oder dem Abgaswärmeübertrager (5) Wärme zugeführt.The invention relates to a method for regulating the heat balance of an internal combustion engine (1) for a vehicle with a fluid circuit provided as the coolant circuit. In this case, the internal combustion engine (1), a transmission oil heat exchanger (2), an engine oil heat exchanger (3), a memory (4) for heated fluid and / or an exhaust heat exchanger (5) heat extracted and a passenger compartment heating heat exchanger (6), the internal combustion engine (1) , the transmission oil heat exchanger (2), the engine oil heat exchanger (3), the memory (4) and / or the exhaust gas heat exchanger (5) supplied heat.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regulierung des Wärmehaushalts einer Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug mit einem als Kühlmittelkreislauf vorgesehenen Fluidkreislauf und ansteuerbaren Einrichtungen zur Beeinflussung des Wärmehaushalts der Brennkraftmaschine, wobei eine Fluidtemperatur und weitere Betriebsparameter der Brennkraftmaschine erfasst und die ansteuerbaren Einrichtungen in Abhängigkeit der Fluidtemperatur und der weiteren Betriebsparameter der Brennkraftmaschine angesteuert werden.The The invention relates to a method for regulating the heat balance an internal combustion engine for a vehicle with a Coolant circuit provided fluid circuit and controllable devices for influencing the heat balance of the internal combustion engine, wherein a fluid temperature and further operating parameters of the internal combustion engine recorded and the controllable facilities in dependence the fluid temperature and the further operating parameters of the internal combustion engine are controlled become.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der Druckschrift DE 102 28 355 A1 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren zur Wärmeregulierung einer Brennkraftmaschine für Fahrzeuge mit einem Fluidkreislauf und ansteuerbaren Einrichtungen zur Beeinflussung des Wärmehaushalts der Brennkraftmaschine werden eine Fluidtemperatur und weitere Betriebsparameter der Brennkraftmaschine erfasst und die ansteuerbaren Einrichtungen in Abhängigkeit der Fluidtemperatur und der weiteren Betriebsparameter der Brennkraftmaschine angesteuert.A method of the type mentioned is from the document DE 102 28 355 A1 known. In the known method for heat regulation of an internal combustion engine for vehicles with a fluid circuit and controllable means for influencing the heat balance of the internal combustion engine, a fluid temperature and other operating parameters of the internal combustion engine are detected and the controllable devices controlled in dependence of the fluid temperature and the further operating parameters of the internal combustion engine.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass die Verteilung der im Fahrzeug zur Verfügung stehenden Wärmeenergie aus den Wärmequellen unter Berücksichtigung des Bedarfs einzelner Wärmenutzer optimal verteilt wird, sodass eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und der Emissionen, insbesondere beim Kaltstart der Brennkraftmaschine, realisierbar ist.In front In this background, the invention is based on the object Method of the type mentioned above to carry out such that the distribution of the available in the vehicle Heat energy from the heat sources under consideration the needs of individual heat users is optimally distributed, so that a reduction in fuel consumption and emissions, especially during cold start of the internal combustion engine, feasible is.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.These The object is achieved by a method according to Features of claim 1. The dependent claims relate particularly expedient developments of the invention.

Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren vorgesehen, bei dem einer Brennkraftmaschine, einem Getriebeölwärmeübertrager, einem Motorölwärmeübertrager, einem Speicher für erwärmtes Fluid und/oder einem Abgaswärmeübertrager Wärme entzogen und einem Fahrgastraumheizungswärmeübertrager, der Brennkraftmaschine, dem Getriebeölwärme übertrager, dem Motorölwärmeübertrager, dem Speicher und/oder dem Abgaswärmeübertrager Wärme zugeführt wird. Hierdurch wird es möglich, dass beispielsweise bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine verschiedene Wärmequellen in Abhängigkeit der spezifischen Fahrzeug- und Aggregatgegebenheiten und/oder Kundenanforderungen, beispielsweise an den Fahrgastraumheizungswärmeübertrager, ausgenutzt werden. Dabei wird insbesondere über die Reihenfolge der Zu- und Abschaltung einzelner Wärmeerzeuger und Wärmenutzer ein Maximum an Komfort und ein Minimum an Verbrauch realisiert.According to the invention Thus, a method is provided in which an internal combustion engine, a transmission oil heat exchanger, a Engine oil heat exchanger, a store for heated fluid and / or an exhaust gas heat exchanger Heat extracted and a passenger compartment heating heat exchanger, the internal combustion engine, the transmission oil heat exchanger, the engine oil heat exchanger, the store and / or the exhaust heat exchanger heat is supplied. This makes it possible that For example, at a cold start of the engine different Heat sources depending on the specific Vehicle and aggregate conditions and / or customer requirements, for example, to the passenger compartment heating heat exchanger, be exploited. It is especially about the order the connection and disconnection of individual heat generators and heat users a maximum of comfort and a minimum of consumption realized.

Vorteilhaft ist es, dass Betriebsparameter des Fahrzeugs erfasst werden. Hierdurch wird es möglich, dass beim Schlüsselkontakt mit der Fahrzeugtür mittels einer Pumpe und weiterer Einrichtungen der Inhalt des Warmwasserspeichers entleert und gezielt zur Brennkraftmaschine geführt wird. So kann die Brennkraftmaschine vor dem Motorstart erwärmt werden, wodurch die Warmlaufphase verkürzt und somit Reibung und Verbrauch gesenkt werden.Advantageous it is that operating parameters of the vehicle are detected. hereby it becomes possible that with the key contact with the vehicle door by means of a pump and other facilities the contents of the hot water tank emptied and targeted to the engine to be led. So the engine can before the engine start be heated, whereby the warm-up phase shortened and thus reducing friction and consumption.

Besonders günstig ist es, dass in Abhängigkeit zumindest eines Betriebsparameters des Fahrzeugs und eines Betriebsparameters der Brennkraftmaschine mittels einer insbesondere elektrisch angetriebenen Pumpe der Speicher entleert und das warme Fluid, insbesondere Wasser, in die Brennkraftmaschine geführt wird. Solche Betriebsparameter sind beispielsweise Außen- und Innentemperatur des Fahrzeugs, Temperatur der Brennkraftmaschine, Uhrzeit, der Zustand der Schließanlage des Fahrzeugs, Fahrgeschwindigkeit, Helligkeit, Geschwindigkeits- und Drehmomentwunsch des Fahrzeugführers und so weiter.Especially it is favorable that in dependence at least an operating parameter of the vehicle and an operating parameter the internal combustion engine by means of a particular electrically driven Pump the accumulator drained and the warm fluid, especially water, is guided into the internal combustion engine. Such operating parameters are for example the outside and inside temperature of the vehicle, Temperature of the internal combustion engine, time, the state of the locking system vehicle, driving speed, brightness, speed and torque request of the driver and so on.

Vorteilhaft ist es auch, dass beim Start der Brennkraftmaschine, sofern der Fahrgastraumheizungswärmeübertrager keine Wärme benötigt, die Pumpen abgeschaltet werden. Hierdurch wird es möglich, dass das warme Fluid in der Brennkraftmaschine verbleibt und an diese Wärme abgibt. Bei Wärmebedarf durch den Fahrgastraumheizungswärmeübertrager ist es günstig, dass die Pumpe zugeschaltet, das Brennkraftmaschinenzuführungsventil und das Abgaswärmeübertragerumgehungsventil geschlossen sowie das Brennkraftmaschinenumgehungsventil geöffnet werden, wobei das Fluid, bei Umgehung der Brennkraftmaschine, durch den Abgaswärmeübertrager zu dem Fahrgastraumheizungswärmeübertrager geführt wird. Die im Kühlkreislauf angeordneten Pumpen werden elektrisch, mechanisch, pneumatisch und/oder hydraulisch angetrieben.Advantageous It is also that at the start of the engine, if the Passenger space heating heat exchanger no heat needed, the pumps are switched off. This will it possible for the warm fluid in the engine remains and gives off to this heat. For heat demand through the passenger compartment heating heat exchanger it is favorable that the pump is switched on, the engine supply valve and closed the exhaust heat exchanger bypass valve as well as opening the engine bypass valve, the fluid, bypassing the internal combustion engine, through the Exhaust gas heat exchanger to the passenger compartment heating heat exchanger to be led. The arranged in the cooling circuit Pumps become electric, mechanical, pneumatic and / or hydraulic driven.

Vorteilhaft ist es, dass ein Druckausgleichsbehälter im Fluidkreislauf als Speicher für das erwärmte Fluid genutzt wird. Hierdurch wird es möglich, dass die Wärmeenergie unabhängig von dem Betriebszustand der Wärmeerzeuger gespeichert werden kann. Durch die Nutzung des Druckausgleichsbehälters als Speicher ist es möglich, auf einen separaten Wärmespeicher zu verzichten, wodurch Bauraum im Fahrzeug eingespart werden kann. Auch verringert sich die Masse des Fahrzeugs, was zu einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der Emissionen führt. Günstig ist es dabei vor allem, dass der Speicher und/oder der Druckausgleichsbehälter ein Volumen aufweisen, welches dem Volumen der Fluidleitungen in der Brennkraftmaschine entspricht. Hierdurch wird das Volumen des Speichers und somit der Bauraumbedarf im Fahrzeug auf eine notwendige Fluidmenge begrenzt.It is advantageous that a pressure equalization tank in the fluid circuit is used as storage for the heated fluid. This makes it possible that the heat energy can be stored independently of the operating state of the heat generator. By using the surge tank as a memory, it is possible to dispense with a separate heat storage, which space in the vehicle can be saved. Also, the mass of the vehicle decreases, resulting in a reduction in fuel consumption and emissions. It is favorable, in particular, that the reservoir and / or the pressure compensation container have a volume which corresponds to the volume of the fluid lines in the internal combustion engine. As a result, the volume of the memory and thus the space requirement in the vehicle is limited to a necessary amount of fluid.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt einen als Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine 1 eines Fahrzeugs vorgesehenen Fluidkreislauf. Der Fluidkreislauf hat ansteuerbare Einrichtungen 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 zur Beeinflussung des Wärmehaushalts der Brennkraftmaschine 1, wobei eine Fluidtemperatur und weitere Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 1 erfasst werden und die ansteuerbaren Einrichtungen 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 in Abhängigkeit der Fluidtemperatur und der weiteren Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 1 angesteuert werden. Dabei wird der Brennkraftmaschine 1, einem Getriebeölwärmeübertrager 2, einem Motorölwärmeübertrager 3, einem Speicher 4 für erwärmtes Fluid und/oder einem Abgaswärmeübertrager 5 Wärme entzogen und einem Fahrgastraumheizungswärmeübertrager 6, der Brennkraftmaschine 1, dem Getriebeölwärmeübertrager 2, dem Motorölwärmeübertrager 3, dem Speicher 4 und/oder dem Abgaswärmeübertrager 5 Wärme zugeführt.The invention allows numerous embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown in the drawing and will be described below. This shows a coolant circuit of an internal combustion engine 1 a vehicle provided fluid circuit. The fluid circuit has controllable devices 7 . 8th . 9 . 10 . 11 . 12 . 13 . 14 . 15 . 16 . 17 . 18 . 19 . 20 for influencing the heat balance of the internal combustion engine 1 , wherein a fluid temperature and further operating parameters of the internal combustion engine 1 be recorded and the controllable facilities 7 . 8th . 9 . 10 . 11 . 12 . 13 . 14 . 15 . 16 . 17 . 18 . 19 . 20 depending on the fluid temperature and the further operating parameters of the internal combustion engine 1 be controlled. In this case, the internal combustion engine 1 , a transmission oil heat exchanger 2 , an engine oil heat exchanger 3 , a store 4 for heated fluid and / or an exhaust gas heat exchanger 5 Heat extracted and a passenger compartment heating heat exchanger 6 , the internal combustion engine 1 , the transmission oil heat exchanger 2 , the engine oil heat exchanger 3 the store 4 and / or the exhaust gas heat exchanger 5 Heat supplied.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es beispielsweise, dass in Abhängigkeit zumindest eines Betriebsparameters des Fahrzeugs und eines Betriebsparameters der Brennkraftmaschine 1 mittels einer Pumpe 7 der Speicher 4 entleert und das warme Fluid in die Brennkraftmaschine 1 geführt wird. Sofern der Fahrgastraumheizungswärmeübertrager 6 keine Wärme benötigt, werden beim Start der Brennkraftmaschine 1 die Pumpen 7, 8 abgeschaltet. Bei einem Wärmebedarf des aktivierten Fahrgastraumheizungswärmeübertragers 6 wird die Pumpe 7 zugeschaltet, das Brennkraftmaschinenzuführungsventil 9 und das Abgaswärmeübertragerumgehungsventil 11 geschlossen und das Brennkraftmaschinenumgehungsventil 10 geöffnet, wodurch das Fluid die Brennkraftmaschine 1 umgeht und durch den Abgaswärmeübertrager 5 zu dem Fahrgastraumheizungswärmeübertrager 6 geführt wird.The method according to the invention makes it possible, for example, that as a function of at least one operating parameter of the vehicle and of an operating parameter of the internal combustion engine 1 by means of a pump 7 the memory 4 deflated and the warm fluid in the internal combustion engine 1 to be led. If the passenger compartment heating heat exchanger 6 No heat is needed when starting the engine 1 The pumps 7 . 8th off. At a heat demand of the activated passenger compartment heating heat exchanger 6 becomes the pump 7 switched on, the engine supply valve 9 and the exhaust heat exchanger bypass valve 11 closed and the engine bypass valve 10 opened, causing the fluid to the internal combustion engine 1 bypasses and through the exhaust heat exchanger 5 to the passenger compartment heating heat exchanger 6 to be led.

11
BrennkraftmaschineInternal combustion engine
22
GetriebeölwärmeübertragerTransmission oil heat exchanger
33
MotorölwärmeübertragerEngine oil heat exchanger
44
SpeicherStorage
55
AbgaswärmeübertragerExhaust gas heat exchanger
66
FahrgastraumheizungswärmeübertragerPassenger compartment heating heat exchanger
77
Pumpepump
88th
Pumpepump
99
BrennkraftmaschinenzuführungsventilEngine supply valve
1010
BrennkraftmaschinenumgehungsventilEngine bypass valve
1111
AbgaswärmeübertragerumgehungsventilAbgaswärmeübertragerumgehungsventil
1212
Kühlercooler
1313
WärmespeicherventilHeat storage valve
1414
FahrgastraumheizungswärmeübertragerventilFahrgastraumheizungswärmeübertragerventil
1515
MotorölwärmeübertragerventilMotorölwärmeübertragerventil
1616
GetriebeölwärmeübertragerventilGetriebeölwärmeübertragerventil
1717
Bypassventilbypass valve
1818
Pumpenventilpump valve
1919
VentilValve
2020
VentilValve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 10228355 A1 [0002] - DE 10228355 A1 [0002]

Claims (6)

Verfahren zur Regulierung des Wärmehaushalts einer Brennkraftmaschine (1) für ein Fahrzeug mit einem als Kühlmittelkreislauf vorgesehenen Fluidkreislauf und ansteuerbaren Einrichtungen (7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) zur Beeinflussung des Wärmehaushalts der Brennkraftmaschine (1), wobei eine Fluidtemperatur und weitere Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (1) erfasst und die ansteuerbaren Einrichtungen (7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) in Abhängigkeit der Fluidtemperatur und der weiteren Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (1) angesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennkraftmaschine (1), einem Getriebeölwärmeübertrager (2), einem Motorölwärmeübertrager (3), einem Speicher (4) für erwärmtes Fluid und/oder einem Abgaswärmeübertrager (5) Wärme entzogen wird und einem Fahrgastraumheizungswärmeübertrager (6), der Brennkraftmaschine (1), dem Getriebeölwärmeübertrager (2), dem Motorölwärmeübertrager (3), dem Speicher (4) und/oder dem Abgaswärmeübertrager (5) Wärme zugeführt wird.Method for regulating the heat balance of an internal combustion engine ( 1 ) for a vehicle having a fluid circuit provided as a coolant circuit and controllable devices ( 7 . 8th . 9 . 10 . 11 . 12 . 13 . 14 . 15 . 16 . 17 . 18 . 19 . 20 ) for influencing the heat balance of the internal combustion engine ( 1 ), wherein a fluid temperature and further operating parameters of the internal combustion engine ( 1 ) and the controllable facilities ( 7 . 8th . 9 . 10 . 11 . 12 . 13 . 14 . 15 . 16 . 17 . 18 . 19 . 20 ) as a function of the fluid temperature and the further operating parameters of the internal combustion engine ( 1 ), characterized in that the internal combustion engine ( 1 ), a transmission oil heat exchanger ( 2 ), an engine oil heat exchanger ( 3 ), a memory ( 4 ) for heated fluid and / or an exhaust gas heat exchanger ( 5 ) Heat is removed and a passenger compartment heating heat exchanger ( 6 ), the internal combustion engine ( 1 ), the transmission oil heat exchanger ( 2 ), the engine oil heat exchanger ( 3 ), the memory ( 4 ) and / or the exhaust gas heat exchanger ( 5 ) Heat is supplied. Verfahren zur Regulierung des Wärmehaushalts einer Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Betriebsparameter des Fahrzeugs erfasst werden.Method for regulating the heat balance of an internal combustion engine ( 1 ) according to claim 1, characterized in that operating parameters of the vehicle are detected. Verfahren zur Regulierung des Wärmehaushalts einer Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit zumindest eines Betriebsparameters des Fahrzeugs und eines Betriebsparameters der Brennkraftmaschine (1) mittels einer Pumpe (7) der Speicher (4) entleert und das warme Fluid in die Brennkraftmaschine (1) geführt wird.Method for regulating the heat balance of an internal combustion engine ( 1 ) according to claim 2, characterized in that in dependence on at least one operating parameter of the vehicle and an operating parameter of the internal combustion engine ( 1 ) by means of a pump ( 7 ) the memory ( 4 ) and the warm fluid in the internal combustion engine ( 1 ) to be led. Verfahren zur Regulierung des Wärmehaushalts einer Brennkraftmaschine (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Start der Brennkraftmaschine (1) die Pumpen (7, 8) abgeschaltet werden, sofern der Fahrgastraumheizungswärmeübertrager (6) keine Wärme benötigt.Method for regulating the heat balance of an internal combustion engine ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at the start of the internal combustion engine ( 1 ) The pumps ( 7 . 8th ), provided that the passenger compartment heating heat exchanger ( 6 ) no heat needed. Verfahren zur Regulierung des Wärmehaushalts einer Brennkraftmaschine (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Wärmebedarf des aktivierten Fahrgastraumheizungswärmeübertragers (6) die Pumpe (7) zugeschaltet, das Brennkraftmaschinenzuführungsventil (9) und das Abgaswärmeübertragerumgehungsventil (11) geschlossen sowie das Brennkraftmaschinenumgehungsventil (10) geöffnet werden, wobei das Fluid bei Umgehung der Brennkraftmaschine (1) durch den Abgaswärmeübertrager (5) zu dem Fahrgastraumheizungswärmeübertrager (6) geführt wird.Method for regulating the heat balance of an internal combustion engine ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that when the heat demand of the activated passenger compartment heating heat exchanger ( 6 ) the pump ( 7 ), the engine supply valve ( 9 ) and the exhaust gas heat exchanger bypass valve ( 11 ) and the engine bypass valve ( 10 ), wherein the fluid bypasses the internal combustion engine ( 1 ) through the exhaust heat exchanger ( 5 ) to the passenger compartment heating heat exchanger ( 6 ) to be led. Verfahren zur Regulierung des Wärmehaushalts einer Brennkraftmaschine (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erwärmte Fluid in einem Druckausgleichsbehälter im Fluidkreislauf gespeichert wird.Method for regulating the heat balance of an internal combustion engine ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the heated fluid is stored in a surge tank in the fluid circuit.
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