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HINTERGRUND DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor und ein weiteres Objekt gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Ein Kühlsystem in einem schweren Fahrzeug wird häufig dazu verwendet, einen Verbrennungsmotor und zumindest ein weiteres Objekt zu kühlen, das eine niedrigere Betriebstemperatur als der Verbrennungsmotor erfordert. Das weitere Objekt kann das Arbeitsmedium eines WHR-Systems, das in einem Kondensator gekühlt wird, Ladeluft, die in einem Ladeluftkühler gekühlt wird, Leistungselektronik eines Hybridfahrzeugs usw. sein. In diesem Fall ist es erforderlich, in dem Kühlsystem zumindest zwei verschiedene Kühlmitteltemperaturen zu erzeugen. Ein derartiges Kühlsystem kann mit einem Hauptkühler und einem Zusatzkühler ausgerüstet sein, wobei letzterer das Kühlmittel auf eine niedrigere Temperatur kühlt als der Hauptkühler. Das Kühlmittel mit der höheren Temperatur wird zum Verbrennungsmotor geleitet, und das Kühlmittel mit der niedrigeren Temperatur wird zu dem weiteren Objekt geleitet. Unter bestimmten Betriebsbedingungen, wie beispielsweise in dem Fall, dass sich der Kühlungsbedarf des weiteren Objekts oder des Verbrennungsmotors schnell ändert, ist es schwierig, Kühlmittel mit der erforderlichen Temperatur und der erforderlichen Durchflussmenge sowohl zum Verbrennungsmotor als auch zu dem weiteren Objekt zu leiten, um ihre effizienten Betriebstemperaturen aufrechtzuerhalten. In diesem Fall besteht beispielsweise die Gefahr, dass Kühlmittel mit einer zu niedrigen Temperatur zum Verbrennungsmotor geleitet wird.
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In WO 2012/ 083 454 A1 ist ein Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor dargelegt. Das Kühlsystem umfasst einen Kühler, in dem ein zirkulierendes Kühlmittel gekühlt wird. Das den Kühler verlassende Kühlmittel wird zu einem Gehäuse geleitet, das zwei Wärmetauscher umfasst, in denen das Kühlmittel das Motoröl und das Getriebeöl kühlt. Somit wird das Kühlmittel in den Wärmetauschern vorgewärmt, bevor es in den Verbrennungsmotor eintritt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor und ein weiteres Objekt vorzusehen, das auf eine niedrigere Temperatur als der Verbrennungsmotor gekühlt werden muss, bei der das zu dem Verbrennungsmotor geleitete Kühlmittel unter im Wesentlichen allen Betriebsbedingungen eine ausreichend hohe Temperatur hat.
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Die oben genannte Aufgabe wird durch ein Kühlsystem gemäß dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gelöst. Das Kühlsystem erzeugt gewöhnlich zwei Kühlmittel-Teilströme mit unterschiedlichen Temperaturen. Der Kühlmittel-Teilstrom mit der höheren Temperatur wird zum Verbrennungsmotor geleitet, und der Kühlmittel-Teilstrom mit der niedrigeren Temperatur wird zu dem weiteren Objekt geleitet, bevor es mit dem Kühlmittel-Teilstrom mit der höheren Temperatur gemischt und zum Verbrennungsmotor geleitet wird. Da das weitere Objekt auf eine niedrigere Temperatur gekühlt werden muss als der Verbrennungsmotor, besteht die Gefahr, dass der Kühlmittel-Teilstrom, der das weitere Objekt verlässt, eine wesentlich niedrigere Temperatur aufweist als der zum Verbrennungsmotor geleitete Kühlmittel-Teilstrom. In einem derartigen Fall besteht die Gefahr, dass das Gemisch der Kühlmittel-Teilströme eine Temperatur aufweist, mit der der Verbrennungsmotor auf eine niedrigere Temperatur als seine effiziente Betriebstemperatur gekühlt wird. Zur Vermeidung dieser Gefahr wird ein Zusatzwärmetauscher stromabwärts von dem weiteren Objekt in dem Hilfskreis angeordnet. Das Kühlmittel wird in dem Zusatzwärmetauscher durch Kühlmittel erwärmt, das den Verbrennungsmotor verlässt. Infolgedessen hat der Kühlmittel-Teilstrom, der das weitere Objekt gekühlt hat, immer im Wesentlichen eine ausreichend hohe Temperatur, sodass das zum Verbrennungsmotor geleitete Gemisch den Verbrennungsmotor nicht auf eine niedrigere Temperatur als seine effiziente Betriebstemperatur kühlt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst der Hilfskreis eine Zusatzkühler-Umgehungsleitung, die das Kühlmittel am Zusatzkühler vorbei leitet, und ein Umgehungsventil, das dafür konfiguriert ist, den Kühlmittelstrom durch die Zusatzkühler-Umgehungsleitung zu regeln. In diesem Fall ist es möglich, bei Betriebsbedingungen, unter denen das Kühlmittel im Hauptkühler auf eine ausreichend niedrige Temperatur gekühlt wurde, um das weitere Objekt auf eine effiziente Betriebstemperatur zu kühlen, das Kühlmittel am Zusatzkühler vorbei zu leiten. Durch diese Maßnahme wird die Gefahr gemindert, dass das Kühlmittel mit einer zu niedrigen Temperatur zu dem weiteren Objekt und zum Verbrennungsmotor geleitet wird.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Auslassleitung des Verbrennungsmotors einen Retarder-Kühler. Viele schwere Fahrzeuge sind mit einem hydrodynamischen Retarder ausgerüstet. Das Arbeitsmedium im Retarder wird gewöhnlich in einem Retarder-Kühler durch das Kühlmittel gekühlt, das in dem den Verbrennungsmotor kühlenden Kühlsystem zirkuliert. Der Zusatzwärmetauscher kann stromaufwärts von dem Retarder-Kühler in der Auslassleitung des Verbrennungsmotors angeordnet werden. In diesem Fall wird das Kühlmittel in der Auslassleitung des Verbrennungsmotors in dem Zusatzwärmetauscher gekühlt, bevor es in den Retarder-Kühler eintritt. Infolgedessen nimmt die Kühlleistung des Arbeitsmediums in dem Retarder-Kühler zu.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind der Zusatzwärmetauscher und der Retarder-Kühler als zusammenhängende Einheit ausgelegt. Eine derartige Einheit nimmt im Wesentlichen nicht mehr Platz im Fahrzeug ein als ein einzelner Retarder-Kühler.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst das Kühlsystem eine Regeleinheit, die dafür konfiguriert ist, Informationen über mehrere Betriebsparameter zu empfangen und die erste Ventilvorrichtung, die zweite Ventilvorrichtung und das Umgehungsventil entsprechend den Informationen über diese Betriebsparameter zu regeln. Die Regeleinheit kann den Kühlungsbedarf des Verbrennungsmotors und des weiteren Objekts durch den Betriebsparameter und eine geeignete Kühlmitteltemperatur und eine geeignete Durchflussmenge des Kühlmittels zum Verbrennungsmotor und zum weiteren Objekt einschätzen, bei denen sie eine effiziente Betriebstemperatur aufrechterhalten.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung bezieht sich einer der Betriebsparameter auf die Temperatur des Verbrennungsmotors. In diesem Fall kann die Regeleinheit Informationen von einem Temperaturfühler empfangen, der die Temperatur des Kühlmittels beim Austritt aus dem Verbrennungsmotor erfasst. Alternativ kann ein Temperaturfühler die Temperatur eines geeigneten Teils des Verbrennungsmotors erfassen. Ein Betriebsparameter kann sich auf die Temperatur des weiteren Objekts beziehen. In diesem Fall kann die Regeleinheit Informationen von einem Temperaturfühler empfangen, der die Temperatur des Kühlmittels beim Austritt aus dem weiteren Objekt erfasst. Alternativ kann ein Temperaturfühler die Temperatur eines geeigneten Teils des weiteren Objekts erfassen. Zur Regelung der Temperatur des Kühlmittels ist es angebracht, einen Temperaturfühler zu haben, der die Temperatur des Kühlmittels beim Eintritt in das weitere Objekt erfasst, und einen Temperaturfühler zu haben, der die Temperatur des Kühlmittels beim Austritt aus dem weiteren Objekt erfasst. Die Regeleinheit kann selbstverständlich Informationen über weitere Betriebsparameter empfangen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die erste Ventilvorrichtung ein Dreiwegeventil. Das Dreiwegeventil kann eine Einlassöffnung und zwei Auslassöffnungen umfassen. Das Dreiwegeventil nimmt über die Einlassöffnung einen Kühlmittelstrom von einer Leitung des Kühlsystems auf und leitet einen ersten Teil davon über eine erste Auslassöffnung zur Hauptkühlerleitung und einen zweiten Teil davon über die zweite Auslassöffnung zur Hauptkühler-Umgehungsleitung. In diesem Fall ist die erste Ventilvorrichtung als Einzelventil ausgelegt. Vorzugsweise ist die erste Ventilvorrichtung stufenlos einstellbar. In diesem Fall ist es möglich, die Durchflussmenge des Kühlmittels zur Hauptkühlerleitung und zur Hauptkühler-Umgehungsleitung mit hoher Genauigkeit zu verändern. Alternativ ist die erste Ventilvorrichtung als zwei Zweiwegeventile ausgelegt, wobei ein erstes Zweiwegeventil in der Kühlerzuleitung und ein zweites Zweiwegeventil in der Hauptkühler-Umgehungsleitung angeordnet ist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die zweite Ventilvorrichtung ein Dreiwegeventil. Das Dreiwegeventil nimmt einen Kühlmittelstrom von der Hauptkühler-Umgehungsleitung auf und leitet einen Teil davon zum Hilfskreis und einen restlichen Teil davon zur Motorzuleitung. Es kann auch Kühlmittel vom Hauptkühler zur Motorzuleitung leiten. In diesem Fall ist die zweite Ventilvorrichtung als Einzelventil ausgelegt. Vorzugsweise ist die zweite Ventilvorrichtung stufenlos einstellbar. In diesem Fall ist es möglich, die Durchflussmenge des Kühlmittels zum Hilfskreis und zur Motorzuleitung mit hoher Genauigkeit einzustellen. Alternativ ist die zweite Ventilvorrichtung als zwei Zweiwegeventile ausgelegt, wobei ein erstes Zweiwegeventil in einer Hauptkühler-Auslassleitung und ein zweites Zweiwegeventil in der Motorzuleitung angeordnet ist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die erste Ventilvorrichtung und/oder die zweite Ventilvorrichtung dafür ausgelegt, kleine Durchflussmengen von Kühlmittel mit einer höheren Genauigkeit zu leiten als größere Durchflussmengen von Kühlmittel. Bei Betriebsbedingungen, unter denen das Kühlmittel eine relativ niedrige Temperatur hat, leitet die erste Ventilvorrichtung eine kleine Durchflussmenge des Kühlmittels zum Hauptkühler. Diese kleine Durchflussmenge des Kühlmittels kann durch die zweite Ventilvorrichtung mit einer kleinen Durchflussmenge des warmen Kühlmittels von der Hauptkühler-Umgehungsleitung vermischt werden, bevor das Gemisch zu dem weiteren Objekt geleitet wird. Zur Erzielung mit hoher Genauigkeit einer erforderlichen Kühlmitteltemperatur des Gemisches ist es angebracht, eine erste Ventilvorrichtung und eine zweite Ventilvorrichtung mit der oben erwähnten Auslegung einzusetzen. Die erste Ventilvorrichtung kann ein Ventilelement umfassen, das beweglich in einem Bewegungsbereich mit einem Umfang zwischen einer ersten Endlage, in der es keinen Kühlmittelstrom zum Hauptkühler leitet, und einer zweiten Endlage, in der es den gesamten Kühlmittelstrom zum Hauptkühler leitet, angeordnet ist. Der Bewegungsbereich für das Ventilelement, in dem es kleine Kühlmittelströme zur Hauptkühlerleitung leitet, ist größer als der Bewegungsbereich für das Ventilelement, in dem es größere Kühlmittelströme zum Hauptkühler leitet. Die zweite Ventilvorrichtung kann eine der ersten Ventilvorrichtung entsprechende Auslegung aufweisen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Umgehungsventil ein Zweiwegeventil, das in der Zusatzkühler-Umgehungsleitung angeordnet ist. Der Strömungswiderstand durch die Zusatzkühler-Umgehungsleitung ist erheblich niedriger als der Strömungswiderstand durch den Zusatzkühler. Wenn das Zweiwegeventil geöffnet ist, wird somit der größte Teil des Kühlmittels durch die Zusatzkühler-Umgehungsleitung und ein kleinerer Teil des Kühlmittels durch den Zusatzkühler geleitet. Das Umgehungsventil kann ein Absperr-/Durchflussventil (beispielsweise ein Magnetventil) oder ein Drosselventil sein, durch das es möglich ist, die Durchflussmenge des Kühlmittels durch die Zusatzkühler-Umgehungsleitung zu regulieren. Alternativ kann das Umgehungsventil ein Dreiwegeventil sein, das in einem abzweigenden Abschnitt zwischen einer Leitung, die Kühlmittel zum Zusatzkühler leitet, und der Zusatzkühler-Umgehungsleitung angeordnet ist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das weitere Objekt ein Arbeitsmedium, das in einem Kondensator in einem WHR-System gekühlt wird. Zur Erzielung eines hohen Wärmewirkungsgrades in einem WHR-System muss das Arbeitsmedium in dem Kondensator auf eine möglichst niedrige Kondensationstemperatur gekühlt werden, und dies muss im Wesentlichen ohne eine Unterkühlung erfolgen.
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Zur Erzielung eines hohen Wärmewirkungsgrades in einem WHR-System muss infolgedessen das Arbeitsmedium mit einer geeigneten Kühlwirkung gekühlt werden. Die geeignete Kühlwirkung des Arbeitsmediums in dem Kondensator ändert sich jedoch unter verschiedenen Betriebsbedingungen, wie beispielsweise unter der Wärmeeinwirkung zum Beispiel der Abgase auf den Verdampfer. Da sich die durch die Abgase zugeführte Wärme schnell verändern kann, ist es schwierig, eine Kühlwirkung des Arbeitsmediums im Kondensator dauerhaft sicherzustellen, was zu einem hohen Wärmewirkungsgrad des WHR-Systems führt. Erfindungsgemäß werden die erste Ventilvorrichtung, die zweite Ventilvorrichtung und das Umgehungsventil derart geregelt, dass das Arbeitsmedium im Kondensator mit der gewünschten Kondensationstemperatur kondensiert wird. Alternativ ist das weitere Objekt Ladeluft, die in einem Ladeluftkühler gekühlt wird, oder ein anderes Objekt, das die Kühlung auf eine niedrigere Temperatur als der Verbrennungsmotor erfordert.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Zusatzkühler an einer Position im Fahrzeug angeordnet, an der er durch einen Luftstrom mit einer niedrigeren Temperatur als der Temperatur des Luftstroms durch den Hauptkühler gekühlt wird. Der Hauptkühler ist gewöhnlich hinter einem Ladeluftkühler oder einem anderen Kühler im vorderen Abschnitt eines Fahrzeugs angeordnet. Somit hat der Luftstrom durch den Hauptkühler gewöhnlich eine höhere Temperatur als die Umgebungsluft. Der Zusatzkühler kann unterhalb, oberhalb oder seitlich vom Hauptkühler vorgesehen werden, wo er durch einen Luftstrom mit der Temperatur der Umgebungsluft gekühlt wird.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Luftstrom durch den Zusatzkühler von einem separaten Zusatzkühlerlüfter erzeugt. Ein derartiger Zusatzkühlerlüfter kann unabhängig vom Hauptkühlerlüfter geregelt werden, der Luft durch den Hauptkühler treibt. Der Zusatzkühlerlüfter kann von einem Elektromotor angetrieben werden. In diesem Fall ist es möglich, die Kühlwirkung des Kühlmittels in dem Zusatzkühler dahingehend zu regeln, dass das weitere Objekt auf eine effiziente Betriebstemperatur gekühlt wird. Zur Reduzierung des Verbrauchs elektrischer Energie ist der Zusatzkühler an einer Position im Fahrzeug angeordnet, an die durch die Stauluft und den Zusatzkühlerlüfter ein kühlender Luftstrom gelangt.
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Figurenliste
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den anhängenden Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 ein Kühlsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und
- 2 eine Vorderansicht des Hauptkühlers und des Zusatzkühlers.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS DER ERFINDUNG
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1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 1, das durch einen Verbrennungsmotor 2 angetrieben wird. Das Fahrzeug 1 kann ein schweres Fahrzeug sein, und der Verbrennungsmotor 2 kann ein Dieselmotor sein. Das Fahrzeug 1 umfasst ein Kühlsystem mit einer Motorzuleitung 3, das mit einer Pumpe 4 ausgestattet ist, die ein Kühlmittel im Kühlsystem zirkulieren lässt. Das Kühlmittel zirkuliert anfangs durch den Verbrennungsmotor 2. Das aus dem Verbrennungsmotor 2 austretende Kühlmittel wird in einer Auslassleitung 5 des Verbrennungsmotors aufgenommen. Eine erste Ventilvorrichtung in Form eines ersten Dreiwegeventils 6 ist an einem Ende der Auslassleitung 5 des Verbrennungsmotors angeordnet. Das erste Dreiwegeventil 6 hat eine Einlassöffnung und zwei Auslassöffnungen. Das Kühlsystem umfasst eine Hauptkühlerleitung 7, die das Kühlmittel durch einen Hauptkühler 8 leitet. Die Hauptkühlerleitung 7 umfasst eine Hauptkühlerzuleitung 7a und eine Hauptkühler-Auslassleitung 7b. Das Kühlsystem umfasst eine Hauptkühler-Umgehungsleitung 9, die das Kühlmittel am Hauptkühler 8 vorbei leitet. Das erste Dreiwegeventil 6 wird durch eine Regeleinheit 10 geregelt. Das erste Dreiwegeventil 6 ist stufenlos einstellbar. Somit ist es für das erste Dreiwegeventil 6 möglich, von der Auslassleitung 5 des Verbrennungsmotors über die Einlassöffnung Kühlmittel aufzunehmen, über eine erste Auslassöffnung einen ersten Teil davon an die Hauptkühlerleitung 7 zu verteilen und über eine zweite Auslassöffnung einen zweiten restlichen Teil davon an die Hauptkühler-Umgehungsleitung 9 zu verteilen. Ein Ladeluftkühler 11 ist an einer Position angeordnet, die sich stromaufwärts vom Hauptkühler 8 befindet. Ein Hauptkühlerlüfter 12 und die Stauluft sehen während des Betriebs des Fahrzeugs 1 einen kühlenden Luftstrom durch den Ladeluftkühler 11 und den Hauptkühler 8 vor.
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Das Kühlsystem ist dafür konfiguriert, zumindest ein weiteres Objekt außer dem Verbrennungsmotor 2 zu kühlen. Das weitere Objekt ist in einem Hilfskreis 14 des Kühlsystems angeordnet. Das weitere Objekt ist in diesem Fall beispielhaft ein Arbeitsmedium in einem WHR-System, das in einem Kondensator 13 gekühlt wird. Alternativ kann das weitere Objekt Ladeluft, die in einem Ladeluftkühler gekühlt wird, Leistungselektronik für ein Hybridfahrzeug oder ein anderes Objekt sein, das auf eine niedrigere Temperatur gekühlt werden muss als der Verbrennungsmotor. Der Hilfskreis 14 umfasst einen Zusatzkühler 15, der hinsichtlich der Fließrichtung durch den Hilfskreis 14 stromaufwärts vom Kondensator 13 angeordnet ist. Die Stauluft und zumindest ein Zusatzkühlerlüfter 16 liefern einen kühlenden Luftstrom durch den Zusatzkühler 15. Eine Zusatzkühler-Umgehungsleitung 17 leitet das Kühlmittel an dem Zusatzkühler 15 vorbei. Ein Umgehungsventil 18 regelt den Durchfluss des Kühlmittels durch die Zusatzkühler-Umgehungsleitung 17. Das Umgehungsventil 18 wird von der Regeleinheit 10 geregelt.
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Eine zweite Ventilvorrichtung in Form eines zweiten Dreiwegeventils 20 nimmt Kühlmittel von der Hauptkühler-Umgehungsleitung 9 auf. Das zweite Dreiwegeventil 20 wird von der Regeleinheit 10 geregelt. Das zweite Dreiwegeventil 20 ist stufenlos einstellbar. Das zweite Dreiwegeventil 20 weist eine Einlassöffnung, die Kühlmittel von der Hauptkühler-Umgehungsleitung 9 aufnimmt, eine Auslassöffnung, die das Kühlmittel zur Motorzuleitung 3 leitet, und eine dritte Öffnung auf, die eine Einlass- oder eine Auslassöffnung sein kann. Die dritte Öffnung kann als Einlassöffnung fungieren und Kühlmittel vom Hauptkühler 8 aufnehmen und zur Motorzuleitung 3 leiten. Alternativ fungiert die dritte Öffnung als Auslassöffnung und leitet das Kühlmittel von der Hauptkühler-Umgehungsleitung 9 zum Hilfskreis 14. Ein erster Temperaturfühler 21 erfasst die Temperatur des Kühlmittels in der Auslassleitung 5 des Verbrennungsmotors. Der erste Temperaturfühler 21 erfasst somit eine Temperatur, die mit der Temperatur des Verbrennungsmotors 2 in Zusammenhang steht. Ein zweiter Temperaturfühler 22a erfasst die Temperatur des Kühlmittels im Hilfskreis 14 an einer Position stromaufwärts vom Kondensator 13. Ein dritter Temperaturfühler 22b erfasst die Temperatur des Kühlmittels im Hilfskreis 14 an einer Position stromabwärts vom Kondensator 13. Der dritte Temperaturfühler 22b erfasst eine Temperatur, die im Zusammenhang mit der Temperatur des Arbeitsmediums im Kondensator 13 steht. Der Hilfskreis umfasst einen Zusatzwärmetauscher 23, der stromabwärts vom Kondensator 13 angeordnet ist. Das Kühlmittel im Hilfskreis wird in dem Zusatzwärmetauscher 23 durch Kühlmittel in der Auslassleitung 5 des Verbrennungsmotors erwärmt. Ein Retarder-Kühler 24 ist in der Auslassleitung 5 des Verbrennungsmotors an einer Position stromabwärts von dem Zusatzwärmetauscher 23 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel sind der Zusatzwärmetauscher 23 und der Retarder-Kühler 24 zwei separate Einheiten. Alternativ können der Zusatzwärmetauscher 23 und der Retarder-Kühler als zusammenhängende Einheit ausgelegt werden.
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Im Betrieb empfängt die Regeleinheit 10 von den Temperaturfühlern 21, 22a, 22b im Wesentlichen ständig Informationen über die tatsächlichen Kühlmitteltemperaturen des Verbrennungsmotors 2 und des Arbeitsmediums im Kondensator 13. Die Regeleinheit 10 kann auch Informationen über Betriebsparameter des WHR-Systems empfangen. Die Regeleinheit 10 kann beispielsweise Informationen über die tatsächliche Kondensationstemperatur im Kondensator 13 empfangen. Die Regeleinheit 10 schätzt eine gewünschte Kondensationstemperatur des Arbeitsmediums im Kondensator 13. Wenn Ethanol als Arbeitsmedium eingesetzt wird, ist unter den meisten Betriebsbedingungen eine Kondensationstemperatur von ungefähr 80 °C wünschenswert. Die Regeleinheit 10 schätzt eine erforderliche Durchflussmenge und eine erforderliche Temperatur des Kühlmittelstroms, der zum Kondensator 13 geleitet werden muss, um im Kondensator 13 die gewünschte Kondensationstemperatur zu erzielen.
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Im Betrieb empfängt die Regeleinheit 10 vom ersten Temperaturfühler 21 im Wesentlichen ständig Informationen über die Kühlmitteltemperatur in der Auslassleitung 5 des Verbrennungsmotors. In dem Fall, dass die Kühlmitteltemperatur in der Auslassleitung 5 des Verbrennungsmotors darauf hindeutet, dass der Verbrennungsmotor 2 eine niedrigere Temperatur als die effiziente Betriebstemperatur aufweist, braucht der Verbrennungsmotor 2 nicht gekühlt zu werden. Die Regeleinheit 10 stellt das erste Dreiwegeventil 6 derart ein, dass es einen großen Teil des Kühlmittelstroms zur Hauptkühler-Umgehungsleitung 9 und einen restlichen kleinen Teil des Kühlmittelstroms zur Hauptkühlerleitung 7 leitet. Die zweite Ventilvorrichtung leitet das Kühlmittel ohne Kühlung von der Hauptkühler-Umgehungsleitung 9 zum Verbrennungsmotor 2. Der kleinere Teil des Kühlmittelstroms wird gewöhnlich im Hauptkühler 8 auf eine ausreichend niedrige Temperatur gekühlt, um das Arbeitsmedium im Kondensator 13 auf eine geeignete Kondensationstemperatur zu kühlen. In diesem Fall ist der Einsatz des Zusatzkühlers 15 nicht erforderlich. Die Regeleinheit 10 bringt das Umgehungsventil 18 daher derart in eine geöffnete Stellung, dass das Kühlmittel vom Hauptkühler 8 über die Zusatzkühler-Umgehungsleitung 17 zum Kondensator 13 geleitet wird. Falls das Kühlmittel im Hauptkühler 8 auf eine zu niedrige Temperatur gekühlt wurde, wird das zweite Dreiwegeventil 20 derart geregelt, dass es eine geeignete Menge ungekühlten Kühlmittels von der Hauptkühler-Umgehungsleitung 9 zum Hilfskreis 14 leitet, wo es mit Kühlmittel vom Hauptkühler 8 gemischt wird. Mit einem geeigneten Gemisch aus diesen Kühlmitteln mit unterschiedlichen Temperaturen ist es möglich, über die Zusatzkühler-Umgehungsleitung 17 Kühlmittel mit einer geeigneten Temperatur zum Kondensator 13 zu leiten, bei der das Arbeitsmedium im Kondensator 13 auf die gewünschte Kondensationstemperatur gekühlt wird. Das aus dem Kondensator 13 austretende Kühlmittel tritt in den Zusatzwärmetauscher 23 ein, wo es in der Auslassleitung 5 des Verbrennungsmotors mit Kühlmittel erwärmt wird. Somit hat das von dem Hilfskreis zur Motorzuleitung 3 und zum Verbrennungsmotor 2 geleitete Kühlmittel unter im Wesentlichen allen Betriebsbedingungen eine ausreichend hohe Temperatur, um die Temperatur des Verbrennungsmotors 2 schnell auf die effiziente Betriebstemperatur zu bringen.
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Falls die Kühlmitteltemperatur in der Auslassleitung 5 des Verbrennungsmotors darauf hindeutet, dass der Verbrennungsmotor 2 eine Temperatur in einem effizienten Betriebstemperaturbereich hat, muss der Verbrennungsmotor 2 so gekühlt werden, dass diese Temperatur aufrechterhalten wird. Die Regeleinheit 10 stellt das erste Dreiwegeventil 6 derart ein, dass es einen geeigneten Teil des Kühlmittelstroms zur Hauptkühler-Umgehungsleitung 9 und einen restlichen Teil des Kühlmittelstroms zur Hauptkühlerleitung 7 leitet. Die zweite Ventilvorrichtung leitet ein geeignetes Gemisch aus Kühlmittel von der Hauptkühler-Umgehungsleitung 9 und Kühlmittel vom Hauptkühler 8 zum Verbrennungsmotor 2. Einerseits wird der Kühlmittelstrom im Hauptkühler 8 auf eine ausreichend niedrige Temperatur gekühlt, um das Arbeitsmedium im Kondensator 13 auf eine geeignete Kondensationstemperatur zu kühlen. Die Regeleinheit 10 bringt also das Umgehungsventil 18 derart in eine geöffnete Stellung, dass das Kühlmittel über die Zusatzkühler-Umgehungsleitung 17 vom Hauptkühler 8 zum Kondensator 13 geleitet wird. Andererseits wird der Kühlmittelstrom im Hauptkühler 8 nicht auf eine ausreichend niedrige Temperatur gekühlt, um das Arbeitsmedium im Kondensator 13 auf eine geeignete Kondensationstemperatur zu kühlen. In diesem Fall ist es erforderlich, den Zusatzkühler 15 einzusetzen. Die Regeleinheit 10 bringt also das Umgehungsventil 18 derart in eine geschlossene Stellung, dass das Kühlmittel über den Zusatzkühler 15 vom Hauptkühler 8 zum Kondensator 13 geleitet wird. Falls das aus dem Kondensator 13 austretende Kühlmittel eine relativ niedrige Temperatur hat, wird es im Zusatzwärmetauscher 23 erwärmt, bevor es in den Verbrennungsmotor 2 eintritt. Das Vorhandensein des Zusatzwärmetauschers 23 stellt sicher, dass das in den Verbrennungsmotor 2 eintretende Kühlmittel eine ausreichend hohe Temperatur hat, um die Temperatur des Verbrennungsmotos 2 in einem effizienten Betriebstemperaturbereich zu halten.
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Falls die Kühlmitteltemperatur in der Auslassleitung 5 des Verbrennungsmotors darauf hindeutet, dass der Verbrennungsmotor 2 eine höhere Temperatur als der effiziente Betriebstemperaturbereich hat, muss der Verbrennungsmotor 2 optimal gekühlt werden. Die Regeleinheit 10 stellt das erste Dreiwegeventil 6 derart ein, dass es den gesamten Kühlmittelstrom zur Hauptkühlerleitung 7 und zum Hauptkühler 8 leitet. Die zweite Ventilvorrichtung leitet einen geeigneten Teil des Kühlmittels vom Hauptkühler 8 zum Verbrennungsmotor 2. Ein restlicher Teil des Kühlmittelstroms wird zum Hilfskreis 14 geleitet. Falls der Kühlmittelstrom im Hauptkühler 8 auf eine ausreichend niedrige Temperatur gekühlt wurde, um das Arbeitsmedium im Kondensator 13 auf eine geeignete Kondensationstemperatur zu kühlen, bringt die Regeleinheit 10 das Umgehungsventil 18 derart in eine geöffnete Stellung, dass das Kühlmittel über die Zusatzkühler-Umgehungsleitung 17 vom Hauptkühler 8 zum Kondensator 13 geleitet wird. Falls der Kühlmittelstrom im Hauptkühler 8 nicht auf eine ausreichend niedrige Temperatur gekühlt wird, um das Arbeitsmedium im Kondensator 13 auf eine geeignete Kondensationstemperatur zu kühlen, bringt die Regeleinheit 10 das Umgehungsventil 18 derart in eine geschlossene Stellung, dass das Kühlmittel über den Zusatzkühler 15 vom Hauptkühler 8 zum Kondensator 13 geleitet wird. Das Kühlsystem ist infolgedessen in der Lage, unter im Wesentlichen allen Betriebsbedingungen eine effiziente Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors 2 sowie eine gewünschte Kondensationstemperatur des Arbeitsmediums im Kondensator 13 aufrechtzuerha lten.
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2 zeigt eine Vorderansicht des Hauptkühlers 8 und des Zusatzkühlers 15. In diesem Fall ist der Zusatzkühler 15 unterhalb des Hauptkühlers 8 angeordnet. Zwei Zusatzkühlerlüfter 16 fördern einen kühlenden Luftstrom durch den Zusatzkühler 15. Die Zusatzkühlerlüfter 16 können unabhängig von dem Hauptkühlerlüfter 12 angesteuert werden. Alternativ kann der Zusatzkühler 15 oberhalb oder seitlich vom Hauptkühler 8 angeordnet werden. Vorzugsweise wird der Zusatzkühler 15 an einer Position derart angeordnet, dass er von der Stauluft und den Zusatzkühlerlüftern 16 einen kühlenden Luftstrom mit Umgebungstemperatur erhält. In diesem Fall ist es möglich, das Kühlmittel auf eine erheblich niedrigere Temperatur als im Hauptkühler 8 zu kühlen.
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Bezugszeichenliste
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- 1 -
- Fahrzeug
- 2 -
- Verbrennungsmotor
- 3 -
- Motorzuleitung
- 4 -
- Pumpe
- 5 -
- Auslassleitung
- 6 -
- erstes Dreiwegeventil
- 7 -
- Hauptkühlerleitung
- 7a -
- Hauptkühlerzuleitung
- 7b -
- Hauptkühler-Auslassleitung
- 8 -
- Hauptkühler
- 9 -
- Hauptkühler-Umgehungsleitung
- 10 -
- Regeleinheit
- 11 -
- Ladeluftkühler
- 12 -
- Hauptkühlerlüfter
- 13 -
- Kondensator
- 14 -
- Hilfskreis
- 15 -
- Zusatzkühler
- 16 -
- Zusatzkühlerlüfter
- 17 -
- Zusatzkühler-Umgehungsleitung
- 18 -
- Umgehungsventil
- 20 -
- zweites Dreiwegeventil
- 21 -
- erster Temperaturfühler
- 22a -
- zweiter Temperaturfühler
- 22b -
- dritter Temperaturfühler
- 23 -
- Zusatzwärmetauscher
- 24 -
- Retarder-Kühler
