DE102012011227A1 - Internal combustion engine for passenger car, has first and second liquid-gas heat exchangers arranged downstream of compressor arranged with air intake, where each of liquid-gas heat exchangers comprises bypass device - Google Patents

Internal combustion engine for passenger car, has first and second liquid-gas heat exchangers arranged downstream of compressor arranged with air intake, where each of liquid-gas heat exchangers comprises bypass device Download PDF

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Abstract

The engine (10) has an air intake (22) arranged with a compressor (24) for supplying compressible air to the engine. A first liquid-gas heat exchanger (26) and a second liquid-gas heat exchanger (28) are arranged downstream of the compressor. Each of the liquid-gas heat exchangers comprises a bypass device (34, 44) and first and second cooling circuits. The first cooling circuit is a high temperature cooling circuit and the second cooling circuit is a low temperature cooling circuit. The first cooling circuit comprises a cooling water jacket for cooling a combustion chamber (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an internal combustion engine for a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.

Eine solche Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen ist aus der DE 10 2007 005 246 A1 bekannt. Die dort als Brennkraftmaschine bezeichnete Verbrennungskraftmaschine umfasst einen Ansaugtrakt mit einer Ansaugleitung, in welcher ein Verdichter angeordnet ist. Mittels des Verdichters ist der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft verdichtbar. Im Ansaugtrakt ist stromab des Verdichters eine erste Wärmetauscheinrichtung angeordnet, mittels welcher die der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft temperierbar ist. Bei dieser ersten Wärmetauscheinrichtung handelt es sich um einen Ladeluftkühler zum Kühlen der Luft. Im Ansaugtrakt ist ferner stromab des Verdichters eine zweite Wärmetauscheinrichtung angeordnet, mittels welcher die Luft temperierbar ist. Bei der zweiten Wärmetauscheinrichtung handelt es sich um eine Ladeluftvorwärmeeinrichtung, die in einer den Ladeluftkühler umgehenden Bypassleitung angeordnet ist. Mit anderen Worten sind die Ladeluftvorwärmeinrichtung und der Ladeluftkühler parallel zueinander geschaltet.Such an internal combustion engine for a motor vehicle is from the DE 10 2007 005 246 A1 known. The internal combustion engine designated there as internal combustion engine comprises an intake tract with a suction line, in which a compressor is arranged. By means of the compressor the air supplied to the internal combustion engine can be compressed. In the intake tract, a first heat exchange device is arranged downstream of the compressor, by means of which the air supplied to the internal combustion engine can be tempered. This first heat exchange device is a charge air cooler for cooling the air. In the intake further downstream of the compressor, a second heat exchange device is arranged, by means of which the air is temperature controlled. The second heat exchange device is a charge air preheating device which is arranged in a bypass line which bypasses the charge air cooler. In other words, the charge air preheating device and the intercooler are connected in parallel.

Die DE 10 2008 047 079 A1 offenbart ein Ansaugmodul mit einem Eintrittsbereich und einem Plenumsbereich zum Anschluss an einen Verbrennungsmotor. Zwischen dem Eintrittsbereich und dem Plenumsbereich ist ein Kühlglied zur Kühlung eines von dem Eintrittsbereich über den Plenumsbereich zum Verbrennungsmotor geführten Gasstroms angeordnet. Das Kühlglied weist zumindest einen ersten Kühlerabschnitt und zumindest einen zweiten Kühlerabschnitt sowie einen bezüglich des Gasstroms zwischen dem ersten und zweiten Kühlerabschnitt angeordneten Umlenkbereich auf.The DE 10 2008 047 079 A1 discloses an intake module having an entrance area and a plenum area for connection to an internal combustion engine. Between the inlet region and the plenum region, a cooling member is arranged for cooling a gas flow guided from the inlet region via the plenum region to the internal combustion engine. The cooling member has at least one first radiator section and at least one second radiator section and a deflection region arranged with respect to the gas flow between the first and second radiator sections.

Aus der DE 32 14 205 T2 ist eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Abgasturbolader bekannt, dessen Verdichter sowohl über einen Ladeluftkühler als auch über einen zu diesem parallel geschalteten Luftvorwärmer mit dem Luftsammelrohr der Brennkraftmaschine in Verbindung steht. Dabei ist ein Regelventil vorgesehen, welches in Abhängigkeit von der Leerlauftemperatur den Anteil der jeweils zum Luftsammelrohr strömenden kalten und/oder erwärmten Luftmenge dient.From the DE 32 14 205 T2 is an internal combustion engine with at least one exhaust gas turbocharger known, the compressor is connected both via an intercooler and via an air preheater connected in parallel to the air manifold of the internal combustion engine in connection. In this case, a control valve is provided which serves as a function of the idle temperature, the proportion of each flowing to the air manifold cold and / or heated air flow.

Weiterhin offenbart die DE 25 44 471 A1 eine aufgeladene, arbeitsraumbildende Brennkraftmaschine mit zwei oder mehreren, in Reihe geschalteten Abgasturboladern, die breite Betriebskernfelder und gute Wirkungsgrade bei niedrigen Druckverhältnissen aufweisen sollen. Dabei ist vorgesehen, dass die Niederdruckstufe für den vollen Luftgewichtsdurchsatz bei etwa 80 bis 100% der Nenndrehzahl der Brennkraftmaschine und die Hochdruckstufe für einen den gewünschten Drehmomentverlauf entsprechenden Luftgewichtsdurchsatz bei niedriger Drehzahl der Brennkraftmaschine ausgelegt ist und die Hochdruckstufe oberhalb einer vorgebbaren Drehzahl abgasseitig teilweise und regelbar umgehbar ist.Furthermore, the disclosure DE 25 44 471 A1 a turbocharged, working space-forming internal combustion engine with two or more, connected in series exhaust gas turbochargers, which should have wide operating core fields and good efficiencies at low pressure conditions. It is envisaged that the low pressure stage for the full air weight throughput at about 80 to 100% of the rated speed of the engine and the high-pressure stage for a desired torque curve corresponding air weight throughput at low speed of the engine is designed and the high-pressure stage above a predetermined speed abgasseitig partially and controllable bypassed is.

Es hat sich gezeigt, dass es bei einer solchen Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens zwei Wärmetauscheinrichtungen zum Temperieren der der Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Luft zu Betriebszuständen kommen kann, welche einen effizienten und somit kraftstoffverbrauchsgünstigen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine beeinträchtigen.It has been shown that in such an internal combustion engine having at least two heat exchange devices for controlling the temperature of the air to be supplied to the internal combustion engine, operating states can occur which impair an efficient and therefore fuel-efficient operation of the internal combustion engine.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders effizienter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert ist.It is therefore an object of the present invention to develop an internal combustion engine for a motor vehicle of the type mentioned in such a way that a particularly efficient operation of the internal combustion engine is realized.

Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by an internal combustion engine for a motor vehicle having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.

Eine solche Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, weist einen Ansaugtrakt auf, in welchem wenigstens ein Verdichter angeordnet ist. Mittels des Verdichters ist die der Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Luft verdichtbar. Im Ansaugtrakt ist stromab des Verdichters eine erste Wärmetauscheinrichtung angeordnet. Ferner ist im Ansaugtrakt stromab des Verdichters eine zweite Wärmetauscheinrichtung angeordnet. Mittels der Wärmetauscheinrichtungen ist die der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft temperierbar, d. h. hinsichtlich ihrer Temperatur veränderbar.Such an internal combustion engine for a motor vehicle, in particular a passenger car, has an intake tract in which at least one compressor is arranged. By means of the compressor, the air supplied to the internal combustion engine is compressible. In the intake tract, a first heat exchange device is arranged downstream of the compressor. Furthermore, a second heat exchange device is arranged in the intake downstream of the compressor. By means of the heat exchange devices, the air supplied to the internal combustion engine is temperature controlled, d. H. changeable in terms of their temperature.

Zur Realisierung eines besonders effizienten und somit kraftstoffverbrauchsgünstigen Betriebs mit nur geringen CO2-Emissionen ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die zweite Wärmetauscheinrichtung stromab der ersten Wärmetauscheinrichtung und somit seriell zu dieser geschaltet oder schaltbar ist, wobei beiden Wärmetauscheinrichtungen jeweils wenigstens eine Umgehungseinrichtung zugeordnet ist, mittels welchen die jeweils zugeordnete Wärmetauscheinrichtung von der Luft umgehbar ist. Mit anderen Worten ist die zweite Wärmetauscheinrichtung in einer Ansaugleitung des Ansaugtrakts stromab der ersten Wärmetauscheinrichtung angeordnet. Der ersten Wärmetauscheinrichtung ist eine erste Umgehungseinrichtung zugeordnet, mittels welcher die erste Wärmetauscheinrichtung von der Luft zu umgehen ist. Dazu umfasst die erste Wärmetauscheinrichtung wenigstens eine erste Umgehungsleitung, welche einerseits stromab des Verdichters und stromauf der ersten Wärmetauscheinrichtung und andererseits stromab der ersten Wärmetauscheinrichtung und stromauf der zweiten Wärmetauscheinrichtung fluidisch mit der Ansaugleitung verbunden ist.In order to realize a particularly efficient and therefore fuel-efficient operation with only low CO 2 emissions, it is provided according to the invention that the second heat exchange device downstream of the first heat exchange device and thus connected to this serially or switchable, wherein at least one bypass device is associated with each of the two heat exchange devices by means which the respectively associated heat exchange device can be bypassed by the air. In other words, the second heat exchange device is arranged in an intake line of the intake tract downstream of the first heat exchange device. The first heat exchange device is associated with a first bypass device, by means of which the first heat exchange device from the air handle is. For this purpose, the first heat exchange device comprises at least a first bypass line which is connected on the one hand downstream of the compressor and upstream of the first heat exchange means and on the other hand downstream of the first heat exchange means and upstream of the second heat exchange means to the suction line.

Der zweiten Wärmetauscheinrichtung ist eine zweite Umgehungseinrichtung zugeordnet, welche wenigstens eine zweite Umgehungsleitung umfasst. Die zweite Umgehungsleitung ist einerseits stromab der ersten Wärmetauscheinrichtung und stromauf der zweiten Wärmetauscheinrichtung und andererseits stromab der zweiten Wärmetauscheinrichtung und stromauf der Verbrennungskraftmaschine fluidisch mit der Ansaugleitung verbunden, so dass die Luft über die zweite Umgehungsleitung die zweite Wärmetauscheinrichtung umgehen kann.The second heat exchange device is associated with a second bypass device, which comprises at least one second bypass line. The second bypass line is on the one hand downstream of the first heat exchange means and upstream of the second heat exchange means and on the other hand downstream of the second heat exchange means and upstream of the internal combustion engine fluidly connected to the intake manifold, so that the air can bypass the second heat exchange means via the second bypass line.

Durch dieses Verwenden wenigstens einer Umgehungseinrichtung für jede der Wärmetauscheinrichtungen können eine besonders hohe Anzahl an unterschiedlichen Strömungswegen der Luft eingestellt werden, so dass die Luft beispielsweise beide Wärmetauscheinrichtungen oder lediglich eine der Wärmetauscheinrichtungen umgehen kann oder dass die Luft beide Wärmetauscheinrichtungen nacheinander (seriell) durchströmt. Dadurch kann die erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine besonders flexibel und bedarfsgerecht hinsichtlich der Temperierung der Luft durch Durchströmen durch die entsprechende Wärmetauscheinrichtung an unterschiedliche Betriebspunkte angepasst werden.By using at least one bypass device for each of the heat exchange devices, a particularly high number of different flow paths of the air can be set so that the air can bypass for example both heat exchange devices or only one of the heat exchange devices or the air flows through both heat exchange devices sequentially (serial). As a result, the internal combustion engine according to the invention can be adapted to different operating points in a particularly flexible and needs-based manner with regard to the temperature control of the air by flowing through the corresponding heat exchanger device.

Um den Strömungsweg der Luft durch den Ansaugtrakt bedarfsgerecht einstellen zu können, sind den Umgehungseinrichtungen beispielsweise jeweilige Ventileinrichtungen zugeordnet, mittels welchen die entsprechende Umgehungsleitung wahlweise fluidisch freigebbar oder fluidisch versperrbar ist. Ist die entsprechende Umgehungsleitung fluidisch freigegeben, so kann die Luft die zugeordnete Wärmetauscheinrichtung über die korrespondierende Umgehungsleitung durchströmen. Ist die entsprechende Umgehungsleitung fluidisch versperrt, so kann sie nicht von Luft durchströmt werden und die Luft durchströmt die korrespondierende Wärmetauscheinrichtung und wird durch diese gegebenenfalls temperiert.In order to be able to adjust the flow path of the air through the intake tract according to need, the bypass devices are associated, for example, with respective valve devices by means of which the corresponding bypass line can optionally be fluidically released or fluidically blocked. If the corresponding bypass line is fluidically released, the air can flow through the associated heat exchange device via the corresponding bypass line. If the corresponding bypass line is fluidically blocked, then it can not be flowed through by air and the air flows through the corresponding heat exchange device and is optionally tempered by this.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst wenigstens eine der Wärmetauscheinrichtungen einen Flüssigkeit-Gas-Wärmetauscher zum Temperieren der Luft. Vorzugsweise umfassen beide Wärmetauscheinrichtungen einen jeweiligen Flüssigkeit-Gas-Wärmetauscher zum Temperieren der Luft. Mittels eines solchen Flüssigkeit-Gas-Wärmetauschers können hohe Kühlleistungen und/oder Wärmeleistungen dargestellt werden, um die Luft in besonders kurzer Zeit relativ stark zu kühlen oder zu erwärmen. Der Flüssigkeit-Gas-Wärmetauscher umfasst dabei als Arbeitsmedium eine Flüssigkeit, mittels welcher die Luft als ein Gas infolge eines Wärmeübergangs von der Flüssigkeit an die Luft erwärmt oder entsprechend umgekehrt gekühlt werden kann.In an advantageous embodiment of the invention, at least one of the heat exchange devices comprises a liquid-gas heat exchanger for controlling the temperature of the air. Preferably, both heat exchange devices comprise a respective liquid-gas heat exchanger for tempering the air. By means of such a liquid-gas heat exchanger, high cooling capacities and / or heat outputs can be displayed in order to cool or heat the air relatively strongly in a particularly short time. The liquid-gas heat exchanger comprises as working medium a liquid by means of which the air can be heated as a gas due to a heat transfer from the liquid to the air or can be correspondingly cooled inversely.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die erste Wärmetauscheinrichtung einen ersten Flüssigkeit-Gas-Wärmetauscher und die zweite Wärmetauscheinrichtung einen zweiten Flüssigkeit-Gas-Wärmetauscher zum Temperieren der Luft, wobei der erste Flüssigkeit-Gas-Wärmetauscher mit einem ersten Kühlkreislauf und der zweite Flüssigkeit-Gas-Wärmetauscher mit einem vom ersten Kühlkreislauf unterschiedlichen, zweiten Kühlkreislauf gekoppelt ist. Hierbei wird eine entsprechende Leistung zum Temperieren der Luft auf die zwei Kühlkreisläufe verteilt, so dass beide Kühlkreisläufe nur gering belastet werden, so dass ihre entsprechenden Komponenten hinsichtlich ihres Gewichts und/oder ihrer äußeren Dimensionen leicht und klein ausgestaltet werden können. Darüber hinaus ist es so möglich, die Luft besonders stark zu temperieren, d. h. besonders stark zu erwärmen oder besonders stark zu kühlen.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the first heat exchange device comprises a first liquid-gas heat exchanger and the second heat exchange device comprises a second liquid-gas heat exchanger for controlling the temperature of the air, wherein the first liquid-gas heat exchanger with a first cooling circuit and the second liquid Gas heat exchanger is coupled to a different from the first cooling circuit, the second cooling circuit. In this case, a corresponding power for controlling the temperature of the air is distributed to the two cooling circuits, so that both cooling circuits are only slightly loaded, so that their respective components can be made light and small in terms of their weight and / or their outer dimensions. In addition, it is thus possible to temper the air particularly strong, d. H. particularly strong to heat or particularly strong to cool.

Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der erste Kühlkreislauf bezogen auf den zweiten Kühlkreislauf ein Hochtemperatur-Kühlkreislauf ist, während der zweite Kühlkreislauf bezogen auf den ersten Kühlkreislauf ein Niedertemperatur-Kühlkreislauf ist. Der Hochtemperatur-Kühlkreislauf umfasst ein erstes Arbeitsmedium, insbesondere eine erste Flüssigkeit, welche dazu dient, eine sich relativ stark erhitzende Komponente, insbesondere die Verbrennungskraftmaschine, zu kühlen, wobei infolge eines Wärmeübergangs der Komponente auf das erste Arbeitsmedium des ersten Kühlkreislaufes erwärmt wird und somit beispielsweise – je nach Temperaturniveau der Luft – dazu genutzt werden kann, die Luft zu kühlen, insbesondere vorzukühlen, oder vorzuwärmen.It has proven to be advantageous if the first cooling circuit with respect to the second cooling circuit is a high-temperature cooling circuit, while the second cooling circuit with respect to the first cooling circuit is a low-temperature cooling circuit. The high-temperature cooling circuit comprises a first working medium, in particular a first liquid, which serves to cool a relatively strong heating component, in particular the internal combustion engine, is heated due to a heat transfer of the component to the first working fluid of the first cooling circuit and thus, for example - Depending on the temperature level of the air - can be used to cool the air, in particular to pre-cool or preheat.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der erste Kühlkreislauf eine Kühleinrichtung zum Kühlen wenigstens eines Brennraums der Verbrennungskraftmaschine. Die Kühleinrichtung ist beispielsweise ein Kühlwassermantel, welcher von dem ersten Arbeitsmedium, d. h. der ersten Flüssigkeit des ersten Kühlkreislaufes umströmt werden kann. Dadurch wird das erste Arbeitsmedium erwärmt, so dass es beispielsweise zum Vorwärmen der der Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Luft genutzt werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention, the first cooling circuit comprises a cooling device for cooling at least one combustion chamber of the internal combustion engine. The cooling device is, for example, a cooling water jacket, which depends on the first working medium, i. H. the first liquid of the first cooling circuit can be flowed around. As a result, the first working medium is heated, so that it can be used, for example, for preheating the air supplied to the internal combustion engine.

Um den Bauraumbedarf der Verbrennungskraftmaschine besonders gering zu halten, sind die Wärmetauscheinrichtungen bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in wenigstens ein, den Wärmetauscheinrichtungen gemeinsames Gehäuse integriert.In order to keep the space requirement of the internal combustion engine particularly low, the heat exchange devices are in a further embodiment of the invention in at least one, the Heat exchange devices common housing integrated.

Zusätzlich zur geschilderten, luftseitigen Umgehbarkeit der Wärmetauscheinrichtungen kann auch eine jeweilige, wasserseitige Umgehbarkeit vorgesehen sein. Dies bedeutet, dass bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung den Wärmetauscheinrichtungen jeweils wenigstens eine weitere Umgehungseinrichtung zugeordnet ist, mittels welchen die jeweils zugeordnete Wärmetauscheinrichtung von einem jeweiligen Medium, insbesondere von der jeweiligen Flüssigkeit der Wärmetauscheinrichtungen, mittels welchem die Luft infolge eines Wärmeübergangs zwischen dem Medium und der Luft zu temperieren ist, umgehbar ist. Dadurch kann die Verbrennungskraftmaschine besonders flexibel an unterschiedliche Betriebspunkte angepasst werden.In addition to the described, air-side bypassability of the heat exchange devices, a respective water-side bypassability can also be provided. This means that in a further embodiment of the invention the heat exchange devices each at least one further bypass means is assigned, by means of which the respectively associated heat exchange device of a respective medium, in particular of the respective liquid of the heat exchange means by which the air due to a heat transfer between the medium and the air to be tempered is passable. As a result, the internal combustion engine can be adapted particularly flexibly to different operating points.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher eine Versorgung der ersten Wärmetauscheinrichtung und/oder der zweiten Wärmetauscheinrichtung mit dem jeweiligen Medium zum Temperieren der Luft einstellbar, d. h. bewirkbar oder verhinderbar ist. Die Steuereinrichtung ist beispielsweise mit einer jeweiligen Pumpeinrichtung zum Versorgen der entsprechenden Wärmetauscheinrichtung mit dem zugehörigen Medium verbunden, wobei durch Deaktivieren der Pumpeinrichtung die Versorgung der zugehörigen Wärmetauscheinrichtung mit dem Medium beendet wird, so dass auch die Luft nicht mehr entsprechend temperiert wird.Alternatively or additionally, it can be provided that a control device is provided, by means of which a supply of the first heat exchange device and / or the second heat exchange device with the respective medium for temperature control of the air adjustable, d. H. is achievable or preventable. The control device is connected, for example, with a respective pump device for supplying the corresponding heat exchange device with the associated medium, wherein the supply of the associated heat exchange device is terminated with the medium by deactivating the pumping device, so that the air is no longer controlled accordingly.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Fig. alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone, without the frame to leave the invention.

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 eine Prinzipdarstellung einer Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, mit einem Ansaugtrakt, in welchem ein Verdichter eines Abgasturboladers angeordnet ist, wobei stromab des Verdichters zwei seriell zueinander geschaltete Wärmetauscheinrichtungen angeordnet sind, denen jeweils eine Umgehungseinrichtung zugeordnet ist, wobei sich die Umgehungseinrichtungen in einem ersten Schaltzustand befinden; 1 a schematic diagram of an internal combustion engine for a motor vehicle, with an intake in which a compressor of an exhaust gas turbocharger is arranged, downstream of the compressor, two serially connected heat exchange devices are arranged, each associated with a bypass device, wherein the bypass devices are in a first switching state;

2 eine weitere Prinzipdarstellung der Verbrennungskraftmaschine gemäß 1, wobei sich die Umgehungseinrichtungen in einem zweiten Schaltzustand befinden; 2 a further schematic diagram of the internal combustion engine according to 1 wherein the bypass devices are in a second switching state;

3 eine weitere Prinzipdarstellung der Verbrennungskraftmaschine gemäß 1 und 2, wobei sich die Umgehungseinrichtungen in einem dritten Schaltzustand befinden; 3 a further schematic diagram of the internal combustion engine according to 1 and 2 , wherein the bypass devices are in a third switching state;

4 eine weitere Prinzipdarstellung der Verbrennungskraftmaschine gemäß 1 bis 3, wobei sich die Umgehungseinrichtungen in einem vierten Schaltzustand befinden; 4 a further schematic diagram of the internal combustion engine according to 1 to 3 , wherein the bypass devices are in a fourth switching state;

5 ein Schaubild zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine gemäß 1 bis 4; 5 a diagram illustrating a method for operating the internal combustion engine according to 1 to 4 ;

6 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Verbrennungskraftmaschine gemäß 1, wobei sich die Umgehungseinrichtungen im ersten Schaltzustand befinden; 6 a fragmentary longitudinal sectional view of a further embodiment of the internal combustion engine according to 1 , wherein the bypass devices are in the first switching state;

7 ausschnittsweise eine weitere schematische Längsschnittansicht des Ansaugteils gemäß 6, wobei sich die Umgehungseinrichtungen im zweiten Schaltzustand befinden; 7 in sections, a further schematic longitudinal sectional view of the intake according to 6 , wherein the bypass devices are in the second switching state;

8 ausschnittsweise eine weitere schematische Längsschnittansicht des Ansaugtrakts gemäß 6 und 7, wobei sich die Umgehungseinrichtungen im dritten Schaltzustand befinden; und 8th in sections, a further schematic longitudinal sectional view of the intake according to 6 and 7 , wherein the bypass devices are in the third switching state; and

9 ausschnittsweise eine weitere schematische Längsschnittansicht des Ansaugtrakts gemäß 6 bis 8, wobei sich die Umgehungseinrichtungen im vierten Schaltzustand befinden. 9 in sections, a further schematic longitudinal sectional view of the intake according to 6 to 8th , wherein the bypass devices are in the fourth switching state.

1 zeigt eine Verbrennungskraftmaschine 10, welche vorliegend als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist und vier Brennräume in Form von Zylindern 12 umfasst. Die Verbrennungskraftmaschine dient zum Antreiben eines Personenkraftwagens, wobei ihre Zylinder 12 in Reihe angeordnet sind. 1 shows an internal combustion engine 10 , Which is designed here as a reciprocating internal combustion engine and four combustion chambers in the form of cylinders 12 includes. The internal combustion engine is used for driving a passenger car, with their cylinders 12 arranged in series.

Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst einen in 1 sehr schematisch dargestellten Abgastrakt 14, in welchem eine Turbine 16 eines Abgasturboladers 18 angeordnet ist. Die Turbine 16 ist über einen Abgaskrümmer 20 fluidisch mit den Zylindern 12 verbunden, so dass in den Zylindern 12 entstehendes Abgas zur Turbine 16 geführt werden und die Turbine 16 antreiben kann.The internal combustion engine 10 includes an in 1 very schematically illustrated exhaust tract 14 in which a turbine 16 an exhaust gas turbocharger 18 is arranged. The turbine 16 is over an exhaust manifold 20 fluidic with the cylinders 12 connected so that in the cylinders 12 emerging exhaust gas to the turbine 16 be guided and the turbine 16 can drive.

Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst auch einen Ansaugtrakt 22, in welchem ein Verdichter 24 des Abgasturboladers 18 angeordnet ist. Der Verdichter 24 ist dabei mittels der Turbine antreibbar und dient dazu, der Verbrennungskraftmaschine 10 über ihren Ansaugtrakt 22 zuzuführende Luft zu verdichten. Ein jeweiliger Richtungspfeil in 1 bis 4 und in 6 bis 9 deutet dabei jeweils einen entsprechenden Strömungsweg der Luft durch den Ansaugtrakt 22 an.The internal combustion engine 10 also includes an intake tract 22 in which a compressor 24 the exhaust gas turbocharger 18 is arranged. Of the compressor 24 is driven by means of the turbine and serves to the internal combustion engine 10 over her intake tract 22 to compress the air to be supplied. A respective directional arrow in 1 to 4 and in 6 to 9 in each case indicates a corresponding flow path of the air through the intake tract 22 at.

Im Ansaugtrakt 22 ist eine erste Wärmetauscheinrichtung angeordnet, welche als erster Ladeluftkühler 26 bezeichnet ist. Weiterhin ist im Ansaugtrakt 22 eine zweite Wärmetauscheinrichtung angeordnet, welche als zweiter Ladeluftkühler 28 bezeichnet ist. Wie 1 zu entnehmen ist, sind die Ladeluftkühler 26, 28 jeweils zumindest bereichsweise in einer Ansaugleitung 30 des Ansaugtrakts 22 angeordnet und seriell miteinander verschaltet. Dies bedeutet, dass der zweite Ladeluftkühler 28 stromab des ersten Ladeluftkühlers 26 angeordnet ist, während der erste Ladeluftkühler 26 stromab des Verdichters 24 und stromauf des zweiten Ladeluftkühlers 28 angeordnet ist.In the intake tract 22 a first heat exchange device is arranged, which is the first charge air cooler 26 is designated. Furthermore, in the intake system 22 arranged a second heat exchange device, which as a second intercooler 28 is designated. As 1 it can be seen, are the intercooler 26 . 28 in each case at least partially in a suction line 30 the intake tract 22 arranged and interconnected in series. This means that the second intercooler 28 downstream of the first intercooler 26 is arranged while the first intercooler 26 downstream of the compressor 24 and upstream of the second intercooler 28 is arranged.

Im Ansaugtrakt 22 ist auch ein Luftverteiler 29 angeordnet, mittels welchem die Luft auf die Zylinder 12 aufteilbar und zu den Zylindern 12 führbar ist. Dazu ist der Luftverteiler 29 fluidisch mit den Zylindern 12 verbunden. Stromab des zweiten Ladeluftkühlers 28 und stromauf des Luftverteilers 29 ist eine Drosselklappe 32 vorgesehen, mittels welcher die der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführende Menge der Luft einstellbar ist.In the intake tract 22 is also an air distributor 29 arranged, by means of which the air on the cylinder 12 divisible and to the cylinders 12 is feasible. This is the air distributor 29 fluidic with the cylinders 12 connected. Downstream of the second intercooler 28 and upstream of the air distributor 29 is a throttle 32 provided by means of which the internal combustion engine 10 amount of air to be supplied is adjustable.

Der erste Ladeluftkühler 26 ist einem in 1 nicht dargestellten, ersten Kühlkreislauf zugeordnet und als Flüssigkeit-Gas-Wärmetauscher ausgebildet. Das mittels des ersten Ladeluftkühlers 26 zu temperierende Gas ist dabei die der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführende Luft. Die Flüssigkeit, welche zum Temperieren der Luft dient, ist eine erste Kühlflüssigkeit, die ein erstes Arbeitsmedium des ersten Kühlkreislaufs darstellt. Der erste Kühlkreislauf umfasst auch wenigstens eine Kühleinrichtung in Form eines Wassermantels, welcher die Zylinder 12 zumindest bereichsweise umgibt und welcher von der ersten Kühlflüssigkeit zu durchströmen ist. Dadurch werden die Zylinder 12 gekühlt. Mit anderen Worten dient die erste Kühlflüssigkeit des ersten Kühlkreislaufs zum Kühlen der sich relativ stark erhitzenden Verbrennungskraftmaschine 10. Der erste Kühlkreislauf kann auch eine weitere Kühleinrichtung in Form eines von Fahrtwind umströmbaren Kühlelements umfassen, wobei durch einen Wärmeübergang von der ersten Kühlflüssigkeit, welche durch das Kühlen der Verbrennungskraftmaschine 10 erwärmt ist, auf den Fahrtwind die erste Kühlflüssigkeit wieder gekühlt wird.The first intercooler 26 is one in 1 not shown, associated with the first cooling circuit and formed as a liquid-gas heat exchanger. The first intercooler 26 To be tempered gas is that of the internal combustion engine 10 air to be supplied. The liquid which serves to temper the air is a first cooling liquid, which represents a first working medium of the first cooling circuit. The first cooling circuit also comprises at least one cooling device in the form of a water jacket, which houses the cylinders 12 surrounds at least partially and which of the first cooling liquid to flow through. This will cause the cylinders 12 cooled. In other words, the first cooling liquid of the first cooling circuit is used to cool the relatively strong heating internal combustion engine 10 , The first cooling circuit can also comprise a further cooling device in the form of a cooling element that can be flowed around by the wind, wherein a heat transfer from the first cooling liquid, which is achieved by the cooling of the internal combustion engine 10 is warmed, on the wind the first cooling liquid is cooled again.

Der zweite Ladeluftkühler 28 ist ebenso als Flüssigkeit-Gas-Wärmetauscher ausgebildet, wobei das mittels des zweiten Ladeluftkühlers 28 zu temperierende Gas die der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführende Luft ist. Die dem zweiten Ladeluftkühler 28 zugeordnete Flüssigkeit zum Temperieren der Luft ist eine zweite Kühlflüssigkeit und somit ein zweites Arbeitsmedium bzw. Kühlmedium eines zweiten Kühlkreislaufs, welcher vom ersten Kühlkreislauf unterschiedlich und davon separat ist. Der zweite Kühlkreislauf kann dabei eine dritte Kühleinrichtung in Form eines weiteren, von Fahrtwind umströmbaren Kühlelements umfassen. Mittels des weiteren Kühlelements ist die zweite Kühlflüssigkeit infolge eines Wärmeübergangs von der zweiten Kühlflüssigkeit an den Fahrtwind zu kühlen. Da mittels des ersten Kühlkreislaufs die sich stark erhitzende Verbrennungskraftmaschine 10 gekühlt wird, wird der erste Kühlkreislauf als Hochtemperatur-Kühlkreislauf und der erste Ladeluftkühler 26 als Hochtemperatur-Ladeluftkühler bezeichnet, während der zweite Kühlkreislauf als Niedertemperatur-Kühlkreislauf und der zweite Ladeluftkühler 28 als Niedertemperatur-Ladeluftkühler bezeichnet wird.The second intercooler 28 is also formed as a liquid-gas heat exchanger, wherein the means of the second charge air cooler 28 gas to be tempered that of the internal combustion engine 10 is to be supplied air. The second intercooler 28 associated liquid for tempering the air is a second cooling liquid and thus a second working medium or cooling medium of a second cooling circuit, which is different from the first cooling circuit and separate therefrom. The second cooling circuit may comprise a third cooling device in the form of a further, can be flowed around by cooling air cooling element. By means of the further cooling element, the second cooling liquid is to be cooled as a result of a heat transfer from the second cooling liquid to the driving wind. Because of the first cooling circuit, the highly heated internal combustion engine 10 is cooled, the first cooling circuit as a high-temperature cooling circuit and the first intercooler 26 referred to as high-temperature intercooler, while the second cooling circuit as a low-temperature cooling circuit and the second intercooler 28 is referred to as a low-temperature intercooler.

Dem mit der ersten Kühlflüssigkeit zum Kühlen der Verbrennungskraftmaschine 10 betriebene oder betreibbare, ersten Ladeluftkühler 26 ist eine erste Umgehungseinrichtung 34 zugeordnet, welche auch als erster Bypass bezeichnet wird. Die erste Umgehungseinrichtung 34 umfasst wenigstens eine erste Umgehungsleitung 36, welche an einer stromab des Verdichters 24 und stromauf des ersten Ladeluftkühlers 26 angeordnet, ersten Abzweigstelle 38 fluidisch mit der Ansaugleitung 30 verbunden ist. Die erste Umgehungsleitung 36 ist an einer stromab des ersten Ladeluftkühlers 26 und stromauf des zweiten Ladeluftkühlers 28 angeordneten, ersten Einleitstelle 40 fluidisch mit der Ansaugleitung 30 verbunden. Ferner umfasst die erste Umgehungseinrichtung 34 als erstes Ventilelement eine erste, in ihrem Aufbau relativ einfache, erste Klappe 42, welche zwischen einer in 1 gezeigten Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung verstellbar ist.With the first coolant for cooling the internal combustion engine 10 operated or operable, first intercooler 26 is a first bypass device 34 assigned, which is also referred to as the first bypass. The first bypass device 34 includes at least a first bypass line 36 which is at a downstream of the compressor 24 and upstream of the first intercooler 26 arranged, first branch point 38 fluidic with the suction line 30 connected is. The first bypass line 36 is at a downstream of the first intercooler 26 and upstream of the second intercooler 28 arranged, first discharge point 40 fluidic with the suction line 30 connected. Furthermore, the first bypass device comprises 34 as the first valve element, a first, in its construction relatively simple, first flap 42 which is between an in 1 shown closed position and at least one open position is adjustable.

Dem mit der zweiten Kühlflüssigkeit betriebenen oder betreibbaren, zweiten Ladeluftkühler 28 ist eine zweite Umgehungseinrichtung 44 zugeordnet. Die zweite Umgehungseinrichtung 44 umfasst eine zweite Umgehungsleitung 46, welche an einer stromab des ersten Ladeluftkühlers 26 und stromauf des zweiten Ladeluftkühlers 28 sowie stromab der ersten Einleitstelle 40 angeordneten, zweiten Abzweigstelle 48 fluidisch mit der Ansaugleitung 30 verbunden ist. Des Weiteren ist die zweite Umgehungsleitung 46 an einer stromab des zweiten Ladeluftkühlers 28 angeordneten, zweiten Einleitstelle 52 fluidisch mit der Ansaugleitung 30 verbunden.The second intercooler operated or operable with the second coolant 28 is a second bypass device 44 assigned. The second bypass device 44 includes a second bypass line 46 , which at a downstream of the first intercooler 26 and upstream of the second intercooler 28 as well as downstream of the first discharge point 40 arranged, second branch point 48 fluidic with the suction line 30 connected is. Furthermore, the second bypass line 46 at a downstream of the second intercooler 28 arranged, second discharge point 52 fluidic with the suction line 30 connected.

Die zweite Einleitstelle 52 ist dabei stromauf des Luftverteilers 29 sowie stromauf der Drosselklappe 32 angeordnet. Die zweite Umgehungseinrichtung 44 umfasst als zweites Ventilelement eine zweite Klappe 50, welche zwischen einer in 1 gezeigten Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung verstellbar ist. Die zweite Umgehungseinrichtung 44 wird dabei als zweiter Bypass bezeichnet. Die erste Umgehungsleitung 36 dient dazu, die der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführende Luft zumindest teilweise, insbesondere vollständig, stromauf des ersten Ladeluftkühlers 26 an der ersten Abzweigstelle 38 abzuzweigen und zur ersten Einleitstelle 40 stromab des Ladeluftkühlers 26 wieder in die Ansaugleitung 30 einzuleiten. Dadurch kann die abgezweigte Luft den ersten Ladeluftkühler 26 umgehen, ohne dass der erste Ladeluftkühler 26 die diesen umgehende Luft temperiert, d. h. erwärmt oder kühlt. Darüber hinaus können so Strömungsverluste, welche durch das Durchströmen der Luft durch den ersten Ladeluftkühler 26 entstehen, vermieden werden. Analoges gilt für den zweiten Ladeluftkühler 28 und die zweite Umgehungseinrichtung 44. Mittels der zweiten Umgehungsleitung 46 kann die der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführende Luft zumindest teilweise, insbesondere vollständig, an der zweiten Abzweigstelle 48 aus der Ansaugleitung 30 abgezweigt und zur zweiten Einleitstelle 52 stromab des zweiten Ladeluftkühlers 28 wieder der Ansaugleitung 30 zugeführt werden, so dass die abgezweigte Luft den zweiten Ladeluftkühler 28 umgeht und somit nicht von diesem temperiert, d. h. erwärmt oder gekühlt wird. Dadurch lassen sich Strömungsverluste, welche aus dem Durchströmen der Luft durch den zweiten Ladeluftkühler 28 resultieren können, vermeiden.The second discharge point 52 is upstream of the air distributor 29 as well as upstream of the throttle 32 arranged. The second bypass means 44 comprises a second flap as a second valve element 50 which is between an in 1 shown closed position and at least one open position is adjustable. The second bypass device 44 is referred to as a second bypass. The first bypass line 36 serves to that of the internal combustion engine 10 air to be supplied at least partially, in particular completely, upstream of the first intercooler 26 at the first junction 38 to divert and to the first discharge point 40 downstream of the intercooler 26 back into the intake pipe 30 initiate. This allows the branched air the first intercooler 26 handle without the first intercooler 26 the temperature of these air, that is heated or cooled. In addition, so can flow losses caused by the passage of air through the first intercooler 26 arise, be avoided. The same applies to the second intercooler 28 and the second bypass device 44 , By means of the second bypass line 46 can that of the internal combustion engine 10 air to be supplied at least partially, in particular completely, at the second branch point 48 from the intake pipe 30 branched off and to the second discharge point 52 downstream of the second intercooler 28 again the intake pipe 30 be supplied, so that the branched air the second intercooler 28 bypasses and thus not tempered by this, that is heated or cooled. This allows flow losses resulting from the passage of air through the second intercooler 28 can result.

Der Hochtemperatur-Ladeluftkühler (erster Ladeluftkühler 26) kann beispielsweise umgangen werden, wenn die Temperatur der Luft infolge der Verdichtung mittels des Verdichters 24 niedriger ist als die Temperatur der ersten Kühlflüssigkeit oder lediglich geringfügig höher ist. Der Niedertemperatur-Ladeluftkühler (zweiter Ladeluftkühler 28) kann beispielsweise umgangen werden, wenn die Temperatur der Luft, welche aufgrund ihrer Verdichtung auch als Ladeluft bezeichnet wird, nur geringfügig über der Temperatur der Luft in ihrem unverdichteten Zustand, d. h. stromauf des Verdichters 24, liegt. Dadurch lassen sich beispielsweise die Strömungsverluste infolge eines Strömungswiderstands des Niedertemperatur-Ladeluftkühlers bei einem Saugbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 vermeiden. Des Weiteren kann beispielsweise bei niedriger Teillast der Verbrennungskraftmaschine 10 die erste Umgehungsleitung 36 des Hochtemperatur-Ladeluftkühlers wieder geschlossen werden, so dass mittels des Hochtemperatur-Ladeluftkühlers vorgewärmte Luft mit niedriger Dichte angesaugt wird, was Ladungswechselverluste infolge von Wärmedrosselung gering hält.The high temperature intercooler (first intercooler 26 ) can be bypassed, for example, when the temperature of the air due to the compression by means of the compressor 24 is lower than the temperature of the first cooling liquid or only slightly higher. The low temperature intercooler (second intercooler 28 ) can be bypassed, for example, if the temperature of the air, which is also referred to as charge air due to its compression, only slightly above the temperature of the air in its uncompressed state, ie upstream of the compressor 24 , lies. This allows, for example, the flow losses due to a flow resistance of the low-temperature charge air cooler in a suction operation of the internal combustion engine 10 avoid. Furthermore, for example, at low partial load of the internal combustion engine 10 the first bypass line 36 the high-temperature intercooler be closed again, so that by means of the high-temperature intercooler preheated air is sucked in with low density, which keeps low charge exchange losses due to heat throttling.

Die Klappen 42, 50 können dabei einen sehr einfachen Aufbau und somit geringe Kosten aufweisen, da keine hohe Druckdifferenz vorhanden und somit keine hohe Dichtheit erforderlich ist. Durch das bedarfsgerechte Einstellen der Klappen 42, 50 und somit das bedarfsgerechte Einstellen des entsprechenden Strömungsweges der Luft durch den Ansaugtrakt 22 kann die Leistungsfähigkeit sowie der Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine 10 positiv beeinflusst werden. Insbesondere ist es möglich, den Niedertemperatur-Kühlkreislauf zu entlasten, so dass dessen weiteres Kühlelement hinsichtlich seines Gewichts und seiner Leistungsfähigkeit sowie seiner äußeren Dimensionen klein und leicht ausgestaltet werden kann. Dies hält das Gewicht, die Kosten und den Bauraumbedarf der Verbrennungskraftmaschine 10 gering.The flaps 42 . 50 can have a very simple structure and thus low costs, since no high pressure difference exists and thus no high tightness is required. By the need-based adjustment of the flaps 42 . 50 and thus the need-based setting of the corresponding flow path of the air through the intake tract 22 can improve the performance and fuel economy of the internal combustion engine 10 positively influenced. In particular, it is possible to relieve the low-temperature cooling circuit, so that its further cooling element can be made small and lightweight with regard to its weight and its performance as well as its outer dimensions. This keeps the weight, the cost and space requirements of the internal combustion engine 10 low.

1 zeigt einen ersten Schaltzustand der Klappen 42, 50, welcher beispielsweise in einem Volllastbetrieb oder in einem volllastnahen Betriebsbereich der Verbrennungskraftmaschine 10 eingestellt wird, wobei die Temperatur der verdichteten Luft höher ist als die Temperatur der ersten Kühlflüssigkeit. Da sich die Klappen 42, 50 in ihrer jeweiligen Schließstellung befinden, sind die Umgehungsleitungen 36, 46 fluidisch versperrt, so dass die Luft sowohl den ersten Ladeluftkühler 26 als auch den zweiten Ladeluftkühler 28 durchströmt. Dadurch wird die Luft zweistufig zunächst mittels des ersten Ladeluftkühlers 26 und daran anschließend (seriell) mittels des zweiten Ladeluftkühlers 28 gekühlt mit dem Vorteil, den Niedertemperatur-Kühlkreislauf zu entlasten. 1 shows a first switching state of the flaps 42 . 50 , which, for example, in a full load operation or in a full load near operating range of the internal combustion engine 10 is set, wherein the temperature of the compressed air is higher than the temperature of the first cooling liquid. As the flaps 42 . 50 are in their respective closed position, the bypass lines 36 . 46 fluidly obstructed, so that the air both the first intercooler 26 as well as the second intercooler 28 flows through. As a result, the air is in two stages, first by means of the first intercooler 26 and subsequently (serially) by means of the second intercooler 28 cooled with the advantage of relieving the low-temperature cooling circuit.

2 zeigt die Umgehungseinrichtungen 34, 44 bzw. ihre Klappen 42, 50 in einem zweiten Schaltzustand. Die zweite Klappe 50 befindet sich weiterhin in ihrer Schließstellung, während sich die erste Klappe 42 in ihrer Offenstellung befindet. In dieser Offenstellung wird die Luft an der ersten Abzweigstelle 38 abgezweigt und umgeht den ersten Ladeluftkühler 26 über die erste Umgehungsleitung 36. Die den ersten Ladeluftkühler 26 umgebende Luft wird dadurch nicht durch den ersten Ladeluftkühler 26 temperiert. Der zweite Schaltzustand wird beispielsweise eingestellt, wenn die Verbrennungskraftmaschine 10 mit verdichteter Luft versorgt wird, wobei jedoch die Temperaturen der verdichteten Luft unterhalb der Temperatur der ersten Kühlflüssigkeit liegen. Hierbei wird ebenfalls der Niedertemperatur-Kühlkreislauf entlastet. Ferner werden Druckverluste infolge der Durchströmung des ersten Ladeluftkühlers 26 vermieden. 2 shows the bypass facilities 34 . 44 or their flaps 42 . 50 in a second switching state. The second flap 50 is still in its closed position while the first flap 42 is in its open position. In this open position, the air at the first branch point 38 diverted and bypasses the first intercooler 26 over the first bypass line 36 , The first intercooler 26 Surrounding air is not through the first intercooler 26 tempered. The second switching state is set, for example, when the internal combustion engine 10 is supplied with compressed air, but the temperatures of the compressed air are below the temperature of the first cooling liquid. Here also the low-temperature cooling circuit is relieved. Furthermore, pressure losses due to the flow through the first intercooler 26 avoided.

3 zeigt die Umgehungseinrichtungen 34, 44 in einem dritten Schaltzustand. Hierbei befinden sich beide Klappen 42, 50 in ihrer jeweiligen Offenstellung. Die Luft wird nun auch an der zweiten Abzweigstelle 48 abgezweigt, so dass sie den zweiten Ladeluftkühler 28 umgeht und nicht durch diesen temperiert wird. Dieser Schaltzustand wird beispielsweise im Bereich der Saugvolllast eingestellt, in welchem die Verbrennungskraftmaschine 10 in einem Saugbetrieb betrieben wird. Im Saugbetrieb wird die Luft nicht durch den Verdichter 24 verdichtet. Im dritten Schaltzustand werden beide Ladeluftkühler 26, 28 umgangen, so dass Druck- und Drosselverluste vermieden werden. 3 shows the bypass facilities 34 . 44 in a third switching state. Here are both flaps 42 . 50 in their respective open position. The air is now at the second branch point 48 diverted so that they have the second intercooler 28 bypasses and is not tempered by this. This switching state is set, for example, in the region of the full suction load, in which the internal combustion engine 10 in one Suction operation is operated. In suction mode, the air is not through the compressor 24 compacted. In the third switching state, both intercoolers 26 . 28 bypassed, so that pressure and throttle losses are avoided.

4 zeigt die Umgehungseinrichtungen 34, 44 in einem vierten Schaltzustand, welcher beispielsweise bei niedriger Teillast eingestellt wird. Die erste Klappe 42 befindet sich in ihrer Schließstellung, während sich die zweite Klappe 50 in ihrer Offenstellung befindet. Hierbei wird der erste Ladeluftkühler 26 von der Luft durchströmt, während der zweite Ladeluftkühler 28 umgangen wird, mit dem Vorteil, einen durch den zweiten Ladeluftkühler 28 bewirkten Druckverlust zu vermeiden und die Dichte der Luft durch aufheizen ab zu senken (Wärmedrosselung), ohne Drosselverluste in Kauf nehmen zu müssen. 4 shows the bypass facilities 34 . 44 in a fourth switching state, which is set, for example, at low partial load. The first flap 42 is in its closed position while the second flap 50 is in its open position. This is the first intercooler 26 flows through the air, while the second intercooler 28 bypassed, with the benefit of one through the second intercooler 28 To avoid caused pressure loss and to reduce the density of the air by heating from (heat throttling), without having to accept throttle losses.

5 zeigt ein Diagramm 54 zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 10. Mit anderen Worten veranschaulicht das Diagramm 54 eine Steuer- oder Regelstrategie zum Verstellen der Klappen 42, 50. Auf der Abszisse 56 des Diagramms 54 ist der Ladedruck der mittels des Verdichters 24 verdichteten Luft aufgetragen, während auf der Ordinate 58 Stellungen der Klappen 42, 50 aufgetragen sind. Mit 60 ist die in 1 und 4 gezeigte Schließstellung der ersten Klappe 42 bezeichnet, während mit 62 die in 2 und 3 gezeigte Offenstellung der ersten Klappe 42 bezeichnet ist. In 5 ist mit 64 die in 1 und 2 gezeigte Schließstellung der zweiten Klappe 50 bezeichnet, während mit 66 die in 3 und 4 gezeigte Offenstellung der zweiten Klappe 50 bezeichnet ist. Der Strömungsweg der Luft durch den Ansaugtrakt 22 und somit eine individuelle und bedarfsgerechte Durchströmung der Ladeluftkühler 26, 28 in entsprechenden Lastbereichen der Verbrennungskraftmaschine 10 kann mit einer stufigen oder einer zumindest im Wesentlichen kontinuierlichen Verstellung der lediglich zwei Klappen 42, 50 z. B. nach der in 5 veranschaulichten Strategie realisiert werden. Dies bedeutet, dass die Klappen 42, 50 auch in Zwischenstellungen zwischen der jeweiligen Schließstellung und Offenstellung einstellbar ist, so dass die entsprechende Umgehungsleitung 36, 46 lediglich teilweise freigegeben und teilweise fluidisch versperrt ist. 5 shows a diagram 54 to illustrate a method for operating the internal combustion engine 10 , In other words, the diagram illustrates 54 a control strategy for adjusting the flaps 42 . 50 , On the abscissa 56 of the diagram 54 is the boost pressure of the compressor 24 plotted compressed air while on the ordinate 58 Positions of the flaps 42 . 50 are applied. With 60 is the in 1 and 4 shown closed position of the first flap 42 designated while with 62 in the 2 and 3 shown open position of the first flap 42 is designated. In 5 is with 64 in the 1 and 2 shown closed position of the second flap 50 designated while with 66 in the 3 and 4 shown open position of the second flap 50 is designated. The flow path of the air through the intake tract 22 and thus an individual and needs-based flow through the intercooler 26 . 28 in corresponding load ranges of the internal combustion engine 10 can with a stepped or at least substantially continuous adjustment of only two flaps 42 . 50 z. B. after the in 5 illustrated strategy can be realized. This means the flaps 42 . 50 Also in intermediate positions between the respective closed position and open position is adjustable, so that the corresponding bypass line 36 . 46 only partially released and partially fluidly blocked.

Diese geregelte Ladeluftkühlung der Verbrennungskraftmaschine 10 ermöglicht die flexible und vielfältige Anpassung der Verbrennungskraftmaschine 10 an unterschiedliche Betriebspunkte, was ihrem effizienten und somit kraftstoffverbrauchsgünstigen Betrieb zugute kommt.This regulated intercooling of the internal combustion engine 10 allows the flexible and varied adaptation of the internal combustion engine 10 at different operating points, which benefits their efficient and thus fuel-efficient operation.

Die Klappen 42, 50 selbst können einen relativ einfachen Aufbau aufweisen und beispielsweise aus einem Kunststoff hergestellt sein, da Anforderungen an Dichtigkeit und Druckstabilität relativ gering sind. Eine Abdichtung der Klappen 42, 50 in ihrer Schließstellung und Offenstellung ist nicht notwendigerweise vorgesehen, kann aber vorteilhaft sein, auch um Geräusche zu vermeiden.The flaps 42 . 50 themselves may have a relatively simple structure and be made for example of a plastic, since requirements for tightness and pressure stability are relatively low. A seal of the flaps 42 . 50 in its closed position and open position is not necessarily provided, but may be advantageous to avoid even noise.

Eine stufige Verstellung der Klappen 42, 50 hält den Regelungsaufwand gering. Dabei sind die Klappen 42, 50 lediglich zwischen der jeweiligen Offenstellung und der jeweiligen Schließstellung verstellbar. Dabei kann davon ausgegangen werden, dass bei geöffneter Umgehungsleitung 36, 46 aufgrund des entsprechenden Strömungswiderstandes nur wenig Luft durch den entsprechenden Ladeluftkühler 26, 28 strömen wird, was zu tolerieren ist.A gradual adjustment of the flaps 42 . 50 keeps the regulatory effort low. Here are the flaps 42 . 50 only adjustable between the respective open position and the respective closed position. It can be assumed that when the bypass line is open 36 . 46 due to the corresponding flow resistance only a little air through the corresponding intercooler 26 . 28 will flow what is to be tolerated.

Wie anhand von 1 bis 4 dargestellt ist, können die Ladeluftkühler 26, 28 separat voneinander ausgebildet, d. h. in voneinander separaten Gehäusen aufgenommen und einzeln verschlaucht sein.As based on 1 to 4 is shown, the intercooler 26 . 28 separately formed, that is accommodated in separate housings and be individually hosed.

6 bis 9 zeigen eine alternative Ausführungsform der Verbrennungskraftmaschine 10, bei denen die Ladeluftkühler 26, 28 in ein gemeinsames Gehäuse 68 integriert sind. Die Ladeluftkühler 26, 28 können auch nach Art eines integrierten Ladeluftkühlers in der Ansaugleitung 30 und insbesondere im Luftverteiler 29 selbst angeordnet sein. Im Falle der Integration ist es möglich, die Klappen 42, 50 und entsprechende Kanäle geschickt in das gemeinsame Gehäuse 68 bzw. in den auch als Saugrohr bezeichneten Luftverteiler 29 zu integrieren. 6 to 9 show an alternative embodiment of the internal combustion engine 10 in which the intercooler 26 . 28 in a common housing 68 are integrated. The intercooler 26 . 28 can also be used as an integrated intercooler in the suction line 30 and in particular in the air distributor 29 be arranged by yourself. In case of integration it is possible to use the flaps 42 . 50 and appropriate channels sent into the common housing 68 or in the air distributor, also referred to as suction tube 29 to integrate.

Die Klappen 42, 50 können dabei über die gesamte Breite der Ladeluftkühler 26, 28 angeordnet werden, wodurch ein großer Querschnitt und damit ein niedriger Strömungswiderstand erzielt werden kann, ohne die Klappen 42, 50 und die Umgehungsleitungen 36, 46 in 6 bis 9 gezeigten Schnittebenen besonders hoch ausführen zu müssen. Damit wird auch eine umlenkungs- und damit verlustarme sowie gleichmäßige Beaufschlagung von jeweiligen Kühlernetzen oder Kühlerlamellen 70, 72 der Ladeluftkühler 26, 28 erreicht. Je nach Bauraumverhältnissen kann auch eine davon unterschiedliche Anordnung vorgesehen und vorteilhaft sein.The flaps 42 . 50 can thereby over the entire width of the intercooler 26 . 28 can be arranged, whereby a large cross section and thus a low flow resistance can be achieved without the flaps 42 . 50 and the bypass lines 36 . 46 in 6 to 9 To have to perform particularly high cutting planes shown. This is also a deflection and thus low-loss and uniform loading of respective radiator networks or radiator fins 70 . 72 the intercooler 26 . 28 reached. Depending on the space requirements, a different arrangement may be provided and advantageous.

Neben der anhand von 1 bis 9 geschilderten, luftseitigen Umgehbarkeit der Ladeluftkühler 26, 28 kann auch eine flüssigkeitseitige bzw. wasserseitige Umgehbarkeit und/oder Absperrbarkeit vorgesehen sein. Mit anderen Worten kann eine dritte Umgehungseinrichtung vorgesehen sein, welche dem ersten Ladeluftkühler 26 zugeordnet ist und mittels welcher der erste Ladeluftkühler 26 von der ersten Kühlflüssigkeit umgehbar ist, so dass ein Wärmeübergang zwischen der ersten Kühlflüssigkeit und dem ersten Ladeluftkühler 26 sowie der gegebenenfalls den ersten Ladeluftkühler 26 durchströmenden Luft vermieden wird. Entsprechend dazu kann eine vierte Umgehungseinrichtung vorgesehen sein, welche dem zweiten Ladeluftkühler 28 zugeordnet ist und mittels welchem der zweite Ladeluftkühler 28 von der zweiten Kühlflüssigkeit umgehbar ist. infolge der Umgehung des zweiten Ladeluftkühlers 28 durch die zweite Kühlflüssigkeit erfolgt kein Wärmeübergang zwischen der zweiten Kühlflüssigkeit und dem zweiten Ladeluftkühler 28 bzw. der gegebenenfalls den zweiten Ladeluftkühler 28 durchströmenden Luft.In addition to the basis of 1 to 9 described, airside bypass the intercooler 26 . 28 it is also possible to provide a liquid-side or water-side bypassability and / or shut-off capability. In other words, a third bypass device may be provided, which is the first intercooler 26 is assigned and by means of which the first intercooler 26 is bypassed by the first cooling liquid, so that a heat transfer between the first cooling liquid and the first charge air cooler 26 and possibly the first intercooler 26 flowing through Air is avoided. Correspondingly, a fourth bypass device may be provided, which is the second intercooler 28 is assigned and by means of which the second intercooler 28 is bypassed by the second cooling liquid. due to the bypass of the second intercooler 28 no heat transfer between the second cooling liquid and the second charge air cooler takes place through the second cooling liquid 28 or the optionally the second intercooler 28 flowing air.

Alternativ oder zusätzlich kann die Versorgung der Ladeluftkühler 26, 28 mit den entsprechenden Kühlflüssigkeiten variabel eingestellt, d. h. durchgeführt oder verhindert werden. Der Niedertemperatur-Kreislauf (zweiter Kühlkreislauf) umfasst beispielsweise eine Pumpeinrichtung, insbesondere eine Umwälzpumpe, mittels welcher die zweite Kühlflüssigkeit zum zweiten Ladeluftkühler 28 förderbar ist. Wird diese elektrische Umwälzpumpe ausgeschaltet, so wird die wasserseitige Durchströmung des Niedertemperatur-Ladeluftkühlers beendet, d. h. gesperrt.Alternatively or additionally, the supply of the intercooler 26 . 28 With the appropriate cooling liquids variably adjusted, ie performed or prevented. The low-temperature circuit (second cooling circuit) includes, for example, a pump device, in particular a circulation pump, by means of which the second cooling liquid to the second charge air cooler 28 is eligible. If this electric circulation pump is switched off, the water-side flow through the low-temperature intercooler is terminated, ie blocked.

Alternativ oder zusätzlich kann auch der Hochtemperatur-Kühlkreislauf eine Pumpeinrichtung, insbesondere eine Umwälzpumpe umfassen, mittels welcher der Hochtemperatur-Ladeluftkühler mit der ersten Kühlflüssigkeit zu versorgen ist. Wird die Umwälzpumpe des Hochtemperatur-Kühlkreislaufs ausgeschaltet und die wasserseitige Durchströmung des Hochtemperatur-Ladeluftkühlers gesperrt, d. h. beendet. So kann eine besonders schnelle Erwärmung der Verbrennungskraftmaschine 10 nach einem Kaltstart erzielt werden. Auch ein Nachlauf der elektrischen Umwälzpumpe des Hochtemperatur-Kühlkreislaufes zeitlich nach einer Aktivierung der Verbrennungskraftmaschine 10 kann durchgeführt werden, um beispielsweise Stauwärme durch den Hochtemperatur-Ladeluftkühler im Ansaugtrakt 22 und insbesondere im Saugrohr zu vermeiden.Alternatively or additionally, the high-temperature cooling circuit may include a pumping device, in particular a circulation pump, by means of which the high-temperature charge air cooler is to be supplied with the first cooling liquid. If the circulation pump of the high-temperature cooling circuit is turned off and the water-side flow of the high-temperature intercooler locked, ie ended. Thus, a particularly rapid heating of the internal combustion engine 10 be achieved after a cold start. Also, a caster of the electric circulation pump of the high-temperature cooling circuit in time after activation of the internal combustion engine 10 can be performed, for example, heat accumulation through the high-temperature intercooler in the intake 22 and in particular in the intake manifold to avoid.

Um Schadstoffemissionen der Verbrennungskraftmaschine 10 gering zu halten, kann eine in 1 bis 9 nicht dargestellte Abgasrückführeinrichtung vorgesehen sein, mittels welcher Abgas vom Abgastrakt 14 zum Ansaugtrakt 22 rückführbar und in den Ansaugtrakt 22 einleitbar ist. Die Einleitung des Abgases kann dabei bevorzugt an einer dritten Einleitstelle erfolgen, welche stromab des Hochtemperatur-Ladeluftkühlers oder auch stromab beider Ladeluftkühler 26, 28 angeordnet ist.To pollutant emissions of the internal combustion engine 10 to keep low, an in 1 to 9 Not shown exhaust gas recirculation device may be provided by means of which exhaust gas from the exhaust system 14 to the intake tract 22 traceable and in the intake tract 22 can be introduced. The introduction of the exhaust gas can preferably take place at a third point of introduction, which downstream of the high-temperature charge air cooler or downstream of both intercooler 26 . 28 is arranged.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (8)

Verbrennungskraftmaschine (10) für einen Kraftwagen, mit wenigstens einem in einem Ansaugtrakt (22) der Verbrennungskraftmaschine (10) angeordneten Verdichter (24), mittels welchem der Verbrennungskraftmaschine (10) zuzuführende Luft verdichtbar ist, mit einer im Ansaugtrakt (22) stromab des Verdichters (24) angeordneten, ersten Wärmetauscheinrichtung (26) und mit einer im Ansaugtrakt (22) stromab des Verdichters (24) angeordneten, zweiten Wärmetauscheinrichtung (28), mittels welchen die Luft temperierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wärmetauscheinrichtung (28) stromab der ersten Wärmetauscheinrichtung (26) angeordnet und den Wärmetauscheinrichtungen (26, 28) jeweils wenigstens eine Umgehungseinrichtung (34, 44) zugeordnet ist, mittels welchen die jeweils zugeordnete Wärmetauscheinrichtung (26, 28) von der Luft umgehbar ist.Internal combustion engine ( 10 ) for a motor vehicle, with at least one in an intake system ( 22 ) of the internal combustion engine ( 10 ) arranged compressors ( 24 ), by means of which the internal combustion engine ( 10 ) is compressible, with a in the intake tract ( 22 ) downstream of the compressor ( 24 ), first heat exchange device ( 26 ) and with one in the intake tract ( 22 ) downstream of the compressor ( 24 ), second heat exchange device ( 28 ), by means of which the air can be tempered, characterized in that the second heat exchange device ( 28 ) downstream of the first heat exchange device ( 26 ) and the heat exchange devices ( 26 . 28 ) at least one bypass device ( 34 . 44 ) is assigned, by means of which the respectively associated heat exchange device ( 26 . 28 ) is bypassed by the air. Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Wärmetauscheinrichtungen (24, 44) einen Flüssigkeit-Gas-Wärmetauscher (26, 28) zum Temperieren der Luft umfasst.Internal combustion engine ( 10 ) according to claim 1, characterized in that at least one of the heat exchange devices ( 24 . 44 ) a liquid-gas heat exchanger ( 26 . 28 ) for tempering the air. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wärmetauscheinrichtung (26) einen ersten Flüssigkeit-Gas-Wärmetauscher (26) und die zweite Wärmetauscheinrichtung (28) einen zweiten Flüssigkeit-Gas-Wärmetauscher (28) zum Temperieren der Luft umfasst, wobei der erste Flüssigkeit-Gas-Wärmetauscher (26) mit einem ersten Kühlkreislauf und der zweite Flüssigkeit-Gas-Wärmetauscher (28) mit einem vom ersten Kühlkreislauf unterschiedlichen, zweiten Kühlkreislauf gekoppelt ist.Internal combustion engine ( 10 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the first heat exchange device ( 26 ) a first liquid-gas heat exchanger ( 26 ) and the second heat exchange device ( 28 ) a second liquid-gas heat exchanger ( 28 ) for tempering the air, wherein the first liquid-gas heat exchanger ( 26 ) with a first cooling circuit and the second liquid-gas heat exchanger ( 28 ) is coupled to a different from the first cooling circuit, the second cooling circuit. Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlkreislauf bezogen auf den zweiten Kühlkreislauf ein Hochtemperatur-Kühlkreislauf und der zweite Kühlkreislauf bezogen auf den ersten Kühlkreislauf ein Niedertemperatur-Kühlkreislauf ist.Internal combustion engine ( 10 ) according to claim 3, characterized in that the first cooling circuit with respect to the second cooling circuit is a high-temperature cooling circuit and the second cooling circuit with respect to the first cooling circuit is a low-temperature cooling circuit. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlkreislauf eine Kühleinrichtung zum Kühlen wenigstens eines Brennraums (12) der Verbrennungskraftmaschine (10) umfasst.Internal combustion engine ( 10 ) according to one of claims 3 or 4, characterized in that the first cooling circuit comprises a cooling device for cooling at least one combustion chamber ( 12 ) of the internal combustion engine ( 10 ). Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscheinrichtungen (26, 28) in wenigstens ein, den Wärmetauscheinrichtungen (26, 28) gemeinsames Gehäuse (68) integriert sind.Internal combustion engine ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchange devices ( 26 . 28 ) in at least one, the heat exchange devices ( 26 . 28 ) common housing ( 68 ) are integrated. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Wärmetauscheinrichtungen (26, 28) jeweils wenigstens eine weitere Umgehungseinrichtung zugeordnet ist, mittels welchen die jeweils zugeordnete Wärmetauscheinrichtung (26, 28) von einem jeweiligen Medium der Wärmetauscheinrichtungen (26, 28), mittels welchem die Luft infolge eines Wärmeübergangs zwischen dem Medium und der Luft zu temperieren ist, umgehbar ist.Internal combustion engine ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchange devices ( 26 . 28 ) in each case at least one further bypass device is assigned, by means of which the respective associated heat exchange device ( 26 . 28 ) of a respective medium of the heat exchange devices ( 26 . 28 ), by means of which the air is to be tempered due to a heat transfer between the medium and the air, can be bypassed. Kraftwagen mit einer Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Car with an internal combustion engine ( 10 ) according to any one of the preceding claims.
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