DE102014220491A1 - Temperature control arrangement for transmission oil and method for controlling the temperature of transmission oil - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Temperieranordnung (1) für Getriebeöl (2) eines Fahrzeugs. Hierzu umfasst die Temperieranordnung (1) einen Wärmetauscher (3), welcher dafür vorgesehen ist, um über einen Getriebeöl-Kreislauf (5) fluidleitend mit einem Getriebe (4) des Fahrzeugs verbunden zu werden. Weiterhin ist ein mit dem Getriebeöl-Kreislauf (5) fluidleitend verbundener Wärmespeicher (6) sowie eine in dem Getriebeöl-Kreislauf (5) angeordnete Regelvorrichtung (7) vorgesehen, durch welche der Getriebeöl-Kreislauf (5) in einen den Wärmespeicher (6) beinhaltenden Speicher-Kreislauf (8) und in einen den Wärmetauscher (3) beinhaltenden Kühl-Kreislauf (9) unterteilt ist. Dabei ist der Wärmespeicher (6) dazu ausgebildet, um wenigstens einen Teil an Wärmeenergie aus dem Getriebeöl (2) zu akkumulieren und/oder zuvor aus dem Getriebeöl (2) gespeicherte Wärmeenergie zumindest teilweise an das Getriebeöl (2) abzugeben. Erfindungsgemäß besitzt die Regelvorrichtung (7) wenigstens zwei Regelstellungen und ist dazu ausgebildet, um in Bezug auf das innerhalb des Getriebeöl-Kreislaufs (5) zirkulierende Getriebeöl (2) das unterhalb der Betriebstemperatur des Getriebes (4) liegende Getriebeöl (2) vor seinem Einlauf in das Getriebe (4) zu dem Wärmespeicher (6) zu leiten und demgegenüber das oberhalb der Betriebstemperatur des Getriebes (4) liegende Getriebeöl (2) vor dem Durchlaufen des Wärmespeichers (6) durch den Wärmetauscher (3) zu leiten. Weiterhin werden ein entsprechend ausgestattetes Fahrzeug sowie ein geeignetes Verfahren zur Temperierung von Getriebeöl (2) eines Kraftfahrzeugs mit einer solchen Temperieranordnung (1) aufgezeigt.The invention relates to a tempering arrangement (1) for transmission oil (2) of a vehicle. For this purpose, the tempering arrangement (1) comprises a heat exchanger (3), which is provided to be fluid-conductively connected to a transmission (4) of the vehicle via a transmission oil circuit (5). Furthermore, a with the transmission oil circuit (5) fluidly connected heat storage (6) and in the transmission oil circuit (5) arranged control device (7) is provided through which the transmission oil circuit (5) in a heat storage (6) including storage circuit (8) and in a heat exchanger (3) containing cooling circuit (9) is divided. In this case, the heat accumulator (6) is designed to accumulate at least a part of heat energy from the transmission oil (2) and / or at least partially release heat energy stored from the transmission oil (2) to the transmission oil (2). According to the invention, the control device (7) has at least two control positions and is adapted to the transmission oil (2) lying below the operating temperature of the transmission (4) in relation to the transmission oil (2) circulating inside the transmission oil circuit (5) before its entry in the transmission (4) to the heat accumulator (6) to guide and on the other hand, above the operating temperature of the transmission (4) lying transmission oil (2) before passing through the heat accumulator (6) through the heat exchanger (3). Furthermore, an appropriately equipped vehicle and a suitable method for controlling the temperature of transmission oil (2) of a motor vehicle with such a tempering (1) are shown.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperieranordnung für Getriebeöl eines Fahrzeugs, insbesondere für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Temperieren von Getriebeöl eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 5.The present invention relates to a temperature control arrangement for transmission oil of a vehicle, in particular for a motor vehicle according to the preamble of
Getriebe bilden einen Teil des Antriebsstrangs eines Fahrzeugs. In ihrer Anordnung zwischen Motor und Antriebsrädern dienen sie der Übersetzung zwischen Motordrehzahl und der jeweiligen Antriebsdrehzahl. Neben eingängigen oder manuell zu schaltenden Mehrgang-Getrieben können letztere auch automatisiert betätigt werden. In Form von Automatikgetrieben reicht deren Bauart von halbautomatischen Getrieben über automatisierte und Wandler-Automatikgetrieben bis hin zu stufenlosen Getrieben. Sowohl manuelle Getriebe als auch Automatikgetriebe können beispielsweise mit elektrisch betriebenen Motoren und/oder mit Brennkraftmaschinen kombiniert werden.Transmissions form part of the powertrain of a vehicle. In their arrangement between the engine and drive wheels, they serve the translation between engine speed and the respective drive speed. In addition to catchy or manual multi-speed transmissions, the latter can also be operated automatically. In the form of automatic transmissions, their design ranges from semi-automatic transmissions to automated and converter automatic transmissions through to continuously variable transmissions. Both manual transmission and automatic transmission can be combined, for example, with electrically powered engines and / or with internal combustion engines.
Die einzelnen Bauteile von Getrieben sind so gefertigt, dass diese innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs ideal ineinandergreifen. Da die Temperatur des Getriebes im Betrieb und mit steigender Belastung und Umdrehung steigt, muss das darin befindliche Getriebeöl gekühlt werden, was so bevorzugt bei Automatikgetrieben beachtet wird. Hierzu kann das Getriebe beispielsweise mit einem Luft-Öl- oder aber mit einem Wasser-Öl-Wärmetauscher fluidleitend verbunden sein. Letzterer dient der Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine und dem Getriebeöl, während der Luft-Öl-Wärmetauscher die Wärmeenergie des Getriebeöls an die Luft der Atmosphäre abgibt.The individual components of gearboxes are manufactured in such a way that they mesh ideally within a certain temperature range. Since the temperature of the transmission increases in operation and with increasing load and rotation, the transmission oil contained therein must be cooled, which is considered so preferred in automatic transmissions. For this purpose, the transmission can be fluid-connected, for example, with an air-oil or with a water-oil heat exchanger. The latter serves to transfer heat between the coolant circuit of the internal combustion engine and the transmission oil, while the air-oil heat exchanger releases the heat energy of the transmission oil into the air of the atmosphere.
Umgekehrt weisen Getriebe unterhalb besagten Temperaturbereichs eine erhöhte Reibung auf, welche neben einem erhöhten Verschleiß einen erhöhten Energie- oder Kraftstoffverbrauch bewirkt. Hieraus ergeben sich Bestrebungen, das Getriebeöl und somit das Getriebe selbst innerhalb kürzester Zeit auf eine Betriebstemperatur zu erwärmen. Durch die fehlende Verbrennungshitze brauchen Getriebe insbesondere gegenüber Brennkraftmaschinen allerdings mehr Zeit für deren Erwärmung. Im Stand der Technik sind daher bereits Anordnungen und Verfahren bekannt, um das Getriebeöl möglichst rasch zu erwärmen. Dies geschieht beispielsweise durch den Einsatz elektrischer Heizer oder aber durch die gezielte Übertragung von Motorwärme. Da die hierfür erforderliche Energie letztlich beispielsweise durch die Brennkraftmaschine bereitgestellt werden muss, ist hierbei aus energetischer Sicht kein tatsächlich effizienter Betrieb möglich.Conversely, transmission below said temperature range on an increased friction, which in addition to increased wear causes increased energy or fuel consumption. This results in efforts to heat the transmission oil and thus the transmission itself within a very short time to an operating temperature. However, due to the lack of heat of combustion, transmissions, in particular compared with internal combustion engines, need more time for their heating. In the prior art, therefore, arrangements and methods are already known to heat the transmission oil as quickly as possible. This happens, for example, by the use of electric heaters or by the targeted transmission of engine heat. Since the energy required for this purpose must ultimately be provided, for example, by the internal combustion engine, in this case from an energetic point of view, no actually efficient operation is possible.
So schlägt die
Sofern der erste Kühlmittelkreislauf eine rasche Erwärmung erfährt, kann diese über die Verbindungsleitung auch dem zweiten Kühlmittelkreislauf zugeführt werden. Hierzu ist unter anderem ein Wärmespeicher vorgesehen, welcher in seiner fluidleitenden Verbindung mit dem ersten Kühlmittelkreislauf zu dessen rascheren Erwärmung beitragen kann. Auf diese Weise kann die dem ersten Kühlmittelkreislauf insbesondere beim Kaltstart durch den Wärmespeicher zuführbare Wärmeenergie über die Verbindungsleitung – wenn auch zeitversetzt – an den zweiten Kühlmittelkreislauf weitergegeben werden. Hierdurch kann die Wärmeenergie des Wärmespeichers letztlich auch dem Zusatzwärmetauscher für das Getriebeöl zumindest teilweise zugeführt werden. Die im ersten Kühlmittelkreislauf anfallende überschüssige Wärmeenergie kann dann wieder genutzt werden, um den Wärmespeicher zu laden.If the first coolant circuit undergoes rapid heating, it can also be supplied via the connecting line to the second coolant circuit. For this purpose, inter alia, a heat accumulator is provided which can contribute to its rapid heating in its fluid-conducting connection with the first coolant circuit. In this way, the thermal energy which can be supplied to the first coolant circuit, in particular during a cold start by the heat accumulator, can be passed on to the second coolant circuit via the connecting line, albeit with a time lag. As a result, the heat energy of the heat accumulator can ultimately also be at least partially supplied to the additional heat exchanger for the transmission oil. The resulting in the first coolant circuit excess heat energy can then be used again to load the heat storage.
Da der Wärmetauscher des Getriebeöls mit einem der Kühlmittelkreisläufe verbunden ist, kann das Getriebeöl und somit das Getriebe selbst nur langsam erwärmt werden. Ursächlich hierfür sind insbesondere die weiten Wege und die vielen Anordnungen auf dem Weg zwischen Wärmespeicher und Getriebe, welche dem Kühlmittel zumindest einen Teil der Wärmeenergie entziehen. Weiterhin geht die Erwärmung des gesamten Systems letztlich auf die Brennkraftmaschine zurück, was mit Blick auf die Erwärmung des Getriebes einen nur begrenzt effizienten Betrieb erlaubt.Since the heat exchanger of the transmission oil is connected to one of the coolant circuits, the transmission oil and thus the transmission itself can be heated only slowly. The reason for this is in particular the long distances and the many arrangements on the way between heat storage and transmission, which extract the coolant at least part of the heat energy. Furthermore, the heating of the entire system ultimately goes back to the internal combustion engine, which allows a view of the heating of the transmission only a limited efficient operation.
Aus diesem Grund scheint das Erreichen einer vorteilhafteren Energiebilanz derzeit nicht möglich. Denn auch wenn die Brennkraftmaschine nicht als direkte oder indirekte Quelle für die rasche Getriebeerwärmung genutzt würde, belasten zusätzliche elektrische Wärmequellen die Energiebilanz ebenso nachteilig. Insofern bieten die derzeit bekannten Temperieranordnungen sowie deren Betrieb durchaus noch Raum für Verbesserungen.For this reason, achieving a more favorable energy balance does not currently seem possible. Because even if the internal combustion engine would not be used as a direct or indirect source for the rapid transmission heating, additional electrical heat sources burden the energy balance just as adversely. In this respect, the currently known tempering arrangements as well as their operation still offer room for improvement.
Der
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Temperieranordnung für Getriebeöl eines Fahrzeugs sowie ein Verfahren zum Temperieren von Getriebeöl eines Fahrzeugs dahingehend auszugestalten, dass neben der gezielten Nutzung einer zusätzlichen Wärmequelle und der damit rascheren sowie die Energiebilanz verbessernden Erwärmung des Getriebeöls auch eine verbesserte Kühlung des heißen Getriebeöls erreicht werden kann.Against this background, the invention has the object, a temperature control for transmission oil of a vehicle and a method for tempering transmission oil of a vehicle to design such that in addition to the targeted use of an additional heat source and thus faster and the energy balance improving heating of the transmission oil also improved Cooling of the hot gear oil can be achieved.
Der gegenständliche Teil dieser Aufgabe wird durch eine Temperieranordnung für Getriebeöl eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der verfahrensmäßige Teil der Aufgabe findet seine Lösung in den Maßnahmen des Anspruchs 5. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.The objective part of this object is achieved by a temperature control arrangement for transmission oil of a vehicle having the features of
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen 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. It should be noted that the features listed in the following description as well as measures in any technically meaningful way can be combined with each other and show other embodiments of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, in particular in connection with the figures.
Gemäß der Erfindung wird nachfolgend eine Temperieranordnung für Getriebeöl eines Fahrzeugs, insbesondere für ein manuelles Getriebe oder ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs aufgezeigt. Hierzu umfasst die Temperieranordnung wenigstens einen Wärmetauscher. Der Wärmetauscher ist dafür vorgesehen, über einen Getriebeöl-Kreislauf fluidleitend mit einem Getriebe des Fahrzeugs verbunden zu werden. Erfindungsgemäß umfasst die Temperieranordnung weiterhin wenigstens einen Wärmespeicher. Besagter Wärmespeicher ist dabei fluidleitend mit dem Getriebeöl-Kreislauf verbunden. In dieser Anordnung ist der Wärmespeicher dazu ausgebildet, wenigstens einen Teil an Wärmeenergie aus dem Getriebeöl zu akkumulieren und somit über eine Zeit hinweg zu speichern. Auch ist der Wärmespeicher dazu ausgebildet, zuvor aus dem Getriebeöl gespeicherte Wärmeenergie zumindest teilweise wieder an das Getriebeöl abzugeben.According to the invention, a temperature control arrangement for transmission oil of a vehicle, in particular for a manual transmission or an automatic transmission of a motor vehicle is shown below. For this purpose, the tempering arrangement comprises at least one heat exchanger. The heat exchanger is intended to be fluidly connected to a transmission of the vehicle via a transmission oil circuit. According to the invention the tempering further comprises at least one heat storage. Said heat storage is fluidly connected to the transmission oil circuit. In this arrangement, the heat accumulator is adapted to accumulate at least a portion of heat energy from the transmission oil and thus to store over a period of time. The heat accumulator is also designed to at least partially dispense heat energy previously stored in the transmission oil back to the transmission oil.
Weiterhin ist in dem Getriebeöl-Kreislauf eine Regelvorrichtung angeordnet. Besagte Regeleinrichtung ist dazu ausgebildet, das innerhalb des Getriebeöl-Kreislaufs zirkulierende Getriebeöl zumindest teilweise zu dem Wärmetauscher und/oder zu dem Wärmespeicher zu leiten. Auf diese Weise kann das Getriebeöl je nach Bedarf mehr oder ganz dem Wärmetauscher sowie mehr oder ganz dem Wärmespeicher zugeführt werden. Dank der Regeleinrichtung erfolgt so eine gezielte Leitung des Getriebeöls durch den Getriebeöl-Kreislauf und insbesondere durch den Wärmetauscher und den Wärmespeicher. Dabei liegen der jeweiligen Regelstellung der Regeleinrichtung die zu erreichenden Ziele einer raschen Erwärmung des Getriebeöls und/oder eine effiziente Akkumulierung der überschüssigen Wärmeenergie aus dem Getriebeöl zugrunde.Furthermore, a control device is arranged in the transmission oil circuit. Said control device is designed to at least partially lead the transmission oil circulating within the transmission oil circuit to the heat exchanger and / or to the heat accumulator. In this way, the gear oil can be more or more supplied to the heat exchanger as well as more or more of the heat storage as needed. Thanks to the control device as a targeted management of the transmission oil through the transmission oil circuit and in particular through the heat exchanger and the heat storage. The respective control position of the control device is based on the objectives to be achieved of rapid heating of the transmission oil and / or efficient accumulation of the excess heat energy from the transmission oil.
Der Getriebeöl-Kreislauf ist durch die Regelvorrichtung in wenigstens zwei Kreisläufe unterteilt. Mit anderen Worten kann das innerhalb des Getriebeöl-Kreislaufs zirkulierende Getriebeöl durch die Regelvorrichtung nur in einem dieser beiden Kreisläufe zirkuliert werden oder zu Teilen in beiden gleichzeitig. Besonders bevorzugt kann der Getriebeöl-Kreislauf dabei in einen Speicher-Kreislauf und in einen Kühl-Kreislauf unterteilt sein.The transmission oil circuit is divided by the control device into at least two circuits. In other words, the transmission oil circulating within the transmission oil circuit can be circulated by the control device only in one of these two circuits or to parts in both at the same time. Particularly preferably, the transmission oil circuit can be divided into a storage circuit and a cooling circuit.
Dabei sind Wärmetauscher und Wärmespeicher in jeweils einem dieser beiden Kühlkreise angeordnet. So ist der Wärmespeicher in dem Speicher-Kreislauf des Getriebeöl-Kreislaufs angeordnet, während der Wärmetauscher in dem Kühl-Kreislauf des Getriebeöl-Kreislaufs angeordnet ist.In this case, heat exchangers and heat storage are arranged in each one of these two cooling circuits. Thus, the heat accumulator is arranged in the storage circuit of the transmission oil circuit, while the heat exchanger is arranged in the cooling circuit of the transmission oil circuit.
Durch die vorteilhafte Anordnung des Wärmespeichers direkt innerhalb des Getriebeöl-Kreislaufs ist es nunmehr möglich, die Abwärme des Getriebes über das im Betrieb des Getriebes erwärmte Getriebeöl aufzunehmen. Bisherige Lösungen sahen insofern keine direkte Aufnahme der ohnehin abzuführenden Wärmeenergie vor. Im Gegenteil gingen die bisherigen Bestrebungen in die Richtung, dem Getriebeöl-Kreislauf die überschüssige Wärmeenergie möglichst rasch über den Wärmetauscher zu entziehen, um eine Kühlung des Getriebes zu erreichen. Hier macht sich die Erfindung tatsächlich zumindest einen Teil der ansonsten abzuführenden Wärmeenergie zunutze, um in dem Wärmespeicher zwischengespeichert zu werden.Due to the advantageous arrangement of the heat accumulator directly within the transmission oil circuit, it is now possible to absorb the waste heat of the transmission via the heated during operation of the transmission gear oil. Previous solutions did not provide for a direct recording of the heat energy to be dissipated anyway. On the contrary, the previous efforts in the direction of the transmission oil circuit to remove the excess heat energy as quickly as possible over the heat exchanger to achieve cooling of the transmission. Here, the invention actually makes use of at least some of the heat energy otherwise dissipated in order to be temporarily stored in the heat accumulator.
Da diese Wärmeenergie auf die ohnehin erforderliche eigene Betriebserwärmung des Getriebes zurückgeht, hat deren Entzug aus dem Getriebeöl-Kreislauf zunächst keinerlei Auswirkungen auf die Energiebilanz. Im Gegenteil wird diese mitunter deutlich verbessert, sobald die zuvor akkumulierte Wärmeenergie wieder an das Getriebeöl und somit an das Getriebe abgegeben wird. Im Ergebnis werden die Reibung und somit der Widerstand innerhalb des Getriebes innerhalb kürzester Zeit herabgesetzt, wodurch der Energieverbrauch, insbesondere der Kraftstoffverbrauch reduziert wird.Since this heat energy is due to the already required own operating heating of the transmission, their withdrawal from the transmission oil circuit initially has no effect on the energy balance. On the contrary, this is sometimes significantly improved as soon as the previously accumulated heat energy is returned to the transmission oil and thus to the transmission. As a result, the friction and thus the resistance within the transmission are reduced within a very short time, whereby the energy consumption, in particular the fuel consumption is reduced.
Als Wärmespeicher werden im Rahmen der Erfindung solche Anordnungen verstanden, welche in der Lage sind, thermische Energie aufzunehmen und bei Bedarf wieder abzugeben. Hierbei kann es sich beispielsweise auch, aber nicht beschränkend um einen chemischen Wärmespeicher handeln. As a heat storage are understood in the context of the invention, such arrangements, which are able to absorb thermal energy and deliver it again when needed. This may also be, for example, but not limited to a chemical heat storage.
Hier ist vor allem auch die erfindungsgemäße Anordnung des Wärmespeichers im Getriebeöl-Kreislauf zu betonen, welche im Hinblick auf die mitunter bekannte Anordnung im regulären Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine deutliche Vorteile bietet.Here, above all, the inventive arrangement of the heat accumulator in the transmission oil circuit to emphasize, which offers significant advantages in view of the sometimes known arrangement in the regular cooling circuit of an internal combustion engine.
Ein chemischer Wärmespeicher hat zwar den generellen Nachteil einer geringen Entladeleistung. Deswegen scheint dieser für Brennkraftmaschinen, also Verbrennungsmotoren zunächst weniger geeignet. Die Entladeleistung eines „Ölwärmespeichers“ dagegen kann deutlich höher sein, wenn das warme Öl z.B. direkt in den Motorölkreislauf eingespeist wird. Chemische Wärmespeicher entladen die gespeicherte Energie jedoch über eine chemische Reaktion, die dann an das Öl abgegeben werden kann. Diese Entladeleistung ist deswegen für eine sinnvoll im Kraftfahrzeug einsetzbare Wärmespeichergröße typischerweise geringer als die des Ölwärmespeichers. Die gespeicherte Wärmeenergie kann dagegen für beide Systeme, also für einen chemischen Wärmespeicher gegenüber dem Ölwärmespeicher als annähernd gleich betrachtet werden. In möglicher Ausgestaltung kann daher ein chemischer Wärmespeicher für ein Getriebe vorteilhaft einsetzbar sein, da zum einen die thermische Masse eines Getriebes geringer ist als die eines Verbrennungsmotors und zum anderen die Motoraufwärmung üblicherweise deutlich länger dauert als die des Getriebes.Although a chemical heat storage has the general disadvantage of low discharge capacity. Therefore, this seems initially less suitable for internal combustion engines, ie internal combustion engines. On the other hand, the discharge capacity of an "oil heat store" can be significantly higher if the warm oil is e.g. is fed directly into the engine oil circuit. However, chemical heat storage discharges the stored energy through a chemical reaction, which can then be released to the oil. This discharge capacity is therefore typically less than that of the oil heat store for a useful heat storage size that can be used in the motor vehicle. On the other hand, the stored heat energy can be regarded as approximately the same for both systems, that is to say for a chemical heat store relative to the oil heat store. In a possible embodiment, therefore, a chemical heat storage for a transmission can be advantageously used, since on the one hand, the thermal mass of a transmission is lower than that of an internal combustion engine and on the other hand, the engine warming usually takes much longer than that of the transmission.
So sind aufgrund der zumeist relativ geringen thermischen Energie eines angemessenen Wärmespeichers im Vergleich zu der benötigten Aufheizenergie einer Brennkraftmaschine nur geringe Temperaturerhöhungen zu erwarten. Vor diesem Hintergrund ist die Erwärmung eines Getriebes gegenüber einer Brennkraftmaschine deutlich vorteilhafter, da ein Getriebe gegenüber der Brennkraftmaschine, also des Verbrennungsmotors eine geringere thermische Trägheit aufweist. Dies führt damit zu einer deutlich stärkeren Temperaturerhöhung des Getriebes im Vergleich zu einer Brennkraftmaschine. Nur auf diese Weise ist eine wesentliche Energie-, insbesondere Kraftstoffeinsparung im Kaltstart erreichbar. Insofern kann der Wärmespeicher als chemischer Wärmespeicher ausgeführt sein. Selbstverständlich kann der Wärmespeicher auch als Ölwärmespeicher ausgeführt sein. Thus, due to the usually relatively low thermal energy of an adequate heat storage in comparison to the required heating energy of an internal combustion engine, only small temperature increases are to be expected. Against this background, the heating of a transmission relative to an internal combustion engine is significantly more advantageous, since a transmission relative to the internal combustion engine, ie the internal combustion engine has a lower thermal inertia. This leads to a much greater temperature increase of the transmission compared to an internal combustion engine. Only in this way is a significant energy, especially fuel savings in cold start achievable. In this respect, the heat storage can be designed as a chemical heat storage. Of course, the heat storage can also be designed as oil heat storage.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei der Regelvorrichtung um wenigstens ein Ventil oder eine Ventilanordnung, durch welche die Leitung des Getriebeöls in Bezug auf dessen Richtung und Verlauf innerhalb des Getriebeöl-Kreislaufs regelbar ist. Hierzu weist das Ventil oder die Ventilanordnung wenigstens eine Regelstellung auf, welche das Getriebeöl entweder durch den Wärmespeicher strömen lässt oder nicht. Bevorzugt sind wenigstens zwei Regelstellungen vorgesehen, wobei in der einen das Getriebeöl durch den Wärmetauscher und in der anderen Regelstellung zu dem Wärmespeicher geleitet wird. Dies jeweils in Abhängigkeit von der Temperatur des Getriebeöls. Particularly preferably, the control device is at least one valve or valve arrangement, by means of which the line of the transmission oil can be regulated with respect to its direction and course within the transmission oil circuit. For this purpose, the valve or the valve arrangement has at least one control position which allows the transmission oil to flow either through the heat accumulator or not. Preferably, at least two control positions are provided, wherein in one of the transmission oil is passed through the heat exchanger and in the other control position to the heat accumulator. This in each case depending on the temperature of the transmission oil.
Das unterhalb der Betriebstemperatur des Getriebes liegende und somit als kalt zu bezeichnende Getriebeöl wird nicht durch den Wärmetauscher, sondern zu dem Wärmespeicher geleitet, bevor dieses in das Getriebe einläuft. Hierbei nimmt es zuvor akkumulierte Wärmeenergie aus dem Wärmespeicher auf, welches es dann innerhalb des Getriebes an dessen einzelnen umspülten Bauteile zumindest teilweise überträgt. The lying below the operating temperature of the transmission and thus to be designated as cold gear oil is not passed through the heat exchanger, but to the heat accumulator before it enters the gearbox. In this case, it absorbs previously accumulated heat energy from the heat accumulator, which then at least partially transfers it within the transmission at the individual components flushed around it.
Demgegenüber wird das oberhalb der Betriebstemperatur des Getriebes liegende und somit als heiß zu bezeichnende Getriebeöl erfindungsgemäß zu dem Wärmespeicher geleitet. Dabei wird es vor dem Durchlaufen des Wärmespeichers durch den Wärmetauscher geleitet, bevor es wieder an das Getriebe rückgeführt wird. Auf diese Weise wird das heiße Getriebeöl insbesondere durch den Wärmetauscher aber auch durch den Wärmespeicher gekühlt, welcher dem Getriebeöl ja ebenfalls Wärmeenergie entzieht. Das so herabgekühlte Getriebeöl kann anschließend bei seinem Einlaufen in das Getriebe erneut Wärmeenergie von den umspülten Bauteilen des Getriebes aufnehmen, wodurch diese und somit das Getriebe insgesamt gekühlt werden.In contrast, lying above the operating temperature of the transmission and thus to be designated as hot gear oil according to the invention is passed to the heat storage. It is passed through the heat exchanger before passing through the heat accumulator before it is returned to the transmission. In this way, the hot gear oil is cooled in particular by the heat exchanger but also by the heat storage, which also removes heat energy from the transmission oil. The so-cooled transmission oil can then absorb again heat energy from the spilled components of the transmission when it enters the transmission, whereby these and thus the transmission are cooled in total.
Die Erfindung sieht eine vorteilhafte Anordnung für die Regeleinrichtung vor, welche bevorzugt stromaufwärts des Wärmetauschers erfolgen kann. Hierbei durchläuft der das Getriebe verlassende Teil des Getriebeöls zunächst die Regelvorrichtung, welche den anschließenden Verlauf des Getriebeöls vorgibt. Je nach Temperatur des Getriebeöls kann dieses entweder zu dem Wärmetauscher oder zu dem Wärmespeicher oder zu beiden Elementen geleitet werden.The invention provides an advantageous arrangement for the control device, which can preferably take place upstream of the heat exchanger. Here passes through the gear leaving part the transmission oil first, the control device, which dictates the subsequent course of the transmission oil. Depending on the temperature of the gear oil, this can either be routed to the heat exchanger or to the heat storage or to both elements.
Bevorzugt ist der Wärmespeicher so auszulegen, dass die Leistung zum Aufladen des Wärmespeichers der Kühlleistung des Wärmetauschers entspricht. Auf diese Weise würde die Aufladung des Speichers keine oder nur eine geringe Auswirkung auf die Getriebeöltemperatur haben. Die Steuerung der Regeleinrichtung würde sich dadurch wesentlich vereinfachen.Preferably, the heat accumulator is designed so that the power for charging the heat accumulator corresponds to the cooling capacity of the heat exchanger. In this way, the charging of the memory would have little or no effect on the transmission oil temperature. The control of the control device would be much easier.
Grundsätzlich sind also auch Zwischenstellungen für die Regelvorrichtung denkbar, so dass das Getriebeöl gleichzeitig sowohl durch den Wärmetauscher als auch zu dem Wärmespeicher geleitet werden kann. Dabei ist die jeweilige Durchflussmenge ebenfalls durch die Regelvorrichtung möglich, um eine möglichst optimale Regelung des umlaufenden Getriebeöls zu erhalten.In principle, therefore, intermediate positions for the control device are conceivable, so that the transmission oil can be passed simultaneously both through the heat exchanger and to the heat storage. The respective flow rate is also possible by the control device to obtain the best possible control of the rotating transmission oil.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung ist angedacht, dass der zum Kühlen des Getriebeöls verwendete Wärmetauscher als Luft-Öl-Wärmetauscher ausgebildet sein kann. Auf diese Weise werden keine weiteren Systeme durch die Abwärme des Getriebeöls belastet. Hierdurch kann die überschüssige Wärmeenergie des Getriebeöls – wenn nicht an den Wärmespeicher – an die Atmosphäre abgegeben werden.In a further development of the invention, it is envisaged that the heat exchanger used for cooling the transmission oil can be designed as an air-oil heat exchanger. In this way, no further systems are burdened by the waste heat of the transmission oil. As a result, the excess heat energy of the transmission oil - if not to the heat storage - are released to the atmosphere.
Die zuvor aufgezeigte erfindungsgemäße Temperieranordnung macht es möglich, trotz einer zusätzlichen Wärmequelle für das Getriebeöl in Form des Wärmespeichers eine verbesserte Energiebilanz sowie eine verbesserte Kühlung des heißen Getriebeöls zu erreichen. Da die zu akkumulierende Wärmeenergie nahezu direkt am Ort ihrer Entstehung aus dem Getriebeöl aufgenommen und akkumuliert wird, kann der Wärmespeicher bereits nach kurzem Betrieb des Fahrzeugs maximal aufgeladen sein. Weiterhin ermöglicht die unmittelbare Nähe des Wärmespeichers zu dem Getriebe dessen rasche oder zumindest unterstützende Erwärmung auf Betriebstemperatur, indem das Getriebeöl bevorzugt kurz vor seinem Einlauf in das Getriebe Wärmeenergie aus dem Wärmespeicher aufnimmt. Da die beim Betrieb des Getriebes entstehende Wärme bei Übersteigen einer bestimmten Temperatur ohnehin abgeführt werden muss, kann diese somit in vorteilhafter Weise quasi zeitversetzt genutzt werden. Je nach Ausgestaltung des Wärmespeichers steht somit auch bei einem Kaltstart genügend Energie zur Verfügung, um das Getriebeöl und somit das Getriebe selbst in dessen Betrieb möglichst rasch auf Betriebstemperatur zu bringen.The tempering arrangement according to the invention, as indicated above, makes it possible, despite an additional heat source for the gear oil in the form of the heat accumulator, to achieve an improved energy balance and improved cooling of the hot gear oil. Since the thermal energy to be accumulated is absorbed and accumulated almost directly at the place of its formation from the transmission oil, the heat accumulator can be maximally charged already after a short operation of the vehicle. Furthermore, the immediate proximity of the heat accumulator to the transmission allows its rapid or at least supportive heating to operating temperature by the transmission oil preferably absorbs heat energy from the heat storage just before its entry into the transmission. Since the heat generated during operation of the transmission must be dissipated when exceeding a certain temperature anyway, this can thus be used in an advantageous manner quasi time-offset. Depending on the configuration of the heat accumulator is thus sufficient energy even when cold starting available to bring the transmission oil and thus the transmission itself in its operation as quickly as possible to operating temperature.
Weiter ist zu erwähnen, dass der Wärmespeicher natürlich auch aufgeladen werden muss, so dass dieser die Wärme des Getriebeöls überhaupt aufnehmen, also speichern kann. Dazu wird das heiße Getriebeöl dem Wärmespeicher zugeführt, was mit der entsprechenden Ansteuerung der Regelvorrichtung geschehen kann. Dabei kann der Wärmetauscher in dem Kühl-Kreislauf des Getriebeöl-Kreislaufs umgangen werden, so dass quasi ungekühltes Getriebeöl zum Wärmespeicher gelangt. Zielführend kann dabei vorgesehen sein, dass der Wärmespeicher in idealer Ausgestaltung zum Speichern der Wärme dieselbe Leistung hat wie der Wärmetauscher zum Kühlen des Getriebeöls. Mit anderen Worten wird das Getriebeöl in dem Wärmespeicher quasi gekühlt (was bereits Erwähnung fand), wenn dieser aufgeladen werden muss. So ist zugleich sichergestellt, dass die Getriebeöltemperatur bei dem Aufladen des Wärmespeichers nicht zu hoch wird. Ist der Wärmespeicher aufgeladen, wird die Regelungsvorrichtung entsprechend angesteuert, so dass das Getriebeöl wieder zum Wärmetauscher geleitet wird. It should also be mentioned that the heat storage must of course also be charged, so that it can absorb the heat of the transmission oil at all, so can save. For this purpose, the hot gear oil is supplied to the heat accumulator, which can be done with the appropriate control of the control device. In this case, the heat exchanger can be bypassed in the cooling circuit of the transmission oil circuit, so that quasi uncooled transmission oil reaches the heat storage. Targeting can be provided that the heat storage in an ideal configuration for storing the heat has the same power as the heat exchanger for cooling the transmission oil. In other words, the transmission oil in the heat storage is quasi cooled (which has already been mentioned) when it needs to be charged. This ensures at the same time that the transmission oil temperature is not too high when charging the heat accumulator. If the heat storage is charged, the control device is driven accordingly, so that the transmission oil is passed back to the heat exchanger.
Auch ist die Erfindung auf ein Fahrzeug gerichtet, welches neben einem Antriebsmotor und einem damit Drehmoment übertragend gekoppeltem Getriebe eine Temperieranordnung für das Getriebeöl des Getriebes umfasst. Bei der Temperieranordnung kann es sich insbesondere um eine wie zuvor aufgezeigte Temperieranordnung handeln. Der Antriebsmotor kann dabei beispielsweise elektrisch betrieben werden. Demgegenüber kann es sich bei dem Antriebsmotor beispielsweise auch um eine Brennkraftmaschine handeln.The invention is also directed to a vehicle which, in addition to a drive motor and a transmission coupled thereto for torque transmission, comprises a temperature control arrangement for the transmission oil of the transmission. The tempering arrangement may in particular be a tempering arrangement as indicated above. The drive motor can be operated electrically, for example. In contrast, the drive motor may, for example, also be an internal combustion engine.
Die Erfindung ist ferner auf ein Verfahren zur Temperierung von Getriebeöl eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs gerichtet, wobei die Temperierung über eine geeignete Temperieranordnung erfolgt. Bei dieser Temperieranordnung kann es sich insbesondere um die zuvor aufgezeigte Temperieranordnung handeln.The invention is further directed to a method for controlling the temperature of transmission oil of a vehicle, in particular of a motor vehicle, wherein the temperature is controlled by a suitable temperature control. This tempering arrangement can be, in particular, the previously described tempering arrangement.
Hierzu wird das Getriebeöl zu dessen Kühlung durch einen mit einem Getriebe und einem Wärmetauscher fluidleitend verbundenen Getriebeöl-Kreislauf geleitet. Erfindungsgemäß wird das heiße Getriebeöl nach seiner Leitung durch den Wärmetauscher zu einem Wärmespeicher geleitet. Hierdurch ist es möglich, dass zumindest ein Teil der Wärmeenergie aus dem Getriebeöl aufgenommen und in dem Wärmespeicher zunächst akkumuliert werden kann.For this purpose, the gear oil is passed to its cooling by a fluid-connected with a gearbox and a heat exchanger transmission oil circuit. According to the hot gear oil is passed after its conduction through the heat exchanger to a heat storage. This makes it possible that at least a portion of the heat energy absorbed by the transmission oil and can be initially accumulated in the heat storage.
Weiterhin ist eine in dem Getriebeöl-Kreislauf angeordnete Regelvorrichtung vorgesehen. Dabei ist die Regelvorrichtung dazu ausgebildet, dass das Getriebeöl in Abhängigkeit von seiner Temperatur zumindest teilweise zu dem Wärmetauscher und/oder zu dem Wärmespeicher geleitet werden kann.Furthermore, a control device arranged in the transmission oil circuit is provided. In this case, the control device is designed so that the transmission oil can be passed depending on its temperature at least partially to the heat exchanger and / or to the heat storage.
Der Getriebeöl-Kreislauf ist durch die Regelvorrichtung in einen Speicher-Kreislauf und in einen Kühl-Kreislauf unterteilt. Auf diese Weise kann das Getriebeöl in Abhängigkeit von der jeweiligen Regelstellung der Regelvorrichtung zumindest anteilig durch den Speicher-Kreislauf und/oder durch den Kühl-Kreislauf geleitet werden. The transmission oil circuit is divided by the control device in a storage circuit and in a cooling circuit. In this way, the transmission oil can be passed at least partially through the storage circuit and / or through the cooling circuit as a function of the respective control position of the control device.
Die sich hieraus ergebenden Vorteile wurden bereits im Zusammenhang mit der zuvor erläuterten erfindungsgemäßen Temperieranordnung näher dargelegt, so dass an dieser Stelle auf die vorherigen Ausführungen verwiesen wird. Dies gilt im Übrigen auch für die weiteren nachfolgend erläuterten vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie das zuvor aufgezeigte Fahrzeug mit einer solchen Temperieranordnung.The resulting advantages have already been explained in more detail in connection with the above-described temperature control arrangement according to the invention, so that reference is made to the previous statements at this point. Incidentally, this also applies to the further advantageous embodiments of the method according to the invention explained below as well as to the previously indicated vehicle with such a tempering arrangement.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Getriebeöl zu dessen Erwärmung zunächst zum Wärmespeicher und anschließend zum Getriebe geleitet werden kann. Auf diese Weise kann wenigstens ein Teil der zuvor in dem Wärmespeicher akkumulierten Wärmeenergie wieder an das Getriebeöl abgegeben werden.In an advantageous development, it is provided that the transmission oil can first be conducted to the heat storage and then to the transmission for its heating. In this way, at least part of the heat energy previously accumulated in the heat accumulator can be returned to the transmission oil.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand eines in den nachfolgenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:Further advantageous details and effects of the invention are explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the following figures. Show it:
In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel nur einmal beschrieben sind. In the different figures, the same parts are provided with the same reference numerals, so that these are usually described only once.
Mit Bezug auf die Darstellung der
Die Regelvorrichtung
Da der Wärmespeicher
Der Kühl-Kreislauf
Die bereits zuvor näher erläuterte
Zudem kann die Ausgestaltung nach
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Temperieranordnung Temperature control order
- 22
- Getriebeöl transmission oil
- 33
- Wärmetauscher heat exchangers
- 44
- Getriebe transmission
- 55
- Getriebeöl-Kreislauf Gear oil circulation
- 66
- Wärmespeicher heat storage
- 77
- Regelvorrichtung control device
- 88th
-
Speicher-Kreislauf von
5 Memory cycle of5 - 99
-
Kühl-Kreislauf von
5 Cooling cycle of5 - AA
-
erste Regelstellung von
7 first regulation of7 - BB
-
zweite Regelstellung von
7 second regulation of7 - CC
-
dritte Regelstellung von
7 third rule of7 - DD
-
vierte Regelstellung von
7 fourth regulation of7
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: DOERFLER, THOMAS, DR.-ING., DE |
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R016 | Response to examination communication | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: MARKOWITZ, MARKUS, DR.-ING., DE |