DE102015208360A1 - motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug (2) umfassend einen Verbrennungsmotor (4), eine Abgasführung (12) und einen Motorkühlkreislauf (6) zur Kühlung des Verbrennungsmotors (4), wobei der Motorkühlkreislauf (6) einen Motorkühler (10) aufweist, der im Betrieb von einem Motorkühlmittel durchströmt wird und wobei das Kraftfahrzeug (2) einen Abgasführungs-Kühlkreislauf (14) zur Kühlung der Abgasführung (12) umfasst mit einem Wärmetauscher (18, 38) sowie mit einer Kühlereinheit (20), die im Betrieb von einem zweiten Kühlmittel, dem Abgasführungs-Kühlmittel, durchströmt wird.The invention relates to a motor vehicle (2) comprising an internal combustion engine (4), an exhaust system (12) and an engine cooling circuit (6) for cooling the internal combustion engine (4), wherein the engine cooling circuit (6) has an engine radiator (10) which is in operation is traversed by an engine coolant and wherein the motor vehicle (2) comprises an exhaust gas duct cooling circuit (14) for cooling the exhaust gas duct (12) with a heat exchanger (18, 38) and with a cooler unit (20), which in operation of a second coolant , the exhaust gas routing coolant, is flowed through.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug umfassend einen Verbrennungsmotor, eine Abgasführung und einen Motorkühlkreislauf zur Kühlung des Verbrennungsmotors, wobei der Motorkühlkreislauf einen Motorkühler aufweist, der im Betrieb von einem Motorkühlmittel durchströmt wird.The invention relates to a motor vehicle comprising an internal combustion engine, an exhaust system and an engine cooling circuit for cooling the internal combustion engine, wherein the engine cooling circuit comprises an engine radiator, which is flowed through during operation of an engine coolant.

Kraftfahrzeuge der aktuellsten Generation weisen in der Regel mehrere Baugruppen oder Funktionseinheiten auf, die im Betrieb Abwärme generieren und zum Schutz vor einer Überhitzung entweder aktiv, meist mittels eines Kühlkreislaufs, oder passiv, typischerweise begünstigt durch den Fahrtwind, gekühlt werden. Hierbei unterscheiden sich die Baugruppen bzw. die Funktionseinheiten häufig unter anderem hinsichtlich ihrer Abwärmecharakteristik, weswegen mitunter auch mehrere aktive Kühlvorrichtungen in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz kommen, die beispielsweise für unterschiedliche Temperaturbereiche ausgelegt und/oder an verschiedene Baugruppen speziell angepasst sind.Motor vehicles of the latest generation generally have several modules or functional units that generate waste heat during operation and to protect against overheating either active, usually by means of a cooling circuit, or passive, typically favored by the wind, cooled. Here, the modules or the functional units often differ, inter alia, in terms of their waste heat characteristics, which is why sometimes several active cooling devices are used in a motor vehicle, which are designed for different temperature ranges and / or specially adapted to different modules.

So wird zur Kühlung eines Verbrennungsmotors beispielsweise ein sogenannter Hochtemperatur-Kühlkreis genutzt, der im Betrieb typischerweise bei Temperaturen im Bereich von 90°C bis 125°C betrieben wird. Die Kühlung von Elektronikbaugruppen und/oder eines elektrischen Antriebssystems mit einem Elektromotor erfolgt dagegen in der Regel mittels eines sogenannten Niedertemperatur-Kühlkreises, der meist ein Betriebstemperaturfenster im Bereich von 55°C bis 85°C aufweist. Dabei unterscheiden sich in der Regel zudem auch die Betriebsdrücke Kühlkreisläufe und es werden häufig auch unterschiedliche Kühlmittel oder Kühlmittelmischungen eingesetzt. So weist der Hochtemperatur-Kühlkreislauf im Normalbetrieb, also im warmen Zustand, typischerweise einen Überdruck von etwa 1 bis 2 bar auf, wohingegen der Niedertemperatur-Kühlkreislauf lediglich einen Überdruck von beispielsweise wenigen 100 mbar aufweist.Thus, for example, a so-called high-temperature cooling circuit is used for cooling an internal combustion engine, which is typically operated at temperatures in the range of 90 ° C to 125 ° C during operation. The cooling of electronic assemblies and / or an electric drive system with an electric motor, however, is usually carried out by means of a so-called low-temperature cooling circuit, which usually has an operating temperature window in the range of 55 ° C to 85 ° C. In addition, as a rule, the operating pressures of cooling circuits also differ and frequently also different coolants or coolant mixtures are used. Thus, during normal operation, ie in the warm state, the high-temperature cooling circuit typically has an overpressure of approximately 1 to 2 bar, whereas the low-temperature cooling circuit only has an overpressure of, for example, a few 100 mbar.

Die Strukturelemente einer Abgasführung eines Kraftfahrzeuges werden in der Regel passiv, begünstigt durch den Fahrtwind gekühlt. In einigen Fällen, beispielsweise wenn ein durch den Abgasstrom angetriebener Turbolader in die Abgasführung integriert ist, ist die Kühlleistung einer solchen passiven Kühlung jedoch nicht in allen Betriebszuständen ausreichend, weswegen mitunter bei hohen Lastzuständen eine sogenannte Anfettung des Verbrennungsgemisches mit Kraftstoff vorgenommen wird, um auf diese Weise die Abgasführung, also insbesondere auch den Turbolader, vor einer Überhitzung zu schützen.The structural elements of an exhaust system of a motor vehicle are usually passive, favored cooled by the wind. However, in some cases, for example, when a turbocharger driven by the exhaust gas flow is integrated into the exhaust passage, the cooling performance of such passive cooling is not sufficient in all operating conditions, which is why so-called enrichment of the combustion mixture with fuel is sometimes performed at high load conditions Way the exhaust system, so in particular the turbocharger to protect against overheating.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug anzugeben, bei dem die Abgasführung in vorteilhafter Weise vor einer Überhitzung geschützt ist.Proceeding from this, the present invention seeks to provide a motor vehicle in which the exhaust system is advantageously protected against overheating.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den rückbezogenen Ansprüchen enthalten.This object is achieved by a motor vehicle having the features of claim 1. Preferred developments are contained in the dependent claims.

Ein entsprechendes Kraftfahrzeug umfasst dabei einen Verbrennungsmotor und einen Motorkühlkreislauf zur Kühlung des Verbrennungsmotors mit einem Motorkühler, der im Betrieb von einem Motorkühlmittel durchströmt wird. Zudem umfasst das Kraftfahrzeug eine Abgasführung für die Abgase des Verbrennungsmotors sowie einen Abgasführungs-Kühlkreislauf zur Kühlung der Abgasführung mit zumindest einem Wärmetauscher und zumindest einer Kühlereinheit, die im Betrieb von einem zweiten Kühlmittel, dem Abgasführungs-Kühlmittel, durchströmt wird.A corresponding motor vehicle in this case comprises an internal combustion engine and an engine cooling circuit for cooling the internal combustion engine with an engine radiator, which is traversed by an engine coolant during operation. In addition, the motor vehicle comprises an exhaust system for the exhaust gases of the internal combustion engine and an exhaust gas duct cooling circuit for cooling the exhaust system with at least one heat exchanger and at least one radiator unit, which is flowed through in operation by a second coolant, the exhaust gas routing coolant.

Bei dem Kraftfahrzeug ist somit durch den Abgasführungs-Kühlkreislauf eine aktive Kühlvorrichtung für die Abgasführung realisiert, die entweder im Betrieb des Verbrennungsmotors permanent aktiv ist oder aber bei Bedarf zugeschaltet wird, sodass in jeder Betriebssituation eine ausreichende Kühlung der Abgasführung sichergestellt ist. Auf die eingangs beschriebene übliche Anfettung des Verbrennungsgemisches für den Verbrennungsmotor kann somit verzichtet werden, was einerseits zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch führt und andererseits die Emissionscharakteristik des Kraftfahrzeugs verbessert.In the motor vehicle, an active cooling device for the exhaust system is thus realized by the exhaust gas duct cooling circuit, which is either permanently active during operation of the engine or switched on as needed, so that sufficient cooling of the exhaust system is ensured in each operating situation. On the above-described usual enrichment of the combustion mixture for the internal combustion engine can thus be dispensed with, which on the one hand leads to lower fuel consumption and on the other hand improves the emission characteristics of the motor vehicle.

Zudem sind die beiden Kühlkreisläufe des Kraftfahrzeugs kühlmitteltechnisch voneinander getrennt, wodurch diese unter anderem unabhängig voneinander betreibbar und/oder unabhängig voneinander an ihre jeweiligen Aufgaben anpassbar sind. Außerdem ist für jeden Kühlkreislauf ein eigener Kühler oder eine eigene Kühleinheit vorgesehen, über die die Abwärme in die Umgebung abgegeben wird, wodurch es möglich ist, die Abgasführung aktiv zu kühlen, ohne dadurch den Motorkühlkreislauf zu belasten.In addition, the two cooling circuits of the motor vehicle are separated from each other by coolant technology, whereby they are, inter alia, independently operable and / or independently adaptable to their respective tasks. In addition, a separate cooler or a separate cooling unit is provided for each cooling circuit through which the waste heat is discharged into the environment, whereby it is possible to actively cool the exhaust system, without thereby burdening the engine cooling circuit.

Die Möglichkeit, die beiden Kühlkreisläufe an ihre individuellen Aufgaben anzupassen, wird bevorzugt dazu genutzt, um die beiden Kühlkreisläufe für unterschiedliche Temperaturbereiche auszulegen. Dabei ist der Motorkühlkreislauf zweckdienlicherweise als Hochtemperatur-Kühlkreislauf der eingangs genannten Art ausgestaltet, wohingegen der Abgasführungs-Kühlkreislauf bevorzugt für eine maximale Temperatur des Abgasführungs-Kühlmittels größer 130°C und insbesondere größer 200°C ausgelegt ist. Typisch ist dabei eine Betriebstemperatur des Abgasführungs-Kühlmittels im Bereich 140°C bis 250°C oder sogar im Bereich 300°C bis 400°C.The possibility of adapting the two cooling circuits to their individual tasks is preferably used to design the two cooling circuits for different temperature ranges. The engine cooling circuit is expediently designed as a high-temperature cooling circuit of the aforementioned type, whereas the exhaust gas duct cooling circuit is preferably designed for a maximum temperature of the exhaust gas routing coolant greater than 130 ° C and especially greater than 200 ° C. An operating temperature of the exhaust gas routing coolant in the range from 140 ° C. to 250 ° C. or even in the range from 300 ° C. to 400 ° C. is typical.

Dabei wird der Abgasführungs-Kühlkreislauf tendenziell für die typischen Temperaturen des Abgasstroms unmittelbar nach dem Verlassen des Verbrennungsmotors ausgelegt, wodurch es zum Beispiel möglich ist, den Abgasführungs-Kühlkreislauf unmittelbar thermisch an den Abgasstrom anzukoppeln. In this case, the exhaust gas duct cooling circuit is tended to be designed for the typical temperatures of the exhaust gas flow immediately after leaving the internal combustion engine, whereby it is possible, for example, to directly thermally couple the exhaust gas duct cooling circuit to the exhaust gas flow.

Insbesondere in den Fällen, in denen der Abgasführungs-Kühlkreislauf für derartige Temperaturen ausgelegt ist, sind für die beiden Kühlkreisläufe auch unterschiedliche Betriebsdrücke vorgesehen. Gemäß einer Ausführungsvariante wird hierbei für den Abgasführungs-Kühlkreislauf ein Betriebsdruck größer 3 bar und insbesondere größer 50 bar vorgegeben, um ein einfaches Wasser-Glykol-Gemisch als Abgasführungs-Kühlmittel einzusetzen zu können, und zwar selbst dann, wenn der Abgasführungs-Kühlkreislauf für eine maximale Temperatur größer 130°C ausgelegt ist.In particular, in the cases where the exhaust gas routing cooling circuit is designed for such temperatures, different operating pressures are provided for the two cooling circuits. According to one embodiment, an operating pressure greater than 3 bar and in particular greater than 50 bar is given for the exhaust gas duct cooling circuit, in order to use a simple water-glycol mixture as exhaust gas routing coolant, even if the exhaust gas duct cooling circuit for a maximum temperature is greater than 130 ° C.

Alternativ zu einem Wasser-Glykol-Gemisch werden wahlweise ein Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch mit erhöhter Temperaturbeständigkeit, ein Thermoöl, ein Salz, ein Flüssigmetall oder ein Flüssigmetallgemisch, beispielsweise eutektisches NaK, als Abgasführungs-Kühlmittel eingesetzt. Diese bieten unter anderem den Vorteil, dass bei deren Verwendung ein geringerer Betriebsdruck für den Abgasführungs-Kühlkreislauf vorgegeben werden kann.As an alternative to a water-glycol mixture, a water / antifreeze mixture with increased temperature resistance, a thermal oil, a salt, a liquid metal or a liquid metal mixture, for example eutectic NaK, are optionally used as the exhaust gas routing coolant. These offer, inter alia, the advantage that when using a lower operating pressure for the exhaust gas duct cooling circuit can be specified.

Der zumindest eine Wärmetauscher des Abgasführungs-Kühlkreislaufs dient zur thermischen Kopplung des Abgasführungs-Kühlkreislaufs mit der Abgasführung oder unmittelbar mit dem Abgasstrom in der Abgasführung, was ebenfalls eine Verringerung der Temperatur der Strukturelemente der Abgasführung zur Folge hat. Dabei wird für einen direkten Wärmeentzug aus dem Abgasstrom der zumindest eine Wärmetauscher zweckdienlicherweise in der Abgasführung positioniert, sodass dieser im Betrieb vom Abgas umströmt und/oder durchströmt wird, wohingegen zur thermischen Kopplung an die Abgasführung die Ausgestaltung des zumindest einen Wärmetauschers typischerweise so gewählt wird, dass dieser an Strukturelementen der Abgasführung insbesondere großflächig anliegt. Dabei ist es von Vorteil, wenn der zumindest eine Wärmetauscher durch eine Ummantelung der Abgasführung oder eines Teils der Abgasführung oder zumindest nach Art einer Ummantelung ausgebildet ist, die dann zweckdienlicherweise im Betrieb vom Abgasführungs-Kühlmittel durchströmt wird. Eine solche Ummantelung liegt dabei typischerweise unmittelbar an Strukturelementen der Abgasführung an.The at least one heat exchanger of the exhaust gas duct cooling circuit serves for the thermal coupling of the exhaust gas duct cooling circuit with the exhaust gas duct or directly with the exhaust gas flow in the exhaust duct, which likewise results in a reduction in the temperature of the structural elements of the exhaust duct. For a direct extraction of heat from the exhaust gas flow, the at least one heat exchanger is expediently positioned in the exhaust gas guide, so that it flows around and / or flows through the exhaust gas during operation, whereas for thermal coupling to the exhaust gas duct the design of the at least one heat exchanger is typically selected such that that this is applied to structural elements of the exhaust system in particular a large area. It is advantageous if the at least one heat exchanger is formed by a jacket of the exhaust system or a part of the exhaust system or at least in the manner of a sheath, which is then expediently flows through during operation of the exhaust gas routing coolant. Such a jacket is typically applied directly to structural elements of the exhaust system.

Unabhängig davon ist der zumindest eine Wärmetauscher beispielsweise als Röhrenwärmetauscher, als Plattenwärmetauscher oder als so genannter Microchannel-Wärmetauscher ausgebildet, wobei die tatsächliche Ausgestaltung zweckdienlicherweise an den jeweiligen Anwendungszweck angepasst ist.Irrespective of this, the at least one heat exchanger is designed, for example, as a tubular heat exchanger, as a plate heat exchanger or as a so-called microchannel heat exchanger, the actual configuration being expediently adapted to the respective intended use.

Die Zirkulation des Abgasführungs-Kühlmittels im Abgasführungs-Kühlkreislauf wird weiter mittels einer Fördereinrichtung bewerkstelligt, die wahlweise als Radial-Impellerpumpe, als Zahnradpumpe, als Reibungspumpe, als Impulspumpe, als Strahlpumpe oder als elektromagnetische Pumpe ausgebildet ist.The circulation of the exhaust gas routing coolant in the exhaust gas routing cooling circuit is further accomplished by means of a conveyor which is optionally designed as a radial impeller pump, a gear pump, as a friction pump, as a pulse pump, as a jet pump or as an electromagnetic pump.

Günstig ist es desweiteren, wenn der Abgasführungs-Kühlkreislauf einfach gehalten ist, zum Beispiel dadurch, dass lediglich besonders kritische Teile oder Abschnitte der Abgasführung an den Abgasführung-Kühlkreislauf angekoppelt sind. Anstatt also die gesamte Abgasführung aber die gesamte Länge hinweg mittels des zumindest einen Wärmetauschers oder mittels mehrerer Wärmetauscher aktiv zu kühlen, erfolgt eine solche aktive Kühlung bevorzugt lediglich in einzelnen Abschnitten oder einem einzigen Abschnitt der Abgasführung, also zum Beispiel im Bereich eines Abgaskrümmers der Abgasführung oder im Bereich eines Katalysators in der Abgasführung.It is favorable, furthermore, if the exhaust gas routing cooling circuit is kept simple, for example by the fact that only particularly critical parts or sections of the exhaust gas guide are coupled to the exhaust gas routing cooling circuit. Thus, instead of actively cooling the entire exhaust gas duct over the entire length by means of the at least one heat exchanger or by means of a plurality of heat exchangers, such active cooling is preferably carried out only in individual sections or a single section of the exhaust system, for example in the region of an exhaust manifold of the exhaust system or in the range of a catalyst in the exhaust system.

Die der Abgasführung direkt, also über zumindest einen Wärmetauscher an den Strukturelementen der Abgasführung, und/oder indirekt, also durch direkte Kühlung des Abgasstroms durch zumindest einen Wärmetauscher im Abgasstrom, entzogene Wärme wird nachfolgend getrieben von einer Pumpe im Abgasführungs-Kühlkreislauf zur Kühlereinheit des Abgasführungs-Kühlkreislaufs geführt und dort zumindest teilweise an die Umgebung des Kraftfahrzeugs abgegeben. Die Kühlung der Kühlereinheit erfolgt dabei bevorzugt passiv, also ohne Einsatz eines Lüfters oder Ventilators, jedoch begünstigt durch eine Luftanströmung, die durch den so genannten Fahrtwind hervorgerufen wird. Die Kühlereinheit ist hierbei weiter bevorzugt außerhalb des so genannten Frontkühlers positioniert, der typischerweise mehrere Kühler oder Kühlereinheiten umfasst, zumindest aber den Motorkühler.The exhaust gas directly, ie via at least one heat exchanger to the structural elements of the exhaust system, and / or indirectly, ie by direct cooling of the exhaust gas flow through at least one heat exchanger in the exhaust stream, extracted heat is subsequently driven by a pump in the exhaust gas duct cooling circuit to the radiator unit of the exhaust system Cooling circuit out and delivered there at least partially to the environment of the motor vehicle. The cooling of the cooler unit is preferably passive, ie without the use of a fan or fan, but favored by an air flow, which is caused by the so-called wind. The cooler unit is in this case further preferably positioned outside of the so-called front cooler, which typically comprises a plurality of cooler or cooler units, but at least the engine radiator.

Von Vorteil ist es dabei, die Kühlereinheit des Abgasführungs-Kühlkreislaufs im so genannten Unterflurbereich des Kraftfahrzeugs anzuordnen, also beispielsweise im Bereich eines so genannten Unterbodens oder im Bereich der sogenannten Radhäuser.It is advantageous in this case to arrange the cooler unit of the exhaust gas routing cooling circuit in the so-called underfloor area of the motor vehicle, that is to say for example in the area of a so-called underbody or in the area of the so-called wheel arches.

Unabhängig von der Position der Kühlereinheit ist es weiter günstig, wenn die Kühlereinheit des Abgasführungs-Kühlkreislaufs einen Teil einer Kraftfahrzeugaußenhaut insbesondere mit einer zulässigen Wandtemperatur größer 80°C ausbildet, da es hierdurch möglich ist, eine sehr effektive Luftanströmung für die Kühlereinheit zu realisieren, ohne dass dadurch das Strömungsverhalten ungünstig beeinflusst wird. Dabei gilt es zu bedenken, dass die Strömungscharakteristik eines Kraftfahrzeugs, also die Art und Weise wie das Kraftfahrzeug von der Umgebungsluft im Fahrbetrieb umströmt wird, zum einen den Kraftstoffverbrauch mitbestimmt und zum anderen auch die Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs bei hohen Geschwindigkeiten.Regardless of the position of the radiator unit, it is further favorable if the radiator unit of the exhaust-gas cooling circuit forms a part of a motor vehicle outer skin, in particular with a permissible wall temperature greater than 80 ° C., since this makes it possible to realize a very effective air inflow for the radiator unit, without that thereby the flow behavior unfavorable being affected. It should be noted that the flow characteristics of a motor vehicle, so the way the motor vehicle is surrounded by the ambient air while driving, on the one hand determines the fuel consumption and on the other hand, the driving stability of the motor vehicle at high speeds.

Wie bereits erwähnt, erfolgt die Positionierung der Kühlereinheit bevorzugt im Unterflurbereich, sodass die Kühlereinheit, sofern sie eine Kraftfahrzeugaußenhaut mit ausbildet, bevorzugt einen Teil einer Unterbodenverkleidung bildet. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die die Außenhaut ausbildende Fläche der Kühlereinheit im Betrieb relativ hohe Temperaturen erreicht, die bei Berührung zu einer Verletzung führen könnten.As already mentioned, the positioning of the cooler unit preferably takes place in the underfloor region, so that the cooler unit, if it also forms an automobile outer skin, preferably forms part of an underbody paneling. This is particularly advantageous when the outer skin forming surface of the radiator unit reaches relatively high temperatures during operation, which could lead to injury if touched.

Von Vorteil ist es darüber hinaus, die Kühlereinheit als plattenförmigen Kühler oder Wärmetauscher auszugestalten, wobei diese weiter bevorzugt zumindest auf einer der Umgebung des Kraftfahrzeugs zugewandten Seite eine in Strömungsrichtung verlaufende Längsverrippung aufweist. Die entsprechenden Längsrippen erhöhen dabei die im Fahrbetrieb angeströmte Oberfläche der Kühleinheit, wodurch die Kühleffizienz gesteigert wird, Als Strömungsrichtung wird hierbei die lokale Richtung der durch den so genannten Fahrtwind hervorgerufenen Luftströmung an der Außenseite der Kühlereinheit verstanden.It is also advantageous to design the cooler unit as a plate-shaped cooler or heat exchanger, wherein this further preferably has a longitudinal ribbing extending in the direction of flow at least on a side facing the surroundings of the motor vehicle. In this case, the corresponding longitudinal ribs increase the surface of the cooling unit which flows in driving operation, thereby increasing the cooling efficiency. The direction of flow here means the local direction of the air flow on the outside of the cooling unit caused by the so-called airstream.

In vorteilhafter Weiterbildung wird die dem Abgasstrom oder den Strukturelementen der Abgasführung entzogene Wärme nicht einfach an die Umgebung abgegeben, sondern stattdessen zumindest teilweise mit Hilfe eines Abwärmenutzungssystems als Nutzwärme oder thermische Antriebsenergie genutzt. Hierzu ist ein entsprechendes Abgasnutzungssystem in den Abgasführungs-Kühlkreislauf integriert, wobei der Abgasführungs-Kühlkreislauf auch bei einer solchen Ausgestaltungsvariante bevorzugt in erster Linie dazu dient, eine ausreichende Kühlung für die Abgasführung sicherzustellen. Je nach Art des Abwärmenutzungssystems sowie je nach Art und Weise der Einbindung des Abwärmenutzungssystems in den Abgasführungs-Kreislauf ist dieser daher bevorzugt derart ausgestaltet, dass das Abwärmenutzungssystem bei Bedarf beispielsweise über einen Bypass umgangen werden kann, wenn ein höherer Kühlungsbedarf besteht und eine Umgehung des Abwärmenutzungssystems eine höhere Kühlleistung durch den Abgasführungs-Kühlkreislauf bedingt.In an advantageous embodiment, the heat removed from the exhaust gas stream or the structural elements of the exhaust gas duct is not simply released into the environment, but instead is used at least partially with the aid of a waste heat recovery system as useful heat or thermal drive energy. For this purpose, a corresponding exhaust gas utilization system is integrated into the exhaust gas duct cooling circuit, wherein the exhaust gas duct cooling circuit, even in such a design variant, preferably primarily serves to ensure sufficient cooling for the exhaust gas duct. Depending on the nature of the waste heat recovery system and depending on the way the integration of the waste heat recovery system in the exhaust gas circulation this is therefore preferably designed such that the waste heat recovery system can be bypassed if necessary, for example via a bypass, if a higher cooling demand and a bypass of the waste heat recovery system a higher cooling capacity due to the exhaust gas circulation cooling circuit.

Gemäß einer einfachen Ausführungsvariante, ist das Abwärmenutzungssystem dabei als einfacher Wärmespeicher und insbesondere als Latentwärmespeicher ausgebildet, der dann beispielsweise bei der nächsten Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs genutzt wird, um mittels der darin gespeicherten Wärme den Verbrennungsmotor und/oder den Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs vorzuwärmen.According to a simple embodiment, the waste heat recovery system is designed as a simple heat storage and in particular as latent heat storage, which is then used, for example, at the next startup of the internal combustion engine of the motor vehicle to preheat the internal combustion engine and / or the passenger compartment of the motor vehicle by means of the heat stored therein.

Alternativ ist das Abwärmenutzungssystem als thermoelektrischer Generator (TEG) oder als so genannte Verdampfungsvorrichtung (Turbosteamer) oder aber als Sorptionsanlage, beispielsweise nach Art eines ThermoCyclers, ausgebildet. Soll eine entsprechende Sorptionsanlage eingesetzt werden, so ist diese weiter bevorzugt als Adsorptionsanlage ausgestaltet und zweckdienlicherweise zudem für einen Betrieb als Wärmepumpe und/oder Kältemaschine ausgelegt.Alternatively, the waste heat recovery system as a thermoelectric generator (TEG) or as a so-called evaporation device (turbo starter) or as a sorption, for example in the manner of a thermal cycler formed. If a corresponding sorption system is to be used, it is further preferably designed as an adsorption system and expediently also designed for operation as a heat pump and / or refrigeration machine.

Das Prinzip lässt sich dabei auch problemlos auf mehrere derartiger Abwärmenutzungssysteme übertragen und dementsprechend sind je nach Anwendungszweck auch mehrere der zuvor genannten Abwärmenutzungssysteme in den Abgasführungs-Kühlkreislauf integriert. Diese lassen sich dann vorzugsweise unabhängig voneinander zuschalten oder aber umgehen, um auf diese Weise im Betrieb in jeder Betriebssituation eine ausreichende Kühlung der Abgasführung sicherzustellen.The principle can be easily transferred to several such waste heat recovery systems and accordingly, depending on the application, several of the aforementioned waste heat recovery systems are integrated into the exhaust gas duct cooling circuit. These can then preferably be switched on independently or bypass each other, in order to ensure sufficient cooling of the exhaust system in this way during operation in any operating situation.

Die Einbringung eines entsprechenden Abwärmenutzungssystems erfolgt gemäß einer Ausführungsvariante derart, dass das Abgasführungs-Kühlmittel im Betrieb auf seinem Weg durch den Abgasführungs-Kühlkreislauf das Abwärmenutzungssystem einmal vor dem Eintritt in die Kühlereinheit des Abgasführungs-Kühlkreislaufs und einmal nach dem Austritt aus der Kühlereinheit des Abgasführungs-Kühlkreislaufs durchströmt. Auf diese Weise lässt sich im Abwärmenutzungssystem eine relativ hohe Temperaturdifferenz zwischen zwei Wärmereservoirs erzeugen, was insbesondere für den Betrieb einer Wärmepumpe oder einer Kältemaschine günstig ist.The introduction of a corresponding waste heat recovery system is carried out according to a variant such that the exhaust gas cooling coolant during operation on its way through the exhaust gas duct cooling circuit, the waste heat recovery system once before entering the radiator unit of the exhaust duct cooling circuit and once after exiting the radiator unit of Abgasführungs- Cooling circuit flows through. In this way, a relatively high temperature difference between two heat reservoirs can be generated in the waste heat recovery system, which is particularly favorable for the operation of a heat pump or a refrigeration machine.

Gemäß einer alternativen Ausführung ist der Abgasführungs-Kühlkreislauf in zwei zumindest zeitweise kühlmitteltechnisch voneinander getrennte Teilkreisläufe aufgeteilt, wobei der erste Teilkreislauf den zumindest einen Wärmetauscher umfasst, wobei der zweite Teilkreislauf die Kühlereinheit des Abgasführungs-Kühlkreislaufs umfasst und wobei die beiden Teilkreisläufe durch das Abwärmenutzungssystem thermisch miteinander gekoppelt sind. Bei dieser Ausführungsvariante ist dann für jeden Teilkreislauf zweckdienlicherweise eine eigene Fördereinrichtung, also eine eigene Pumpe, vorgesehen. Zudem weist ein derartig ausgestalteter Abgasführungs-Kühlkreislauf bevorzugt zwei Bypässe auf, die entweder im Betrieb permanent von dem Abgasführungs-Kühlmittel durchströmt werden oder aber sich über Ventile bei Bedarf freischalten lassen, insbesondere um auf diese Weise im Bedarfsfall das Abwärmenutzungssystem zur Erhöhung der Kühlleistung des Abgasführungs-Kühlkreislaufs zu umgehen.According to an alternative embodiment, the exhaust gas routing cooling circuit is divided into two subcircuits which are at least temporarily separated by coolant technology, the first subcircuit comprising the at least one heat exchanger, the second subcircuit comprising the cooler unit of the exhaust gas routing cooling circuit and the two subcircuits being thermally connected to one another by the waste heat utilization system are coupled. In this embodiment, a separate conveyor, ie a separate pump, is then expediently provided for each partial circuit. In addition, such a ausgestalteteter exhaust duct cooling circuit preferably has two bypasses, which are either flowed through during operation permanently by the exhaust gas routing coolant or can be unlocked via valves if necessary, in particular in this way, if necessary, the Waste heat recovery system to increase the cooling capacity of the exhaust gas circulation cooling circuit to bypass.

Ein entsprechendes Abwärmenutzungssystem lässt sich dann im Kraftfahrzeug auf verschiedene Weise vorteilhaft nutzen. So lässt sich eine Sorptionsanlage prinzipiell als Wärmepumpe und/oder als Kältemaschine einsetzen, die beispielsweise als Ersatz für eine klassische Klimaanlage mit Klimakompressor genutzt werden kann. In diesem Fall kann dann auch auf ein konventionelles Kältemittel, zum Beispiel R134a, R1234y, R744, verzichtet werden, welches vor allem in der Öffentlichkeit als umweltschädlich und/oder gefährlich wahrgenommen wird. Weiter lässt sich mit einem entsprechenden Abwärmenutzungssystem, zumindest sofern dieses als Wärmespeicher bzw. als Latentwärmespeicher einsetzbar ist, eine so genannte Standheizung realisieren, mit deren Hilfe der Verbrennungsmotor, das Schaltgetriebe und/oder der Fahrgastraum vor einer Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs vorgewärmt werden kann bzw. können. Desweiteren lassen sich durch Nutzung eines entsprechenden Abwärmenutzungssystems Verkleidungsflächen im Innenraum des Kraftfahrzeugs, zum Beispiel Teile der Tür-Innenverkleidung, der Armlauflagen, der Cockpitverkleidung, des Dachhimmels oder von Bedienelementen, wie dem Lenkrad, je nach Bedarf kühlen oder beheizen, was wiederum den Komfort erhöht.A corresponding waste heat utilization system can then be advantageously used in the motor vehicle in various ways. Thus, a sorption plant can in principle be used as a heat pump and / or as a chiller, which can be used for example as a replacement for a classic air conditioning with air conditioning compressor. In this case can then be dispensed with a conventional refrigerant, for example R134a, R1234y, R744, which is perceived especially in the public as environmentally harmful and / or dangerous. Next can be with a corresponding waste heat recovery system, at least if this is used as a heat storage or as latent heat storage, realize a so-called auxiliary heating, with the help of the internal combustion engine, the transmission and / or the passenger compartment can be preheated prior to commissioning of the motor vehicle or , Furthermore, by using a corresponding waste heat utilization system, covering surfaces in the interior of the motor vehicle, for example parts of the door inner lining, the armrest layers, the cockpit cover, the headliner or operating elements, such as the steering wheel, can be cooled or heated as required, which in turn increases comfort ,

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a schematic drawing. Show:

1 in einer Seitenansicht ein Kraftfahrzeug mit einem Abgasführungs-Kühlkreislauf, 1 in a side view of a motor vehicle with an exhaust gas routing cooling circuit,

2 in einer Aufsicht die Unterseite des Kraftfahrzeug mit dem Abgasführungs-Kühlkreislauf, 2 in a plan view, the underside of the motor vehicle with the exhaust gas routing cooling circuit,

3 in einem Blockschaltbild eine erste alternative Ausgestaltung des Abgasführungs-Kühlkreislauf sowie 3 in a block diagram, a first alternative embodiment of the exhaust gas duct cooling circuit and

4 in einem Blockschaltbild eine zweite alternative Ausgestaltung des Abgasführungs-Kühlkreislauf. 4 in a block diagram, a second alternative embodiment of the exhaust gas duct cooling circuit.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

Ein nachfolgend exemplarisch beschriebenes und in 1 sowie 2 angedeutetes Kraftfahrzeug 2 umfasst einen Verbrennungsmotor 4, der im Betrieb mittels eines Motorkühlkreislaufes 6 gekühlt wird. In jenem Motorkühlkreislauf 6 zirkuliert hierbei getrieben durch eine Pumpe 8 ein Motorkühlmittel, welches Wärme im Verbrennungsmotor 4 aufnimmt und über einen Motorkühler 10 an die Umgebung des Kraftfahrzeugs 2 zumindest teilweise abgibt. Der Motorkühler 10 ist hierbei im Bereich der Front des Kraftfahrzeugs 2 positioniert und dabei als so genannter Frontkühler ausgebildet.An example described below and in 1 such as 2 indicated motor vehicle 2 includes an internal combustion engine 4 operating by means of an engine cooling circuit 6 is cooled. In that engine cooling circuit 6 circulated in this case driven by a pump 8th an engine coolant, which heat in the internal combustion engine 4 picks up and over a radiator 10 to the environment of the motor vehicle 2 at least partially surrenders. The engine cooler 10 is here in the front of the vehicle 2 positioned and thereby designed as a so-called front cooler.

Die vom Verbrennungsmotor 4 im Betrieb erzeugten Abgase werden als Abgasstrom über eine Abgasführung 12 abgeführt, die aus mehreren Baugruppen, unter anderem einen Abgaskrümmer 12A und einen Katalysator 12B, aufgebaut ist. Dabei werden der Abgaskrümmer 12A und der Katalysator 12B im Betrieb des Kraftfahrzeugs 2 zum Schutz vor einer Überhitzung mittels eines Abgasführungs-Kühlkreislaufs 14 aktiv gekühlt, indem getrieben durch eine eigene Pumpe 16 ein Abgasführungs-Kühlmittel zirkuliert. Der Abgasführungs-Kühlkreislauf 14 und der Motorkühlkreislauf 6 sind somit im Ausführungsbeispiel nicht nur kühlmitteltechnisch voneinander getrennt, sondern gänzlich entkoppelt, sodass sich diese unabhängig voneinander betreiben lassen. Dabei weist der Abgasführungs-Kühlkreislauf 14 auch eigene Wärmetauscher zur Aufnahme und zur Abgabe von Wärme auf, die insbesondere auch räumlich von den entsprechenden Wärmetauschern des Motorkühlkreislaufs 6 gentrennt angeordnet sind.The from the combustion engine 4 exhaust gases generated during operation are referred to as exhaust gas flow via an exhaust system 12 dissipated, consisting of several assemblies, including an exhaust manifold 12A and a catalyst 12B , is constructed. This will be the exhaust manifold 12A and the catalyst 12B during operation of the motor vehicle 2 for protection against overheating by means of an exhaust gas routing cooling circuit 14 actively cooled by being driven by its own pump 16 an exhaust gas routing coolant circulates. The exhaust gas circulation cooling circuit 14 and the engine cooling circuit 6 are thus separated in the embodiment not only by coolant technology, but completely decoupled, so that they can be operated independently. In this case, the exhaust gas routing cooling circuit 14 also own heat exchanger for receiving and for the delivery of heat, in particular spatially from the corresponding heat exchangers of the engine cooling circuit 6 gentrennt are arranged.

Die beiden zur Übertragung von Wärme in das Abgasführungs-Kühlmittel des Abgasführungs-Kühlkreislaufs 14 genutzten Wärmetauscher sind dabei als Ummantelungs-Wärmetauscher 18 ausgestaltet, von denen einer den Abgaskrümmer 12A ummantelt und einer den Katalysator 12B. Dabei liegen die Ummantelungs-Wärmetauscher 18 an den entsprechenden Strukturelementen der Abgasführung 12, also dem Abgaskrümmer 12A einerseits und dem Katalysator 12B andererseits, großflächig an und werden im Betrieb vom Abgasführungs-Kühlmittel durchströmt.The two transmit heat to the exhaust gas routing coolant of the exhaust gas routing cooling circuit 14 used heat exchangers are as shell heat exchanger 18 one of which is the exhaust manifold 12A encased and one the catalyst 12B , This is the shell heat exchanger 18 at the corresponding structural elements of the exhaust system 12 , so the exhaust manifold 12A on the one hand and the catalyst 12B on the other hand, over a large area and are flowed through during operation of the exhaust gas routing coolant.

Die in den Ummantelungs-Wärmetauscher 18 aufgenommene Wärme wird weiter mit Hilfe zweier Kühleinheiten 20 zumindest teilweise an die Umgebung des Kraftfahrzeugs 2 abgegeben. Die beiden Kühleinheiten 20 sind dabei als passive, plattenförmige Wärmetauscher ohne eigenen Ventilator oder Lüfter ausgebildet und im Bereich eines Unterbodens 22 im Unterflurbereich des Kraftfahrzeugs 2 angeordnet. Im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 2 werden die Kühleinheiten 20 dann durch eine Luftströmung in Strömungsrichtung 24 angeströmt und umströmt, die durch den so genannten Fahrtwind hervorgerufen wird.The in the shell heat exchanger 18 absorbed heat continues with the help of two cooling units 20 at least partially to the environment of the motor vehicle 2 issued. The two cooling units 20 are designed as passive, plate-shaped heat exchanger without its own fan or fan and in the area of a subfloor 22 in the underfloor area of the motor vehicle 2 arranged. While driving the motor vehicle 2 become the cooling units 20 then by an air flow in the flow direction 24 flows and flows around, which is caused by the so-called wind.

Zur Vergrößerung der Oberfläche der Kühleinheiten 20 weisen diese weiter sich in Strömungsrichtung 24 erstreckende Längsrippen 26 auf und die der Umgebung des Kraftfahrzeugs 2 zugewandten Oberflächen der Kühleinheiten 20 bilden einen Teil des Unterbodens aus, der nach Art einer Verkleidung oder Abdeckung das Kraftfahrzeug 2 nach unten hin abschließt.To increase the surface of the cooling units 20 have this continue in the flow direction 24 extending longitudinal ribs 26 on and the environment of the motor vehicle 2 facing surfaces of the cooling units 20 Make up a part of the subfloor that looks like a disguise or cover the motor vehicle 2 closes at the bottom.

Ein zweites Ausführungsbeispiel ist in 3 schematisch wiedergegeben. Hier sind in den Abgasführungs-Kühlkreislauf 14 zusätzlich zwei Abwärmenutzungssysteme integriert, mit deren Hilfe die der Abgasführung 12 oder dem Abgasstrom entzogene Abwärme zumindest teilweise als Nutzwärme genutzt wird.A second embodiment is in 3 shown schematically. Here are in the exhaust gas duct cooling circuit 14 additionally integrated two waste heat recovery systems, with the help of which the exhaust system 12 or the exhaust gas flow extracted waste heat is at least partially used as useful heat.

Das erste Abwärmenutzungssystem umfasst dabei einen Zusatzwärmetauscher 30 sowie ein Ventil 32. Wird das Ventil 32 geöffnet, so durchströmt in der Folge das Abgasführungs-Kühlmittel den Zusatzwärmetauscher 30, über den ein Teil der Wärme aus dem Abgasführungs-Kühlkreislauf an den Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs 2 zur Erwärmung desselben abgegeben wird. Bei geschlossenem Ventil 32 hingegen wird das Abgasführungs-Kühlmittel nicht aktiv über oder durch den Zusatzwärmetauscher 30 geführt.The first waste heat recovery system comprises an additional heat exchanger 30 as well as a valve 32 , Will the valve 32 opened, then flows through the exhaust gas coolant in the sequence the additional heat exchanger 30 , About the part of the heat from the exhaust gas circulation cooling circuit to the passenger compartment of the motor vehicle 2 for heating it is delivered. When the valve is closed 32 however, the exhaust gas routing coolant does not become active over or through the auxiliary heat exchanger 30 guided.

Das zweite Abwärmenutzungssystem ist als Adsorptionsanlage 28 ausgestaltet und lässt sich ja nach Bedarf als Wärmepumpe oder Kältemaschine betreiben. Die für den Betrieb der Adsorptionsanlage 28 benötigte Wärmequelle und Wärmesenke wird dabei im Ausführungsbeispiel realisiert, indem der Abgasführungs-Kühlkreislauf 14 in zwei Teilkreisläufe 34, 36 aufgeteilt ist, wobei der erste Teilkreislauf 34 einen Einliege-Wärmetauscher 38 aufweist, der in der Abgasführung 12 einliegt und im Betrieb vom Abgasstrom des Verbrennungsmotors 4 angeströmt und umströmt wird. Der zur Wärmeaufnahme vorgesehene Wärmetauscher des Abgasführungs-Kühlkreislaufs 14 ist somit Teil des ersten Kühlkreislaufes 34. Der zur Wärmeabgabe an die Umgebung vorgesehene Wärmetauscher ist hingegen Teil des zweiten Teilkreislaufes 36 und wie im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel nach Art eines Plattenkühlers ausgestaltet, wobei diese plattenförmige Kühleinheit 20 wiederum im Unterflurbereich des Kraftfahrzeugs 2 angeordnet ist.The second waste heat recovery system is as Adsorptionsanlage 28 designed and can be operated as needed as a heat pump or chiller. The for the operation of the adsorption plant 28 required heat source and heat sink is realized in the embodiment, by the exhaust gas duct cooling circuit 14 in two subcircuits 34 . 36 is split, with the first subcircuit 34 a single-inlet heat exchanger 38 that is in the exhaust system 12 rests and during operation of the exhaust stream of the internal combustion engine 4 is streamed and flows around. The heat exchanger provided for the heat exchanger of the exhaust gas duct cooling circuit 14 is thus part of the first cooling circuit 34 , The heat exchanger provided to the environment heat exchanger, however, is part of the second partial circuit 36 and configured as in the embodiment described above in the manner of a plate cooler, wherein this plate-shaped cooling unit 20 again in the underfloor area of the motor vehicle 2 is arranged.

Im Standardbetrieb sind die beiden Teilkreisläufe 34, 36 sowohl kühlmitteltechnisch als auch thermisch voneinander getrennt, wodurch ein sehr effektiver Betrieb der Adsorptionsanlage 28 ermöglicht wird. Ist die Kühlleistung des Abgasführungs-Kühlkreislaufs 14 im Standardbetrieb nicht mehr ausreichend, so werden automatisch zwei Überbrückungsventile 40 geöffnet, sodass in der Folge die beiden Teilkreisläufe 34, 36 kühlmitteltechnisch miteinander verbunden sind und ein Großteil des Abgasführungs-Kühlmittels über Bypassleitungen 42 an der Adsorptionsanlage 28 vorbeigeführt wird. Durch diese Umgehung der Adsorptionsanlage 28 lässt sich die Kühlleistung des Abgasführungs-Kühlkreislaufs 14 erhöhen und eine ausreichende Kühlung der Abgasführung 12 sicherstellen.In standard operation, the two subcircuits are 34 . 36 both coolant and thermally separated from each other, creating a very effective operation of the adsorption 28 is possible. Is the cooling capacity of the exhaust gas circulation cooling circuit 14 In standard mode, this is no longer sufficient, so two bypass valves are automatically activated 40 opened, so that in the sequence the two subcircuits 34 . 36 Coolant technology are interconnected and a large part of the exhaust gas routing coolant via bypass lines 42 at the adsorption plant 28 is passed. By this bypass the adsorption 28 can the cooling capacity of the exhaust gas circulation cooling circuit 14 increase and sufficient cooling of the exhaust system 12 to ensure.

In diesem Hochleistungskühlbetrieb, in dem die beiden Teilkreisläufe 34, 36 gekoppelt sind, wird die Zirkulation des Abgasführungs-Kühlmittels allein mit einer Basispumpe 44 aufrechterhalten. Sobald jedoch die Überbrückungsventile 40 für den Standardbetrieb geschlossen werden, wird zusätzlich eine Zusatzpumpe 46 aktiviert, sodass in jedem Teilkreislauf 34, 36 eine eigene Pumpe aktiv ist.In this high-performance cooling operation, in which the two subcircuits 34 . 36 coupled, the circulation of the exhaust gas routing coolant alone with a base pump 44 maintained. However, as soon as the lock-up valves 40 closed for standard operation, is also an additional pump 46 activated so that in each subcircuit 34 . 36 a separate pump is active.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante ist in den Abgasführungs-Kühlkreislauf 14 lediglich ein Abwärmenutzungssystem integriert, welches als Sorptionsanlage 48 ausgestaltet ist. Die Sorptionsanlage 48 ist dabei derart in den Abgasführungs-Kühlkreislauf 14 integriert, dass das Abgasführungs-Kühlmittel bei einer Zirkulation auf seinem Weg durch den Abgasführungs-Kühlkreislauf 14 das Abwärmenutzungssystem einmal vor dem Eintritt in die Kühlereinheit 20 und einmal nach dem Austritt aus der Kühlereinheit 20 durchströmt. Diese Situation ist in 4 angedeutet.According to a further embodiment is in the exhaust gas duct cooling circuit 14 only a waste heat recovery system integrated, which serves as a sorption 48 is designed. The sorption plant 48 is in such a way in the exhaust gas duct cooling circuit 14 Integrated that the exhaust gas routing coolant circulates on its way through the exhaust gas duct cooling circuit 14 the waste heat recovery system once before entering the cooler unit 20 and once after exiting the cooler unit 20 flows through. This situation is in 4 indicated.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the embodiment described above. Rather, other variants of the invention can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all the individual features described in connection with the exemplary embodiment can also be combined with each other in other ways, without departing from the subject matter of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22
Kraftfahrzeugmotor vehicle
44
Verbrennungsmotorinternal combustion engine
66
MotorkühlkreislaufEngine cooling circuit
88th
Pumpepump
1010
Motorkühlerradiator
1212
Abgasführungexhaust system
12A12A
Abgaskrümmerexhaust manifold
12B12B
Katalysatorcatalyst
1414
Abgasführungs-KühlkreislaufExhaust guide cooling circuit
1616
Pumpepump
1818
Ummantelungs-WärmetauscherSheath heat exchanger
2020
Kühlereinheitcooler unit
2222
Unterbodenunderbody
2424
Strömungsrichtungflow direction
2626
Längsrippenlongitudinal ribs
2828
Adsorptionsanlageadsorption
3030
ZusatzwärmetauscherAdditional heat exchanger
3232
VentilValve
3434
erster Teilkreislauffirst partial cycle
3636
zweiter Teilkreislaufsecond subcircuit
3838
Einliege-WärmetauscherEinliege heat exchanger
4040
Überbrückungsventilbypass valve
4242
Bypassleitungbypass line
4444
Basispumpebasic pump
4646
Zusatzpumpeadditional pump
4848
Sorptionsanlagesorption

Claims (16)

Kraftfahrzeug (2) umfassend einen Verbrennungsmotor (4), eine Abgasführung (12) und einen Motorkühlkreislauf (6) zur Kühlung des Verbrennungsmotors (4), wobei der Motorkühlkreislauf (6) einen Motorkühler (10) aufweist, der im Betrieb von einem Motorkühlmittel durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einen Abgasführungs-Kühlkreislauf (14) zur Kühlung der Abgasführung (12) aufweist mit einem Wärmetauscher (18, 38) sowie mit einer Kühlereinheit (20), die im Betrieb von einem zweiten Kühlmittel, dem Abgasführungs-Kühlmittel, durchströmt wird.Motor vehicle ( 2 ) comprising an internal combustion engine ( 4 ), an exhaust system ( 12 ) and an engine cooling circuit ( 6 ) for cooling the internal combustion engine ( 4 ), wherein the engine cooling circuit ( 6 ) a radiator ( 10 ), which is flowed through during operation of an engine coolant, characterized in that this an exhaust gas routing cooling circuit ( 14 ) for cooling the exhaust system ( 12 ) having a heat exchanger ( 18 . 38 ) and with a cooler unit ( 20 ), which is flowed through in operation by a second coolant, the exhaust gas routing coolant. Kraftfahrzeug (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasführungs-Kühlkreislauf (14) für eine maximale Temperatur des Abgasführungs-Kühlmittels größer 130°C und insbesondere größer 200°C ausgelegt ist.Motor vehicle ( 2 ) according to claim 1, characterized in that the exhaust gas routing cooling circuit ( 14 ) is designed for a maximum temperature of the exhaust gas routing coolant greater than 130 ° C and in particular greater than 200 ° C. Kraftfahrzeug (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Abgasführungs-Kühlmittel ein Wasser-Glykol-Gemisch genutzt wird und dass der Abgasführungs-Kühlkreislauf (14) für einen Betriebsdruck größer 3 bar und insbesondere größer 50 bar ausgelegt ist.Motor vehicle ( 2 ) according to claim 1 or 2, characterized in that a water-glycol mixture is used as exhaust gas routing coolant and that the exhaust gas routing cooling circuit ( 14 ) is designed for an operating pressure greater than 3 bar and in particular greater than 50 bar. Kraftfahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Abgasführungs-Kühlmittel wahlweise ein Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch, ein Thermoöl, ein Salz, ein Flüssigmetall oder ein Flüssigmetallgemisch genutzt wird.Motor vehicle ( 2 ) according to one of claims 1 to 2, characterized in that as exhaust gas routing coolant either a water-antifreeze mixture, a thermal oil, a salt, a liquid metal or a liquid metal mixture is used. Kraftfahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (38) des Abgasführungs-Kühlkreislaufs (14) im Betrieb des Verbrennungsmotors (4) unmittelbar mit dem Abgasstrom in der Abgasführung (12) in Kontakt steht.Motor vehicle ( 2 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the heat exchanger ( 38 ) of the exhaust gas routing cooling circuit ( 14 ) during operation of the internal combustion engine ( 4 ) directly with the exhaust gas flow in the exhaust system ( 12 ) is in contact. Kraftfahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasführung (12) einen Abgaskrümmer (12A) umfasst und dass der Wärmetauscher (18, 38) im Bereich des Abgaskrümmers (12A) positioniert ist.Motor vehicle ( 2 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the exhaust system ( 12 ) an exhaust manifold ( 12A ) and that the heat exchanger ( 18 . 38 ) in the region of the exhaust manifold ( 12A ) is positioned. Kraftfahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasführung (12) einen Katalysator (12B) umfasst und dass der Wärmetauscher (18, 38) im Bereich des Katalysators (12B) positioniert ist.Motor vehicle ( 2 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the exhaust system ( 12 ) a catalyst ( 12B ) and that the heat exchanger ( 18 . 38 ) in the region of the catalyst ( 12B ) is positioned. Kraftfahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlereinheit (20) des Abgasführungs-Kühlkreislaufs (14) im Unterflurbereich (22) angeordnet ist.Motor vehicle ( 2 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the cooler unit ( 20 ) of the exhaust gas routing cooling circuit ( 14 ) in the underfloor area ( 22 ) is arranged. Kraftfahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlereinheit (20) des Abgasführungs-Kühlkreislaufs (14) einen Teil einer Kraftfahrzeugaußenhaut (22) und insbesondere einer Unterbodenverkleidung (22) ausbildet.Motor vehicle ( 2 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the cooler unit ( 20 ) of the exhaust gas routing cooling circuit ( 14 ) a part of a motor vehicle outer skin ( 22 ) and in particular a subfloor lining ( 22 ) trains. Kraftfahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlereinheit (20) des Abgasführungs-Kühlkreislaufs (14) als in Strömungsrichtung (24) längsverrippter Plattenkühler (20, 26) ausgebildet ist.Motor vehicle ( 2 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the cooler unit ( 20 ) of the exhaust gas routing cooling circuit ( 14 ) as in the flow direction ( 24 ) longitudinally finned plate cooler ( 20 . 26 ) is trained. Kraftfahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in den Abgasführungs-Kühlkreislauf (14) ein Abwärmenutzungssystem (28, 30, 48) integriert ist.Motor vehicle ( 2 ) according to one of claims 1 to 10, characterized in that in the exhaust gas duct cooling circuit ( 14 ) a waste heat recovery system ( 28 . 30 . 48 ) is integrated. Kraftfahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in den Abgasführungs-Kühlkreislauf (14) Latentwärmespeicher integriert ist.Motor vehicle ( 2 ) according to one of claims 1 to 11, characterized in that in the exhaust gas duct cooling circuit ( 14 ) Latent heat storage is integrated. Kraftfahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in den Abgasführungs-Kühlkreislauf (14) eine Sorptionsanlage (48), insbesondere eine Adsorptionsanlage (28), integriert ist.Motor vehicle ( 2 ) according to one of claims 1 to 12, characterized in that in the exhaust gas duct cooling circuit ( 14 ) a sorption plant ( 48 ), in particular an adsorption plant ( 28 ) is integrated. Kraftfahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in den Abgasführungs-Kühlkreislauf (14) ein Abwärmenutzungssystem (28, 30, 48) integriert ist und dass das Abgasführungs-Kühlmittel im Betrieb auf seinem Weg durch den Abgasführungs-Kühlkreislauf (14) das Abwärmenutzungssystem (28, 30, 48) einmal vor dem Eintritt in die Kühlereinheit (20) des Abgasführungs-Kühlkreislaufs (14) und einmal nach dem Austritt aus der Kühlereinheit (20) des Abgasführungs-Kühlkreislaufs (14) durchströmt.Motor vehicle ( 2 ) according to one of claims 1 to 13, characterized in that in the exhaust gas duct cooling circuit ( 14 ) a waste heat recovery system ( 28 . 30 . 48 ) and that the exhaust gas routing coolant in operation on its way through the exhaust gas circulation cooling circuit ( 14 ) the waste heat utilization system ( 28 . 30 . 48 ) once before entering the cooler unit ( 20 ) of the exhaust gas routing cooling circuit ( 14 ) and once after exiting the cooler unit ( 20 ) of the exhaust gas routing cooling circuit ( 14 ) flows through. Kraftfahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in den Abgasführungs-Kühlkreislauf (14) ein Abwärmenutzungssystem (28, 30, 48) integriert ist, dass der Abgasführungs-Kühlkreislauf (14) in zwei zumindest zeitweise kühlmitteltechnisch voneinander getrennte Teilkreisläufe aufgeteilt ist, wobei der erste Teilkreislauf (34) den zumindest einem Wärmetauscher (38) umfasst und wobei der zweite Teilkreislauf (36) die Kühlereinheit (20) des Abgasführungs-Kühlkreislaufs (14) umfasst, und dass die beiden Teilkreisläufe (34, 36) durch das Abwärmenutzungssystem (28, 30, 48) thermisch miteinander gekoppelt sind.Motor vehicle ( 2 ) according to one of claims 1 to 13, characterized in that in the Exhaust gas routing cooling circuit ( 14 ) a waste heat recovery system ( 28 . 30 . 48 ) is integrated, that the exhaust gas circulation cooling circuit ( 14 ) is divided into two subcircuits separated from one another, at least temporarily, by means of coolant technology, wherein the first subcircuit ( 34 ) the at least one heat exchanger ( 38 ) and wherein the second subcircuit ( 36 ) the cooler unit ( 20 ) of the exhaust gas routing cooling circuit ( 14 ), and that the two subcircuits ( 34 . 36 ) by the waste heat utilization system ( 28 . 30 . 48 ) are thermally coupled together. Kraftfahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in den Abgasführungs-Kühlkreislauf (14) ein Abwärmenutzungssystem (28, 30, 48), zumindest eine Bypassleitung (42) sowie zumindest ein Überbrückungsventil (40) integriert sind und dass der Abgasführungs-Kühlkreislauf (14) derart ausgestaltet ist, dass zumindest ein Teil des Abgasführungs-Kühlmittels im Betrieb bei Bedarf unter Umgehung des Abwärmenutzungssystems (28, 30, 48) über die zumindest eine Bypassleitung (42) im Abgasführungs-Kühlkreislauf (14) zirkuliert.Motor vehicle ( 2 ) according to one of claims 1 to 15, characterized in that in the exhaust gas routing cooling circuit ( 14 ) a waste heat recovery system ( 28 . 30 . 48 ), at least one bypass line ( 42 ) and at least one bypass valve ( 40 ) and that the exhaust gas circulation cooling circuit ( 14 ) is configured such that at least a portion of the exhaust gas routing coolant in operation, if necessary, bypassing the waste heat recovery system ( 28 . 30 . 48 ) via the at least one bypass line ( 42 ) in the exhaust gas circulation cooling circuit ( 14 ) circulates.
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