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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennkraftmaschinensystem mit einem Flüssigkeitssammelbehälter.
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Aus der
WO 2014/076314 A2 ist ein gattungsgemäßes Brennkraftmaschinensystem mit einem Flüssigkeitssammelbehälter bekannt, der zudem als wechselbare bzw. als entnehmbare Kartusche ausgebildet ist. Hierdurch vereinfacht sich insbesondere eine Wartung, beispielsweise beim Wechsel des in der Kartusche gesammelten Öls.
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Bei modernen Kraftfahrzeugen spielen zunehmend der Kraftstoffverbrauch und die Emissionen eine Rolle. Insbesondere bei einem Kaltstart einer Brennkraftmaschine sind die Emissionen und der Kraftstoffverbrauch hoch, so dass diese Kaltstartphase so kurz wie möglich sein sollte.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für ein Brennkraftmaschinensystem der gattungsgemäßen Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine verkürzte Kaltstartphase auszeichnet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen als wechselbare bzw. entnehmbare Kartusche ausgebildeten Flüssigkeitssammelbehälter eines Brennkraftmaschinensystems erstmals mit einer Wärmeisolierung zu umgeben und dadurch die in der Flüssigkeit, beispielsweise dem Öl, enthaltene Wärme zu speichern und diese bei einem sich später anschließenden Kaltstart der Brennkraftmaschine zu nutzen, um die Brennkraftmaschine schneller erwärmen und dadurch deren Kaltstartphase verkürzen zu können. Die Kartusche ist dabei in einem Gehäuse angeordnet, wobei die zur Wärmespeicherung erforderliche Wärmeisolierung an der Kartusche und/oder am Gehäuse angeordnet werden kann.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist die Kartusche als Schmierstoffkartusche, insbesondere als Ölkartusche, oder als Kühlmittelkartusche ausgebildet. Bereits diese nicht abschließende Aufzählung lässt erahnen, welche mannigfaltige Ausführungsformen für die wärmeisolierte Kartusche denkbar sind, wobei in sämtlichen Fällen die Wärmeisolierung sowohl kumulativ als auch alternativ an der Kartusche bzw. am diese aufnehmenden Gehäuse angeordnet sein kann.
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Zweckmäßig weist die Wärmeisolierung Vakuumpaneele und/oder Isolationsmaterialien, wie beispielsweise geschäumtes Polystyrol, auf. Derartige Vakuumpaneele bieten einen besonders hohen Isolationsgrad und sind daher besonders geeignet für die Wärmeisolierung der Kartusche bzw. des Gehäuses. Alternativ kann selbstverständlich auch ein wärmeisolierender Kunststoff beispielsweise Styropor oder Styrodur, eingesetzt werden, was insbesondere im Hinblick auf die für die Wärmeisolierung zu verwendenden Kosten vorteilhaft ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist die Wärmeisolierung ausschließlich am Gehäuse bzw. einem Halterahmen angeordnet, wobei dieses Gehäuse einen Aufnahmebehälter zum Aufnehmen der Kartusche und einen beweglichen Deckel aufweist und wobei die Wärmeisolierung sowohl am Aufnahmebehälter als auch am Deckel angeordnet ist. Dies bietet den großen Vorteil, dass die vergleichsweise aufwendige Wärmeisolierung immer fest in einem Kraftfahrzeug bzw. einem Brennkraftmaschinensystem verbaut ist, wodurch das Risiko von Beschädigungen im Servicefall gering gehalten werden kann.
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Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennkraftmaschinensystems weist das Gehäuse einen Aufnahmebehälter zum Aufnehmen der Kartusche auf, wobei die Wärmeisolierung am Aufnahmebehälter angeordnet ist. Zusätzlich besitzt die Kartusche eine Seite, an welcher ebenfalls eine Wärmeisolierung angebracht ist, so dass bei in dem Aufnahmebehälter angeordneter Kartusche diese vollständig von der Wärmeisolierung umgeben ist. Hierdurch ist insbesondere das Vorsehen eines Deckels am Gehäuse entbehrlich, wodurch ebenfalls Kostenvorteile realisiert werden können.
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Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennkraftmaschinensystems ist die Wärmeisolierung ausschließlich an der Kartusche angeordnet. Dies bietet den Vorteil, dass der Halterahmen bzw. das Gehäuse äußerst kostengünstig gestaltet werden können. Zudem bietet diese Lösung die Möglichkeit, bei einem Defekt der Isolierschicht bzw. der Wärmeisolierung durch einen Austausch der Kartusche diese einfach und kostengünstig außerhalb des Kraftfahrzeugs reparieren zu können.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sind/ist die Kartusche und/oder das Gehäuse aus Metall oder aus Kunststoff ausgebildet. Insbesondere die Ausbildung der Kartusche aus Kunststoff bietet dabei die Möglichkeit, dass Kunststoff an sich bereits eine zumindest geringfügige Wärmeisolierung darstellt, wobei die erfindungsgemäß zusätzlich vorgesehene Wärmeisolierung auch einen integralen Bestandteil der Kartusche bzw. des Gehäuses bilden kann, insbesondere, sofern die Wärmeisolierung beispielsweise an die Kartusche oder an das Gehäuse angespritzt ist.
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Zweckmäßig weist die Kartusche einen Einlass und einen Auslass auf, wobei zwischen dem Einlass und dem Auslass Strömungsleitelemente angeordnet sind, die eine mäanderförmige Strömung der Flüssigkeit innerhalb der Kartusche erzielen. Durch die mäanderförmige Zwangsführung der Flüssigkeit bzw. des Mediums durch die Kartusche kann verhindert werden, dass bei Kurvenfahrten bzw. starken Querbeschleunigungen die Flüssigkeit bzw. das Medium aufgrund dessen Trägheit an eine Seite der Kartusche befördert wird. Zusätzlich kann verhindert werden, dass sich kalte mit warmer Flüssigkeit mischt und dadurch das Verbrauchseinsparpotential beim Kaltstart verringert.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Brennkraftmaschinensystem im Bereich einer Kartusche mit einem Gehäuse mit einer Wärmeisolierung und einer Kartusche mit Wärmeisolierung,
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2 eine Darstellung wie in 1, jedoch mit ausschließlich im Bereich des Gehäuses angeordneter Wärmeisolierung,
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3 eine Darstellung wie in 2, jedoch mit ausschließlich im Bereich der Kartusche angeordneter Wärmeisolierung,
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4 eine Schnittdarstellung durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kartusche.
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Entsprechend den 1 bis 3, weist ein erfindungsgemäßes Brennkraftmaschinensystem 1, welches beispielsweise in einem Kraftfahrzeug 2 angeordnet sein kann, einen als wechselbare bzw. entnehmbare Kartusche 3 ausgebildeten Flüssigkeitssammelbehälter 4 auf, der in einem Gehäuse 5 angeordnet ist. Die Kartusche 3 und/oder das Gehäuse 5 weisen dabei erfindungsgemäß eine Wärmeisolierung 6 auf.
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Diese Wärmeisolierung 6 erlaubt eine Speicherung der Wärme der in der Kartusche 3 gespeicherten Flüssigkeit 14, beispielsweise Öl, und ermöglicht dadurch ein schnelleres Wiederaufheizen der Brennkraftmaschine bei einem Kaltstart, sofern zwischen dem Kaltstart und dem davor liegenden Abschalten der Brennkraftmaschine eine nicht zu große Zeitspanne liegt.
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Erfindungsgemäß kann nun die Kartusche 3 beispielsweise als Schmierstoffkartusche, insbesondere als Ölkartusche, oder beispielsweise rein theoretisch auch als Kühlmittelkartusche ausgebildet sein. Die Wärmeisolierung 6 kann Vakuumpaneele 7 und/oder Isolationsmaterialien 8, wie beispielsweise Styropor, aufweisen.
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Prinzipiell sind dabei drei unterschiedliche Ausführungsformen denkbar, wie diese beispielsweise gemäß den 1 bis 3 dargestellt sind.
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Betrachtet man die 1, so kann man erkennen, dass in diesem Fall das Gehäuse 5 einen Aufnahmebehälter 9 zum Aufnehmen der Kartusche 3 aufweist, wobei die Wärmeisolierung 6 am oder im Aufnahmebehälter 9 angeordnet ist. Darüber hinaus besitzt die Kartusche 3 eine Seite, hier eine obere Seite, an welcher ebenfalls eine/die Wärmeisolierung 6 angebracht ist. Bei in dem Aufnahmebehälter 9 angeordneter Kartusche 3 ist diese somit vollständig von der Wärmeisolierung 6 umgeben und dadurch optimal wärmeisolierend geschützt.
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Betrachtet man im Unterschied zu 1 nunmehr die 2, so kann man bei dieser Ausführungsform erkennen, dass die Wärmeisolierung 6 ausschließlich am Gehäuse 5 angeordnet ist, wobei dieses sowohl den Aufnahmebehälter 9 Aufnehmen der Kartusche 3 als auch einen beweglich am Aufnahmebehälter 9 gelagerten Deckel 10 umfasst und wobei die Wärmeisolierung 6 sowohl am Aufnahmebehälter 9 als auch am Deckel 10 angeordnet ist. In diesem Fall ist somit die Wärmeisolierung 6 immer fest im Kraftfahrzeug 2 verbaut, wodurch das Risiko einer Beschädigung beim Austausch der wechselbaren/entnehmbaren Kartusche 3 minimiert werden kann.
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Betrachtet man nun noch die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennkraftmaschinensystems 1 gemäß der 3, so kann man bei diesem erkennen, dass die Wärmeisolierung 6 ausschließlich an der Kartusche 3 angeordnet ist, so dass in diesem Fall das Gehäuse 5 bzw. der Aufnahmebehälter 9 vergleichsweise kostengünstig ausgebildet werden kann, und bei einer Beschädigung der Wärmeisolierung 6 diese einfach zusammen mit der Kartusche 3 ausgetauscht werden kann.
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Die Kartusche 3 bzw. das Gehäuse 5 können dabei aus Metall oder aus Kunststoff ausgebildet sein, wobei insbesondere die Ausbildung aus Kunststoff bereits ebenfalls eine zumindest geringfügige Wärmedämmung bietet, die von der erfindungsgemäß zusätzlich vorgesehenen Wärmeisolierung 6 unterstützt wird.
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Betrachtet man nun noch die 4, so kann man erkennen, dass die Kartusche 3 einen Einlass 11 sowie einen Auslass 12 aufweist, wobei zwischen dem Einlass 11 und dem Auslass 12 Strömungsleitelemente 13 angeordnet sind, die eine mäanderförmige Strömung der Flüssigkeit 14 in der Kartusche 3 erzwingen und dadurch einen besonders effektiven Schwappschutz bieten, der auch bei einer Kurvenfahrt oder einer Querbeschleunigung verhindert, dass die Flüssigkeit 14, beispielsweise das Öl oder das Kühlmittel, ausschließlich an eine Seite der Kartusche 3 befördert wird. Zusätzlich bieten derartige Strömungsleitelemente 13 den großen Vorteil, ein ungewolltes Vermischen von kalter Flüssigkeit und warmer Flüssigkeit zu unterbinden, wodurch insbesondere das Verbrauchseinsparpotential beim anschließenden Kaltstart der Brennkraftmaschine gesteigert werden kann.
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Durch die erfindungsgemäße Integration eines Enthalpiespeichers in eine wechselbare Kartusche 3, insbesondere eine wechselbare Ölfilterkartusche, kann auf einen separaten Enthalpiespeicher verzichtet werden, wodurch eine nicht unerhebliche Bauraumoptimierung erreicht und zudem sowohl Vorteile hinsichtlich eines Kraftstoffverbrauchs und einer Schadstoffemission, insbesondere bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine, erzielt werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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