DE102017009233A1 - Verfahren zum Betreiben eines Ladeluftkühlers einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug sowie Ladeluftkühler für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines Ladeluftkühlers einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug sowie Ladeluftkühler für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Ladeluftkühlers (16) einer Verbrennungskraftmaschine (10) für ein Kraftfahrzeug, bei welchem der Verbrennungskraftmaschine (10) zuzuführende Luft in zumindest einem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine (10) mittels des Ladeluftkühlers (16) gekühlt wird, wobei in wenigstens einem von dem Betriebszustand unterschiedlichen zweiten Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine (10) die der Verbrennungskraftmaschine (10) zuzuführende Luft mittels des Ladeluftkühlers (16) erwärmt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Ladeluftkühlers einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie einen Ladeluftkühler für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 4.
  • Ein derartiges Verfahren zum Betreiben eines Ladeluftkühlers einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug ist bereits aus der DE 10 2016 218 435 A1 bekannt. Dabei empfängt der Ladeluftkühler Luft über einen Ladeluftkreis und kühlt diese. Die Luft stellt der Ladeluftkreis dem Motor des Fahrzeugs bereit, wobei die Luft vor dem Bereitstellen von einem Lader, wie beispielsweise einem Turbolader oder einem Kompressor geladen wurde. Dabei ist der Ladeluftkühler sowohl in einem ersten als auch in einem zweiten Kühlkreislauf angeordnet und empfängt für eine mehrstufige Kühlung der Luft ein erstes Kühlmittel über den ersten Kühlkreislauf und ein zweites Kühlmittel über den zweiten Kühlkreislauf. Somit wird bei dem Verfahren die der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft in zumindest einem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine mittels des Ladeluftkühlers gekühlt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines Ladeluftkühlers einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug sowie einen Ladeluftkühler für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, mittels welchen der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft besonders vorteilhaft temperierbar ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betreiben eines Ladeluftkühlers einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug sowie durch einen Ladeluftkühler für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen sowie in der folgenden Beschreibung angegeben.
  • Um ein Verfahren zum Betreiben eines Ladeluftkühlers einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, mittels welchem der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft besonders vorteilhaft temperierbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass in wenigstens einem von dem Betriebszustand unterschiedlichen zweiten Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine die der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft mittels des Ladeluftkühlers erwärmt wird. Mit anderen Worten durchströmt die der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft den Ladeluftkühler und wird hierbei im ersten Betriebszustand gekühlt und im zweiten Betriebszustand erwärmt. Insbesondere wird die Luft in dem ersten Betriebszustand nicht erwärmt und in dem zweiten Betriebszustand nicht gekühlt. Folglich wird im ersten Betriebszustand mittels des Ladeluftkühlers Wärme von der Luft abgeführt um diese zu kühlen, wohingegen im zweiten Betriebszustand mittels des Ladeluftkühlers der den Ladeluftkühler durchströmenden Luft Wärme zugeführt wird, um die Luft zu erwärmen. Dies ermöglicht eine besonders vorteilhafte Temperierung der der Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Luft. Im zweiten Betriebszustand resultiert aus der der Verbrennungskraftmaschine zugeführten erwärmten Luft ein ebenfalls erwärmtes die Verbrennungskraftmaschine verlassendes Abgas. Somit kann das Abgas der Verbrennungskraftmaschine indirekt über die der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft temperiert werden. Das erwärmte Abgas ist beispielsweise in einer Abgasnachbehandlungseinrichtung aufgrund dessen Temperatur besonders vorteilhaft nachbehandelbar.
  • In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der erste Betriebszustand ein Hochlastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine ist, wobei der zweite Betriebszustand ein Niederlastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine ist. Insbesondere wird in dem Hochlastbetrieb die der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft vor dem Durchströmen des Ladeluftkühlers mittels eines Verdichters verdichtet, wobei sich eine Temperatur der Luft infolge des Verdichtens erhöht. In dem Hochlastbetrieb wird die verdichtete Luft anschließend mittels des Ladeluftkühlers gekühlt. Durch das Kühlen der Luft mittels des Ladeluftkühlers kann eine definierte Dichte beziehungsweise ein definierter Druck der Luft eingestellt werden, um die Luft mit der definierten Dichte der Verbrennungskraftmaschine zuzuführen. In dem Niederlastbetrieb wird die der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft nicht mittels des Verdichters verdichtet, sondern unverdichtet dem Ladeluftkühler zum Erwärmen zugeführt. Dies ermöglicht eine besonders vorteilhafte Einstellung einer definierten Temperatur der Luft, um diese mit der definierten Temperatur der Verbrennungskraftmaschine zuzuführen. Hierdurch kann vorteilhafterweise eine aus der definierten Temperatur der der Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Luft resultierende Abgastemperatur des Abgases der Verbrennungskraftmaschine beeinflusst werden, um eine besonders vorteilhafte Abgasnachbehandlung des Abgases zu ermöglichen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem ersten Betriebszustand ein erster Kühlmittelstrom zur Kühlung der der Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Luft durch den Ladeluftkühler geleitet wird, wobei in dem zweiten Betriebszustand ein zweiter Kühlmittelstrom zur Erwärmung der der Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Luft durch den Ladeluftkühler geleitet wird. Mit anderen Worten wird der Ladeluftkühler in dem ersten Betriebszustand von dem ersten Kühlmittelstrom, bei welchem es sich beispielsweise um Wasser eines Wasserkühlkreislaufes handeln kann, durchströmt, wohingegen der Ladeluftkühler in dem zweiten Betriebszustand von dem zweiten Kühlmittelstrom, welcher beispielsweise einem Motorkühlkreislauf zugeordnet ist, durchströmt wird. Beispielsweise umfasst der erste Kühlmittelstrom ein gleiches Kühlmittel wie der zweite Kühlmittelstrom. Um eine besonders vorteilhafte Temperierung der der Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Luft zu ermöglichen, kann die Luft im Gegenstrom zu dem jeweiligen Kühlmittelstrom durch den Ladeluftkühler geleitet werden. Insbesondere durchströmen die der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft und der jeweilige Kühlmittelstrom zueinander unterschiedliche Strömungskanäle des Ladeluftkühlers. Dabei durchströmen die jeweiligen Kühlmittelströme zeitversetzt dieselben Strömungskanäle des Ladeluftkühlers. Der Ladeluftkühler wird in dem ersten Betriebszustand von dem ersten Kühlmittelstrom durchströmt und von dem zweiten Kühlmittelstrom nicht durchströmt. In dem zweiten Betriebszustand wird der Ladeluftkühler von dem zweiten Kühlmittelstrom durchströmt, während der Ladeluftkühler von dem ersten Kühlmittelstrom nicht durchströmt wird. Somit kann die Luft vorteilhafterweise mittels des ersten Kühlmittelstroms gekühlt werden und mittels des zweiten Kühlmittelstroms erwärmt werden.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Ladeluftkühler für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei der Ladeluftkühler zumindest einen ersten Betriebszustand aufweist, in welchem der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft mittels des Ladeluftkühlers zu kühlen ist. Um eine besonders vorteilhafte Temperierung der der Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Luft zu ermöglichen, weist der Ladeluftkühler wenigstens einen von dem Betriebszustand unterschiedlichen zweiten Betriebszustand auf, in welchem die der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft mittels des Ladeluftkühlers erwärmbar ist. Mit anderen Worten ist der Ladeluftkühler entweder in dem ersten Betriebszustand oder in dem zweiten Betriebszustand betreibbar, wobei mittels des Ladeluftkühlers in dem ersten Betriebszustand die der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft kühlbar ist, wohingegen in dem zweiten Betriebszustand die der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft mittels des Ladeluftkühlers erwärmbar ist. Mittels des Ladeluftkühlers ist somit eine besonders vorteilhafte Temperierung der der Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Luft möglich um eine Temperatur eines Abgases der Verbrennungskraftmaschine zu beeinflussen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Ventil vorgesehen, über welches in dem ersten Betriebszustand ein erster Kühlmittelstrom zur Kühlung der der Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Luft und in dem zweiten Betriebszustand ein zweiter Kühlmittelstrom zur Erwärmung der der Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Luft in den Ladeluftkühler einleitbar ist. Mit anderen Worten umfasst der Ladeluftkühler das Ventil, über welches die jeweiligen Kühlmittelströme, insbesondere zeitversetzt, in den Ladeluftkühler einleitbar sind. Hierbei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der erste Kühlmittelstrom und der zweite Kühlmittelstrom ein gleiches Fluid umfassen, da hierdurch eine Vermischung der Kühlmittelströme bei einem Wechsel des Einleitens des jeweiligen Kühlmittelstroms unproblematisch ist. Insbesondere werden die jeweiligen Kühlmittelströme über das Ventil in den Ladeluftkühler eingeleitet und in dem Ladeluftkühler im Gegenstrom zu der der Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Luft geführt. Dies ermöglicht eine besonders vorteilhafte Wärmeübertragung zwischen der der Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Luft und dem jeweiligen Kühlmittelstrom, wodurch eine besonders vorteilhafte Temperierung der der Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Luft möglich wird.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Dabei zeigt die einzige Fig. eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem erfindungsgemäßen Ladeluftkühler.
  • In der einzigen Fig. ist in einer schematischen Darstellung eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug gezeigt, welches mittels der Antriebseinrichtung antreibbar ist. Die Antriebseinrichtung umfasst dabei eine Verbrennungskraftmaschine 10, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Die Antriebseinrichtung umfasst ferner ein der Verbrennungskraftmaschine 10 zugeordnetes Ladeluftsystem 12, welches von der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführenden Luft durchströmbar ist. Bei der Verbrennungskraftmaschine 10 handelt es sich vorliegend beispielsweise um einen Dieselmotor. Die Verbrennungskraftmaschine 10 kann in einem Hochlastbetrieb und in einem Niederlastbetrieb als jeweilige Betriebszustände betrieben werden, wobei beispielsweise das Ladeluftsystem 12 eine die der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführende Menge der Luft in Abhängigkeit von dem Betriebszustand einstellt.
  • Das in der einzigen Fig. dargestellte Ladeluftsystem 12 umfasst vorliegend einen Turbolader 14 sowie einen Ladeluftkühler 16. Der Turbolader 14 umfasst eine von Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10 antreibbare Turbine 18 und einen von der Turbine 18 antreibbaren Verdichter 20, mittels welchem die der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführende Luft zu verdichten ist beziehungsweise verdichtet wird. Insbesondere kann mittels des Verdichters 20 die der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführende Luft von einem ersten Druck auf einen im Vergleich zum ersten Druck höheren zweiten Druck, welcher auch als Ladedruck bezeichnet wird, verdichtet werden. Stromab des Verdichters 20 ist der Ladeluftkühler 16 angeordnet, welcher von der der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführenden Luft nach Durchströmen des Verdichters 20 durchströmt wird. Der Ladeluftkühler 16 ist zudem stromauf der Verbrennungskraftmaschine 10 angeordnet und dient einer Temperierung der der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführenden Luft. Der Verbrennungskraftmaschine 10 wird die Luft nach deren Temperierung zugeführt.
  • In dem Hochlastbetrieb wird die der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführende Luft mittels des Verdichters 20 verdichtet und anschließend mittels des Ladeluftkühlers 16 gekühlt. Zur Kühlung der der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführenden Luft mittels des Ladeluftkühlers 16 wird dem Ladeluftkühler 16 über ein Ventil 22 des Ladeluftkühlers 16 ein erster Kühlmittelstrom eines ersten Kühlmittelkreislaufs 24 zugeführt. Der erste Kühlmittelstrom durchströmt den Ladeluftkühler 16 im Gegenstrom zu der der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführenden Luft, um diese besonders effektiv zu kühlen. Anschließend wird die mittels des Ladeluftkühlers 16 in dem Hochlastbetrieb gekühlte Luft der Verbrennungskraftmaschine 10 zugeführt. Die Luft wird in der Verbrennungskraftmaschine 10 mit Kraftstoff verbrannt, woraus das zuvor genannten Abgas resultiert. Das Abgas wird der Turbine 18 zur Expansion zugeführt. Hierbei wird in dem Hochlastbetrieb im Abgas enthaltene Energie genutzt, um die Turbine 18 und über diese den Verdichter 20 anzutreiben und in der Folge die Luft zu verdichten. Der Verdichter 20 wird beispielsweise über eine Welle von der Turbine 18 angetrieben. Das entspannte Abgas wird stromab der Turbine 18 und somit niederdruckseitig mittels einer Abgasrückführeinrichtung 26 für eine Rückführung in das Ladeluftsystem 12 bereitgestellt. Gegebenenfalls kann zusätzlich Abgas stromauf der Turbine 18 und stromab der Verbrennungskraftmaschine 10 für die Rückführung in das Ladeluftsystem 12 bereitgestellt werden.
  • In dem Niederlastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 wird die der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführende Luft unverdichtet dem Ladeluftkühler 16 zugeführt. Über das Ventil 22 wird dem Ladeluftkühler 16 in dem Niederlastbetrieb ein zweiter Kühlmittelstrom eines zweiten Kühlmittelkreislaufs 28 zugeführt, um in dem Ladeluftkühler 16 beziehungsweise mittels dieses die unverdichtet der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführende Luftzu erwärmen. Hierbei kann der zweite Kühlmittelkreislauf 28 ein Motorkühlkreislauf sein, welcher Wärme von der Verbrennungskraftmaschine 10 auf die der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführende Luft über den zweiten Kühlmittelstrom und über den Ladeluftkühler 16 überträgt. Der zweite Kühlmittelstrom wird vorliegend im Ladeluftkühler 16 im Gegenstrom zu der der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführenden Luft geführt. Stromab des Ladeluftkühlers 16 wird die erwärmte Luft der Verbrennungskraftmaschine 10 zugeführt. Das Abgas wird mittels der Abgasrückführeinrichtung 26 für die Rückführung in das Ladeluftsystem 12 bereitgestellt. Mit anderen Worten wird zumindest ein Teil des Abgases mittels der Abgasrückführeinrichtung rückgeführt und in das Ladeluftsystem 12 eingeleitet.
  • Um eine besonders vorteilhafte Temperierung der der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführenden Luft zu ermöglichen, ist die der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführende Luft in dem Niederlastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 mittels des Ladeluftkühlers 16 erwärmbar. Durch die Erwärmung der der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführenden Luft ist eine Temperatur des Abgases stromab der Verbrennungskraftmaschine 10 beeinflussbar. Folglich führt eine Erwärmung der der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführenden Luft zu einer Erwärmung des die Verbrennungskraftmaschine 10 stromab der Verbrennungskraftmaschine 10 verlassenden Abgases. Die Erwärmung des Abgases ermöglicht eine besonders vorteilhafte Abgasnachbehandlung des Abgases stromab der Abgasrückführeinrichtung 26.
  • Das Ventil 22 des Ladeluftkühlers 16, über welches der erste Kühlmittelstrom des ersten Kühlmittelkreislaufs 24 oder der zweite Kühlmittelstrom des zweiten Kühlmittelkreislaufs 28 in den Ladeluftkühler 16 einströmt, ist vorliegend als 3-Wege-Ventil ausgeführt. Über das Ventil 22 wird in dem Hochlastbetrieb ausschließlich der erste Kühlmittelstrom in den Ladeluftkühler 16 eingeleitet, wohingegen in dem Niederlastbetrieb über das Ventil 22 ausschließlich der zweite Kühlmittelstrom in den Ladeluftkühler 16 eingeleitet wird. In dem Niederlastbetrieb wird über das Ventil 22 der erste Kühlmittelstrom nicht in den Ladeluftkühler 16 eingeleitet, wohingegen in dem Hochlastbetrieb über das Ventil 22 der zweite Kühlmittelstrom nicht in den Ladeluftkühler 16 eingeleitet wird. Zusätzlich kann der Ladeluftkühler 16 ein als 3-Wege-Ventil ausgebildetes Ventil 30 umfassen, über welches die jeweiligen Kühlmittelströme aus dem Ladeluftkühler 16 ausströmen. Dabei umfassen der erste Kühlmittelstrom und der zweite Kühlmittelstrom vorliegend das gleiche Fluid, um eine Vermischung der Kühlmittelströme unproblematisch zu halten.
  • Dabei liegt dem beschriebenen Ladeluftsystem 12 die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem niederlastigen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 eine Abgastemperatur bei Dieselfahrzeugen oft so stark absinkt, dass eine effiziente NOx/CO/HC-Abgasnachbehandlung nicht mehr möglich ist. Um Emissionen auch in diesem kalten Zustand abzusenken, soll die Abgastemperatur angehoben werden. Dies kann durch verschiedenste Maßnahmen erfolgen. Alle Maßnahmen können einen Einfluss auf CO2-Emissionen, NOx, CO, HC, Partikelrohemissionen, Dynamik des Drehmomentaufbaus, Spitzenleistung und/oder Geräusche haben. Es ist somit eine Maßnahme zu finden, welche die Abgastemperatur anhebt und möglichst wenig negative Auswirkungen hat.
  • Eine Maßnahme zur Anhebung der Abgastemperatur stromab der Turbine 18 ist eine Anhebung einer Temperatur der der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführenden Luft stromauf der Verbrennungskraftmaschine 10. Die Temperatur der Luft stromauf der Verbrennungskraftmaschine 10 und stromauf des Ladeluftkühlers 16 befindet sich im Niederlastbetrieb auf einem niedrigen Temperaturniveau und kann deshalb mittels Verlustwärme der Verbrennungskraftmaschine 10 ohne direkten Verbrauchsnachteil angehoben werden. Diese Temperaturerhöhung der Luft im Ladeluftkühler 16 und stromauf der Verbrennungskraftmaschine 10 bleibt zum größten Teil in der Verbrennungskraftmaschine 10 erhalten und bewirkt eine Temperaturanhebung des Abgases stromab der Verbrennungskraftmaschine 10. Dies ist in einem ersten Schritt ohne Verbrauchsnachteil. Da durch die Temperaturerhöhung stromauf der Verbrennungskraftmaschine 10 eine Dichte der der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführenden Luft abnimmt, verschlechtert sich eine Effizienz eines Dieselkreisprozesses der Verbrennungskraftmaschine 10 infolge der Temperaturerhöhung, sodass es zu einem Mehrverbrauch an Kraftstoff in der Verbrennungskraftmaschine 10 kommt. Durch diesen Effizienzverlust kommt es auch zu einer Temperaturerhöhung des Abgases stromab der Verbrennungskraftmaschine 10. Eine Gesamttemperaturanhebung der Temperatur des Abgases stromab der Verbrennungskraftmaschine 10 resultiert aus der Temperaturerhöhung der Luft stromauf der Verbrennungskraftmaschine 10 und der Temperaturerhöhung resultierend aus dem Effizienzverlust. Eine Verbrauchsverschlechterung infolge der Verschlechterung des Dieselkreisprozesses ergibt sich nur aus dem Effizienzverlust der Verbrennungskraftmaschine 10, sodass diese Heizmaßnahme nur mit einem geringen Mehrverbrauch an Kraftstoff verbunden ist und mit einer Wärmepumpe vergleichbar ist.
  • Die beschriebene Temperaturerhöhung der der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführenden Luft stromauf der Verbrennungskraftmaschine 10 erfolgt durch eine Schaltung des Ladeluftkühlers 16. Zum Umschalten zwischen den Betriebszuständen des Ladeluftkühlers 16 umfasst dieser das Ventil 22, mittels welchem die Kühlkreisläufe geschaltet werden können.
  • Im Hochlastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 dient der Ladeluftkühler 16 dazu die der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführende Luft möglichst stark abzukühlen, um einen möglichst effizienten Motorbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 zu erreichen. Die Temperatur des Abgases stromab der Verbrennungskraftmaschine 10 ist dann allerdings besonders niedrig. Der Ladeluftkühler 16 kann in dem Hochlastbetrieb durch den vorliegend als Niedrigtemperaturkühlkreislauf ausgebildeten ersten Kühlmittelkreislauf 24 gekühlt werden. Der Niedertemperaturkühlkreislauf hat typischerweise ein Temperaturniveau von weniger als 40 Grad Celsius, sodass mittels des Niedertemperaturkühlkreislaufs über den Ladeluftkühler 16 die der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführende Luft gekühlt wird.
  • In dem Niederlastbetrieb wird der Ladeluftkühler 16 von dem als Motorkühlkreislauf ausgebildeten zweiten Kühlmittelkreislauf 28 durchströmt. Der Motorkühlkreislauf hat typischerweise eine Temperatur von circa 90 Grad Celsius und ermöglicht eine Erwärmung der der Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Luft mittels des Ladeluftkühlers 16, sodass es in dem Niederlastbetrieb zu einer Erwärmung der der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführenden Luft kommt. Über den Motorkühlkreislauf kann eine Wärmeintegration von Motorrestwärme der Verbrennungskraftmaschine 10 durch Übertragung der Motorrestwärme auf die der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführende Luft erfolgen. Eine Erhöhung einer Kraftstoffeinspritzung führt zu einer Erhöhung der Motorrestwärme.
  • Vorliegend weist der Ladeluftkühler 16 ein Material mit einer besonders geringen Wärmekapazität auf, um schnell Temperaturwechsel durchführen zu können. Damit eine Luftaustrittseite des Ladeluftkühlers 16 nach Umschaltung des Kühlmittels mittels des Ventils 22 möglichst schnell einen Temperaturwechsel erfährt, wird der Ladeluftkühler 16 vorliegend im Gegenstrom betrieben. Um schnelle Temperaturwechsel zu gewährleisten, ist das Ventil 22 vorliegend besonders nah an einem Kühlmittelkanal des Ladeluftkühlers 16 angeordnet, welcher dazu eingerichtet ist, mit einem Luftleitkanal des Ladeluftkühlers 16 Wärme auszutauschen. Dabei dient der Kühlmittelkanal einem leiten des jeweiligen Kühlmittelstroms durch den Ladeluftkühler 16 hindurch und der Luftleitkanal dient einem Leiten der der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführenden Luft durch den Ladeluftkühler 16 hindurch. Im Niederlastbetrieb wird die Abgasrückführeinrichtung 26 vorliegend aus Niederdruckabgas gespeist, um einen Ladungswechsel zu optimieren.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Verbrennungskraftmaschine
    12
    Ladeluftsystem
    14
    Turbolader
    16
    Ladeluftkühler
    18
    Turbine
    20
    Verdichter
    22
    Ventil
    24
    Kühlmittelkreislauf
    26
    Abgasrückführeinrichtung
    28
    Kühlmittelkreislauf
    30
    Ventil
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016218435 A1 [0002]

Claims (5)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Ladeluftkühlers (16) einer Verbrennungskraftmaschine (10) für ein Kraftfahrzeug, bei welchem der Verbrennungskraftmaschine (10) zuzuführende Luft in zumindest einem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine (10) mittels des Ladeluftkühlers (16) gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem von dem Betriebszustand unterschiedlichen zweiten Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine (10) die der Verbrennungskraftmaschine (10) zuzuführende Luft mittels des Ladeluftkühlers (16) erwärmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Betriebszustand ein Hochlastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine (10) ist, wobei der zweite Betriebszustand ein Niederlastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine (10) ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Betriebszustand ein erster Kühlmittelstrom zur Kühlung der der Verbrennungskraftmaschine (10) zuzuführenden Luft durch den Ladeluftkühler (16) geleitet wird, wobei in dem zweiten Betriebszustand ein zweiter Kühlmittelstrom zur Erwärmung der der Verbrennungskraftmaschine (10) zuzuführenden Luft durch den Ladeluftkühler (16) geleitet wird.
  4. Ladeluftkühler (16) für eine Verbrennungskraftmaschine (10) eines Kraftfahrzeugs, wobei der Ladeluftkühler (16) zumindest einen ersten Betriebszustand aufweist, in welchem der Verbrennungskraftmaschine (10) zuzuführende Luft mittels des Ladeluftkühlers (16) zu kühlen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladeluftkühler (16) wenigstens einen von dem Betriebszustand unterschiedlichen zweiten Betriebszustand aufweist, in welchem die der Verbrennungskraftmaschine (10) zuzuführende Luft mittels des Ladeluftkühlers (16) erwärmbar ist.
  5. Ladeluftkühler (16) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventil (22) vorgesehen ist, über welches in dem ersten Betriebszustand ein erster Kühlmittelstrom zur Kühlung der der Verbrennungskraftmaschine (10) zuzuführenden Luft und in dem zweiten Betriebszustand ein zweiter Kühlmittelstrom zur Erwärmung der der Verbrennungskraftmaschine (10) zuzuführenden Luft in den Ladeluftkühler (16) einleitbar ist.
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