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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlanordnung für eine aufladbare Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Kühlanordnungen werden beispielsweise für Brennkraftmaschinen, insbesondere Kraftfahrzeugmotoren, mit Turbolader eingesetzt, um mit dem Motorkühlkreislauf die Brennkraftmaschine und mit dem Niedertemperaturkreislauf die Ladeluft zu kühlen, die der Brennkraftmaschine über den Turbolader zugeführt wird.
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Moderne aufladbare Brennkraftmaschinen, insbesondere aufladbare Dieselmotoren, verfügen üblicherweise über eine Ladeluftkühlung, mittels der die für die Aufladung der Brennkraftmaschine benötigte Luft abgekühlt wird. Eine Ladeluftkühlung wird hierbei einerseits aufgrund der Aufheizung des Turboladers durch die Abgase des Motors benötigt. Die vorgenannte Aufheizung wird durch die gemeinsame Anordnung der Turbine und des Verdichters auf einer Welle und den damit verbundenen thermischen Kontakt der beiden Komponenten verursacht. Aufgrund dieses thermischen Kontakts wird letztendlich eine Wärmeübertragung vom Abgasturbolader auf den Ladeluftverdichter verursacht.
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Andererseits ist zu berücksichtigen, dass die durch den Ladeluftverdichter angesaugte Luft durch die Verdichtung üblicherweise auf eine Temperatur von etwa 180 °C oder bei einer zweistufigen Verdichtung auf eine noch höhere Temperatur erwärmt wird. Mit steigender Temperatur dehnt sich die angesaugte Ladeluft aus, wodurch eine Verringerung des Sauerstoffanteils je Volumeneinheit bewirkt wird. Diese Verringerung des Sauerstoffanteils bedingt eine geringere Leistungssteigerung des Motors. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, werden insbesondere bei Kraftfahrzeugmotoren die eingangs erwähnten Ladeluftkühler auch verwendet. Der Einsatz eines Ladeluftkühlers stellt sicher, dass die aufgeheizte, verdichtete Luft heruntergekühlt und dadurch dem Verbrennungsvorgang im Zylinder eine höhere Ladungsdichte zur Verfügung gestellt wird, wodurch eine Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine ermöglicht wird.
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In Bezug auf zukünftige Abgas- und Emissionsbestimmungen, insbesondere für Dieselmotoren, kann es vorteilhaft sein, die Ladeluft auch wenigstens zeitweise zu erwärmen, beispielsweise zur Unterstützung der Regeneration eines im Abgasstrang des Dieselmotors vorgesehenen Dieselpartikelfilters oder allgemein bei kalten Umgebungsbedingungen. Die Erwärmung der Ladeluft könnte durch eine im Einlaßbereich der Brennkraftmaschine vorgesehene elektrische Heizung erfolgen. Die elektrische Heizung benötigt allerdings eine relativ hohe elektrische Leistung, zum Beispiel etwa 1,5 kW, die von der Lichtmaschine des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden könnte. Der hierdurch bedingte höhere Kraftstoffverbrauch verschlechtert jedoch die Wirtschaftlichkeit des Kraftfahrzeugs.
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Aus der
WO 2004/090303 A1 ist beispielsweise eine Kreislaufanordnung mit einem Niedertemperaturkreislauf zur Kühlung von Ladeluft bei einem Kraftfahrzeug mit einem Turbolader und mit einem Motorkühlkreislauf zur Kühlung eines Motors bekannt. Der Niedertemperaturkreislauf ist mit dem Motorkühlkreislauf über einen Mischthermostat koppelbar, so dass Kühlmittel von einem Kreislauf in den anderen Kreislauf und zurück gelangen kann, wobei sich die Kühlmittel aus beiden Kreisläufen vermischen können. Eine Erwärmung der Ladeluft ist durch Einspeisen von warmem Kühlmittel aus dem Motorkühlkreislauf in den Niedertemperaturkreislauf vorgesehen.
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Des Weiteren offenbart die
WO 2005/061869 A1 ebenfalls eine Kreislaufanordnung mit einem Niedertemperaturkühlmittelkreislauf zur Kühlung von Ladeluft bei einem Kraftfahrzeug mit einem Turbolader und mit einem Hauptkühlmittelkreislauf zur Kühlung eines Motors. Der Niedertemperaturkühlmittelkreislauf und der Hauptkühlmittelkreislauf sind fluidleitend miteinander verbunden, so dass eine Vermischung der Kühlmittel aus beiden Kreisläufen erfolgt. Insbesondere wird das Kühlmittel des Hauptkühlmittelkreislaufs an einer Kühlmitteleingangsseite eines Motors abgezweigt und in den Niedertemperaturkühlmittelkreislauf zur Kühlung der Ladeluft geleitet. Eine Erwärmung der Ladeluft sieht die offenbarte Kreislaufanordnung nicht vor.
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Ferner ist aus der
DE 10 2005 004 778 A1 eine Anordnung zur Kühlung von rückgeführtem Abgas und Ladeluft bei einem Kraftfahrzeug mit einem Turbolader bekannt. In einem Niedertemperaturkühlmittelkreislauf sind sowohl ein Wärmetauscher für den Abgasstrom in einer Abgasrückführung als auch ein Wärmetauscher für den Ladeluftstrom in einer Parallelschaltung angeordnet. Der Niedertemperaturkühlmittelkreislauf weist ferner eine Zusatzkühlmittelpumpe auf, mit der das Kühlmittel im Niedertemperaturkühlmittelkreislauf umgewälzt wird. Am Kühlmittelaustritt des Ladeluftkühlers ist ein Drosselorgan vorgesehen, um eine Verteilung des Kühlmitteldurchsatzes zwischen dem Ladeluftkühler und dem Abgaskühler temperaturabhängig steuern zu können. Ein Hauptkühlkreis zur Kühlung des Motors ist getrennt von dem Niedertemperaturkühlmittelkreislauf vorgesehen, so dass eine Vermischung der Kühlmittel aus beiden Kühlmittelkreisläufen nicht möglich ist.
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Schließlich ist auch der
EP 1 905 978 A2 ein Kühlsystem einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit einer Ladeluftzufuhr zu entnehmen. Das Kühlsystem umfaßt einen ersten und einen zweiten Kühlkreislauf, von denen der erste Kühlkreislauf auf einem höheren Temperaturniveau als der zweite Kühlkreislauf betrieben wird und bei dem die Ladeluftzufuhr zumindest eine Ladeluftkühleinheit aufweist, die thermisch an den zweiten, einen regelbaren Kühlmitteldurchsatz aufweisenden Kühlkreislauf gekoppelt ist. Das heißt, das Kühlmittel kann von dem ersten Kreislauf in den zweiten Kreislauf und zurück gelangen, so dass eine Vermischung des Kühlmittels aus beiden Kreisläufen möglich ist. In dem offenbarten Kühlsystem ist im zweiten Kühlkreislauf ein Abschaltelement vorgesehen, mit dem der Kühlmitteldurchsatz im zweiten Kühlkreislauf abschaltbar ist.
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Die vorstehend beschriebenen Lösungen erlauben einerseits im Fall zweier getrennter Kühlkreisläufe jeweils zur Ladeluftkühlung und zur Kühlung einer Brennkraftmaschine keine kurzfristige Anhebung des Ladelufttemperaturniveaus und führen andererseits im Fall zweier miteinander koppelbarer Kühlkreisläufe zur Vermischung des Kühlmittels der beiden Kreisläufen, das heißt dem Niedertemperaturkreislauf und dem Hochtemperatur- bzw. dem Motorkühlkreislauf. Hierdurch verzögert sich zum einen der Aufheizvorgang des Kühlmittels aus dem Motorkühlkreislaufs aufgrund einer für den Motorkühlkreislauf größeren thermischen Masse, was folglich die Warmlaufphasen der Brennkraftmaschine verlängert. Ferner wirkt sich eine Vermischung von warmem Kühlmittel aus dem Motorkühlkreislauf mit dem Kühlmittel des Niedertemperaturkreislaufs nachteilig hinsichtlich einer erreichbaren Minimaltemperatur im Niedertemperaturkreislauf aus.
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Vor diesem Hintergrund hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, eine energieeffiziente Kühlanordnung für eine aufladbare Brennkraftmaschine anzugeben, die insbesondere Warmlaufphasen der Brennkraftmaschine verkürzt und dennoch innerhalb kürzester Zeit eine zeitweise Anhebung des Ladelufttemperaturniveaus erlaubt, insbesondere hinsichtlich bestimmter Regenerationsstrategien von Abgasnachbehandlungskomponenten, zum Beispiel von Dieselpartikelfiltern. Die anzugebende Kühlanordnung soll zudem regelungstechnisch einfach gestaltet sein und ebenso eine kurzfristige Reaktion auf Veränderungen der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine, eines nachgeschalteten Abgasnachbehandlungssystems und/oder der Zustandsgrößen in den Kühlkreisläufen ermöglichen.
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Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch eine Kühlanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Erfindungsgemäß umfasset eine Kühlanordnung einen Niedertemperaturkreislauf zur Ladeluftkühlung eines Turboladers einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, und einen Motorkühlkreislauf zur Kühlung der Brennkraftmaschine, wobei ein im Niedertemperaturkreislauf angeordneter Ladeluftkühler kühlmitteleingangsseitig über eine erste Ventileinrichtung und kühlmittelausgangsseitig über eine zweite Ventileinrichtung mit dem Niedertemperaturkreislauf oder mit dem Motorkühlkreislauf fluidleitend verbindbar ist.
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Demgemäß lässt sich im Bedarfsfall, das heißt wenn beispielsweise ein Erwärmen der Ladeluft erwünscht ist und die Kühlmitteltemperatur im Motorkühlkreislauf die Ladelufttemperatur nach der Verdichtung durch den Turbolader übersteigt, der Ladeluftkühler unmittelbar über die erste und zweite Ventileinrichtung in den Motorkühlkreislauf einbinden. Somit kann einerseits in energieeffizienter Weise die im Motorkühlkreislauf vorhandene Energie zur Erwärmung der Ladeluft genutzt werden. Andererseits wird der Motorkühlkreislauf bei eingebundenem Ladeluftkühler lediglich durch die thermische Masse des Ladeluftkühlers, der ersten und zweiten Ventileinrichtungen sowie der den Ladeluftkühler und die Ventileinrichtungen miteinander fluidleitend verbindenden Leitungen, zum Beispiel Schlauchleitungen, die bevorzugt möglichst kurz ausgeführt sind, belastet. Wenn hingegen keine Erwärmung der Ladeluft erforderlich bzw. eine Ladeluftkühlung erwünscht ist, kann der Ladeluftkühler über die erste und zweite Ventileinrichtung von dem Motorkühlkreislauf getrennt und lediglich in den Niedertemperaturkreislauf eingebunden werden. In diesem Betriebszustand stellen der Ladeluftkühler und die erste und zweite Ventileinrichtung im Wesentlichen keine zusätzliche thermische Belastung für den Motorkühlkreislauf mehr dar.
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Die erfindungsgemäße Kühlanordnung vermag somit aufgrund der geringen, zeitweise zusätzlich in den Motorkühlkreislauf eingebundenen thermischen Massen die Warmlaufphase der Brennkraftmaschine auf ein Minimum zu verkürzen und erlaubt im Bedarfsfall auf einfache Weise innerhalb kürzester Zeit eine Anhebung des Ladelufttemperaturniveaus. Ebenso ermöglicht die erfindungsgemäße Kühlanordnung eine kurzfristige Reaktion auf Veränderungen der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine, eines nachgeschalteten Abgasnachbehandlungssystems und/oder der Zustandsgrößen in den Kühlkreisläufen. Betriebsparameter sind beispielsweise die jeweiligen Betriebstemperaturen der Brennkraftmaschine, des Abgasnachbehandlungssystems und/oder der Kühlkreisläufe oder die von der Brennkraftmaschine abzugebende Leistung und dergleichen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die erste und zweite Ventileinrichtung jeweils in einer ersten Ventilstellung, bei welcher der Ladeluftkühler ausschließlich mit dem Niedertemperaturkreislauf fluidleitend verbunden ist, und in einer zweiten Ventilstellung, bei welcher der Ladeluftkühler ausschließlich mit dem Motorkühlkreislauf fluidleitend verbunden ist, betreibbar. Somit ist gewährleistet, dass sich das Kühlmittel des Motorkühlkreislaufs im Wesentlichen nicht mit dem Kühlmittel des Niedertemperaturkreislaufs vermischen kann. Dies ermöglicht kurze Warmlaufphasen der Brennkraftmaschine, da unabhängig von der Betriebs- bzw. Ventilstellung der ersten und zweiten Ventileinrichtung lediglich das Kühlmittel des Motorkühlkreislaufs erwärmt werden muß. Darüber hinaus ist gewährleistet, dass im Wesentlichen kein warmes Kühlmittel aus dem Motorkühlkreislauf in den Niedertemperaturkreislauf gelangen kann und somit im Niedertemperaturkreislauf möglichst niedrige Temperaturen realisierbar sind.
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Bevorzugt wird als erste und zweite Ventileinrichtung gemäß der Erfindung jeweils ein an sich bekanntes Dreiwegeventil eingesetzt, wobei das erste Dreiwegeventil als so genanntes Mischventil und das zweite Dreiwegeventil als so genanntes Verteilventil ausgeführt sein kann. Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist der Begriff „Mischventil“ jedoch nicht dahingehend auszulegen, dass das Dreiwegeventil zur Vermischung der Kühlmittel aus dem Motorkühlkreislauf und dem Niedertemperaturkreislauf dient. Vielmehr bezeichnet diese Art des Dreiwegeventils allgemein eine Funktion des Dreiwegeventils, bei der die dem Ventil über zwei Fluideingänge zugeführten Fluidströme an einen gemeinsamen Ausgang weitergeleitet werden, wobei die Anteile der in dem Fluidausgangsstrom enthaltenen Fluideingangsströme von der Ventilstellung abhängen. Das als Verteilventil ausgeführte zweite Dreiwegeventil stellt die Funktion bereit, den einem Eingang des Ventils zugeführten Fluidstrom an zwei Ausgänge weiterzuleiten, wobei der Anteil des Fluideingangsstroms in jedem Fluidausgangsstrom von der Ventilstellung abhängt. Erfindungsgemäß werden beide Dreiwegeventile jeweils in der bereits erwähnten ersten und zweiten Ventilstellung betrieben, bei denen jeweils der Fluidstrom eines Eingangs ausschließlich an einen Ausgang des Ventils weitergeleitet wird. Auf diese Weise wird eine Vermischung der Fluidströme durch die Dreiwegeventile vermieden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht ferner vor, dass der ersten Ventileinrichtung Kühlmittel des Motorkühlkreislaufs von einem Kühlmittelaustritt der Brennkraftmaschine zuführbar ist. Somit ist eine einfache temperaturabhängige Regelung bzw. Steuerung der Ventileinrichtungen möglich, da die Austrittstemperatur des Kühlmittels aus der Brennkraftmaschine in einem unmittelbaren Zusammenhang mit der Belastung der Brennkraftmaschine steht.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand eines in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Kühlanordnung 1 gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Die Kühlanordnung 1 umfaßt einen Niedertemperaturkreislauf 2 zur Ladeluftkühlung eines in 1 nicht gezeigten Turboladers einer Brennkraftmaschine 3, insbesondere eines Dieselmotors, und ferner einen Motorkühlkreislauf 4 zur Kühlung der Brennkraftmaschine 3.
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Der in 1 gezeigte Motorkühlkreislauf 4 umfaßt die Brennkraftmaschine 3, im Folgenden auch als Motor 3 bezeichnet, einen Motorthermostat 5 einen Motorkühlmittelkühler 6 sowie eine Motorkühlmittelpumpe 7, die beispielsweise über einen bekannten Riemenantrieb von dem Motor 3 angetrieben wird. Zusätzlich ist an den in 1 dargestellten Motorkühlkreislauf 4 ein Wärmetauscher bzw. eine Heizvorrichtung 8 zur Beheizung eines Kraftfahrzeuginnenraums angebunden.
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Wie 1 zu entnehmen ist, umfaßt der Niedertemperaturkreislauf 2 einen einer Einlaßseite des Motors 3 zugeordneten Ladeluftkühler 9, insbesondere einen Ladeluft-Kühlmittelkühler, mit dessen Kühlmitteleingang eine erste Ventileinrichtung 10 fluidleitend verbunden ist. Mit dem Kühlmittelausgang des Ladeluftkühlers 9 ist eine zweite Ventileinrichtung 11 fluidleitend verbunden. Stromab der zweiten Ventileinrichtung 11 ist eine Kühlmittelpumpe 12 zur Umwälzung des Kühlmittels in dem Niedertemperaturkreislauf 2 angeordnet und nachfolgend ein luftgekühlter Niedertemperaturkühlmittelkühler 13.
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Die erste und zweite Ventileinrichtung 10, 11 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils als ein Dreiwegeventil 10, 11 ausgebildet. Das erste Dreiwegeventil 10 ist als Mischventil ausgeführt und weist zwei Kühlmitteleingänge und einen Kühlmittelausgang auf, wohingegen das zweite Dreiwegeventil 11 als Verteilventil mit einem Kühlmitteleingang und zwei Kühlmittelausgängen ausgeführt ist. Der erste Eingang des ersten Dreiwegeventils 10 ist bei der in 1 dargestellten Kühlanordnung 1 mit dem Ausgang des Niedertemperaturkühlmittelkühlers 13 fluidleitend verbunden und der zweite Eingang ist über eine Speiseleitung 14 mit dem Motorkühlkreislauf 4 fluidleitend verbunden. Insbesondere ist die Speiseleitung 14 an einem Kühlmittelaustritt des Motors 3, der insbesondere zwischen dem Motor 3 und dem Motorthermostat 5 vorgesehen ist, an den Motorkühlkreislauf 4 angeschlossen. Hierdurch ist eine besonders einfache temperaturabhängige Regelung bzw. Steuerung der Ventileinrichtungen 10 und 11 möglich, da die Austrittstemperatur des Kühlmittels aus dem Motor 3 in einem unmittelbaren Zusammenhang mit der Belastung der Brennkraftmaschine steht.
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Der Eingang des zweiten Dreiwegeventils 11 ist mit dem Ausgang des Ladeluftkühlers 9 fluidleitend verbunden. Der erste Ausgang des zweiten Dreiwegeventils 11 ist mit einem Eingang der Kühlmittelpumpe 12 verbunden und der zweite Ausgang des Dreiwegeventils 11 ist über eine Rückspeisleitung 15 an den Motorkühlkreislauf 4, insbesondere an eine Eingangsseite der Motorkühlmittelpumpe 7, angeschlossen.
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Das erste und zweite Dreiwegeventil 10, 11 ermöglichen, dass der Ladeluftkühler 9 abhängig von der jeweiligen Ventilstellung der Dreiwegeventile 10, 11 mit dem Niedertemperaturkreislauf 2 und mit dem Motorkühlkreislauf 4 verbindbar ist. Durch die zeitweise Einbindung des Ladeluftkühlers 9 in den Motorkühlkreislauf 4 wird der Motorkühlkreislauf 4 zusätzlich lediglich durch die thermische Masse des Ladeluftkühlers 9, des ersten und zweiten Dreiwegeventils 10, 11 sowie der zwischen dem Ladeluftkühler 9 und den Dreiwegeventilen 10, 11 angeordneten und diese miteinander fluidleitend verbindenden Verbindungsleitungen 16, zum Beispiel Schlauchleitungen, belastet. Die Verbindungsleitungen 16 sind bevorzugt möglichst kurz ausgeführt.
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Zweckmäßigerweise sind das erste und zweite Dreiwegeventil 10, 11 der erfindungsgemäßen Kühlanordnung 1 derart ausgelegt, dass sie in einer ersten Ventilstellung, bei welcher der Ladeluftkühler 9 ausschließlich mit dem Niedertemperaturkreislauf 2 fluidleitend verbunden ist, und in einer zweiten Ventilstellung, bei welcher der Ladeluftkühler 9 ausschließlich mit dem Motorkühlkreislauf 4 fluidleitend verbunden ist, betreibbar. Dies verhindert im Wesentlichen eine Vermischung des Kühlmittels aus dem Motorkühlkreislauf 4 mit dem Kühlmittel des Niedertemperaturkreislaufs 2. Hierdurch ermöglicht die erfindungsgemäße Kühlanordnung 1 möglichst kurze Warmlaufphasen des Motors 3, da unabhängig von der Ventilstellung des ersten und zweiten Dreiwegeventils 10, 11 lediglich das Kühlmittel des Motorkühlkreislaufs 4 erwärmt werden muss. Darüber hinaus ist gewährleistet, dass in der oben genannten ersten Ventilstellung des ersten und zweiten Dreiwegeventils 10, 11 kein warmes Kühlmittel aus dem Motorkühlkreislauf 4 in den Niedertemperaturkreislauf 2 gelangen kann und somit im Niedertemperaturkreislauf 2 möglichst niedrige Temperaturen zur Kühlung der Ladeluft realisierbar sind.
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Die Funktion der Kühlanordnung 1 wird nun im Folgenden beschrieben. In einem normalen Betriebszustand werden das erste und das zweite Dreiwegeventil 10, 11 in der ersten Ventilstellung betrieben, bei welcher der Ladeluftkühler 9 ausschließlich mit dem Niedertemperaturkreislauf 2 fluidleitend verbunden ist. Der Motorkühlkreislauf 4 und der Niedertemperaturkreislauf 2 sind somit bezüglich der Kühlmittelströme voneinander getrennt. In diesem Betriebszustand wälzt die im Niedertemperaturkreislauf 2 angeordnete Kühlmittelpumpe 12 das Kühlmittel im Niedertemperaturkreislauf 2 um. Das durch den Ladeluftkühler 9 erwärmte Kühlmittel gibt seine Wärme über den luftgekühlten Niedertemperaturkühlmittelkühler 13 an die Umgebung ab bevor es dem Ladeluftkühler 9 erneut zugeführt wird und zur weiteren Kühlung der Ladeluft zur Verfügung steht.
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In dem Fall, in dem eine Erwärmung der Ladeluft beispielsweise zur Unterstützung der Regeneration eines im Abgasstrang des Motors, insbesondere eines Dieselmotors, vorgesehenen Dieselpartikelfilters oder allgemein bei kalten Umgebungsbedingungen erwünscht ist und die Kühlmitteltemperatur im Motorkühlkreislauf 4 die Ladelufttemperatur nach der Verdichtung durch den Turbolader übersteigt, werden das erste und das zweite Dreiwegeventil 10, 11 in die zweite Ventilstellung gestellt, bei welcher der Ladeluftkühler 9 ausschließlich mit dem Motorkühlkreislauf 4 fluidleitend verbunden ist. Der Ladeluftkühler 9 wird folglich direkt in den Motorkühlkreislauf 4 eingebunden und von dem Niedertemperaturkreislauf 2 getrennt. In diesem Betriebszustand der Kühlanordnung 1 wird die Kühlmittelpumpe 12 zweckmäßigerweise abgeschaltet, um den Energieverbrauch der Kühlanordnung 1 weiter zu senken und damit die Wirtschaftlichkeit der Kühlanordnung 1 insgesamt zu steigern. Der Niedertemperaturkreislauf 2 ist in diesem Betriebszustand somit vollständig ausgeschaltet. Bevorzugt ist die Kühlmittelpumpe 12 eine regelbare oder schaltbare Pumpe, insbesondere eine elektrisch betreibbare Kühlmittelpumpe.
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Das dem Ladeluftkühler 9 von dem Kühlmittelaustritt des Motors 3 über die Speiseleitung 14 und das erste Dreiwegeventil 10 zugeführte warme Kühlmittel erwärmt die Ladeluft im Ladeluftkühler 9 und strömt schließlich über das zweite Dreiwegeventil 11 und die Rückspeiseleitung 15 zurück in den Motorkühlkreislauf 4. Sobald die Erwärmung der Ladeluft nicht mehr erforderlich ist, werden das erste und das zweite Dreiwegeventil 10, 11 in die erste Ventilstellung zurück gestellt.
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Mit der erfindungsgemäßen, zeitweisen Einbindung des Ladeluftkühlers 9 in den Motorkühlkreislauf 4 kann einerseits in energieeffizienter Weise die im Motorkühlkreislauf 4 vorhandene Energie zur Erwärmung der Ladeluft genutzt werden. Andererseits wird der Motorkühlkreislauf 4 bei eingebundenem Ladeluftkühler 9 lediglich durch die geringe zusätzliche thermische Masse des Ladeluftkühlers 9, der Dreiwegeventile 10 und 11 sowie der kurzen Verbindungsleitungen 16 belastet. Die erfindungsgemäße Kühlanordnung 1 vermag somit die Warmlaufphasen des Motors 3 auf ein Minimum zu verkürzen und erlaubt im Bedarfsfall außerdem innerhalb kürzester Zeit eine Anhebung des Ladelufttemperaturniveaus. Ebenso ermöglicht die erfindungsgemäße Kühlanordnung 1 eine kurzfristige Reaktion auf Veränderungen der Betriebsparameter des Motors 3, eines nachgeschalteten Abgasnachbehandlungssystems und/oder der Zustandsgrößen in den jeweiligen Kühlkreisläufen 2 und 4. Als Betriebsparameter können beispielsweise die jeweiligen Betriebstemperaturen des Motors 3, des Abgasnachbehandlungssystems und/oder der Kühlkreisläufe 2 und 4 oder die von dem Motor 3 abgeforderte Leistung und dergleichen herangezogen werden.
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Die vorstehend beschriebene, erfindungsgemäße Kühlanordnung ist nicht auf die hierin offenbarte Ausführungsform beschränkt, sondern umfaßt auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen.
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In bevorzugter Ausführung wird die erfindungsgemäße Kühlanordnung in einem Kraftfahrzeug mit einer aufladbaren Brennkraftmaschine, insbesondere einem aufladbaren Dieselmotor, verwendet. Sie umfaßt einen Niedertemperaturkreislauf zur Ladeluftkühlung eines Turboladers der Brennkraftmaschine und einen Motorkühlkreislauf zur Kühlung der Brennkraftmaschine, wobei ein im Niedertemperaturkreislauf angeordneter Ladeluftkühler kühlmitteleingangsseitig über eine erste Ventileinrichtung und kühlmittelausgangsseitig über eine zweite Ventileinrichtung mit dem Niedertemperaturkreislauf oder mit dem Motorkühlkreislauf fluidleitend verbindbar ist. Die Ventilstellungen der ersten und zweiten Ventileinrichtung, die bevorzugt als jeweils ein Dreiwegeventil ausgeführt sind, werden in zweckmäßigerweise durch eine elektrische Stelleinrichtung abhängig von vorgebbaren Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, eines nachgeschalteten Abgasnachbehandlungssystems und/oder der Zustandsgrößen in den Kühlkreisläufen gesteuert, wobei die erste und zweite Ventileinrichtung jeweils in einer ersten Ventilstellung, bei welcher der Ladeluftkühler ausschließlich mit dem Niedertemperaturkreislauf fluidleitend verbunden ist, und in einer zweiten Ventilstellung, bei welcher der Ladeluftkühler ausschließlich mit dem Motorkühlkreislauf fluidleitend verbunden ist, betreibbar sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kühlanordnung
- 2
- Niedertemperaturkreislauf
- 3
- Brennkraftmaschine
- 4
- Motorkühlkreislauf
- 5
- Motorthermostat
- 6
- Motorkühlmittelkühler
- 7
- Motorkühlmittelpumpe
- 8
- Heizvorrichtung
- 9
- Ladeluftkühler
- 10
- Erste Ventileinrichtung
- 11
- Zweite Ventileinrichtung
- 12
- Kühlmittelpumpe
- 13
- Niedertemperaturkühlmittelkühler
- 14
- Speiseleitung
- 15
- Rückspeiseleitung
- 16
- Verbindungsleitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2004/090303 A1 [0006]
- WO 2005/061869 A1 [0007]
- DE 102005004778 A1 [0008]
- EP 1905978 A2 [0009]
