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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, eine zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete Brennkraftmaschine sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Brennkraftmaschine.
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Brennkraftmaschinen, die zum Antrieb von Kraftfahrzeugen vorgesehen sind, werden üblicherweise aufgeladen, um deren spezifische Leistung zu erhöhen und deren spezifischen Kraftstoffverbrauch zu senken. Weit verbreitet ist eine Aufladung von Brennkraftmaschinen mittels eines oder mehrerer Abgasturbolader. Diese umfassen eine Turbine mit einem Turbinenlaufrad, das von Abgas, das von einem Verbrennungsmotor der Brennkraftmaschine ausgestoßen wurde, angeströmt und dadurch drehend angetrieben wird. Das Turbinenlaufrad treibt ein Verdichterlaufrad eines Verdichters an, der in einen Frischgasstrang des Verbrennungsmotors integriert ist und dadurch das Frischgas verdichtet. Alternativ kann ein solcher Verdichter auch auf andere Weise, beispielsweise von dem Verbrennungsmotor selbst oder von einem elektrischen Antriebsmotor, angetrieben werden. Durch die Verdichtung kann u.a. die Menge des in die Brennräume des Verbrennungsmotors eingebrachten Frischgases und damit die Menge des in einem Arbeitsspiel in einem Brennraum des Verbrennungsmotors umsetzbaren Kraftstoffs erhöht werden. Gleichzeitig wird jedoch durch die Verdichtung die Temperatur und damit das spezifische Volumen des verdichteten Frischgases erhöht, was der durch die Verdichtung beabsichtigten Erhöhung der Füllung der Brennräume entgegenwirkt. Um dies zu vermeiden, wird üblicherweise in den Frischgasstrang stromab des Verdichters ein Ladeluftkühler integriert, der eine zumindest teilweise Rückkühlung des durch die Verdichtung erwärmten Frischgases (Ladeluft) bewirkt. Ein solcher Ladeluftkühler kann auch in das Kühlsystem der Brennkraftmaschine integriert sein, so dass dessen Kühlwirkung auf einem Wärmeübergang von dem Frischgas auf Kühlmittel des Kühlsystems, das den Ladeluftkühler durchströmt, beruht.
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In dem Kühlsystem einer solchen Brennkraftmaschine wird ein Kühlmittel mittels einer oder mehrerer Kühlmittelpumpen in mindestens einem Kühlkreis gefördert und dabei Wärmeenergie von in den Kühlkreis integrierten Komponenten, u.a. einem Verbrennungsmotor, aufgenommen. Diese Wärmeenergie wird, sofern ein Betriebstemperaturbereich der Brennkraftmaschine bereits erreicht wurde, anschließend in einem Kühlmittelkühler sowie gegebenenfalls zeitweise in einem Heizungswärmetauscher an Umgebungsluft, im Fall des Heizungswärmetauschers an die zur Klimatisierung eines Innenraums des Kraftfahrzeugs vorgesehene Umgebungsluft, abgegeben.
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Ein Problem bei der Verwendung eines Ladeluftkühlers kann in der Ausbildung von Ablagerungen liegen, die sich infolge einer Kondensation von aus dem Frischgas stammendem Wasser und Öl ausbilden. Das Wasser kann dabei insbesondere aus der Umgebungsluft, aus der das Frischgas vollständig oder größtenteils besteht, stammen, während Öl im Rahmen einer Abgasrückführung, bei der ein Teil des von dem Verbrennungsmotor der Brennkraftmaschine erzeugten Abgases über eine Abgasrückführleitung aus dem Abgasstrang in den Frischgasstrang und anschließend in den Verbrennungsmotor zurückgeführt wird, in den Frischgasstrang gelangt sein kann. Durch eine Erhöhung der Temperatur des Ladeluftkühlers können diese Ablagerungen zumindest teilweise durch Verdampfen wieder reduziert und damit der Ladeluftkühler regeneriert werden.
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Mittels einer solchen Abgasrückführung sollen insbesondere bestimmte Schadstoffemissionen im Betrieb der Brennkraftmaschine gering gehalten werden. Bekannt ist der Einsatz einer sogenannten Hochdruck-Abgasrückführung, bei der die Abgasrückführung stromauf einer in den Abgasstrang integrierten Turbine eines Abgasturboladers aus dem Abgasstrang abzweigt und stromab eines in den Frischgasstrang integrierten Verdichters des Abgasturboladers in den Frischgasstrang mündet. Weiterhin ist der Einsatz einer sogenannten Niederdruck-Abgasrückführung bekannt, bei der die Abgasrückführleitung stromab der Turbine eines Abgasturboladers aus dem Abgasstrang abzweigt und stromauf des Verdichters des Abgasturboladers in den Frischgasstrang mündet. Um eine zu hohe Temperatur des in den Frischgasstrang rückgeführten Abgases zu vermeiden, kann vorgesehen sein, dass in die Abgasrückführleitung ein (AGR-)Kühler integriert ist, der als Wärmetauscher einen Übergang von Wärmeenergie von dem rückzuführenden Abgas auf ein den Wärmetauscher ebenfalls durchströmendes Kühlmittel ermöglicht. Üblicherweise ist ein derartiger AGR-Kühler in das Flüssigkeitskühlsystem der Brennkraftmaschine integriert.
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Eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug kann weiterhin einen NOx-Speicherkatalysator und/oder einen Partikelfilter umfassen, die in den Abgasstrang der Brennkraftmaschine integriert sind und die der Reduzierung von Schadstoffen in dem Abgas, das bei Verbrennungsprozessen in dem Verbrennungsmotor der Brennkraftmaschine erzeugt und über den Abgasstrang in die Umgebung abgeführt werden soll, dienen. Konkret werden in einem NOx-Speicherkatalysator Stickoxide (NOx) in bestimmten Betriebszuständen des Verbrennungsmotors, in denen deren Reduktion zu Stickstoff (N) und Sauerstoff (02) nicht möglich ist, gespeichert, während ein Partikelfilter Partikel aus dem Abgasstrom herausfiltert. Sowohl für NOx-Speicherkatalysatoren als auch für Partikelfilter gilt, dass diese beim Erreichen einer definierten Beladungsgrenze regeneriert werden müssen, um deren Funktionsfähigkeit aufrecht zu erhalten. Bei einem NOx-Speicherkatalysator kommt hinzu, dass dieser in regelmäßigen Abständen entschwefelt werden muss, was auch als Desulfatisierung bezeichnet wird. Dies ist erforderlich, weil der üblicherweise im Kraftstoff enthaltene Schwefel mit dem Speichermaterial des NOx-Speicherkatalysators reagiert, wodurch die für die NOx-Speicherung verfügbare Menge an Speichermaterial abnimmt. Dabei entstehen Sulfate (z.B. Bariumsulfat), die sehr temperaturbeständig sind und die bei den für eine NOx-Regeneration einzustellenden Abgastemperaturen nicht abgebaut werden. Zur Entschwefelung muss ein NOx-Speicherkatalysator unter anderem durch gezielte Maßnahmen auf Temperaturen, die in der Regel zwischen 600°C und 650°C liegen, aufgeheizt werden. Vergleichbare Temperaturen sind auch für eine Regeneration eines Partikelfilters erforderlich, sofern nicht durch die Zugabe eines Additivs eine Verringerung der Oxidationstemperatur der Partikel realisiert wird.
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Das Aufheizen eines NOx-Speicherkatalysators und/oder eines Partikelfilters auf die für eine Entschwefelung beziehungsweise Regeneration erforderlichen Temperaturen erfolgt in der Regel durch eine entsprechende Erhöhung der Temperatur des Abgases, wofür verschiedene, insbesondere innermotorische Maßnahmen (z.B. Reduzierung der Füllung der Brennräume und Erhöhung der darin eingebrachten Kraftstoffmengen) bekannt sind. Ein damit verbundener Nachteil liegt in der Verringerung des Wirkungsgrads während des entsprechenden Betriebs des Verbrennungsmotors und folglich in einem erhöhten Kraftstoffverbrauch beziehungsweise CO2-Ausstoß.
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Die
DE 10 2009 031 200 A1 offenbart ein System zur Regeneration eines Partikelfilters, der in einen Abgasstrang einer mittels eines Abgasturboladers aufgeladenen Brennkraftmaschine integriert ist. Weiterhin ist eine Abgasrückführleitung vorgesehen, die stromauf des Abgasturboladers aus dem Abgasstrang abzweigt und die über einen Wärmetauscher führt, der zudem stromab des Abgasturboladers und stromauf des Partikelfilters in den Abgasstrang integriert ist. Dadurch wird ermöglicht, die Wärmeenergie des für die Abgasrückführung genutzten Teils des Abgases auf den in den Partikelfilter einströmenden Teil des Abgases zu übertragen.
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Die
EP 1 445 454 A1 offenbart, bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, die einen Ladeluftkühler in Form eines Luft/Luft-Wärmetauscher umfasst, die Temperatur der Ladeluft temporär zu erhöhen, um dadurch eine erhöhte Abgastemperatur zu realisieren, die zur Temperierung einer in einen Abgasstrang der Brennkraftmaschine integrierten Abgasnachbehandlungsvorrichtung, beispielsweise eines Partikelfilters, genutzt wird. Die temporäre Erhöhung der Temperatur der Ladeluft erfolgt dabei durch eine gezielte Verringerung des Mengenstroms von Kühlluft, die durch den Ladeluftkühler geführt wird, und/oder durch ein Aufwärmen dieser Kühlluft mittels einer Wärmequelle, bevor die Kühlluft durch den Ladeluftkühler geführt wird.
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Die
DE 10 2007 001 553 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei dem zur Regeneration eines Partikelfilters die Kühlleistung eines Ladeluftkühlers reduziert wird, um temporär die Temperatur von in einen Verbrennungsmotor der Brennkraftmaschine eintretendem Frischgas zu erhöhen. Zur Reduzierung der Kühlleistung des Ladeluftkühlers kann vorgesehen sein, die Durchströmung des Ladeluftkühlers durch das Frischgas oder durch ein Kühlmittel zur verringern. Dies kann mittels innerhalb des Ladeluftkühlers angeordneter Klappen oder mittels einer Bypassleitung realisiert sein.
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Die
DE 602 03 309 T2 beschreibt ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters, wozu gemäß dem Absatz die Temperatur eines einen ersten Wärmetauscher eines Ladeluftkühlers durchströmenden Kühlmittels erhöht wird, indem primär oder ausschließlich relativ heißes Kühlmittel aus einem „warmen Kühlflüssigkeitskreislauf“ durch diesen Wärmetauscher geführt wird, während für ein Kühlen der Ladeluft primär oder ausschließlich Kühlmittel eines „kalten Kühlflüssigkeitskreislaufs“ genutzt wird. Ein dazu vergleichbares Verfahren ist in der
DE 603 20 574 T2 beschrieben.
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Die
DE 10 2015 222 735 A1 offenbart die Möglichkeit, die Temperatur eines einen Ladeluftkühler durchströmenden Kühlmittels dadurch zu verändern, dass das Kühlmittel in unterschiedlichen Ausmaßen über einerseits einen Kühlmittelkühler und andererseits einen dazugehörigen Bypass geführt wird.
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Die
DE 10 2014 220 119 A1 beschreibt die Möglichkeit, mittels einer Beeinflussungsvorrichtung einen Umgebungsluftstrom, der in einen Motorraum eines Kraftfahrzeugs einströmt, zu verringern, um die Kühlwirkung dieses Umgebungsluftstroms für innerhalb des Motorraums angeordnete Komponenten zu beeinflussen.
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Die
DE 10 2008 015 591 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine mit einem Kühlsystem, das einen Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf, einen Motor-Kühlmittelkreislauf sowie einen als Kombikühler ausgebildeten Ladeluftkühler umfasst, wobei der Ladeluftkühler bedarfsweise von Kühlmittel des Niedertemperatur-Kühlmittelkreislaufs oder des Motor-Kühlmittelkreislaufs oder von Kühlmittel aus beiden Kühlmittelkreisläufen durchströmt werden kann.
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Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, bei einer einen Ladeluftkühler und/oder einen Partikelfilter und/oder einen NOx-Speicherkatalysator umfassenden Brennkraftmaschine auf möglichst vorteilhafte Weise eine Regeneration des Ladeluftkühlers und/oder des Partikelfilters und/oder eine Entschwefelung des NOx-Speicherkatalysators durchzuführen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Eine zur automatisierten Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete Brennkraftmaschine sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Brennkraftmaschine sind Gegenstände der Patentansprüche 5 und 8. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und bevorzugte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine und des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, dass bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, die folglich einen in einen Frischgasstrang integrierten Verdichter, der zur Verdichtung von einem Verbrennungsmotor der Brennkraftmaschine zuzuführendem Frischgas dient, die durch die Verdichtung des Frischgases bewirkte Erhöhung der Temperatur des Frischgases, die grundsätzlich für einen Normalbetrieb der Brennkraftmaschine aufgrund der damit verbundenen Verschlechterung der Füllung der Brennräume des Verbrennungsmotors unerwünscht ist, temporär genutzt werden kann, um einerseits den in den Frischgasstrang integrierten Ladeluftkühler zu regenerieren, indem dieser temporär durch das verdichtete und noch heiße Frischgas auf eine ausreichend hohe Regenerationstemperatur erhitzt wird. Durch diese Erhitzung des Ladeluftkühlers können darin befindliche Ablagerung reduziert werden, indem diese verdampfen. Andererseits kann durch das Einbringen von relativ heißem Frischgas in den oder die Brennräume des Verbrennungsmotors die Erzeugung von relativ heißem Abgas bewirkt oder unterstützt werden, was für die Regeneration eines in einen Abgasstrang der Brennkraftmaschine integrierten Partikelfilters und/oder für die Entschwefelung eines in den Abgasstrang integrierten NOx-Speicherkatalysators ausgenutzt werden kann. Zusätzliche, insbesondere innermotorische Maßnahmen zur gezielten temporären Erhöhung der Temperatur des Abgases, die mit einer Verringerung des Wirkungsgrads in dem entsprechenden Betrieb der Brennkraftmaschine einhergehen, können dadurch vermieden oder nur noch in einem verringerten Ausmaß erforderlich sein.
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Dementsprechend ist erfindungsgemäß ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine vorgesehen, wobei die Brennkraftmaschine zumindest einen Verbrennungsmotor (insbesondere einen Dieselmotor oder einen Ottomotor oder eine Kombination daraus, d.h. z.B. einen Verbrennungsmotor mit homogener Kompressionszündung), einen Frischgasstrang, in den zumindest ein Verdichter und ein Ladeluftkühler integriert sind, einen Abgasstrang, in den zumindest ein Partikelfilter und/oder ein NOx-Speicherkatalysator integriert ist/sind, und ein (erstes) Kühlsystem aufweist. Das (erste) Kühlsystem umfasst zumindest eine (erste) Kühlmittelpumpe, einen (erste) Kühlmittelkühler und den Ladeluftkühler, die über Kühlmittelleitungen direkt oder indirekt verbunden sind. Ein vorzugsweise flüssiges Kühlmittel des (ersten) Kühlsystems kann mittels der (ersten) Kühlmittelpumpe in einem oder mehreren Kühlkreisen, insbesondere in einem die Kühlmittelpumpe, den (ersten) Kühlmittelkühler und den Ladeluftkühler umfassenden Kühlkreis gefördert werden. Erfindungsgemäß ist für eine nur zeitweise im Betrieb der Brennkraftmaschine vorgesehene Regeneration des Ladeluftkühlers und/oder des Partikelfilters und/oder für eine Entschwefelung des NOx-Speicherkatalysators vorgesehen, dass temporär die Temperatur des aus dem Frischgasstrang in den Verbrennungsmotor strömenden Frischgases erhöht wird. Hierzu wird temporär die Temperatur des den Ladeluftkühler durchströmenden Kühlmittels erhöht, wodurch die Kühlleistung des Ladeluftkühlers sinkt. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, dass die Förderleistung eines dem (ersten) Kühlmittelkühler zugeordneten Gebläses im Vergleich zu einem vorausgegangenen Betrieb verringert (ggf. bis auf Null) wird. Als Folge daraus erhöht sich nicht nur die Temperatur des Ladeluftkühlers selbst, wodurch dieser regeneriert werden kann, sondern auch die Temperatur des in den oder die Brennräume des Verbrennungsmotors eintretenden Frischgases, was zu einer Erhöhung der Temperatur des aus dem oder den Brennräumen des Verbrennungsmotors austretenden Abgases führt. Dadurch können auch ohne oder in Verbindung mit nur in einem relativ geringen Umfang umgesetzten sonstigen, insbesondere innermotorischen Maßnahmen zur Abgastemperaturerhöhung Abgastemperaturen, die für eine Regeneration des in den Abgasstrang integrierten Partikelfilters und/oder für eine Entschwefelung des NOx-Speicherkatalysators ausreichend sind, erreicht werden. Ergänzend kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, dass das Frischgas temporär zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig über einen den Ladeluftkühler umgehenden Ladeluftkühlerbypass geführt wird, wodurch dann zumindest noch die Erhöhung der Temperatur des Abgases aufgrund einer erhöhten Temperatur des in den oder die Brennräume eintretenden Frischgases realisiert werden kann.
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Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine umfasst zumindest den Verbrennungsmotor (insbesondere einen Dieselmotor oder einen Ottomotor oder eine Kombination daraus, d.h. z.B. einen Verbrennungsmotor mit homogener Kompressionszündung), den Frischgasstrang, in den zumindest der Verdichter und der Ladeluftkühler integriert sind, den Abgasstrang, in den zumindest der Partikelfilter und/oder der NOx-Speicherkatalysator integriert ist, und das (erste) Kühlsystem, das zumindest die (erste) Kühlmittelpumpe, den (ersten) Kühlmittelkühler und den Ladeluftkühler umfasst, die über Kühlmittelleitungen verbunden sind. Kühlmittel des (ersten) Kühlsystems ist mittels der (ersten) Kühlmittelpumpe in einem oder mehreren Kühlkreisen, insbesondere in einem die Kühlmittelpumpe, den (ersten) Kühlmittelkühler und den Ladeluftkühler umfassenden Kühlkreis förderbar. Weiterhin ist eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen, die derart ausgebildet ist, dass diese automatisiert ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführen kann.
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Das erfindungsgemäße Bewirken einer Erhöhung der Temperatur des in den Verbrennungsmotor strömenden Frischgases wird vorzugsweise kurzfristig vor oder unmittelbar mit oder kurzfristig nach der erfolgten Regeneration des Ladeluftkühlers und/oder des Partikelfilters und/oder der erfolgten Entschwefelung des NOx-Speicherkatalysators wieder beendet, um zu vermeiden, dass der Verbrennungsmotor im Normalbetrieb (d.h. ohne Durchführung dieser Maßnahme) infolge der erhöhten Temperatur des in den oder die Brennräume des Verbrennungsmotors eintretenden Frischgases mit einer schlechteren als für den Normalbetrieb vorgesehen Füllung betrieben wird.
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Zur Erhöhung der Temperatur des den (ersten) Kühlkreis durchströmenden Kühlmittels kann zudem die Menge des Kühlmittels, die über einen den (ersten) Kühlmittelkühler umgehenden Kühlerbypass geführt wird, im Vergleich zu einem vorausgegangenen Betrieb (in dem auch kein Kühlmittel über den Kühlerbypass geführt worden sein kann) erhöht werden. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das gesamte Kühlmittel, das anschließend den Ladeluftkühler durchströmt, über diesen Kühlerbypass geführt wird.
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Alternativ oder ergänzend dazu kann zur Erhöhung der Temperatur des den Ladeluftkühler durchströmenden Kühlmittels zudem vorgesehen sein, dass die Förderleistung der (ersten) Kühlmittelpumpe im Vergleich zu einem vorausgegangenen Betrieb verringert wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann diese ein von dem ersten Kühlsystem separiertes, zweites Kühlsystem, das zumindest eine zweite Kühlmittelpumpe, einen zweiten Kühlmittelkühler und einen Kühlkanal des Verbrennungsmotors umfasst, die über Kühlmittelleitungen miteinander verbunden sind, aufweisen. Dabei kann Kühlmittel des zweiten Kühlsystems mittels der zweiten Kühlmittelpumpe in einem zumindest die zweite Kühlmittelpumpe, den zweiten Kühlmittelkühler und den Kühlkanal des Verbrennungsmotors umfassenden Kühlkreis förderbar sein. Als „separierte“ Ausbildung der Kühlsysteme wird dabei verstanden, dass diese keinen integralen Abschnitt, d.h. keinen Abschnitt, der sowohl Teil eines Kühlkreises des einen Kühlsystems als auch Teil eines Kühlkreises des anderen Kühlsystems ist, umfassen. Die separierten Kühlsysteme können dabei jedoch mit einem gemeinsamen Ausgleichsbehälter, insbesondere über jeweils mindestens eine Ausgleichsleitung sowie jeweils mindestens eine Entlüftungsleitung, indirekt verbunden sein. Als „Ausgleichsbehälter“ wird dabei ein Reservoir für das Kühlmittel des Kühlsystems verstanden, das dazu dient, insbesondere temperaturbedingte Ausdehnungen des Kühlmittels durch eine Veränderung des Füllstands des Kühlmittels in dem Ausgleichsbehälter auszugleichen. Dazu kann ein solcher Ausgleichsbehälter insbesondere teilweise mit dem Kühlmittel und teilweise mit einem Gas, insbesondere Luft, gefüllt sein. Eine dazugehörige Entlüftungsleitung kann vorzugsweise in einen Abschnitt des Ausgleichsbehälters münden, in dem das Gas vorhanden ist, während eine dazugehörige Ausgleichsleitung in einen das Kühlmittel aufnehmenden Abschnitt mündet, um ein Überströmen von Kühlmittel zwischen dem/den Kühlkreis(en) und dem Ausgleichsbehälter mit dem primären Ziel der Kompensation einer temperaturbedingten Ausdehnung des Kühlmittels, gegebenenfalls auch für ein erstmaliges oder im Rahmen von Wartungstätigkeiten vorgesehenes Befüllen der Kühlsysteme mit dem Kühlmittel, zu ermöglichen.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung einer solchen erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit einem ersten und einem zweiten Kühlsystem kann vorzugsweise noch ein von sowohl dem Kühlmittel des ersten Kühlsystems als auch von dem Kühlmittel des zweiten Kühlsystems (getrennt, d.h. ohne Durchmischung) durchströmbarer Wärmetauscher vorgesehen sein, der hinsichtlich des ersten Kühlsystems vorzugsweise in einen den ersten Kühlmittelkühler umgehenden Kühlerbypass integriert ist. Dieser Wärmetauscher kann dazu dienen, bedarfsweise Wärmeenergie von dem zweiten Kühlsystem auf das erste Kühlsystem zu übertragen, um für eine Regeneration des Ladeluftkühlers und/oder des Partikelfilters und/oder für eine Entschwefelung des NOx-Speicherkatalysators eine Erhöhung der Temperatur des den Ladeluftkühler durchströmenden Kühlmittels des ersten Kühlsystems zu bewirken. Dies kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn das zweite Kühlsystem zumindest während eines Normalbetriebs der Brennkraftmaschine für eine höhere (maximale oder gemittelte) Temperatur des Kühlmittels im Vergleich zu dem ersten Kühlsystem ausgelegt ist. Durch die bevorzugt vorgesehene Integration des Wärmetauschers in den Kühlerbypass zu dem ersten Kühlmittelkühler kann ein Wärmeübergang von dem zweiten Kühlsystem auf das erste Kühlsystem immer dann erreicht werden, wenn zumindest ein Teil des in dem ersten Kühlsystem strömenden Kühlmittels über den dazugehörigen Kühlerbypass geführt wird, was erfindungsgemäß als eine bevorzugte Vorgehensweise zur temporären Erhöhung der Temperatur dieses Kühlmittels vorgesehen ist.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung einer solchen erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann dann noch eine Abgasrückführleitung, die einen in das zweite Kühlsystem integrierten AGR-Kühler umfasst, vorgesehen sein, wobei der Wärmetauscher unmittelbar (d.h. ohne dazwischenliegende Wärmetausch- oder sonstige Komponente des zweiten Kühlsystems) stromab (bezüglich der Richtung der Durchströmung des AGR-Kühlers mittels des Kühlmittels) des AGR-Kühlers in das zweite Kühlsystem integriert ist. Dadurch kann das aus dem AGR-Kühler austretende Kühlmittel in vorteilhafter Weise in dem Wärmetauscher genutzt werden, um bedarfsweise einen Wärmeübergang auf das Kühlmittel des ersten Kühlsystems zu bewirken. Dies ist vorteilhaft, weil in einem solchen AGR-Kühler regelmäßig ein besonders konstanter und/oder großer Wärmeeintrag in das Kühlmittel erfolgt, wobei diese Wärmeleistung bedarfsweise in dem Wärmetauscher für den Übergang auf das Kühlmittel des ersten Kühlsystems genutzt werden kann. Die Abgasrückführleitung kann sowohl einer Hochdruck-Abgasrückführung (HD- AGR) als auch Teil einer Niederdruck-Abgasrückführung (ND-AGR) dienen. Insbesondere kann eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine sowohl für die Durchführung einer Hochdruck-Abgasrückführung als auch einer Niederdruck-Abgasrückführung ausgebildet sein.
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Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst zumindest eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine, die vorzugsweise zur Erzeugung einer Fahrantriebsleistung für das Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich insbesondere um ein radbasiertes und nicht schienengebundenes Kraftfahrzeug (vorzugsweise ein PKW oder ein LKW) handeln.
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Ein solches Kraftfahrzeug kann weiterhin einen Motorraum ausbilden, in dem zumindest der Verbrennungsmotor und ein Teil des Kühlsystems oder der Kühlsysteme angeordnet ist, wobei mittels einer von einer/der Steuerungsvorrichtung ansteuerbaren Beeinflussungsvorrichtung ein Einströmen von Umgebungsluft in den Motorraum beeinflussbar ist, Gemäß einer bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine kann dann zumindest zeitweise während der Regeneration des Ladeluftkühlers und/oder des Partikelfilters das Einströmen von Umgebungsluft in den Motorraum verändert, insbesondere umgelenkt und/oder verringert (gegebenenfalls weitestmöglich verhindert) werden. Dadurch kann eine Kühlung des Kühlmittels des ersten Kühlsystems ebenso wie eine direkte (Luft-)Kühlung des Ladeluftkühlers und/oder des Partikelfilters mittels in den Motorraum eintretender Umgebungsluft gering gehalten werden, was sich vorteilhaft hinsichtlich der angestrebten Regeneration des Ladeluftkühlers und/oder des Partikelfilters und/oder der angestrebten Entschwefelung des NOx-Speicherkatalysators auswirkt.
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Die unbestimmten Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und in der die Patentansprüche allgemein erläuternden Beschreibung, sind als solche und nicht als Zahlwörter zu verstehen. Entsprechend damit konkretisierte Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und mehrfach vorhanden sein können.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausgestaltungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt, jeweils in vereinfachter Darstellung:
- 1: ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug;
- 2: eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine
- 3: eine erste Ausgestaltungsform einer Kühlsystemeinheit der Brennkraftmaschine gemäß der 2; und
- 4: eine zweite Ausgestaltungsform einer Kühlsystemeinheit der Brennkraftmaschine gemäß der 2.
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Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine 1.
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Die Brennkraftmaschine 1 kann gemäß der 2 einen Verbrennungsmotor 2 in Form eines Hubkolbenmotors, der in einem Zylindergehäuse 3 (vgl. 3 und 4) eine Mehrzahl von Zylindern 4 ausbildet, umfassen. Die Zylinder 4 begrenzen gemeinsam mit darin auf und ab geführten Kolben 5 und einem Zylinderkopf 6 (vgl. 3 und 4) Brennräume 14, in denen Frischgas (hauptsächlich Luft) gemeinsam mit Kraftstoff verbrannt wird, wodurch die Kolben 5 zyklisch auf und ab bewegt werden. Diese Bewegungen der Kolben 5 werden in bekannter Weise auf eine Kurbelwelle 7 übertragen und diese dadurch rotierend angetrieben. Über ein nicht dargestelltes manuelles oder automatisches Schaltgetriebe kann eine solche rotierende Bewegung der Kurbelwelle 7 auf angetriebene Räder 8 des Kraftfahrzeugs übertragen werden, wodurch eine Fahrantriebsleistung für das Kraftfahrzeug bereitgestellt wird.
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Das Frischgas wird dem Verbrennungsmotor 2 über einen Frischgasstrang 9 zugeführt und dazu aus der Umgebung angesaugt, in einem Luftreiniger 10 gereinigt und anschließend in einen Verdichter 11, der Teil eines Abgasturbolader 12 ist, geführt. Das Frischgas wird mittels des Verdichters 11 verdichtet, anschließend in einem Ladeluftkühler 13 abgekühlt und, gegebenenfalls gesteuert mittels einer Regelklappe 15 (insbesondere bei einer fremdgezündeten Ausgestaltung des Verbrennungsmotors, beispielsweise als Ottomotor), den Brennräumen 14 zugeführt. Bei einer Ausgestaltung des Verbrennungsmotors 2 als Dieselmotor kann die Regelklappe 15 dazu dienen, ein Nachströmen von Frischgas in die Brennräume 14 nach einem Beenden des Betriebs des Dieselmotors zu vermeiden und/oder um lokal definierte Druckverhältnisse innerhalb des Frischgasstrangs 9 einzustellen.
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Der Antrieb des Verdichters 11 erfolgt mittels einer Turbine 16, die in einen Abgasstrang 17 der Brennkraftmaschine 1 integriert und ebenfalls Teil des Abgasturboladers 12 ist. Abgas, das bei der Verbrennung von Kraftstoff-Frischgas-Gemischmengen in den Brennräumen 14 des Verbrennungsmotors 2 entstanden ist, wird über den Abgasstrang 17 von dem Verbrennungsmotor 2 abgeführt und durchströmt dabei die Turbine 16 und daran anschließend eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung, bevor das Abgas nach einer Durchströmung eines Schalldämpfers (nicht dargestellt) in die Umgebung entlassen wird. Die Durchströmung der Turbine 16 führt in bekannter Weise zu einem rotierenden Antrieb eines Turbinenlaufrads (nicht dargestellt), das wiederum über eine Welle 18 drehfest mit einem Verdichterlaufrad (nicht dargestellt) des Verdichters 11 verbunden ist. Der rotierende Antrieb des Turbinenlaufrads wird dadurch auf das Verdichterlaufrad übertragen.
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Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung umfasst einen NOx-Speicherkatalysator 20, einen Partikelfilter 19 (mit SCR), einen SCR-Katalysator 21 (SCR: selektive katalytische Reduktion) mit einer dem SCR-Katalysator 21 zugeordneten Dosiervorrichtung 22, die zum Einbringen eines Reduktionsmittels in das Abgas vorgesehen ist, und einen Sperrkatalysator 54. Der NOx-Speicherkatalysator 20 dient dazu, im Abgas enthaltene Stickoxide zu speichern, wenn diese nicht in ausreichendem Maße durch das eingebrachte Reduktionsmittel in Kombination mit dem SCR-Katalysator 21 reduziert werden können. Dies kann beispielsweise nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 1 oder bei einem relativ lange andauernden Betrieb des Verbrennungsmotors 2 mit niedrigen Lasten und Drehzahlen der Fall sein, wodurch der SCR-Katalysator 21 noch nicht oder nicht mehr eine für eine ausreichende Reduktion erforderliche Betriebstemperatur aufweist. Der Partikelfilter 19 dient dagegen dazu, Partikel aus dem Abgas herauszufiltern. Gegebenenfalls kann es vorteilhaft sein, alle oder einzelne Komponenten der Abgasnachbehandlungsvorrichtung vor der Turbine 16 in den Abgasstrang 17 zu integrieren, wodurch diese von noch relativ heißem Abgas durchströmt würden.
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Um den Gehalt bestimmter Schadstoffe, insbesondere von Stickoxiden, in dem Abgas im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 gering zu halten, kann es sinnvoll sein, in Abhängigkeit von dem Betriebszustand, d.h. der Drehzahl und der Last, in dem der Verbrennungsmotor 2 betrieben wird, einen Teil des aus dem Verbrennungsmotor 2 in den Abgasstrang 17 ausgestoßenen Abgases über eine Abgasrückführleitung 23 in den Frischgasstrang 9 zurückzuführen. Bei der Brennkraftmaschine 1 gemäß der 2 ist beispielsweise eine Niederdruck-Abgasrückführung umsetzbar, wozu die Abgasrückführleitung 23, in die ein AGR-Ventil 24 und ein AGR-Kühler 25 integriert ist, stromab der Turbine 16 aus dem Abgasstrang 17 abzweigt und stromauf des Verdichter 11 in den Frischgasstrang 9 mündet. Ergänzend oder alternativ kann auch eine Hochdruck-Abgasrückführung vorgesehen sein, wozu dann eine entsprechende Abgasrückführleitung vorgesehen wäre, die stromauf der Turbine 16 aus dem Abgasstrang 17 abgehen und stromab des Verdichters 11 in den Frischgasstrang 9 münden würde.
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Die Brennkraftmaschine 1 gemäß der 2 weist weiterhin ein erstes Kühlsystem (Nebenkühlsystem) und ein zweites Kühlsystem (Hauptkühlsystem) auf, die in verschiedenen Ausgestaltungen in den 3 und 4 dargestellt sind.
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Das Hauptkühlsystem gemäß der 3 dient einer Kühlung des Verbrennungsmotors 2, von Motoröl zur Schmierung des Verbrennungsmotors 2, von (Getriebe-)ÖI eines dem Verbrennungsmotor 2 zugeordneten Schaltgetriebes (nicht dargestellt), des Abgasturboladers 12, insbesondere eines Lagerstuhls des Abgasturboladers 12, sowie von Abgas, das über die Abgasrückführleitung 23 rückgeführt wird. Das Hauptkühlsystem umfasst hierzu Kühlkanäle 26, 27 des Zylindergehäuses 3 und des Zylinderkopfs 6, einen Motorölkühler 28, einen Getriebeölkühler 29 (mit zugeordnetem Thermostatventil), einen Kühlkanal des Abgasturboladers 12, einen Kühlkanal 30 des AGR-Ventils 24 sowie den AGR-Kühler 25. Weiterhin umfasst das Hauptkühlsystem einen Kühlmittelkühler 31, zwei Kühlmittelpumpen 32, 33 sowie einen Heizungswärmetauscher 34. Der bedarfsweise mittels eines dazugehörigen Kühlbypasses 37 umgehbare Kühlmittelkühler 31 dient dazu, das diesen durchströmende Kühlmittel durch den Übergang von Wärmeenergie auf Umgebungsluft, die den Kühlmittelkühler 31 ebenfalls durchströmt, rückzukühlen. Der Heizungswärmetauscher 34 dient dagegen dazu, bei Bedarf Umgebungsluft, die zur Klimatisierung eines Innenraums des die Brennkraftmaschine 1 umfassenden Kraftfahrzeugs vorgesehene Luft aufzuwärmen und dadurch zu temperieren. Von den zwei Kühlmittelpumpen 32, 33 des Hauptkühlsystems ist eine als Hauptkühlmittelpumpe 32 vorgesehen, die entweder elektromotorisch oder, vorzugsweise, direkt oder indirekt von einer Abtriebswelle (insbesondere der Kurbelwelle 7) des Verbrennungsmotors 2, d.h. mechanisch, angetrieben sein kann. Auch bei einem solchen mechanischen Antrieb der Hauptkühlmittelpumpe 32 kann diese hinsichtlich der spezifischen (d.h. jeweils auf die Antriebsdrehzahl bezogenen) Förderleistung steuerbar oder regelbar sowie zudem abschaltbar (d.h. dann trotz Drehantriebs ohne relevante Förderleistung erzeugend) ausgebildet sein. Dabei kann vorgesehen sein, dass im abgeschalteten Zustand der Hauptkühlmittelpumpe 32 deren Durchströmung verhindert oder ermöglicht ist. Die zweite (Zusatz-)Kühlmittelpumpe 33 des Hauptkühlsystems ist dagegen elektromotorisch angetrieben.
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Eine Verteilung des von den Kühlmitttelpumpen 32, 33 des Hauptkühlsystems geförderten Kühlmittels auf verschiedene Kühlkreise des Hauptkühlsystems wird bedarfsgerecht mittels einer Verteilvorrichtung 35 gesteuert, die von einer Steuerungsvorrichtung 36 der Brennkraftmaschine ansteuerbar ist.
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Die konkrete Funktionsweise des Hauptkühlsystems ist für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht von zentraler Bedeutung, so dass diesbezüglich auf eine detailliertere Erläuterung verzichtet wird.
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Das Nebenkühlsystem dient einer Kühlung des mittels des Verdichters 11 des Abgasturboladers 12 aufgeladenen Frischgases (Ladeluft), das dem Verbrennungsmotor 2 über den Frischgasstrang 9 zugeführt wird, sowie der Dosiervorrichtung 22. Der zur Kühlung der Ladeluft vorgesehene Ladeluftkühler 13 einerseits und der zur Kühlung der Dosiervorrichtung 22 vorgesehene Kühlkanal andererseits sind in parallele Stränge eines Kühlkreises des Nebenkühlsystems integriert. Weiterhin ist in diesen Kühlkreis (in demjenigen Abschnitt, der nicht in die zwei Stränge aufgeteilt ist) eine elektromotorisch antreibbare Kühlmittelpumpe 38 sowie ein Kühlmittelkühler 39, der der Rückkühlung des den Kühlkreis des Nebenkühlsystems durchströmenden Kühlmittels durch einen Übergang von Wärmeenergie auf den Kühlmittelkühler 39 durchströmende Umgebungsluft dient, integriert. Auch der Kühlmittelkühler 39 des Nebenkühlsystems ist mittels eines Kühlerbypasses 40 umgehbar, wobei eine Aufteilung von das Nebenkühlsystem durchströmendem Kühlmittel auf entweder den Kühlmittelkühler 39 oder den dazugehörigen Kühlerbypass 40 mittels eines Steuerventils 41, das mittels der Steuerungsvorrichtung 36 ansteuerbar ist, veränderbar ist.
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Die Temperatur des Kühlmittels kann während eines regulären Betriebs der Brennkraftmaschine 1 in dem Hauptkühlsystem zumindest abschnittsweise deutlich höher als in dem Nebenkühlsystem sein, so dass ersteres auch als Hochtemperaturkühlsystem und letzteres als Niedertemperaturkühlsystem bezeichnet werden kann.
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Sowohl dem Kühlmittelkühler 31 des Hauptkühlsystems als auch dem Kühlmittelkühler 39 des Nebenkühlsystems ist ein (gemeinsames) Gebläse 51 zugeordnet, das bedarfsweise in Betrieb genommen werden kann, um die Kühlleistung der Kühlmittelkühler 31, 39 zu erhöhen beziehungsweise zu steuern.
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Die Kühlsysteme umfassen weiterhin einen Ausgleichsbehälter 42, der teilweise mit dem Kühlmittel und teilweise mit Luft gefüllt ist. Über eine Verbindungsleitung 43, die aus einem das Kühlmittel aufnehmenden (unteren) Abschnitt des Ausgleichsbehälters 42 abgeht, ist der Ausgleichsbehälter 42 sowohl mit dem Hauptkühlsystem als auch mit dem Nebenkühlsystem fluidleitend verbunden. Weiterhin verbinden Entlüftungsleitungen 44 mit darin integrierten Rückschlagventilen 45 den die Luft aufnehmenden (oberen) Abschnitt des Ausgleichsbehälters 42 mit verschiedenen Abschnitt des Hauptkühlsystems und mit dem Nebenkühlsystem.
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Sowohl für den NOx-Speicherkatalysator 20 als auch für den Partikelfilter 19 gilt, dass diese beim Erreichen einer definierten Beladungsgrenze regeneriert werden müssen, um deren Funktionsfähigkeit aufrecht zu erhalten. Bei einem NOx-Speicherkatalysator 20 kommt hinzu, dass dieser in regelmäßigen Abständen entschwefelt werden muss, weil der üblicherweise im Kraftstoff enthaltene Schwefel mit dem Speichermaterial des NOx-Speicherkatalysators 20 reagiert, wodurch die für die Speicherung der Stickoxide verfügbare Menge an Speichermaterial abnimmt. Zur Entschwefelung muss der NOx-Speicherkatalysator 20 auf eine Temperatur, die zwischen 600°C und 650°C liegt, aufgeheizt werden. Vergleichbare Temperaturen sind auch für eine Regeneration des Partikelfilters 19 erforderlich.
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Das Aufheizen des NOx-Speicherkatalysators 20 und des Partikelfilters 19 auf die für eine Entschwefelung beziehungsweise Regeneration erforderlichen Temperaturen erfolgt durch eine entsprechende Erhöhung der Temperatur des Abgases. Um eine ausreichend hohe Temperatur des Abgases zu erreichen, ist erfindungsgemäß unter anderem vorgesehen, die Temperatur des in dem Nebenkühlsystem strömenden Kühlmittels, das demnach auch den Ladeluftkühler durchströmt, im Vergleich zu einem Normalbetrieb, in dem eine solche Entschwefelung des NOx-Speicherkatalysators 20 und Regeneration des Partikelfilters 19 nicht vorgesehen ist, zu erhöhen, wodurch unter anderem die Kühlleistung des Ladeluftkühlers 13 sinkt. Dies führt zu einer erhöhten Temperatur des in die Brennräume 14 des Verbrennungsmotors 2 eintretenden Frischgases. Die so zusätzlich in die Brennräume 14 eingebrachte Wärmeenergie muss folglich nicht durch einen zusätzlichen Umsatz von Kraftstoff aufgebracht werden, so dass das Erreichen der für die Entschwefelung/Regeneration erforderlichen Temperaturen des Abgases ohne oder nur mit einem relativ geringen Wirkungsgradverlust im Betrieb des Verbrennungsmotors 2 erreicht werden kann. Ergänzend dazu bewirkt die verringerte Kühlleistung des Ladeluftkühlers 13, dass dieser selbst im Vergleich zu dem vorausgegangenen Normalbetrieb deutlich heißer wird, wodurch auch dieser regeneriert wird, d.h. Ablagerungen von wässrigem und öligem Kondensat, die sich innerhalb des Ladeluftkühlers 13 ausgebildet haben, werden zumindest teilweise wieder abgebaut.
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Zur Erhöhung der Temperatur des den Ladeluftkühler 13 durchströmenden Kühlmittels wird die Förderleistung des dem Kühlmittelkühler 39 zugeordneten Gebläses 51 verringert.
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Ergänzend kann vorgesehen sein, für eine Entschwefelung des NOx-Speicherkatalysators 20 und für eine Regeneration des Ladeluftkühlers 13 und des Partikelfilters 19 bedarfsweise Wärmeenergie von dem Hauptkühlsystem in das Nebenkühlsystem zu transferieren, wodurch die Temperatur des das Nebenkühlsystem durchströmenden Kühlmittels weiter erhöht werden kann, so dass die Kühlleistung des Ladeluftkühlers 13 weiter abgesenkt oder sogar negativ werden kann. Hierzu kann vorgesehen sein, dass eine Wärmetauschvorrichtung sowohl in das Hauptkühlsystem als auch in das Nebenkühlsystem integriert ist. Gemäß der 3 umfasst die Wärmetauschvorrichtung einen unmittelbar stromab des AGR-Kühlers 25 in das Hauptkühlsystem integrierten, ersten Wärmetauscher 47 und einen in den Kühlerbypass 40 des Nebenkühlsystems integrierten, zweiten Wärmetauscher 48, die über Transferleitungen 49 mit einem darin strömenden Transfermedium in einen Transferkreis eingebunden sind. Über eine Transfermediumfördervorrichtung (nicht dargestellt) kann das Transfermedium in dem Transferkreis gefördert werden, wobei Wärmeenergie in dem ersten Wärmetauscher 47 auf das Transfermedium übertragen wird. Diese Wärmeenergie geht in dem zweiten Wärmetauscher dann zumindest teilweise auf das Kühlmittel des Nebenkühlsystems über, sofern das Kühlmittel des Nebenkühlsystems zumindest teilweise über den Kühlerbypass 40 geführt wird. Bei entsprechender Ausgestaltung und räumlicher Anordnung des Hauptkühlsystems und des Nebenkühlsystems kann auch vorgesehen sein, die Wärmetauschvorrichtung durch einen einzigen Wärmetauscher auszubilden, wodurch sich die strukturelle Komplexität der Wärmetauschvorrichtung erheblich verringert. Durch die Ausgestaltung der Wärmetauschvorrichtung mit den zwei über die Transferleitungen 49 in einen Transferkreis eingebunden Wärmetauschern 47, 48 kann dagegen eine zusätzliche Steuerbarkeit des Wärmeübergangs von dem Kühlsystem des Hauptkühlsystems auf das Kühlsystem des Nebenkühlsystems erreicht werden, indem die Förderleistung der Transfermediumfördervorrichtung angepasst wird. Dadurch kann der zweite Wärmetauscher 48 der Wärmetauschvorrichtung in vorteilhafter Weise auch an einer anderen Stelle, d.h. nicht in dem Kühlerbypass 40, in das Nebenkühlsystem integriert werden.
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Ergänzend oder alternativ kann für ein Erreichen einer zur Entschwefelung des NOx-Speicherkatalysators 20 und einer Regeneration des Partikelfilters 19 erforderlichen Abgastemperatur vorgesehen sein, zumindest einen Teil des Frischgases über einen den Ladeluftkühler 13 umgehenden Ladeluftkühlerbypass 50 (vgl. 2) zu führen, wodurch dieser Teil des Frischgases keiner Kühlung in dem Ladeluftkühler 13 unterliegt. Auch dies führt zu einer relativ hohen Temperatur des Frischgases beim Einströmen in den Verbrennungsmotor 2 und daraus folgend zu der angestrebten hohen Abgastemperatur.
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Weiterhin ergänzend kann vorgesehen sein, dass für die Regeneration des Ladeluftkühlers 13 und des Partikelfilters 19 und für die Entschwefelung des NOx-Speicherkatalysators 20 ein Einströmen von Umgebungsluft in einen Motorraum 53 des Kraftfahrzeugs (vgl. 1), in dem der Verbrennungsmotor 2 und zumindest jeweils ein Teil des Haupt- und Nebenkühlsystems angeordnet sind, mittels einer Beeinflussungsvorrichtung verringert und insbesondere weitestmöglich verhindert wird. Dadurch kann eine Kühlung des Kühlmittels der Kühlsysteme sowie eine direkte (Luft-)Kühlung insbesondere des Ladeluftkühlers 13, des Partikelfilters 19 und des NOx-Speicherkatalysators 20 mittels in den Motorraum eintretender Umgebungsluft gering gehalten werden. Die Beeinflussungsvorrichtung ist dabei in Form von mittels der Steuerungsvorrichtung 36 verstellbaren Lüftungsgittern eines Kühlergrills 46 ausgebildet.
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Die in der 4 dargestellte Kühlsystemeinheit unterscheidet sich von derjenigen gemäß der 3 im Wesentlichen ausschließlich in der unterschiedlichen Ausgestaltung der Verteilvorrichtung 35 sowie der Stellvorrichtung, mittels der eine bedarfsgerechte Aufteilung des das jeweilige Nebenkühlsystem durchströmenden Kühlmittels auf den Kühlmittelkühler 39 und den dazugehörigen Kühlerbypass 40 realisiert wird. Hierzu ist bei der Kühlsystemeinheit gemäß der 4 anstelle des Steuerventils 41 ein selbsttätig regelndes Thermostatventil 52 vorgesehen. Eine gezielte Erhöhung des über den Kühlerbypass 40 des Nebenkühlsystems geführten Anteils an Kühlmittel mit dem Ziel einer Regeneration des Ladeluftkühlers 13 und des Partikelfilters 19 und einer Entschwefelung des NOx-Speicherkatalysators ist folglich bei dieser Kühlsystemeinheit nicht möglich. Das Erreichen einer hierfür ausreichend hohen Temperatur des Ladeluftkühlers 13 und des Abgases muss bei der Integration einer solchen Kühlsystemeinheit in eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine daher durch die anderen beschriebenen Maßnahmen realisiert beziehungsweise unterstützt werden. Bei der Kühlsystemeinheit gemäß der 4 ist zudem der Abgasturbolader 12 nicht in diese integriert. Für diesen ist keine Kühlung durch das Kühlmittel der Kühlsystemeinheit vorgesehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Brennkraftmaschine
- 2
- Verbrennungsmotor
- 3
- Zylindergehäuse
- 4
- Zylinder
- 5
- Kolben
- 6
- Zylinderkopf
- 7
- Kurbelwelle
- 8
- Rad
- 9
- Frischgasstrang
- 10
- Luftreiniger
- 11
- Verdichter
- 12
- Abgasturbolader
- 13
- Ladeluftkühler
- 14
- Brennraum
- 15
- Regelklappe
- 16
- Turbine
- 17
- Abgasstrang
- 18
- Welle
- 19
- Partikelfilter
- 20
- NOx-Speicherkatalysator
- 21
- SCR-Katalysator
- 22
- Dosiervorrichtung
- 23
- Abgasrückführleitung
- 24
- AGR-Ventil
- 25
- AGR-Kühler
- 26
- Kühlkanal des Zylindergehäuses
- 27
- Kühlkanal des Zylinderkopfs
- 28
- Motorölkühler
- 29
- Getriebeölkühler
- 30
- Kühlkanal in dem AGR-Ventil
- 31
- Kühlmittelkühler des Hauptkühlsystems
- 32
- Hauptkühlmittelpumpe des Hauptkühlsystems
- 33
- Zusatzkühlmittelpumpe des Hauptkühlsystems
- 34
- Heizungswärmetauscher
- 35
- Verteilvorrichtung
- 36
- Steuerungsvorrichtung
- 37
- Kühlerbypass des Hauptkühlsystems
- 38
- Kühlmittelpumpe des Nebenkühlsystems
- 39
- Kühlmittelkühler des Nebenkühlsystems
- 40
- Kühlerbypass des Nebenkühlsystems
- 41
- Steuerventil
- 42
- Ausgleichsbehälter
- 43
- Verbindungsleitung
- 44
- Entlüftungsleitung
- 45
- Rückschlagventil
- 46
- Kühlergrill
- 47
- erster Wärmetauscher der Wärmetauschvorrichtung
- 48
- zweiter Wärmetauscher der Wärmetauschvorrichtung
- 49
- Transferleitung
- 50
- Ladeluftkühlerbypass
- 51
- Gebläse
- 52
- Thermostatventil
- 53
- Motorraum
- 54
- Sperrkatalysator
