DE102014220816B4 - Vorrichtung zum Erwärmen eines Schmiermittels einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zum Erwärmen eines Schmiermittels einer Brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE102014220816B4
DE102014220816B4 DE102014220816.5A DE102014220816A DE102014220816B4 DE 102014220816 B4 DE102014220816 B4 DE 102014220816B4 DE 102014220816 A DE102014220816 A DE 102014220816A DE 102014220816 B4 DE102014220816 B4 DE 102014220816B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat exchanger
exhaust gas
line
gas heat
lubricant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102014220816.5A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102014220816A1 (de
Inventor
Erwin Achleitner
Manfred Weigl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vitesco Technologies GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Priority to DE102014220816.5A priority Critical patent/DE102014220816B4/de
Publication of DE102014220816A1 publication Critical patent/DE102014220816A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102014220816B4 publication Critical patent/DE102014220816B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00Liquid cooling
    • F01P3/22Liquid cooling characterised by evaporation and condensation of coolant in closed cycles; characterised by the coolant reaching higher temperatures than normal atmospheric boiling-point
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01MLUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M5/00Heating, cooling, or controlling temperature of lubricant; Lubrication means facilitating engine starting
    • F01M5/02Conditioning lubricant for aiding engine starting, e.g. heating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01MLUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M5/00Heating, cooling, or controlling temperature of lubricant; Lubrication means facilitating engine starting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01MLUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M5/00Heating, cooling, or controlling temperature of lubricant; Lubrication means facilitating engine starting
    • F01M5/001Heating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy
    • F01N5/02Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy the devices using heat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/08Arrangements of lubricant coolers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/14Indicating devices; Other safety devices
    • F01P11/20Indicating devices; Other safety devices concerning atmospheric freezing conditions, e.g. automatically draining or heating during frosty weather
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00Controlling of coolant flow
    • F01P7/14Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/04Lubricant cooler
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/04Lubricant cooler
    • F01P2060/045Lubricant cooler for transmissions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/12Turbo charger
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/16Outlet manifold

Abstract

Vorrichtung eingerichtet zum Erwärmen eines Schmiermittels einer Brennkraftmaschine (1), wobei ein Kühlkreislauf (5) eingerichtet zum Kühlen der Brennkraftmaschine (1) vorgesehen ist, wobei ein Schmiermittelkühler (21) vorgesehen ist, wobei der Schmiermittelkühler (21) an eine Leitung (23,24) für Schmiermittel angeschlossen ist, wobei der Schmiermittelkühler (21) über eine Zuleitung (30) und über eine Ableitung (22) mit dem Kühlkreislauf (5) verbunden ist, wobei ein Abgaswärmetauscher (20) vorgesehen ist, wobei der Abgaswärmetauscher (20) mit einer Abgasleitung (25) in Wirkverbindung steht, wobei der Abgaswärmetauscher (20) mit einer Bypassleitung (18) des Kühlkreislaufes (5) in Wirkverbindung steht, wobei die Bypassleitung (18) vom Kühlkreislauf (5) über den Abgaswärmetauscher (20) zu einem Zulauf des Schmiermittelkühlers (21) geführt ist, wobei in der Bypassleitung (18), in Strömungsrichtung vor dem Abgaswärmetauscher (20) ein Ventil (19) vorgesehen ist, wobei die Bypassleitung (18) im Abgaswärmetauscher (20) über eine Rückleitung (26) mit einem Ausgleichsbehälter (14) des Kühlkreislaufes (5) verbunden ist, wobei der Abgaswärmetauscher (20) in der Weise ausgebildet ist, dass bei einem geschlossenen Ventil (19) Kühlmittel im Abgaswärmetauscher (20) wenigstens teilweise verdampft, so dass keine Wärmeübertragung mehr zwischen dem Abgasstrom und dem Schmiermittelkühler stattfinden kann, wobei der Abgaswärmetauscher (20) in der Weise ausgebildet ist, dass Kühlmittel über die Rückleitung (26) in den Ausgleichsbehälter (14) abströmt, so dass keine Wärmeübertragung mehr zwischen dem Abgasstrom und dem Schmiermittelkühler (20) stattfinden kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen eines Schmiermittels einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1.
  • Im Stand der Technik sind aus DE 10 2009 013 943 A1 und aus DE 10 2011 119 389 A1 Vorrichtungen zum Erwärmen eines Motoröls bekannt. In DE 10 2009 013 943 A1 ist ein Verfahren zur Aufheizung von Schmiersystemen mit mindestens einem Ölsaugrohr beschrieben, das in einem Ölsumpf angeordnet ist und mit einer den Ölrückläufen umführenden Ölbypassleitung. In der Ölbypassleitung ist ein Ventil angeordnet. Die Ölbypassleitung und/oder zumindest einer der Ölrückläufe ist mit der Saugleitung einer Ölpumpe und der Druckleitung eines Schmiersystems verbunden. Bei Unterschreitung einer bestimmten Grenztemperatur und bei Überschreitung eines bestimmten Mindestdruckes des Schmieröls in der Druckleitung des Schmiersystems wird das Ventil zumindest teilweise geöffnet, sodass ein Teilstrom des Schmieröls in einer Warmlaufphase des Schmiersystems nicht durch den Ölsumpf strömt. Das durch die Ölbypassleitung und/oder zumindest einen der Ölrückläufe strömende Schmieröl wird durch einen Wärmetauscher erwärmt. Das Verfahren eignet sich insbesondere zum schnellen Erwärmen von Verbrennungsmotoren und Getrieben in Kraftfahrzeugen.
  • Aus DE 10 2011 119 389 A1 ist eine Anordnung sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei im Abgasstrang ein Wärmetauscher zur Vorwärmung eines Schmiermittels der Brennkraftmaschine sowie ein Katalysator angeordnet sind. In einer Kaltstartphase wird dem Abgas mittels einer durch ein Verschlussorgan verschließbaren Zuleitung zumindest ein Teilstrom in Strömungsrichtung vor dem Abgasturbolader und somit vor dem Katalysator entnommen. Dieser Teilstrom wird einem in einer Ölwanne der Brennkraftmaschine integrierten Wärmetauscher zugeführt. Zum Ausgleich der reduzierten Wärmeenergie wird der Katalysator zusätzlich mittels einer elektrischen Heizung erwärmt. Dadurch ist eine Erhöhung der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine durch eine Änderung der Betriebsparameter während dieser ersten Betriebsphase entbehrlich.
  • Aus DE 10 2013 211 931 A1 ist eine Anordnung bekannt, bei der ein Schmiermittelkühler im Zulauf zu Schmierstellen einer Brennkraftmaschine angeordnet ist.
  • Aus DE 940 328 B ist eine Anordnung mit einem Schmiermittelkühler bekannt, der ein Wellrohr aufweist.
  • Aus DE 10 2008 028 262 A1 ist der Einsatz von Wärmerohrtechnologie in Verbindung mit einem Abgaswärmetauscher offenbart.
  • Aus DE 39 18 593 A1 sind ein Verfahren und eine Anordnung zum Abschalten eines im Abgasstrom eines Verbrennungsmotors angeordneten, mit einem fließfähigen Wärmeträger betriebenen Wärmetauschers bekannt. Dabei ist ein Heizkreislauf vorgesehen, der einen Kondensator aufweist, der dem als Wärmequelle dienenden Wärmetauscher als Wärmesenke zugeordnet ist. Der im Heizkreislauf befindliche Wärmeträger ist so gewählt, dass er bei der Betriebstemperatur des Kondensators kondensiert. Der am Kondensator kondensierte Wärmeträger gelangt unter dem Einfluss der Schwerkraft in einen tiefer als der Kondensator angeordneten Speicher, der über eine durch ein Ventil absperrbare Rücklaufleitung mit dem Wärmetauscher verbunden ist. Der am Wärmetauscher verdampfende Wärmeträger gelangt über Leitungsabschnitte zum Kondensator.
  • Aus GB 2 429 763 A und DE 199 08 088 A1 sind Systeme bekannt, bei denen ein Abgaswärmetauscher mit einem Abgasstrom gekoppelt ist. Der Abgaswärmetauscher steht mit einem Ölkühler in Wirkverbindung, so dass Wärme vom Abgas über den Abgaswärmetauscher auf den Ölkühler übertragen wird. Auf diese Weise kann eine Erwärmung des Schmiermittelöls erreicht werden.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung zum Erwärmen eines Schmiermittels einer Brennkraftmaschine bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Ein Vorteil der beschriebenen Vorrichtung besteht darin, dass mit geringen baulichen Änderungen ein vorhandener Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine zum Erwärmen des Schmiermittels verwendet werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Schmiermittelkühler abhängig von der Betriebsphase der Brennkraftmaschine zum Erwärmen oder zum Kühlen des Schmiermittels verwendet wird. Zudem weist die vorgeschlagene Vorrichtung den Vorteil auf, dass die Vorrichtung robust gegenüber einer Fehlfunktion ist. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Abgaswärmetauscher vorgesehen ist, wobei der Abgaswärmetauscher mit einer Abgasleitung in Wirkverbindung steht und von der Temperatur des Abgases aufgeheizt wird. Weiterhin steht der Abgaswärmetauscher mit einer Bypassleitung des Kühlkreislaufes in Wirkverbindung. Die Bypassleitung ist vom Kühlkreislauf über den Wärmetauscher zu einem Zulauf des Schmiermittelkühlers geführt.
  • In der Ausführungsform ist in der Bypassleitung ein Schaltventil in Strömungsrichtung gesehen vor dem Abgaswärmetauscher, vorgesehen. Somit kann durch die Betätigung des Schaltventils die Erwärmung des Schmiermittels ein- bzw. ausgeschalten werden. Die Anordnung des Schaltventils vor dem Abgaswärmetauscher sorgt dafür, dass damit sicher eine Versorgung des Schmiermittelkühlers mit der Abgaswärme unterbunden wird. Wird das Schaltventil geschlossen und weiterhin Wärme von der Abgasleitung an den Abgaswärmetauscher abgegeben, so verdampft das Kühlmittel im Abgaswärmetauscher und eine Wärmeübertragung vom Abgaswärmetauscher auf das Kühlmittel wird wenigstens reduziert, insbesondere vollständig unterbunden.
  • Der Abgaswärmetauscher ist über eine Rückleitung mit einem Ausgleichsbehälter des Kühlkreislaufes verbunden. Auf diese Weise kann verdampfte Kühlflüssigkeit der Bypassleitung im Abgaswärmetauscher über eine Rückleitung mit einem Ausgleichsbehälter des Kühlkreislaufes verbunden werden. Auf diese Weise kann verdampfte Kühlflüssigkeit der Bypassleitung über die Rückleitung an den Ausgleichsbehälter abgegeben werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform geht die Bypassleitung von einer Zuleitung für eine Innenraumheizung eines Fahrzeuges ab. Auf diese Weise wird ein effizienter Anschluss der Bypassleitung an den Kühlkreislauf erreicht.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die Abgasleitung in Strömungsrichtung nach dem Katalysator vom Abgastrakt abgezweigt und zum Abgaswärmetauscher geführt. Auf diese Weise wird die Funktion des Katalysators nicht durch die Abgasleitung beeinträchtigt, insbesondere wird eine Aufheizzeit nicht verlängert.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der Abgaswärmetauscher ein Wärmerohr zur Übertragung der Wärme von der Abgasleitung zur Bypassleitung auf.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist im Zulauf zum Ausgleichsbehälter ein Kondensator im Kühlkreislauf vorgesehen. Dadurch wird eine verbesserte Verflüssigung von dampfförmigem Kühlmittel erreicht.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der Schmiermittelkühler ein Wellrohr auf. Dadurch wird die Wärmeübertragung im Schmiermittelkühler verbessert.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der Schmiermittelkühler im Zulauf zu Schmierstellen der Brennkraftmaschine angeordnet. Dadurch wird ein schnelles Erwärmen der Schmierstellen der Brennkraftmaschine erreicht. Somit ist es nicht erforderlich, einen Schmiermittelvorrat, der beispielsweise in einer Wanne, insbesondere in einer Ölwanne der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, zu erwärmen. Es werden direkt die Schmierstellen mit erwärmtem Schmiermittel versorgt.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figur näher erläutert. Die Figur zeigt in einer schematischen Darstellung einen Kühlkreislauf 5 einer Brennkraftmaschine 1. Der Kühlkreislauf ist mit Kühlmittel gefüllt. Die Brennkraftmaschine 1 weist einen Zulauf 2, einen ersten Ablauf 3 und einen zweiten Ablauf 4 auf. Die Brennkraftmaschine 1 weist einen Kühlbereich 35 auf, der mit Kühlmittel durchströmt wird. Der Kühlkreislauf 5 kann in der Funktion auf einen kleinen Kühlkreislauf 6 begrenzt werden. Der kleine Kühlkreislauf 6 umfasst die in der Figur dunkel dargestellten Abschnitte des Kühlkreislaufes 5. Der kleine Kühlkreislauf 6 wird bei einem geschlossenen Thermostat 7 von weiteren Bereichen des Kühlkreislaufes 5 abgetrennt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann das Thermostat 7 regelbar oder beheizbar sein.
  • In einer Ausführungsform trennt das Thermostat 7 den kleinen Kühlkreislauf 6 von dem weiteren Kühlkreislauf 5 so lange, bis die Temperatur des Kühlmittels über eine vorgegebene Grenztemperatur angestiegen ist. Der kleine Kühlkreislauf 6 umfasst eine erste Verbindungsleitung 8, die vom zweiten Ablauf 4 zum Zulauf 2 geführt ist. Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform eine zweite Leitung 9 von der ersten Verbindungsleitung 8 zu einen Wärmetauscher 10 und vom Wärmetauscher 10 wieder zurück zur ersten Leitung 8 weg- und zurückgeführt werden. Der Wärmetauscher 10 kann in Wirkverbindung mit einem Innenraum eines Fahrzeuges stehen und zum Aufheizen des Innenraumes vorgesehen sein. Weiterhin kann ein steuerbares zweites Ventil 36 in der zweiten Leitung 9 im Zulauf zum Wärmetauscher 10 vorgesehen sein. Weiterhin kann eine dritte Leitung 11 vorgesehen sein, die ausgehend von der zweiten Leitung 9 zu einem Ölkühler 12 und zurück zur zweiten Leitung 9 geführt ist. Der Ölkühler 12 ist für eine Kühlung eines Öls eines Automatikgetriebes vorgesehen.
  • Zudem ist eine vierte Leitung 13 vorgesehen, die die Zulaufleitung zum Wärmetauscher 10 mit einem Ausgleichsbehälter 14 verbindet. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die vierte Leitung 13 über einen Turbolader 27 geführt werden. Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform in der vierten Leitung 13 vor dem Ausgleichsbehälter 14 ein Kondensator 15 vorgesehen sein.
  • Weiterhin ist der erste Ablauf 3 über eine fünfte Leitung 16 mit dem Ausgleichsbehälter 14 beispielsweise über die vierte Leitung 13 verbunden. Weiterhin ist der Ausgleichsbehälter 14 über eine sechste Leitung 17 mit dem Zulauf 2 verbunden. Zudem ist eine siebte Leitung 18 ausgehend von einem Zulauf der zweiten Leitung 9 zum Wärmetauscher 10 über ein steuerbares Ventil 19 zu einem Abgaswärmetauscher 20 geführt. Ausgehend vom Abgaswärmetauscher 20 ist die siebte Leitung 18 zu einem Zulauf eines Schmiermittelkühlers 21 geführt. Die siebte Leitung 18 stellt eine Bypassleitung dar. Als Schmiermittel kann beispielsweise Öl verwendet werden. Zudem ist der Schmiermittelkühler 21 über eine achte Leitung 22 an einen Rücklauf der zweiten Leitung 9 oder direkt an die erste Leitung 8 angeschlossen. Der Schmiermittelkühler 21 steht mit einer Eingangsleitung 23 mit einem Schmiermittelreservoir der Brennkraftmaschine 1 und mit einer Ausgangsleitung 24 mit einem Schmiermittelzulauf der Brennkraftmaschine 1 in Verbindung. Über den Schmiermittelzulauf werden Schmierstellen der Brennkraftmaschine 1 mit Schmiermittel versorgt.
  • Das Ventil 19 kann abhängig von der Temperatur des Kühlmittels in der siebten Leitung 18 automatisch öffnen, wenn die Temperatur des Kühlmittels unter einer vorgegebenen Grenztemperatur liegt und automatisch schließen, wenn die Temperatur des Kühlmittels über der vorgegebenen Grenztemperatur ist. Zudem kann das Ventil 19 als steuerbares Ventil ausgebildet sein, das von einem Steuergerät geöffnet bzw. geschlossen wird. Dabei kann das Steuergerät beispielsweise die Temperatur der Brennkraftmaschine erfassen und das Ventil 19 so lange offen halten, bis die Brennkraftmaschine eine vorgegebene Grenztemperatur erreicht hat. Bei einer kalten Brennkraftmaschine 1 ist auch die Kühlflüssigkeit in der siebten Leitung 18 kalt und weist eine Temperatur unter der vorgegebenen Grenztemperatur auf. In diesem Zustand ist das Ventil 19 geöffnet. Erwärmt sich die Kühlflüssigkeit in der siebten Leitung 18 über die vorgegebene Grenztemperatur, so wird das Ventil 19 geschlossen.
  • Der Abgaswärmetauscher 20 wird von einer Abgasleitung 25 mit Abgasen aus dem Abgastrakt der Brennkraftmaschine 1 versorgt. Vorzugsweise ist die Abgasleitung 25 in Strömungsrichtung gesehen nach einem Katalysator an den Abgastrakt angeschlossen. Zudem wird durch die Ableitung des Abgases nach dem Katalysator eine schnelle Aufheizung des Katalysators nicht beeinträchtigt. Zudem ist der Abgaswärmetauscher 20 über eine Rückleitung 26 mit dem Ausgleichsbehälter 14 verbunden. Die Rückleitung 26 ist dabei vorzugsweise über den Kondensator 15 geführt. Der Abgaswärmetauscher 20 ist ausgebildet, um die Wärme des Abgases, das über die Abgasleitung 25 zugeführt wird, an die Kühlflüssigkeit der siebten Leitung 18 abzugeben. Dazu kann eine Wärmeübertragung über eine Trennfläche erfolgen. Zudem kann die Wärme mithilfe eines Wärmerohrs 38, d.h. z.B. mithilfe einer Heat Pipe übertragen werden.
  • Die Verwendung der Heat Pipe würde die Möglichkeit der Kühlwasserverdrängung durch Dampfbildung überflüssig machen, da bei richtiger Auslegung, die Heat Pipe selbst, auf vergleichbare Weise, den Wärmetransport automatisch ab einer, durch die Auslegung definierten Temperatur auf einen minimalen Wert reduziert. Da dies eine Möglichkeit wäre, auf das Verdampfen von Kühlwasser zu verzichten, ist dies eine vorteilhafte Lösung, da das Verdrängen von Kühlwasser und die folgende Überhitzung der kühlwasserführenden Rohre, zu Ablagerungen und thermisch bedingten Veränderungen von Resten des Kühlwassers, insbesondere der Additive führen kann, was z.B. den Korrosionsschutz des Kühlwassers beeinträchtigen könnte.
  • Wärmerohre enthalten grundsätzlich ein hermetisch gekapseltes Volumen, meist in Form eines Rohres. Es ist mit einem Arbeitsmedium (z. B. Wasser oder Ammoniak) gefüllt, das das Volumen zu einem kleinen Teil in flüssigem, zum größeren in dampfförmigem Zustand ausfüllt. Darin befinden sich je eine Wärmeübertragungsfläche für Wärmequelle und -senke. Das Wärmerohr 38 steht mit einem Ende mit der Abgasleitung 25 in thermischen Kontakt. Mit dem anderen Ende steht das Wärmerohr mit der Bypassleitung 18 in thermischen Kontakt.
  • Bei Wärmeeintrag beginnt das Arbeitsmedium im Wärmerohr zu verdampfen. Dadurch wird über dem Flüssigkeitsspiegel der Druck im Dampfraum lokal erhöht, was zu einem geringen Druckgefälle innerhalb des Wärmerohrs führt. Der entstandene Dampf strömt deswegen zu einer Stelle mit niedrigerer Temperatur, wo er kondensiert. An dieser Stelle erhöht sich die Temperatur durch die frei werdende Kondensationswärme. Die zuvor aufgenommene latente Wärme wird an die Umgebung abgegeben. Das nun flüssige Arbeitsmedium kehrt durch Schwerkraft (Thermosiphon) bzw. durch Kapillarkräfte (Heatpipe) wieder zurück zu der Stelle, an der die Wärme eingeleitet wird.
  • Da sich Dampf und Flüssigkeit des Fluids im gleichen Raum aufhalten, befindet sich das System im Nassdampfgebiet. Das hat zur Folge, dass bei einem bestimmten Druck im Wärmerohr exakt eine bestimmte Temperatur vorliegt. Da die Druckunterschiede in Wärmerohren mit meist wenigen Pascal sehr gering sind, ist die sich einstellende Temperaturdifferenz zwischen Verdampfer und Kondensator auch gering und beträgt maximal wenige Kelvin. Ein Wärmerohr besitzt daher einen sehr geringen Wärmewiderstand. Der Bereich zwischen Verdampferbereich und Kondensatorbereich ist praktisch isotherm.
  • Der Schmiermittelkühler 21 ist ausgebildet, um abhängig von der Temperatur der Kühlflüssigkeit, die durch den Schmiermittelkühler 21 läuft, das Schmiermittel abzukühlen oder zu erwärmen. Der Schmiermittelkühler 21 kann ein Wellrohr 37 zur Wärmeübertragung aufweisen.
  • Die erste Leitung 8 ist mit einer neunten Leitung 28 verbunden, die zu einem Kühler 29 geführt ist. Ein Rücklauf der neunten Leitung 28 vom Kühler 29 ist über das Thermostat 7 wieder an die erste Leitung 8 angeschlossen. Bei geschlossenem Thermostat 7 fließt kein Kühlmittel über den Kühler 29. Bei geöffnetem Thermostat 27 fließt wenigstens ein Teil des Kühlmittels, das über den zweiten Ablauf 4 die Brennkraftmaschine verlässt, über den Kühler 29. Weiterhin ist eine zehnte Leitung 30 vorgesehen, die von der vierten Leitung 13 zu einem Zulauf des Schmiermittelkühlers 21 geführt ist. Dabei kreuzt die zehnte Leitung 30 einen Zulauf der neunten Leitung 28, die mit dem Kühler 29 verbunden ist.
  • In der Figur ist der kleine Kühlkreislauf 6 durch die dunkel dargestellten Leitungen realisiert. Zudem ist in der Figur die Situation dargestellt, dass das Ventil 19 geöffnet ist und die Kühlflüssigkeit über den Abgaswärmetauscher 20 vom Abgas aufgewärmt wird und dadurch das Schmiermittel, das über den Schmiermittelkühler 21 der Brennkraftmaschine 1 zugeführt wird, aufgewärmt wird. In der Figur sind die Strömungsrichtungen des Kühlmittels schematisch in Form von Pfeilen dargestellt.
  • Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann zur Wärmeübertragung im Schmiermittelkühler 21 zwischen der Kühlflüssigkeit und dem Schmiermittel ein Wellblech 37 ausgebildet sein, sodass die zur Wärmeübertragung zur Verfügung stehende Fläche vergrößert ist. Das Wellblech 37 weist eine gewellte Oberfläche auf, so dass die Oberfläche auf kleinem Raum relativ groß ist. Der Abgaswärmetauscher 20 kann in einer Ausführungsform Wärmeübertragungsflächen aufweisen, die den Abgasstrom vom Kühlmittelstrom trennen und zur Wärmeübertragung zwischen dem Abgasstrom und dem Kühlmittelstrom vorgesehen sind. Bei dieser Ausführung strömt auf einer Seite der Wärmeübertragungsfläche das Abgas und auf der anderen Seite das Kühlmittel der siebten Leitung 18. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der Abgaswärmetauscher ein Wärmerohr 38 aufweisen, mit dem die Wärme des Abgases von der Abgasleitung 25 auf das Kühlmittel der siebten Leitung 18 übertragen wird.
  • Für ein Abschalten der Wärmeübertragung auf das Schmiermittel ist es ausreichend, wenn im Abgaswärmetauscher 20 das Kühlmittel in der siebten Leitung 18 teilweise durch Sieden verdampft. Dabei bildet sich eine Gasblase im Abgaswärmetauscher 20 aus, die flüssiges Kühlmittel verdrängt. Die Rückleitung 26 und ein Ausgang der siebten Leitung 18 sind am Abgaswärmetauscher 20 beispielsweise an einer horizontal tiefsten Stelle angeordnet. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Gasblase im Abgaswärmetauscher 20 verbleibt. Durch die Ausbildung der Gasblase wird eine Wärmeübertragung zwischen dem Abgas und dem Kühlmittel unterbunden.
  • Das Sieden des Kühlmittels kann somit gezielt eingesetzt werden, um eine Überhitzung des Schmiermittels zu vermeiden und um die Wärmeübertragung im Abgaswärmetauscher zu stoppen.
  • Durch die vorgeschlagene Vorrichtung ist eine Regelung der Aufheizung des Schmiermittels für die Brennkraftmaschine auf der Seite des Kühlmittels möglich.
  • Da der Schmiermittelkühler 21 im Vorlauf des Schmierkreislaufes zu den Schmierstellen der Brennkraftmaschine angeordnet ist, wird zuerst nur das Schmiermittel aufgeheizt, das zur Schmierung verwendet wird. Deshalb ist es nicht erforderlich, einen Schmiermittelvorrat aufzuheizen. Somit kann eine schnellere Erwärmung der Schmierstellen der Brennkraftmaschine erreicht werden. Somit wird die Reibleistung in der Brennkraftmaschine durch eine schnelle Erwärmung des Schmiermittel reduziert.
  • Insbesondere bei einer kalten Brennkraftmaschine und auch bei Teillastbetriebspunkten kann mittels eines Schmiermittelthermomanagements die Viskosität des Schmiermittels, beispielsweise eines Motoröls betriebspunktabhängig angepasst und damit die Reibleistung der Brennkraftmaschine verringert werden. Dazu kann ein Temperatursensor vorgesehen sein, der die Temperatur der Brennkraftmaschine erfasst. Zudem können Diagramme und Tabellen oder Formeln abgelegt sein, die abhängig vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine und/oder abhängig von der Temperatur der Brennkraftmaschine eine gewünschte Temperatur des Schmiermittels vorgeben bzw. eine entsprechende Steuerung des Ventils 19 vorgeben, um die gewünschte Temperatur des Schmiermittels zu erreichen.
  • Ein Vorteil der beschriebenen Vorrichtung besteht darin, dass die Wärme- und Stoffströme für eine Brennkraftmaschine so gestaltet sind, dass die Anforderungen an Kraftstoffökonomie, Abgasqualität und Heizkomfort verbessert werden.
  • Mithilfe der beschriebenen Vorrichtung ist während eines Motorwarmlaufes eine schnelle Erwärmung des Schmiermittels der Brennkraftmaschine gegeben. Dadurch wird die Reibverlustleistung der Brennkraftmaschine reduziert.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Brennkraftmaschine
    2
    Zulauf
    3
    erster Ablauf
    4
    zweiter Ablauf
    5
    Kühlkreislauf
    6
    kleiner Kühlkreislauf
    7
    Thermostat
    8
    Verbindungsleitung
    9
    zweite Leitung
    10
    Wärmetauscher
    11
    dritte Leitung
    12
    Ölkühler
    13
    vierte Leitung
    14
    Ausgleichsbehälter
    15
    Kondensator
    16
    fünfte Leitung
    17
    sechste Leitung
    18
    siebte Leitung
    19
    Ventil
    20
    Abgaswärmetauscher
    21
    Schmiermittelkühler
    22
    achte Leitung
    23
    Eingangsleitung
    24
    Ausgangsleitung
    25
    Abgasleitung
    26
    Rückleitung
    27
    Turbolader
    28
    neunte Leitung
    29
    Kühler
    30
    zehnte Leitung
    35
    Kühlbereich
    36
    2. Ventil
    37
    Wellrohr
    38
    Wärmerohr

Claims (7)

  1. Vorrichtung eingerichtet zum Erwärmen eines Schmiermittels einer Brennkraftmaschine (1), wobei ein Kühlkreislauf (5) eingerichtet zum Kühlen der Brennkraftmaschine (1) vorgesehen ist, wobei ein Schmiermittelkühler (21) vorgesehen ist, wobei der Schmiermittelkühler (21) an eine Leitung (23,24) für Schmiermittel angeschlossen ist, wobei der Schmiermittelkühler (21) über eine Zuleitung (30) und über eine Ableitung (22) mit dem Kühlkreislauf (5) verbunden ist, wobei ein Abgaswärmetauscher (20) vorgesehen ist, wobei der Abgaswärmetauscher (20) mit einer Abgasleitung (25) in Wirkverbindung steht, wobei der Abgaswärmetauscher (20) mit einer Bypassleitung (18) des Kühlkreislaufes (5) in Wirkverbindung steht, wobei die Bypassleitung (18) vom Kühlkreislauf (5) über den Abgaswärmetauscher (20) zu einem Zulauf des Schmiermittelkühlers (21) geführt ist, wobei in der Bypassleitung (18), in Strömungsrichtung vor dem Abgaswärmetauscher (20) ein Ventil (19) vorgesehen ist, wobei die Bypassleitung (18) im Abgaswärmetauscher (20) über eine Rückleitung (26) mit einem Ausgleichsbehälter (14) des Kühlkreislaufes (5) verbunden ist, wobei der Abgaswärmetauscher (20) in der Weise ausgebildet ist, dass bei einem geschlossenen Ventil (19) Kühlmittel im Abgaswärmetauscher (20) wenigstens teilweise verdampft, so dass keine Wärmeübertragung mehr zwischen dem Abgasstrom und dem Schmiermittelkühler stattfinden kann, wobei der Abgaswärmetauscher (20) in der Weise ausgebildet ist, dass Kühlmittel über die Rückleitung (26) in den Ausgleichsbehälter (14) abströmt, so dass keine Wärmeübertragung mehr zwischen dem Abgasstrom und dem Schmiermittelkühler (20) stattfinden kann.
  2. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bypassleitung (18) von einer Zuleitung (9) für einen Wärmetauscher (10) einer Innenraumheizung eines Fahrzeuges ausgeht.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abgasleitung (25) in Strömungsrichtung nach einem Katalysator vom Abgastrakt abzweigt und zum Abgaswärmetauscher geführt ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abgaswärmetauscher (20) ein Wärmerohr (38) zur Übertragung der Wärme von der Abgasleitung (25) zur Bypassleitung (18) aufweist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei im Zulauf zum Ausgleichsbehälter (14) ein Kondensator (15) vorgesehen ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schmiermittelkühler (21) ein Wellrohr (37) aufweist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schmiermittelkühler (21) im Zulauf zu Schmierstellen der Brennkraftmaschine (1) angeordnet ist.
DE102014220816.5A 2014-10-14 2014-10-14 Vorrichtung zum Erwärmen eines Schmiermittels einer Brennkraftmaschine Active DE102014220816B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014220816.5A DE102014220816B4 (de) 2014-10-14 2014-10-14 Vorrichtung zum Erwärmen eines Schmiermittels einer Brennkraftmaschine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014220816.5A DE102014220816B4 (de) 2014-10-14 2014-10-14 Vorrichtung zum Erwärmen eines Schmiermittels einer Brennkraftmaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102014220816A1 DE102014220816A1 (de) 2016-04-14
DE102014220816B4 true DE102014220816B4 (de) 2019-06-13

Family

ID=55644147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014220816.5A Active DE102014220816B4 (de) 2014-10-14 2014-10-14 Vorrichtung zum Erwärmen eines Schmiermittels einer Brennkraftmaschine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102014220816B4 (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10576817B2 (en) 2017-05-15 2020-03-03 Polaris Industries Inc. Three-wheeled vehicle
WO2018213216A1 (en) * 2017-05-15 2018-11-22 Polaris Industries Inc. Engine
US10550754B2 (en) 2017-05-15 2020-02-04 Polaris Industries Inc. Engine
US10428705B2 (en) 2017-05-15 2019-10-01 Polaris Industries Inc. Engine
US10639985B2 (en) 2017-05-15 2020-05-05 Polaris Industries Inc. Three-wheeled vehicle
USD904227S1 (en) 2018-10-26 2020-12-08 Polaris Industries Inc. Headlight of a three-wheeled vehicle
DE102021117188A1 (de) 2021-07-02 2022-12-29 Rolls-Royce Solutions GmbH Verdichter-Turbinen-Anordnung, Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer Verdichter-Turbinen-Anordnung

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE940328C (de) 1941-09-07 1956-03-15 Bayerische Motoren Werke Ag Schmieroelkuehler zum Angleichen der Temperatur des Schmieroeles an die des Kuehlmittels bei Kraftfahrzeugmotoren
DE3918593A1 (de) 1989-06-07 1990-12-13 Schatz Oskar Verfahren und anordnung zur abschaltung eines im abgasstrom eines verbrennungsmotors angeordneten, mit einem fliessfaehigen waermetraeger betriebenen waermetauschers
DE19908088A1 (de) 1999-02-25 2000-08-31 Volkswagen Ag Brennkraftmaschine, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschine, für ein Fahrzeug mit einer Fahrgastraum-Heizvorrichtung
GB2429763A (en) 2005-09-02 2007-03-07 Ford Global Tech Llc Cooling system comprising heat exchangers for motor vehicle cold start operation
DE102008028262A1 (de) 2007-06-27 2009-02-05 Denso Corp., Kariya-shi Abwärmesammelvorrichtung
DE102009013943A1 (de) 2009-03-19 2010-09-23 Frank Will Ölschmiersystem
DE102011119389A1 (de) 2011-11-24 2013-05-29 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Anordnung zum Betrieb einer Brennkraftmaschine
DE102013211931A1 (de) 2012-06-29 2014-01-02 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Antriebsstrangkühlsystem mit Kühlströmungsmoden

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE940328C (de) 1941-09-07 1956-03-15 Bayerische Motoren Werke Ag Schmieroelkuehler zum Angleichen der Temperatur des Schmieroeles an die des Kuehlmittels bei Kraftfahrzeugmotoren
DE3918593A1 (de) 1989-06-07 1990-12-13 Schatz Oskar Verfahren und anordnung zur abschaltung eines im abgasstrom eines verbrennungsmotors angeordneten, mit einem fliessfaehigen waermetraeger betriebenen waermetauschers
DE19908088A1 (de) 1999-02-25 2000-08-31 Volkswagen Ag Brennkraftmaschine, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschine, für ein Fahrzeug mit einer Fahrgastraum-Heizvorrichtung
GB2429763A (en) 2005-09-02 2007-03-07 Ford Global Tech Llc Cooling system comprising heat exchangers for motor vehicle cold start operation
DE102008028262A1 (de) 2007-06-27 2009-02-05 Denso Corp., Kariya-shi Abwärmesammelvorrichtung
DE102009013943A1 (de) 2009-03-19 2010-09-23 Frank Will Ölschmiersystem
DE102011119389A1 (de) 2011-11-24 2013-05-29 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Anordnung zum Betrieb einer Brennkraftmaschine
DE102013211931A1 (de) 2012-06-29 2014-01-02 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Antriebsstrangkühlsystem mit Kühlströmungsmoden

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014220816A1 (de) 2016-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102014220816B4 (de) Vorrichtung zum Erwärmen eines Schmiermittels einer Brennkraftmaschine
DE102010002082B4 (de) Separat gekühlter Abgassammler zur Aufrechterhaltung einer No-Flow Strategie des Zylinderblockkühlmittelmantels
DE102008037467B4 (de) Regelung der Temperaturen des Getriebefluids und des Motorkühlmittels bei einem Kraftfahrzeug
EP2409005B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ölschmierung von rotierenden oder oszillierenden bauteilen
DE102007057238A1 (de) Motorsystem mit Wärmerohr
DE102014215074B4 (de) Temperieranordnung für Getriebeöl eines Kraftfahrzeugs sowie Verfahren zum Temperieren von Getriebeöl eines Kraftfahrzeugs
DE102014019684A1 (de) Anordnung zur Umwandlung thermischer Energie aus Verlustwärme einer Verbrennungskraftmaschine
DE102008007766A1 (de) Vorrichtung zum Kühlen einer Verbrennungskraftmaschine
DE102014109463A1 (de) Vorrichtung zum Einstellen einer Öltemperatur für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Steuern der Vorrichtung
DE102011078088A1 (de) Kühlsystem
DE102016100916A1 (de) Thermodynamisches System in einem Fahrzeug
EP2327862A1 (de) Eine Schmiermittelversorgungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine und ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Schmiermittelversorgungseinrichtung
DE10344018A1 (de) Verfahren zum Temperieren eines Verbrennungsmotors und Kühlsystem für einen Verbennungsmotor
DE102014018729A1 (de) Kühleinrichtung zum Kühlen einer Verbrennungskraftmaschine
WO2015110344A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur entlüftung eines wärmemanagementsystems einer verbrennungskraftmaschine
DE102017209484B4 (de) Kühlvorrichtung, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Kühlvorrichtung
DE112014004338T5 (de) Kühlsystem in einem Fahrzeug
DE102007061032A1 (de) Baugruppe zur Energierückgewinnung bei einer Verbrennungskraftmaschine
WO2017178537A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur energierückgewinnung
DE102013211156A1 (de) Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit Nebenkreislauf
EP3093458A1 (de) Kraftfahrzeug-wärmeübertragersystem
EP2906790A1 (de) Latentwärmespeicher und dessen verwendung
DE102008031122B4 (de) Anordnung zum Aufheizen eines Kraftfahrzeuggetriebes
DE102013021394A1 (de) Abwärmenutzungsanordnung eines Kraftfahrzeuges sowie Verfahren zur Nutzung von Abwärme eines Kraftfahrzeuges in einer Abwärmenutzungsanordnung
DE10012197A1 (de) Thermomanagement für ein Kraftfahrzeug mit einem Kühlmittelkreislauf und einer Klimaanlage

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F01M0005020000

Ipc: F01P0011080000

R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F01P0011080000

Ipc: F01P0011200000

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH, 30165 HANNOVER, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, 30165 HANNOVER, DE